Моделирование систем и процессов, 2017, № Том 10. Вып. 2

ISSN 2219-0767

МОДЕЛИРОВАНИЕ 

СИСТЕМ И ПРОЦЕССОВ

научно-технический журнал

2017

Том 10

Выпуск 2

2017

ВОРОНЕЖСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ИМЕНИ Г.Ф. МОРОЗОВА

ОАО «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ»

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № ФС77-66381 от 14.07.2016

ISSN 2219-0767

Журнал издается 4 выпуска в год

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ И ПРОЦЕССОВ

Редакционная коллегия
Главный редактор 
В.К. Зольников, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой ВТиИС 
ФГБОУ ВО «ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова»

Ответственный секретарь С.А. Евдокимова, канд. техн. наук, доцент, доцент каф. ВГЛТУ

Редакционный совет
Председатель 
А.Л. Стемпковский, академик РАН, д-р техн. наук, профессор, 
директор ФГБУН «Институт проблем проектирования в микроэлектронике Российской академии наук»

Члены редакционного совета

Ю.Ю. Громов, д-р техн. наук, профессор
В.Е. Дидрих, д-р техн. наук, профессор
В.П. Крюков, канд. техн. наук
В.В. Лавлинский, д-р техн. наук, доцент
Т.В. Скворцова, канд. техн. наук, доцент

К.И. Таперо, д-р техн. наук, профессор
С.У. Увайсов, д-р техн. наук, профессор
В.Н. Улимов, д-р техн. наук, профессор
А.И. Яньков, канд. техн. наук

Разделы журнала
Технические науки
Физико-математические науки

Статьи, поступающие в редакцию, рецензируются. Мнение редакции может не совпадать с мнением 
авторов. При перепечатке ссылка на журнал обязательна. Материалы публикуются в авторской редакции. За достоверность сведений, изложенных в публикациях, ответственность несут авторы. 

Подписной индекс ООО «Агентство «Книга-Сервис» по объединенному каталогу

«Пресса России» - 43447

Цена свободная.

Правила доступны на сайте http://www.mspjournal.ru

Учредитель: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. 

Морозова» 

Адрес учредителя и редакции: 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, тел 8 (473)-253-67-08.
Адрес издателя: 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, тел 8 (473)-253-67-08.
ЛР ИД  №00437 от 10.11.99

Подписано в печать 28.06.17 Формат бум. 6084 1/16  Объем 6,39 п.л. Тираж 1000. Заказ № 248
Отпечатано с готового оригинал-макета 29.06.2017 г. Дата выхода в свет 30.03.2017 г.

 Моделирование систем и процессов, 2017
 Воронежский государственный лесотехнический университет, 2017
 ОАО «Научно-исследовательский институт электронной техники», 2017

Содержание

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Аникеев Е.А. Структура и применение интеллектуальных транспортных систем.....................4

Григорьев Д.С., Григорьева И.В., Волкова Е.Г. Обучающая программа для повышения уровня физической подготовленности ....................................................................................................9

Котов П.А. Конструктивные аспекты вещественных моделей движения по инерции.............13

Лавлинский В.В., Яньшин С.Н. Применение математического описания действий для целенаправленных систем на основе методов нейронных сетей........................................................17

Николенко С.Д., Сазонова С.А., Манохин В.Я. Обеспечение безопасности труда при технологическом производстве асфальтобетона....................................................................................23

Николенко С.Д., Сазонова С.А., Манохин В.Я., Иванова И.А. Пожаро-, взрывоопасность 
жидких углеводородных топлив на асфальтобетонных заводах.................................................29

Новикова Т.П. Выбор методов принятия управленческих решений в социальноэкономических системах на примере дизайн-центра микроэлектроники..................................33

Сазонова С.А., Николенко С.Д. Анализ развития пожара на основе интегральной математической модели...................................................................................................................................40

Сазонова С.А., Николенко С.Д. Применение зонной математической модели при анализе 
развития пожара...............................................................................................................................48

Стародубцев В.С., Шумилина В.А. Управление качеством подземных вод в системе полигона коммунальных отходов ..............................................................................................................54

Стородубцева Т.Н., Лемешкина Е.А., Калмуратова Л.Д., Кочергина М.Ю. Исследование перспективных композиционных материалов для изделий транспортного строительства ...........70

Табаков Ю.Г. Анализ НЧ сигнала при различных коэффициентах линейной корреляционной 
связи ..................................................................................................................................................74

Юдина Н.Ю., Калингер Р.В. Методы расчета поверхностного паводочного стока и схемотизация водосбора р. Адагум..............................................................................................................82

АННОТАЦИИ НА АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКЕ...........................................................................90

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 656.1:004
DOI: 10.12737/article_5a1578ecc7f0f5.98093996

Структура и применение интеллектуальных 

транспортных систем

Е.А. Аникеев1

1ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет 

имени Г.Ф. Морозова», eanikeev@gmail.com

Аннотация — Рассмотрены структура интеллекту
альных транспортных систем как основы взаимодействия 
различных 
систем 
управления 
дорожно
транспортным комплексом. Показаны основные функции и показатели качества ИТС, а также организации и 
проекты, координирующие развитие ИТС в России и 
других странах.

Ключевые слова — Автоматизированное управление 

дорожным движением, информационные системы, интеллектуальные транспортные системы.

I. ВВЕДЕНИЕ

Экономическое развитие и рост дорожной сети в 

России в 2000-е годы создали условия для повышенного спроса населения на пользование транспортными услугами. Рост числа транспортных средств, увеличение пассажирских и грузовых перевозок и прочие явления, сопутствующие развитию экономических отношений в государстве, увеличили нагрузку 
на транспортную инфраструктуру России [5, 7]. Существует две группы путей решения задачи обеспечения транспортных потребностей государства. Это 
строительство 
новых 
участков 
дорожно
транспортной инфраструктуры, а также внедрение 
технологий организационного управления транспортной системой с использованием современных 
информационных технологий. Совокупные системы 
таких технологий, обеспечивающие единое информационное 
пространство 
управления 
дорожно
транспортным комплексом, представляют собой современные интеллектуальные транспортные системы 
[6].

II. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ИТС

Интеллектуальная транспортная система (ИТС) –

это комплекс автоматизированных систем и коммуникационных технологий, взаимосвязанных с дорожно-транспортным комплексом, транспортными средствами и пользователями, предназначенный для ре
шения широкого круга задач повышения безопасности и эффективности транспортного процесса.

Участники транспортного процесса видят ИТС как 

систему, состоящую из сервисов и служб, объединённых в единое информационное пространство и 
направленных на обеспечение планирования, организации и обслуживания транспортных процессов.

Информационные технологии применяются в сфе
ре транспорта главным образом на основании ряда 
вспомогательных систем. Эти системы включают в 
себя: 

 телекоммуникационные сети;
 средства управления транспортным потоком;
 системы автоматического поиска и идентифика
ции транспортных средств;

 картографические базы данных и информацион
ные системы, определяющие географическое положение;

 средства сбора данных о дорожном движении, в 

том числе динамическая система весового контроля и 
система автоматической классификации транспортных средств;

 системы для подсчета количества пользователей 

в системе общественного транспорта.

Эти системы могут быть интегрированы друг с 

другом в различных конфигурациях в зависимости от 
особенностей сервисов, построенных на их основе. 
Сервисы ИТС включают в себя наборы услуг, предоставляемых участникам транспортного процесса. 
Эти сервисы предоставляются службами ИТС [1-3, 
6]. Услуга – действие в интересах потребителя. Сервис представляет собой набор услуг в некоторой области. Служба – это учреждение или отдел, за которыми закреплены определённые функции. Структурно служба представляет собой совокупность взаимосвязанных информационных технологий в некоторой 
области деятельности с относящимися к ней учреждениями. Например, услугой является предоставление пассажирам актуального расписания общественного транспорта с возможностью выбора данных по 
критерию наименьшего времени поездки. Она пре

доставляется в составе справочного сервиса, предоставляемого службой информационного обеспечения 
пассажиров. 

Эта служба интегрирует данные всех перевозчиков 

в данном городе или регионе. 

Структура ИТС включает в себя две функциональ
ные группы систем: инфраструктура и транспортные 
средства (рис. 1).

Инфраструктура включает в себя системы, отве
чающие за принятие решений и выполнение задач 
регулирования.

Функции систем управления дорожным движением 

делят на управляющие, информационные и вспомогательные [4].

Рис. 1. Структура интеллектуальной транспортной системы

Основные управляющие функции:
 автоматическое локальное и координированное 

управление движением транспортных средств на отдельных перекрестках, въездах на автомагистрали и 
на дорожной сети города в целом;

 поиск и прогнозирование мест заторов на участ
ках дорожной сети и автомагистрали с выбором соответствующих управляющих воздействий;

 обеспечение преимущественного проезда транс
портных средств через перекрестки или автомагистрали;

 оперативное диспетчерское управление движе
нием транспортных средств на отдельных перекрестках (въездах) или группе перекрестков.

К наиболее важным информационным функциям 

относятся:

 формирование сигналов и индикация данных о 

характеристиках транспортных потоков, а также для 
автомагистрали дополнительно о метеорологических 
условиях и состоянии дорожного покрытия;

 накопление и анализ статистических данных о 

параметрах объекта управления, а также о режимах 
функционирования системы управления в целом;

 обеспечение возможности визуального наблю
дения за движением транспортных средств на участках дорожной сети и автомагистралях;

 обеспечение возможности оперативной связи 

оператора системы с дорожно-патрульной службой, 
службами скорой медицинской и технической помощи, дорожно-эксплуатационными службами.

Инфраструктура

Управление дорожным 
движением на общегородской сети дорог и 

магистралях

Службы эксплуатации 

дорог

Управление перевозками 

грузов

Системы электронных

платежей

Управление 
информацией

Общественный 

транспорт и такси

ИТС

Транспортные средства

Предотвращения 

столкновений

Помощь водителю

Уведомления о 
столкновении

Вспомогательные функции включают в себя авто
матизацию процессов подготовки исходных данных, 
их кодирования и т. п.

Основными показателями эффективности систем 

управления дорожным движением являются:

 время задержки транспортных средств на пере
крестках (въездах);

 число остановок транспортных средств на пере
крестках

 расход топлива;
 средняя 
скорость 
движения 
транспортных 

средств;

 пропускная способность дорожной сети;
 уровень безопасности движения.
Управление перевозками грузов включает в себя 

координирование работы перевозчиков и автопарков. 
Оно заключается в информационной интеграции отправителей 
и 
получателей 
грузов 
посредством 

АСУГП. Эти системы обеспечивают информационное обеспечение отслеживания грузов, процесса их 
охраны, работы грузовых терминалов, согласование 
тарифов и процесса оплаты за перевозку, а также работу систем пересечения границ.

Работа общественного транспорта в составе ИТС 

обеспечивается взаимодействием АСУПП и АСУДД 
для предоставления приоритета в дорожном движении общественному транспорту. Эффективность работы систем такси повышается за счет предоставления АСУДД данных о заторах и путях их объезда.

Управление информацией обеспечивает единое 

информационное пространство ИТС и предоставляют 
данные участникам транспортного процесса в соответствии с их запросами и правами. К таким системам относятся дорожные метеорологические комплексы.

Системы предупреждения аварий и обеспечения 

безопасности на дороге включают в себя различные 
системы распознавания, например:

 информирование о геометрических параметрах 

дороги,

 предупреждение столкновений,
 распознавание велосипедистов и животных.
Управление происшествиями на дороге включают в 

себя системы, осуществляющие контроль и обнаружение инцидентов, сбор и обработку информации о 
них, а также системы взаимодействия с чрезвычайными службами: неотложной медицинской помощи, 
экстренной технической помощи и т.д. 

Информационное обеспечение водителей и пасса
жиров включает в себя предоставление информации о 
возможных маршрутах транспортных средств и общественного транспорта, а также о событиях и сервисе. Также к функциям систем управления информацией относятся архивация данных и их статистическая обработка, обработка данных о состоянии до
рожного полотна, составление и передача другим 
службам графиков ремонтных работ.

Системы электронных платежей предусматривают 

средства обеспечения оплаты проезда в общественном транспорте для пассажиров и по платным участкам дорог для водителей, а также системы сбора платы за парковку. В перспективе предусмотрено использование для этих целей единого электронного 
устройства.

Интеллектуальное транспортное средство оборудо
вано бортовыми системами, связанными с инфраструктурой ИТС и использующими её сервисы. Все 
эти системы относят к одной из трёх групп.

Система предотвращения столкновений включает в 

себя технические и программные средства, обеспечивающие предупреждение об опасности столкновения, 
об ударе сзади, системы обнаружение препятствий в 
условиях ограниченной видимости, помощь при смене полосы движения и другие.

Система помощи водителю включает в себя сред
ства навигации, круиз-контроль, системы помощи в 
удержании полосы движения, систему предупреждения опрокидывания, а также системы предупреждения снижения внимания водителя. Кроме того, при 
перевозке пассажиров и грузов могут применяться 
системы связи диспетчера с водителем, а также комплексы оценки технического состояния автомобиля, 
данные о котором передаются в управляющий пункт.

Средства уведомления специальных служб о 

столкновении включают в себя средства подачи сигнала бедствия и оповещения АСУДД о происшествии.

Интеллектуальная транспортная система обеспечи
вает взаимодействие всех видов транспорта как единой системы. Возможности дорожно-транспортного 
комплекса используются намного более эффективно 
за счет совместных транспортных операций с наиболее рациональными вариантами движения пассажиров и грузопотоков.

Внедрение ИТС в отдельных случаях позволяет 

достичь следующих результатов:

 рост пропускной способности транспорта – не 

менее 25%;

 оптимизация 
использования 
общественного 

транспорта – на 50%;

 увеличение грузооборота – на 50 – 100 %; 
 увеличение пассажирооборота – на 20%;
 снижение дорожно-транспортных происшествий 

– до 60% на отдельных участках.

III. КООРДИНАЦИЯ РАЗВИТИЯ ИТС

Во всех развитых странах есть организации, кото
рые занимаются решением вопросов качества движе

ния и повышения безопасности. Среди наиболее известных [7]:

 Европейская ассоциация по интеллектуальным 

транспортным системам (ERTICO, European Road 
Telematics Implementation Committee);

 Общество интеллектуальных транспортных сис
тем Америки (ITS America, The Intelligent Transportation Society of America);

 Межнациональная ассоциация общественного 

транспорта (UITP, International Association of Public 
Transport);

 Японская ассоциация интеллектуальных авто
мобилей, дорог и дорожного движения (VERTIS, The 
Vehicle, Road and Traffic Intelligence Society).

Ассоциация ERTICO координирует европейские 

проекты по безопасности дорожного движения с 
применением спутниковой навигации и разработку 
автоматизированных систем управления дорожным 
движением и автоматизированных систем выявления 
мест ДТП и их прогнозированием. В ERTICO входят 
все ведущие европейские производители, заинтересованные в развитии рынка ИТС, общественные организации, представители различных министерств и 
ведомств, операторы связи, пользователи. Россию в 
ERTICO представляет Ассоциация Транспортной 
Телематики России (АТТ-Россия) с 2005 года по настоящее время.

Общество ITS America – некоммерческая организа
ция, способствующая использованию передовых технологий в системах наземного транспорта. Участниками общества являются частные корпорации, государственные и академические учреждения, занимающиеся исследованием, развитием и внедрением технологий ИТС.

В состав UITP входят ИТС-организации европей
ских стран, а также Великобритании, Швеции и т.д. 
Эта ассоциация, а также японское общество VERTIS, 
имеют похожие задачи и структуру.

Совокупность функций ИТС и их взаимосвязь со
ставляют функциональную архитектуру. Она и определяет основные принципы организации ИТС и взаимосвязи подсистем между собой и с внешней средой, 
а также принципы и руководство по их разработке, 
внедрению и оценке эффективности использования. 
Архитектура ИТС представляет собой структуру, в 
границах которой могут быть предложены различные 
варианты проектов систем с учётом индивидуальных 
потребностей заказчика и необходимых пользовательских сервисов [9]. 

В настоящее время широко используются два ос
новных подхода к созданию архитектуры ИТС, разработанные в США (The US National ITS Architecture) 
и Европе (The European ITS Framework Architecture).

Национальная архитектура ИТС США (1996 г.) 

обеспечивает общую модель для планирования, вне
дрения и развития ИТС на 20-ти летний период в городской, межгородской и сельской среде. Архитектура ИТС содержит три уровня: транспортный, коммуникационный 
и 
организационный. 
Технические 

уровни описывают требования к соответствующим 
компонентам системы, а организационный обеспечивает их поддержку и взаимодействие [7, 9, 10].

В транспортном уровне выделяется 22 подсистемы, 

разделённые на 5 классов: 

1.
Управление транспортом.

2.
Управление информацией.

3.
Маршрутизация и логистика.

4.
Контроль безопасности.

5.
Сбор платежей.

Коммуникационный уровень определяет способы 

информационного взаимодействия между подсистемами. 

Создание единой архитектуры ИТС позволяет кон
тролировать три основных направления: безопасность, мобильность и защита окружающей среды. 
Основной целью обеспечения безопасности является 
снижение аварийности, мониторинг природных и 
техногенных катаклизмов. Обеспечение и повышение 
мобильности определяется сбором данных о заторах 
от движущихся в потоке автомобилей, а также информирование участников движения. Защита окружающей среды заключается в снижении ущерба окружающей среде от транспорта посредством мониторинга ситуации в реальном времени и своевременного принятия решений.

Европейская архитектура ИТС (2000 г.) состоит из 

двух частей: пользовательских сервисов ИТС и 
функциональной архитектуры, обеспечивающей реализацию указанных сервисов. Физическая и коммуникационная структуры не регламентируются. Концепция представляет собой руководство по созданию, 
внедрению и оценке экономической эффективности 
пользовательских сервисов ИТС. 

В России наиболее общие направления создания и 

развития ИТС определяются в Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года 
[8]. Конкретные меры по разработке и внедрению 
ИТС рассматриваются в федеральных целевых программах с 2006 года. В настоящее время это ФЦП 
«Повышение безопасности дорожного движения в 
2013-2020 годах», подпрограмма «Автомобильные 
дороги». Объем финансирования Программы за счет 
средств федерального бюджета составляет более 48 
миллиардов рублей. Кроме этого, утверждён стандарт  
[5] от 01 августа 2011 года, описывающий принципы 
формирования сервисов ИТС как совокупностей дорожно-транспортных услуг.

Транспортная стратегия РФ предусматривает раз
работку единого информационного пространства и 

технологий ИТС как одного из приоритетных направлений транспортного развития.

В подпрограмме «Автомобильные дороги» предла
гается сформировать информационно-аналитическую 
систему государственного управления в транспортном комплексе. Предусматриваются мероприятия по 
созданию интеллектуальных систем организации 
движения транспортных потоков, основанных на 
применении современных технических средств, телекоммуникационных и информационных технологий и 
системы ГЛОНАСС. 

Эти системы включают автоматизированный и 

централизованный сбор, передачу и обработку информации о функционировании и текущем состоянии 
автодорожной инфраструктуры. Предусмотрены механизмы обмена этой информацией, доведение ее до 
сведения участников транспортного процесса. В целях обеспечения данных этих систем актуальной детальной информацией предусматриваются работы по 
лазерному и космическому сканированию конфигурации дорожной сети и других элементов транспортной инфраструктуры и придорожной полосы автомобильных дорог федерального значения. В указанном 
комплексе мероприятий на сети автомобильных дорог федерального значения предполагается создание 
единой автоматизированной системы метеорологического обеспечения, мониторинга условий движения, 
диспетчерского и автоматизированного управления 
движением с применением дистанционно управляемых знаков и табло переменной информации. Предполагается значительное техническое расширение и 
усовершенствование технического оснащения дорожно-транспортного комплекса:

 создание центров мониторинга движения с 

пунктами дорожного видеоконтроля;

 устройство пунктов дорожного метеорологиче
ского контроля и оценки состояния проезжей части и 
метеоцентров для обработки данных;

 устройство автоматизированных пунктов учета 

интенсивности движения и состава транспортных 
потоков;

 устройство дорожных управляемых знаков и 

табло с переменной информацией;

 устройство терминалов связи, обеспечивающих 

выход в сеть общего пользования;

 системы специальной, аварийной и других видов 

связи;

 расширение сети пунктов весового контроля на 

федеральных трассах.

При этом на сети автомобильных дорог федераль
ного значения предполагается создание единой автоматизированной системы мониторинга транспортной 
безопасности автомобильного транспорта и дорожного хозяйства.

Стандарт ГОСТ Р ИСО 14813-1-2011 определяет 

первичные сервисы и области применения, которые 
могут быть предложены пользователям ИТС [5]. Эти 
сервисы могут быть объединены в сервисные группы 
и домены ИТС. В документе предложено описание 11 
сервисных доменов, внутри каждого из которых определены сервисные группы. Стандарт носит рекомендательный и справочный характер, а также способствует функциональной совместимости и определению общих данных. 

IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время в РФ общая стратегическая 

концепция создания и развития ИТС в рамках единой 
информационной среды транспортного комплекса 
находится в стадии формирования. Разработаны и 
эксплуатируются локальные системы информационного сопровождения и контроля за деятельностью 
отдельных сегментов дорожно-транспортно комплекса. В ряде случаев они обеспечивают в ряде случаев 
эффективное решение определённого круга задач. 
Тем не менее, часто отсутствует функциональная и 
инструментальная совместимость этих систем. 

В области решения дорожно-транспортных про
блем ИТС относятся к организационной группе мероприятий, то есть предусматривают упорядочивание 
движения на уже существующей дорожной сети. Они 
не могут предложить решение для всех транспортных 
проблем, но способны существенно улучшить использование существующего потенциала и инфраструктуры, сократить потери энергии и ресурсов. 
Эффект от комплексного внедрения и использования 
ИТС повышает производительность экономической 
системы в целом за счёт сокращения аварийности, 
повышения эффективности общественного транспорта и грузоперевозок, обеспечения общей транспортной безопасности, улучшения экологических показателей.

ЛИТЕРАТУРА

[1]
Аникеев, Е. А. Архитектура системы управления 
транспортом регионального центра  / Е. А. Аникеев // 
Моделирование систем и процессов. – 2014. – № 3. – С. 
4-8.

[2]
Аникеев, Е. А. Информационные системы управления 
дорожным движением / Е. А. Аникеев // Моделирование систем и процессов. – 2016. – Т. 9, №4. – С. 5-11.

[3]
Архитектура интеллектуальных транспортных систем 
на примере U.S. DoT ITS. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.iteris.com/itsarch/index.htm. – Загл. с 
экрана.

[4]
Евстигнеев, И. А. Интеллектуальные транспортные 
системы на автомобильных дорогах федерального значения России. – М. : Изд-во Перо, 2015. – 164 с.

[5]
ГОСТ Р ИСО 14813-1-2011. Интеллектуальные транспортные системы. Схема построения архитектуры ин

теллектуальных транспортных систем. Часть 1. Сервисные домены в области интеллектуальных транспортных систем, сервисные группы и сервисы. – Введ. 
01.03.2012. – М. : Стандартинформ, 2011. – 26 с.

[6]
Концепция Федерального Закона РФ «Интеллектуальная транспортная система Российской Федерации». 
[Электронный 
ресурс].
–
Режим 
доступа: 

http://www.tpsa.ru/files/Koncepcia%20Intellektualnie%20t
ransportnie %20systemi.pdf. – Загл. с экрана.

[7]
Пржибыл, П. Телематика на транспорте / П. Пржибыл, 
М. Свитек ; пер. с чешского О. Бузека и В. Бузковой ; 
под редакцией проф. В.В. Сильянова. – М. : МАДИ 
(ГТУ), 2003. – 540 с.

[8]
Транспортная стратегия Российской Федерации на 
период до 2030 года [Электронный ресурс]. – Режим 
доступа: www. atb-tsa.ru/zakonodatelstvo/transport. –
Загл. с экрана.

[9]
Intelligent Transport Systems (ITS): an area to be strengthened in the Transport sector. [Электронный ресурс]. –
Режим 
доступа: 

http://www.unece.org/trans/theme_its.html. – Загл. с экрана.

[10] Urban systems freedom of movement in the city [Элек
тронный
ресурс]. 
–
Режим
доступа: 

https://www.swarco.com/mizar-en/Products/UrbanSystems. – Загл. с экрана.

УДК 004.822
DOI: 10.12737/article_5a1578ee476753.44969421

Обучающая программа для повышения уровня 

физической подготовленности

Д.С. Григорьев1, И.В. Григорьева2, Е.Г. Волкова2

1ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

2ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет

имени Г.Ф. Морозова», griiya@mail.ru

Аннотация — В данной статье рассматривается зна
чение обучающих программ для повышения уровня 
физической подготовленности. А также дается характеристика разработанной компьютерной подсистемы обучения выполнению физических упражнений, которая 
позволяет вести учет тренировок и имеет функции 
«стимулирования» занятий путем системы достижений 
и предназначена для работы в операционных системах 
семейства Windows.

Ключевые слова —
Обучающие программы, элек
тронный курс, мультимедиа-технологии, физические 
упражнения, фреймы.

В современном постиндустриальном обществе роль 

информационных технологий чрезвычайно важна, 
они занимают сегодня центральное место в процессе 
интеллектуализации общества, развития его системы 
образования и культуры. Их широкое использование 
в самых различных сферах деятельности человека 
диктует целесообразность наискорейшего ознакомления с ними, начиная с ранних этапов обучения и познания. 

Применение технологий мультимедиа в сфере об
разования уже идет достаточно успешно.

Обучающая программа не может заменить челове-

ка-преподавателя, но она не только может дополнить 
и усовершенствовать деятельность преподавателя, а в 
некоторых областях, в которых развиваются самостоятельность, творческое мышление, она сыграет 
уникальную роль, которую мы сейчас не можем еще 
осознать в полной мере.

Обучающие программы обладают следующими ос
новными преимуществами:

- интерактивность, бесценная для образовательного 

процесса, позволяющая без усилий выполнять рутинные операции (поиск, вычисления) и индивидуализировать получение и усвоение информации;

- долговременная актуальность. Электронные изда
ния практически вечны: основные затраты приходятся на разработку первой  версии, а текущие изменения, дополнения требуют сравнительно малых затрат. 

Основанием для классификации обучающих систем 

в физической культуре служат обычно особенности 
учебной деятельности обучаемых при работе с программами. Многие авторы выделяют четыре типа 
обучающих программ:

- тренировочные и контролирующие (предназначе
ны для закрепления умений и навыков);

- наставнические (предлагают ученикам теоретиче
ский материал для изучения);

- имитационные и моделирующие (основаны на 

графически-иллюстрированных возможностях компьютера, с одной стороны, и вычислительных, с другой, и позволяют осуществлять компьютерный эксперимент);

- развивающие игры (предоставляют в распоряже
ние ученика некоторую воображаемую среду, существующий только в компьютере мир, набор каких-то 
возможностей и средств их реализации).

Наибольшее распространение получили обучаю
щие программы первых двух типов в связи с их отно

сительно невысокой сложностью, возможностью 
унификации при разработке многих блоков программ. Если программы 3-го и 4-го типов требуют 
большой работы программистов, психологов, специалистов в области изучаемого предмета, педагоговметодистов, то технология создания программ 1-го и 
2-го типов ныне сильно упростилась с появлением 
инструментальных средств или наполняемых автоматизированных обучающих систем (АОС).

Основные действия, выполняемые программами 

первых двух типов:

- предъявление кадра с текстом и графическим изо
бражением;

- предъявление вопроса и меню вариантов ответа;
- анализ и оценка ответа;
- предоставление кадра помощи при нажатии спе
циальной клавиши.

Они могут быть легко запрограммированы, так что 

разработчику обучающей программы остается ввести 
в компьютер только определенный текст, варианты 
ответов и нарисовать на экране с помощью манипулятора «мышь» картинки. Таким образом, создание 
обучающей программы выполняется абсолютно без 
программирования, не требует серьезных компьютерных знаний и по силам любому педагогу.

Что касается технологии создания мультимедиа 

курса, то схематически жизненный цикл автоматизированного учебного курса можно представить в виде 
каскадной модели, который включает следующие 
этапы: стратегическое планирование, проектирование, реализация учебного курса, тестирование, эксплуатация и сопровождение.

На этапе стратегического планирования, при разра
ботке электронного учебного курса сначала необходимо сформулировать цель и задачи данного курса, а 
также необходимо осуществить предварительный 
подбор учебного материала для информационного 
объекта обучения и заданий для закрепления учебного материала, а также выбрать формы их представления (текст, аудио, видео и т.д.).

На этапе реализации электронного учебного курса, 

который предусматривает формирование объектов 
обучения в соответствии со структурой курса и выбранными технологиями и ввод их в систему, включает 4 фазы: создание текстовых и графических объектов обучения; создание видео- и аудио- объектов 
обучения; создание программных модулей; интеграция созданных объектов обучения и модулей в электронном учебном курсе.

При подготовке материалов для курса, различные 

компоненты курса должны содержать в себе информацию разной природы: символьную (тексты, таблицы и т.д.), графическую (фотографии, чертежи), 
мультимедиа.

Материал для мультимедиа курса представляется в 

форме, которая делает возможной обработку данного 
материала с помощью компьютера. То есть информацию необходимо перевести в цифровую форму.

Подобранная автором первичная учебная инфор
мация, которая представлена в электронном виде, при 
подготовке мультимедиа курса должна быть скомпонована в соответствии с замыслами автора в интерактивные учебные кадры так, чтобы: во-первых, обучаемый имел возможность сам выбирать темп и, в 
определенных пределах, последовательность изучения материала, а во-вторых, процесс обучения оставался управляемым. Построение детального технологического сценария курса является наиболее ответственным, т.к. именно оно позволяет найти оптимальное соединение педагогических задач и наиболее целесообразных для них технологических решений.

Приступив к созданию технологического сценария 

мультимедиа курса, который основан на принципах 
гиперактивности и мультимедийности, необходимо 
учитывать, что в мультимедиа курсе вся учебная информация, благодаря гипертекстам, распределяется 
на нескольких содержательных уровнях[3].

Смысловые отношения между уровнями можно 

выстроить различными способами.

Самый распространенный способ структурирова
ния линейного учебного текста при переводе его на 
гипертекстовую основу подразумевает размещение 
на первом уровне – основной информации, на втором 
– дополнительной информации, которая содержит 
разъяснения и дополнения, на третьем уровне - иллюстрированного материала и на четвертом уровне –
справочного материала (хотя четвертый уровень может отсутствовать, тогда справочный материал может 
быть переведен в структуру мультимедиа курса отдельным элементом).

Наиболее эффективным представляется данный 

способ структурирования линейного учебного текста, 
который направлен на различные способы учебнопознавательной деятельности. В этом варианте первый уровень может определить как иллюстрированоописательный, второй уровень – репродуктивный, 
третий уровень – творческий.

Единицей представления материала станет кадр, 

который содержит несколько гиперссылок, может 
быть дополнен графикой, анимацией и другими 
мультимедиа приложениями. Информация, которая 
размещена на первом кадре, должна быть цельной и 
представлять собой некоторый завершенный смысл. 
Исходя из смысловой ценности кадра, необходимо 
определять его внутреннюю структуру, ограничивать 
количество гиперссылок второго и третьего уровней.

Несколько кадров, которые составляют один мо
дуль курса, необходимо организовывать по принципу 
линейного текста с помощью специальных навигаци

онных кнопок. Полученный материал можно листать, 
как страницы книги.

Создание максимально подробной структуры кур
са, является наиболее эффективным. Это дает возможность разместить материал каждого раздела на 
отдельном кадре. Но на практике данное структурирование учебного материала практически невозможно.

Эргономические требования, которые позволяют 

повысить эффективность учебной деятельности, касающиеся всего объема информации, пространственных характеристик, оптимальных условий восприятия электронного текста необходимо учитывать при 
покадровом структурировании линейного учебного 
текста.

В электронные средства учебного назначения не
обходимо включать статические иллюстрации. Это 
связано, прежде всего, с их методической ценностью. 
Использование наглядных материалов в процессе 
обучения способствует повышению уровня восприятия, формированию устойчивых зрительных образов, а также развитию творческих способностей обучаемых.

На этапе тестирования электронного учебного кур
са проверяется правильность работы, и исправляются 
ошибки и неточности функционирования курса. Выделяются два аспекта тестирования: педагогический 
(предусматривает проверку правильности функционирования электронного учебного курса в соответствии с разработанными вариантами)  и технический 
(связан с проверкой работы программных модулей, 
которые созданы при разработке курса). При тестировании электронного учебного курса необходимо 
проверить последовательность и правильность:

- выдаваемого обучаемому учебного материала ин
формационных объектов обучения (ИОО) и заданий 
задачных объектов обучения (ЗОО) для проверки его 
усвоения, учитывая, что учебный материал и задания 
можно представить в различных формах ( мультимедиа, текст, графики и т.д.);

- комментариев, выводимых обучаемому в зависи
мости от результата выполнения задания или ответа 
на вопрос;

- перехода к следующему объекту обучения (ИОО 

или ЗОО);

- вычисления набранных обучаемым баллов и вы
ставления оценки и др.

Программа «Fitness Control» предназначена для ра
боты в операционных системах семейства Windows. 
А, значит, ее можно использовать и в настольных 
системах, и на планшетных компьютерах. Программа 
достаточно хорошо оптимизирована. Конкретные 
системные требования программы размещены в 
табл. 1.

Таблица 1

Системные требования

Системные требования

ОС
Windows 2000, Windows XP, 
Windows Vista, Windows 7, 
Windows 8

ОЗУ
64 Мб

Процессор
600 МГц

Видеокарта
64 Мб

Устройство ввода
Клавиатура, мышь

«Fitness Control» – это программа для людей, кото
рые хотят не только выполнять физические упражнения, но и повышать общий уровень своей физической 
подготовки. Данная программа спроектирована и 
разработана таким образом, чтобы участники могли 
легко смотреть технику выполнения того или иного 
упражнения, отслеживать расход калорий в ходе тренировки, а так же отслеживать свои достижения. 
Система достижений – одно из преимуществ программы «Fitness Control». Эта система вносит в занятие по физической культуре элемент конкуренции, 
тем самым стимулируя участников соревноваться 
между собой.

Программа разбита на 10 фреймов: 
- главное окно; 
- участники;
- новый участник; 
- телосложение; 
- выбор аватара; 
- упражнение;
- техника выполнения; 
- логин; 
- видеотека; 
- инфо участника.
Каждый фрейм содержит свой код.
Информация об участниках, их достижениях и вы
полненных упражнениях хранится в файловой базе 
данных. В другом разделе файловой базы содержатся 
видеоматериалы и, непосредственно, сами упражнения, включая технику выполнения и рекомендации.

При первом запуске программы вы увидите глав
ное окно и окошко с предложением войти в программу под своей учетной записью. Если нет еще учетной 
записи, то необходимо открыть фрейм «Новый участник». Здесь заполняются поля «Имя» и «Пароль», 
указывается возраст, рост и вес, а также тип телосложения. Выбор типа телосложения вынесен в отдельный фрейм для того, чтобы ввести пользователя в 
курс дела о том, какие бывают типы телосложения, и 
сопроводить это картинками.

Каждый тип телосложения сопровождается пояс
нением и картинкой. Всего типов телосложения в 
программе учитывается три: эктоморф, мезоморф, 
эндоморф.