Web система для анализа качества маршрутной сети

№86-2,

технические науки

В данной статье описывается реализация Web-системы для анализа качества маршрутной сети городского общественного транспорта. Описаны показатели качества. Сравнительный анализ аналогов для выявления лучшего продукта в данной сфере.

Похожие материалы

Одной из целей любого современного города — обеспечить качественную городскую маршрутную сеть. Чтобы добиться данной цели город должен правильно заполнить базу данных новыми маршрутами. Для этого необходимо назначить ответственного человека, который будет вносить новые маршруты, путем нажатия по карте для добавления точек, которые будут формироваться в маршрутные пути.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Иметь удобный и гибкий интерфейс веб-сервиса;
  2. Подготовить базу данных (занести маршруты);
  3. Классифицировать характеристика качества, по которым будет проводиться анализ качества.

Работа с маршрутными путями должна быть поручена оператору системы, который будет использовать «Web-ресурс» для удобного добавления маршрутных путей и проведения анализа качества.

Web-ресурс содержит следующие модули:

  1. Визуализация маршрутных путей;
  2. Редактирование, удаление, добавление маршрутных путей;
  3. Возможность анализа качества маршрутных путей;
  4. Вывод результатов и возможность в дальнейшем генерации отчета по выведенным результатам.

Основной функционал системы доступен в соответствии с ролью.

Роли в системе:

  • Гость;
  • Администратор.

Гостю будет доступен главный экран и возможность просмотра карты с маршрутами.

Администратору будет доступен весь функционал модулей системы.

Для проведения анализа качества маршрутной сети были выбраны следующие показатели:

  1. плотность маршрутной сети;
  2. средний коэффициент непрямолинейности;
  3. общая длина маршрутной сети;
  4. коэффициент пересадочности;
  5. уровень дублирования маршрутов;

Плотность маршрутной сети р, км-1, показывает, какое число транспортных линий приходится на один квадратный километр селитебнойтерритории площадью F:

Средний коэффициент непрямолинейности маршрутной сети КнеПр характеризует среднюю непрямолинейность сети маршрутов и равен частному от деления общей протяженности маршрутов на сумму длин их воздушных линий (по прямой).

Коэффициент пересадочности показывает среднее число посадок при совершении одной сетевой поездки.

Дублирование маршрутов движения — это совпадение трасс маршрутов различных видов наземного пассажирского транспорта на отдельных участках улично-дорожной сети города, либо полное их наложение.

Соответствующая диаграмма вариантов использования Web-ресурса представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Диаграмма вариантов использования системы

Программа предназначена в первую очередь для автоматизации процесса анализа качества маршрутной сети.

Пользователь имеет возможность пройти авторизацию, после чего ему предоставляется доступ к ресурсу. Непосредственно в самом ресурсе пользователь может вывести на Google Maps необходимые ему маршруты.

Северная часть программы написана на языке Swift, с использование фреймворка Vapor. Swift открытый мультипарадигмальный компилируемый язык программирования общего назначения. Создан компанией Apple в первую очередь для разработчиков iOS и macOS. Swift работает с фреймворками Cocoa и Cocoa Touch и совместим с основной кодовой базой Apple, написанной на Objective-C. Swift задумывался как более легкий для чтения и устойчивый к ошибкам программиста язык, нежели предшествовавший ему Objective-C.

Vapor — фреймворк и сервер для веб-разработки, написанный на языке программирования Swift

Общая диаграмма последовательности
Рисунок 2. Общая диаграмма последовательности

Диаграммы последовательности отражают поток событий, происходящих в рамках варианта использования. На этих диаграммах изображаются только те объекты, которые непосредственно участвуют во взаимодействии т.к. ключевым моментом является именно динамика взаимодействия объектов во времени и не используются возможные статические ассоциации с другими объектами.

В реализуемой веб-системе следующие основные функции: авторизация, построение, просмотр и сохранение новый данных. В данной системе, пользователь должен быть авторизован, после чего он имеет права доступа в данным.

Для понимания более детального понимания функций и задач подсистемы необходимо представить работу модуля в виде диаграмм деятельности по частям.

Авторизация в системе. Данный процесс предназначен для входа пользователя в систему. Вход в систему осуществляется путем перехода по ссылке «Войти» в главном навигационном блоке меню.

После этого появится форма для заполнения данных (рисунок 3). Далее заполняются поля «Имя пользователя» и «Пароль» и нажимается кнопка «Войти». Если логин или пароль введены неверно, то система выведет соответствующее сообщение и предоставит возможность ввести их еще раз.

Рисунок 3— Форма для входа в систему

Добавление нового пользователя в систему. При выборе пункта «Добавить пользователя» отображается форма для ввода необходимой информации. (рисунок 4). Для осуществления дальнейших действий нажимается кнопка «Регистрация». Если данные введены неверно, то система выведет соответствующее сообщение и предоставит возможность ввести их еще раз.

Форма для добавления нового пользователя в систему
Рисунок 4. Форма для добавления нового пользователя в систему

Добавление нового маршрута в систему. При выборе пункта «Добавить новый маршрут» отображается форма для ввода необходимой информации. Для этого пользователю требуется нажатием левой кнопки мыши устанавливать точки на карте для построения маршрутного пути. После завершения построения пути, нужно ввести имя маршрута и нажать на кнопку «Сохранить». Наименование маршрута должно содержать знак «№» — номер маршрута.

Форма для добавления нового маршрута в систему
Рисунок 5. Форма для добавления нового маршрута в систему

Вкладка «Карта» предоставляет средство визуализации добавленных маршрутов. Из выпадающего списка можно выбрать маршруты, которые были добавлены пользователем заранее. Список формируется учитывая какой пользователь сейчас находится в системе. Кнопка «Подсчет дистанции» предназначена для того чтобы показать общую длину маршрутного пути. Кнопка «Оценка качества» предназначена для обработки маршрутного пути и расчета характеристик транспортной сети. Кнопка «Очистить карту» предназначена для того чтобы убрать выбранные визуализированные маршруты. Кнопка «Добавить новый маршрут» предназначена для перехода на вкладку «Добавление нового маршрута в систему».

Вкладка Карта
Рисунок 6. Вкладка Карта

Вкладка «Оценка качества» предназначена для визуализации результатов. Результаты записываются в таблицу. Данная страница имеет только один функционал — генерацию отчета.

Отчет об анализе качества маршрутной сети
Рисунок 7. Отчет об анализе качества маршрутной сети

В четвертой главе описаны эксперименты оценки эффективности пользовательского интерфейса, функциональных возможностей и скорость работы запросов.

Экспертная оценка программных продуктов позволяет выявить лучший среди сравниваемых, отметить положительные и отрицательные стороны каждого продукта по отношению к выбранным критериям. Для сравнения существующих программных обеспечений были выбраны: Google Maps, Yandex Maps, 2GIS, Here, Yahoo! Maps. Для проведения сравнительного анализа были выбраны следующие критерии: возможность работы с картой, визуализация информации, понятный интерфейс, возможность анализа качества, составление отчетов по заданным параметрам.

Для определения весов критериев использовалась аналитическая иерархическая процедура Саати. Матрица парных сравнений, средние геометрические и веса критериев представлены в таблице 1.

Таблица 1. Матрица парных сравнений, средние геометрические и веса критериев

A1

A2

A3

A4

A5

Среднее геометрическое

Веса критериев

A1

1

1/3

1/5

1/9

1/5

3.45

0.03

A2

3

1

3

1/7

1

0.24

0.13

A3

5

1/3

1

1/5

3

1

0.13

A4

9

7

5

1

9

0.57

0.62

A5

5

1

1/3

1/9

1

1.84

0.09

Сумма

7.1

1

Диаграмма весовых коэффициентов для критериев представлена на рисунке 8.

Рисунок 8. Весовые коэффициенты критериев качества

Таблица 2. Интегральные показатели качества

Критерии

Весовые коэффициенты

Программные продукты

Базовые значения

Google Maps

Yandex Maos

2GIS

Here

VLZRoutes

Формирование новых маршрутов

0.03

3

4

5

4

9

5

Генерация отчетов

0.09

2

2

3

3

9

3,8

Визуализация информации

0.13

8

8

8

8

8

8

Возможность работы с картой

0.13

7

7

7

7

7

7

Возможность анализа качества

0.62

0

0

0

0

9

1,8

Интегральный показатель качества Q

4

4,2

4,6

4,4

8,4

5,12

Лепестковая диаграмма значений характеристик качества функциональных возможностей (критериев) представлена на рисунке 9.

Сравнительный анализ программных продуктов для анализа качества и ведения информации по маршрутных путям показал, что только одно из 5 сравниваемых программных средств имеет значение интегрального показателя качества, превышающего базовое значение. Этой системой является — web-ориентированная информационная система анализа качества маршрутной сети города Волжского. Предлагаемая методика экспертной оценки позволяет определить не только направления дальнейшего совершенствования программного продукта, но и количественно оценить его качество с точки зрения уровня реализуемых функций. Анализ пользовательского интерфейса web-ресурс «VLZRoute» проводился с помощью средства CogTool.

Рисунок 9. Лепестковая диаграмма значений характеристик качества

Каждому пользователю (роли) была предусмотрена задача, которую необходимо было выполнить. С помощью средства CogTool было спрогнозировано время, затрачиваемое на выполнение определенной задачи.

В таблице 6 приведены пользователи, задачи, поставленные пользователям, и прогнозируемое время выполнения задачи.

Таблица 3. Общий результат эксперимента

Пользователь

Задача

Время выполнения задачи, сек.

админ

Полное использование системы

23.1

гость

Просмотр карты и некоторых вкладок

8.4

Гость2

Генерация отчета по маршруту

3.7

студент

Регистрация, авторизация, добавление нового маршрута, генерация отчета.

20.6

При помощи средства CogTool, было установлено, что спрогнозированное время, затрачиваемое на выполнения необходимых задач невелико. Следовательно, интерфейс web-ресурс «VLZRoute» не вызывает затруднений для всех категорий пользователей, что свидетельствует о легком и удобном интерфейсе для пользователей.

Для оценки скорости выполнения запросов будем использовать систему dbForge. Важные запросы нашей системы:

  1. Запрос на получение списка всех маршрутов;
  2. Запрос на получение всех оценок качества;
  3. Запрсо на получение списка всех пользователей.

В качестве экспериментальной задачи выступает оценка скорости получения списка всех маршрутов, для этого необходилмо заполнить тестовыми данными БД (рисунок 10)

Тестовые данные
Рисунок 10. Тестовые данные

Таблица 4. Запрос на получение списка всех маршрутов

Количество маршрутов

Запрос 1

2000

0:01 s

3100

0:07 s

Таблица 5. Запрос на получение всех оценок качества

Количество оценок качества

Запрос 1

500

0:01 s

Таблица 6. Запрос на получение всех оценок качества

Количество пользователей

Запрос 1

1800

0:01 s

dbForge DG для Postgresql — хороший инструмент графического интерфейса для быстрой генерации тестовых данных для БД.

Как выше видно, оценка качества скорости выполнения запросов к практически реальным данным имеет отличную скорость.

Список литературы

  1. Попова И. М., Шустов Р. А., Попова Е. А. Критерии оценки качества обслуживания городским пассажирским транспортом // Научно-методический электронный журнал «Концепт». – 2015. – Т. 35. – С. 126–130.
  2. Зубехин А.А., Рыбанов А.А. Программные средства по исследование характеристик для анализа качества маршрутной сети // Материалы X Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум»
  3. Мартынова Юлия Алексеевна, Мартынов Ярослав Андреевич Формализация задачи организации маршрутных сетей городского пассажирского транспорта // Интернет-журнал Науковедение. 2014. №6 (25). С.121