Лекция 12 Интеллектуальные системы управления движением транспортных потоков на автомобильных магистралях

Повышение эффективности управления дорожным движением связано с созданием автоматизированных систем управления дорожным движением (АСУДД), которые являются неотъемлемыми компонентами интеллектуальных транспортных систем. АСУДД, как часть ИТС, выполняет управляющие и информационные функции, основными из которых являются:

- Управление транспортными потоками;

- Обеспечение транспортной информацией;

- Управление безопасностью и управления в особых ситуациях.

В общем виде подсистемы городской АСУДД могут быть представлены как совокупность устройств дорожной телематики, контроллеров и автоматизированных рабочих мест (АРМ), включенных в сеть обмена данными, с организацией центрального и местных центров управления - в зависимости от плотности и интенсивности дорожного движения [3]. Поэтому структура АСУДД имеет иерархическое строение (рис. 8.10).

На нижнем уровне дорожные контроллеры каждого из перекрестков обеспечивают управление светофорами всех направлений и полос движения. К контроллерам могут быть подключены дополнительные информационные табло, детекторы транспорта, табло пешеходов. Контроллеры перекрестков работают или по собственной программе управления, локально или получают программы с верхнего уровня управления. В большинстве малых и средних городов локальный режим управления дорожным движением является основным.

Для обеспечения режима "зеленая волна" дорожные контроллеры перекрестков подсоединяются к зонального контроллера, программа которого рассчитывает управляющие программы каждого из контроллеров, перекресток которых подключены к этому режиму. Зональные контроллеры могут получать всю информацию, поступающую на дорожные контроллеры, а также могут корректировать программы управления по информации из верхнего, Центрально городскую уровня.

Центр управления обеспечивает в основном контролирующую функцию и реализует регулирующую функцию только в случаях сбоев в управление дорожным движением или для обеспечения проезда специального транспорта.

Структура АСУДД

Развитие современной иерархической структуры АСУДД происходил постепенно - от нижнего уровня локального управления вручную до компьютеризированных зональных и централизованных систем, поэтому по своему составу, архитектурой, функциональными возможностями, способом перепрограммирования на дорогах сегодня используют АСУДД нескольких поколений, которые условно разделяют на четыре по уровню расчета управляющих параметров и введения их в дорожных контроллеров

Первое поколение - расчет управляющих параметров и введения их в дорожных контроллеров, а позже и в зональных контроллеров АСУДД, выполняются вручную.

Второе поколение - расчет управляющих параметров автоматизированный на компьютерах зональных контроллеров, однако введение их в дорожных контроллеров выполняется вручную.

Третье поколение - расчет управляющих параметров и ввода их к контроллерам АСУДД автоматизированные, также возможна реализация управления прогнозу динамики транспортных потоков.

Четвертое поколение - управление дорожным движением автоматическое в реальном времени, когда с помощью детекторов транспорта обеспечивается сбор информации на контроллеры, а адаптивные управляющие программы переключают светофоры перекрестков, в зависимости от реального состояния транспортных и пешеходных потоков.

Опыт показал, что в недельном цикле регулирования следует использовать не менее шести программ управления (ПК) светофорами, а с учетом изменения скоростей при изменении погодных условий - 12 или даже 18. Расчет такой библиотеки программ предусматривает использование информации об интенсивности транспортных потоков, на этапе начального внедрения телемеханических систем был практически невозможен.

В течение 60-х годов в Великобритании и частично в США и Японии активно велись работы по созданию алгоритмов расчета параметров светофорного регулирования. На основании работы Вебстера (FJWebster), ставшей классической, 1958 года было разработана и программно реализован ряд алгоритмов приближенного, а затем и точного расчета управляющих параметров на отдельных перекрестках [33].

В начале 70-х годов произошло событие, которое привело к революционным изменениям в технологии управления светофорной сигнализацией - в Великобритании группой сотрудников TRRL (Transport and Road Recearch Laboratory) под руководством Д. Робертсона был разработан и программно реализован метод расчета ПК TRANSYT, что позволяет строить ПК для транспортных сетей произвольной конфигурации и использует информацию об интенсивности транспортных потоков, взаимосвязях между потоками на соседних перекрестках [32].

Опыт работ с расчетом управляющих программ показал, что для получения исходных данных необходимо проводить трудоемкое обследование транспортных потоков. Это стимулировало проведение работ по автоматизации обследования и создания различного типа датчиков транспортных потоков. Наличие надежных датчиков и опыт их эксплуатации при сборе исходных данных для расчета ПК естественным образом подтолкнули к идее включения этого расчета к контуру управления, и было реализовано в системах 3-го поколения. В свою очередь, наличие датчиков привело к дальнейшему развитию алгоритмов управления и создало предпосылки для появления систем 3-го и 4-го поколений.

По назначению и степени технической оснащенности АСУДД делятся на две основные группы - магистральные и общегородские АСК. Магистральные КСУ координированного управления (УК) делятся на □ бесцентрово КСУ УК, централизованные КСУ УК и централизованные интеллектуальные КСУ УК. Общегородские системы управления могут быть упрощены или интеллектуальные.

Бесцентрово КСУ УК характеризуются тем, что для них отсутствует необходимость создания центра управления. Они выполняются в двух модификациях. По одной из них синхронизацию работы контроллеров реализует один из них, является главным. Этот контроллер, так называемый "координатор", связан линией связи с каждым из других контроллеров, причем эта линия может быть либо одной для всех и к ней подключаются параллельно другие контроллеры (такая система называется многоточечной или параллельной), либо к каждого контроллера проложена своя линия связи (система точка - точка или радиальная) (рис. 8.10) - нижний уровень иерархии управления.

Централизованные АСК УК характеризуются наличием центра зонального управления (зональный контроллер), который связан с дорожными контроллерами радиальными линиями связи (на рис. 8.11 линии Л1 ... Л64). Как правило, централизованные АСУ УК характеризуются возможностью осуществлять многопрограммное УК с переключением программ по времени суток.

Централизованные интеллектуальные АСК УК характеризуются тем, что в их составе на данной дорожной сети появляются установлены детекторы транспорта. Информация от детекторов транспорта передается по линиям связи в контроллер зонального центра управления (КЗЦ), в котором установлена промышленная ЭВМ, которая имеет возможность менять планы координации в зависимости от транспортной ситуации на магистрали. В зависимости от технических характеристик, в КЗЦ может быть подключено до 64 линий от дорожных локальных контроллеров, позволяет реализовать автоматизированное управление целым районом или небольшим городом. Общегородские АСКП характеризуются подключением к центру управления не только одной магистрали, на которой реализуется УК, а всех магистралей УК.

Рисунок 8.11 - Зональный контроллер

Кроме того, подобные системы имеют в своем составе так называемый контур диспетчерского управления, который включает в себя подсистему телевизионного наблюдения за движением, подсистему отображения информации о дорожной

обстановку и средства непосредственного диспетчерского управления светофорной сигнализацией и управляемыми знаками диспетчерским персоналом центра управления.

Интеллектуальные ЗАСКД позволяют управлять дорожным движением на городских магистралях непрерывного движения в комплексе с сетевой координированным светофорным регулированием. Задача такой системы заключается в работе в трех направлениях. В первом из них - это координированное управление работой выездов на дорогу непрерывного движения с целью обеспечения резерва пропускной способности на ней, то есть обеспечение этой самой непрерывности. Второе направление - это управление съездами на магистрали обычного типа. Если на них в точках съездов существует затор, то задача системы - ограничить съезд с тем, чтобы очередь на нем не начала блокировать магистраль непрерывного движения. Третье направление - это автоматическое обнаружение ДТП или затора на трассе и диспетчера информацией о том, что случилось.