Sistema de Ayuda a la Explotación basado en GPS
Introducción
AUVASA tiene instalado en su flota de autobuses de Valladolid un completo sistema de Localización Autómatica de Vehículos (AVL), gestión de flotas e información a los usuarios del transporte público. Este sistema está basado en el uso de la señal GPS en modo diferencial como elemento de localización, sistemas avanzados de comunicaciones VHF y UHF, y un completo software de gestión. Este sistema ha sido desarrollado por la empresa GMV Sistemas.
Objetivos del sistema y prestaciones
Objetivos
v
Mejorar la calidad del
servicio ofrecido a los usuarios del transporte público mediante el
cumplimiento de horarios y frecuencias de paso por paradas, y proveer de
información en tiempo real al público acerca del estado del servicio.
v Mejorar la planificación de las rutas de los autobuses, horarios y los recursos requeridos de la flota.
Prestaciones
v Saber a cualquier hora la posición y estado de cualquier autobús de la flota, por ejemplo, su localización en el mapa de la ciudad, la ruta que está siguiendo, próxima parada, número de pasajeros a bordo o desviación con respecto a los horarios previstos.
v Comunicar con los conductores de forma fluida y sencilla, siendo posible recibir de ellos cualquier indicación relevante, advertencia o alarma, y permitiéndose también la transmisión de cualquier instrucción al conductor que ayude a la correcta regulación del servicio.
v Mostrar información útil al público en las paradas, tales como el tiempo estimado de llegada del próximo autobús para cada ruta o advertencias relevantes acerca de la condición del servicio.
v Detectar en tiempo real cualquier variación de los horarios o frecuencias establecidos para facilitar la decisión y ejecución de las medidas correctivas.
v Detectar rápidamente los incidentes potenciales en el servicio del transporte tales como anomalías en el tráfico, autobuses llenos o requerimiento de servicios de refuerzo especial, permitiendo también la decisión y ejecución de las medidas precisas.
v Analizar el servicio a través de porcentajes de puntualidad, pasajeros transportados o velocidades medias, lo que garantiza la más apropiada planificación futura de horarios, líneas, paradas y recursos requeridos.
Arquitectura del sistema
El sistema completo está compuesto de cuatro segmentos: segmento de autobuses (sistema embarcado), segmento de comunicaciones (infraestructura de comunicaciones), segmento de central de comunicaciones y segmento de paradas (paneles electrónicos informativos).
El sistema embarcado es el encargado de obtener la posición y velocidad del vehículo, y otros datos relacionados con el autobús, tales como los pasajeros a bordo. Además, el sistema embarcado facilita los medios para comunicarse con el conductor a través de una consola que permite comunicación vocal, envío y recepción de mensajes. Cada autobús no sólo tiene una tarjeta de comunicaciones GPS sino también un ordenador. El ordenador permite la integración de los datos de posición con los datos procedentes de otros dispositivos tales como un contador de pasajeros, sensores de las puertas y expendedora, todo esto con el propósito de suministrar a la central de comunicaciones la localización y estado del mismo.
Para transferir en tiempo real todos los datos generados por el equipo embarcado a la central de comunicaciones, el sistema emplea comunicaciones de datos a través de radio módem siguiendo un esquema de acceso al canal de radio regulado por slots de tiempo cuya sincronización se realiza a través de la señal tiempo de GPS. Esta técnica ofrece el tiempo mínimo de respuesta y garantiza la disponibilidad en tiempo real en la central de comunicaciones de los datos de todos los autobuses de la flota.
A través de los paneles electrónicos informativos que están instalados en las diferentes paradas en la calle, el sistema muestra en cada ruta el tiempo estimado de llegada del próximo autobús además de advertencias o incidencias cuya exposición es controlada desde la central de comunicaciones.
La central de comunicaciones dispone de una estación base de comunicaciones radio de fonía, estación base de comunicaciones radio de datos, estación de referencia DGPS, servidor LAN y terminales de operador.
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SAE basado en tecnología GPS. Arquitectura general. |
Segmento de autobuses
Cada autobús está equipado con un grupo de componentes que constituyen el sistema embarcado.
Receptor GPS
El sensor GPS de a bordo es el encargado de obtener la posición y velocidad del autobús basado en la recepción y el procedimiento corregido de las señales de los satélites GPS. Las correcciones DGPS se obtienen en la central de comunicaciones y son recibidas por el ordenador de a bordo a través del sistema de radio comunicaciones. Se utiliza una tarjeta OEM GPS con 12 canales paralelos C/A L1.
Odómetro
El sistema embarcado utiliza un odómetro, normalmente incluido en el vehículo, para obtener la distancia recorrida por el autobús en zonas con calles estrechas, edificios altos o túneles en caso de pérdida de la señal GPS.
Giróscopo
Es un sensor piezoeléctrico que proporciona la velocidad angular del autobús. Su información es empleada junto con la proveniente del odómetro por el procesador embarcado para calcular autónomamente la posición del autobús cuando no está disponible la información del sensor GPS. Cuando la señal GPS está disponible, el procesador embarcado calibra el odómetro y el giróscopo y estima el rumbo seguido por el vehículo con un filtro del Kalman.
Procesador embarcado
En particular el ordenador de a bordo realiza las siguientes funciones:
v Controlar el protocolo DGPS y cálcular la posición con el sistema de navegación en estima, conocido como Dead-Reckoning.
v Adquirir todos los datos desde los diferentes dispositivos del sistema tales como la expendedora (número de pasajeros a bordo en cada parada o mensajes del estado del conductor), número de pulsaciones percibidas por la alfombra contadora de la puerta de salida, estado de la puerta de salida (abierta o cerrada), estado del botón de emergencia y odómetro.
v Estimar el número de viajeros a bordo utilizando entradas de la expendedora, la alfombra contadora de la puerta de salida y el sensor de la puerta de salida.
v Controlar las comunicaciones con la central de comunicaciones.
v Presentar al conductor los mensajes de llegada desde la central de comunicaciones en la consola.
Módem de comunicaciones embarcado
La radio es la encargada de efectuar las comunicaciones de datos requeridas con la central de comunicaciones y proporciona al conductor las comunicaciones de voz con la misma. El ordenador embarcado es el encargado de manejar tanto el control del canal como el protocolo de los datos requeridos con la central de comunicaciones.
Integración con la máquina expendedora de billetaje y bonobús
La expendedora electrónica mantiene una conexión de datos con el ordenador embarcado para realizar un cálculo del número de pasajeros que han subido al autobús.
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Sistema embarcado. Arquitectura general. |
Segmento de comunicaciones
Se emplea un sistema de comunicaciones por radio VHF/UHF. En particular, existen tres diferentes grupos de canales de transmisión de voz y datos, que constituyen la arquitectura del sistema de comunicaciones radio:
v Canales de comunicaciones de datos entre los autobuses y la central de comunicaciones.
v Canales de comunicaciones de datos entre la central de comunicaciones y los paneles electrónicos informativos de las paradas en la calle.
v Canales de fonía entre los autobuses y la central de comunicaciones.
El enlace de datos entre los ordenadores de los autobuses y la central de comunicaciones es el que conlleva más requisitos de rapidez de transmisiones con el objeto de que los datos que se disponen en la central de comunicaciones sobre la flota puedan ser considerados como actuales (localización en tiempo real). El enlace de datos entre los ordenadores de los autobuses y la central de comunicaciones transporta el siguiente tráfico de datos:
v Transmisión a todos los autobuses los datos de correcciones de DGPS y realizar un procesado DGPS a posteriori de las posiciones recibidas.
v Transmisión a uno, varios o a todos los autobuses un mensaje de datos que presente al conductor un mínimo de 40 caracteres.
v Transmisión a uno, varios o a todos los autobuses un mensaje de control para cambiar la radio embarcada de los canales de datos a los de voz.
v Adquisición de datos del autobús (ID, tiempo, posición, velocidad, pasajeros, código mensaje, etc.) de todos los autobuses en funcionamiento (típicamente hay un mínimo de 100 autobuses operando simultáneamente) en el mínimo tiempo posible.
Sistema TDMA por slots de tiempo GPS
El sistema TDMA por slots de tiempo GPS es un desarrollo de GMV Sistemas para la transmisión de datos sobre un canal PMR VHF o UHF.
Una compañía de autobuses que opera en una ciudad europea tiene que trabajar con rutas donde las separaciones entre las paradas son a veces menores de 10 segundos. Por consiguiente, esto significa que un esquema de polling convencional, dónde la central de comunicaciones periódicamente interroga a cada autobús para obtener los correspondientes datos no es aceptable. Utilizando este esquema convencional de polling con los módems de la radio funcionando a 2400 bps se requiere un mínimo de 60 segundos para completar un ciclo de recepción de la transmisión de una flota de 100 autobuses.
Con el sistema de transmisión mediante slots de tiempo GPS se consigue una velocidad de refresco de alrededor de 100 vehículos cada 12 segundos.
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Esquema TDMA. Slots de Tiempo GPS. |
Paneles electrónicos informativos
El sistema incluye la instalación de los paneles electrónicos informativos de las paradas. Normalmente, cada panel electrónico está formado de una pantalla LCD retroiluminado, una CPU interna, y un receptor y transmisor de radio para las comunicaciones de datos con la central de comunicaciones.
El principal objetivo de estos paneles electrónicos es proporcionar a los usuarios del transporte público información puntual acerca del tiempo estimado de llegada del próximo autobús de cada ruta que pase por esa parada. El panel electrónico mantiene un enlace de datos continuo con la central de comunicaciones, donde se estima el tiempo de llegada de todas las paradas basándose en la posición de los autobuses y en los perfiles de velocidad obtenidos a lo largo de las rutas.
Además del tiempo estimado de llegada, en cada panel electrónico informativo de las paradas se puede mostrar cualquier tipo de información al público, como la información del estado del servicio, advertencias y publicidad, cuyo contenido y presentación puede ser fijado y controlado por el operador de la central de comunicaciones.
Actualmente se encuentran instalados en la ciudad de Valladolid 41 paneles electrónicos informativos en las paradas de mayor afluencia de viajeros. Las paradas y correspondencias con líneas ordinarias en cada parada donde se encuentran instalados se muestran a continuación.
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Parada |
Correspondencias con líneas ordinarias |
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Angustias 1 Teatro Calderón |
·1 COV·2
COV·18 CIS |
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Avda. Dr. Villacián 5 esq. Mariano de los Cobos |
·8 BEL·8A
DUQ·17 COV·SC VIC |
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Avda. Ramón Pradera Feria de Muestras |
·6 DEL·11 RUB·18 CIS |
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Avda. Segovia 99 esq. Olmedo |
·6 VIC·6A DUQ·13 ESP·SC VIC |
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Avda. Segovia esq. Trabajo |
·6 VIC·6A DUQ·13 ESP |
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Avda. Vicente Mortes 3 fte. Feria de Muestras |
·17
COV·SC PAR |
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Card. Torquemada Col. San Juan |
·2 COV·SC
VIC |
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Cigüeña 1 esq. Pº. San Isidro |
·3 GIR·18 OVE·SC PAR |
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Cigüeña 21 fte. antiguo Merc. Central |
·3 GIR·18 OVE·SC PAR |
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Cigüeña 43 esq. Villabáñez |
·3 GIR·SC PAR |
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Ciudad de La Habana esq. Amadeo Arias |
·8 BEL·8A DUQ·17 COV·SC VIC |
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Embajadores 65 esq. Centuriones |
·6 VIC·6A DUQ·SC VIC |
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Embajadores fte. 58 Esc. Oficial de Idiomas |
·6 VIC·6A
DUQ·SC VIC |
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Ferrari esq. Pza. Mayor |
·1 COV·3 GIR·6 VIC·8 PAR·8A PAR |
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Hernando de Acuña 1 esq. Mateo Seoane |
·8 BEL·8A
DUQ·17 COV·SC VIC |
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Hernando de Acuña 13 esq. Manuel Silvela |
·8 BEL·8A DUQ·17 COV·SC VIC |
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Las Moradas 31 esq. Nebrija |
·2 COV·SC
VIC |
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Pº. Zorrilla 1 antiguo Hosp. Militar |
·1 PED·5 ZOR·7 PIL·11 CON·15 CIR |
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Pº. Zorrilla 133 Bº. La Rubia |
·1 PED·15 CIR |
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Pº. Zorrilla 166 fte. antiguo Matadero |
·1 COV·2 COV·5
SIM·11 RUB·15 DUE·16 JUA·SC VIC |
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Pº. Zorrilla 45 Pza. de Toros |
·2 RON·8A DUQ·16 ESP |
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Pº. Zorrilla 50 esq. García Morato |
·1 COV·5
SIM·7 EYR·11 RUB·15 DUE |
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Pº. Zorrilla 88 fte. Pza. de Toros |
·1 COV·2 COV·5
SIM·7 EYR·8A PAR·11 RUB·15 DUE·16 JUA |
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Pte. Colgante 1 fte. Est. de Autobuses |
·2 RON·8A DUQ·16 ESP |
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Pte. Colgante 2 Est. de Autobuses |
·2 COV·8A PAR·16 JUA |
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Pte. Colgante 35 esq. Gabilondo |
·2 RON·8A DUQ·16 ESP |
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Pza. Circular 11 Ig. Corazón de María |
·3 FLO·13A CRI·18 CIS |
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Pza. Circular 7 esq. Industrias |
·3 GIR·13A RON·# 15 DUE·18 OVE |
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Pza. Cruz Verde 5 |
·3 FLO·15 CIR·18 CIS |
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Pza. Madrid 2 |
·3 GIR·6 VIC·6A DUQ |
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Pza. Zorrilla 3 esq. María de Molina |
·# 5
SIM·7 EYR·15 DUE |
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Pza. Zorrilla Campo Grande |
·2 COV·8A PAR·16 JUA |
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Recondo fte. Est. del Norte |
·2 COV·8A PAR·16 JUA |
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Avda. Segovia fte. Ig. del Carmen |
·6 DEL·13 CIS·SC PAR |
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Avda. Segovia Ig. del Carmen |
·6 VIC·6A
DUQ·13 ESP·SC VIC |
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Daniel del Olmo fte. antiguo Matadero |
·16
JUA·SC VIC |
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Pº. Zorrilla 130 El Corte Inglés |
·1 COV·2
COV·5 SIM·7 EYR·11 RUB·15 DUE·16 JUA·SC VIC |
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Pº. Zorrilla 39 esq. Pte. Colgante |
·1 PED·5 ZOR·7 PIL·11 CON·15 CIR |
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Pº. Zorrilla 65 fte. El Corte Inglés |
·1 PED·2 RON·5 ZOR·7 PIL·11 CON·15 CIR·16 ESP·SC PAR |
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Pº. Zorrilla 93 fte. Pza. Dr. Quemada |
·1 PED·2 RON·5 ZOR·11 CON·15 CIR |
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Pza. San Juan fte. Bautismo |
·7 EYR·8 PAR·13A CRI |
Segmento de la central de comunicaciones
La central de comunicaciones
está formada por la central de comunicaciones (bases radio de fonía y de
datos), gestor de comunicaciones, estación diferencial DGPS, servidor del
sistema, y varios puestos de operador.
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Central de comunicaciones. Arquitectura general. |
Requisitos de la central de comunicaciones
v Suministrar funciones de configuración que hacen al sistema flexible para operar, mantener y actualizar.
v Suministrar funciones de monitorización en tiempo real los datos de los autobuses (posición e indicaciones de estado, advertencias y alarmas) para ayudar al controlador a tomar decisiones de regulación del tráfico.
v Suministrar funciones de ayuda al controlador a manejar las comunicaciones de voz y mensajes con los conductores.
v Suministrar funciones de generación y gestión de bases de datos que permiten el almacenaje y análisis de los datos históricos ayudando a la futura planificación y programación del servicio de transporte.
v Suministrar funciones requeridas para automatizar la operación de los paneles electrónicos informativos en las paradas y facilitando su control y mantenimiento.
v Calcular las correcciones diferenciales del GPS utilizando una estación de referencia GPS para este propósito.
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Interfaz gráfico de usuario. Control
detallado de líneas. |
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Interfaz gráfico de usuario. Multimapa. |
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Interfaz gráfico de usuario. Control
general de líneas. |
Funciones de configuración (off line)
v Configuración de la flota.
v Configuración de líneas.
v Configuración de las zonas geográficas.
v Configuración de los horarios de servicio.
v Asignación del servicio diario (líneas, conductores y horarios).
v Configuración de la lista de mensajes predefinidos.
v Análisis de la base de datos (generación de informes).
Funciones en tiempo real (on line)
v Adquisición de los datos de los autobuses.
v Recalamiento de autobuses a calle y línea.
v Cálculo de variables relacionadas con aspectos on line de autobuses, líneas y paradas.
v Avisos y ayudas para la regulación y control.
v Monitorización gráfica de los datos en tiempo real.
v Control de las comunicaciones de fonía y de datos entre el operador del sistema y los conductores.
v Gestión de los paneles electrónicos informativos en las paradas de la calle.
v Monitorización del funcionamiento del propio sistema.
v Creación y mantenimiento de la base de datos.
Conclusiones y referencias
El sistema desarrollado por GMV Sistemas incorpora las últimas tecnologías al servicio de la mejora de la gestión de las flotas de transporte público urbano y constituye un claro ejemplo del aprovechamiento del I+D en sectores punteros como el sector espacio en beneficio de otros sectores como es el de transporte.
Además de estar instalado en
AUVASA de Valladolid, el sistema desarrollado por GMV
Sistemas ha sido instalado también en LAT
Bus de Murcia y estará próximamente operativo en Guaguas Municipales de Las Palmas de Gran Canaria.
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Equipamiento Embarcado. Situación en el autobús. |
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Central de comunicaciones. Puesto
de operador. |
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Paneles electrónicos informativos.
Parada de AUVASA. |
