Система автоматического контроля дорожного движения

Общегородские АСУД характеризуются  подключением к центру управления не только одной магистрали, на которой реализуется КУ, а всех магистралей с КУ. Кроме того, подобные системы имеют в своем составе так называемый контур диспетчерского управления. Этот контур включает в себя подсистему телевизионного надзора за движением, подсистему отображения информации о дорожной обстановке и средства непосредственного диспетчерского управления светофорной сигнализацией и управляемыми знаками диспетчерским персоналом центра управления.

Интеллектуальные ОАСУД  включают в себя мощные управляющие вычислительные комплексы (УВК), располагаемые в центре управления движением и сеть динамических информационных табло, располагаемых в стратегических точках дорожной сети. Такие системы осуществляют непрерывный автоматический мониторинг транспортных потоков в дорожной сети и на основе собранной информации не только позволяют УВК осуществлять автоматическое адаптивное управление дорожным движением, но и обеспечивают участников движения с помощью ДИТ информацией о транспортной обстановке, и тем самым позволяют перераспределять транспортные потоки по сети.

Интеллектуальные ОАСУД  позволяют управлять дорожным движением  на городских магистралях непрерывного движения в комплексе с сетевым координированным светофорным регулированием. Такая система работает в трех направлениях.

1.Координированное управление работой выездов на дорогу 
непрерывного движения с целью обеспечения резерва пропускной 
способности на ней, т.е. обеспечения этой самой непрерывности.

2.Управление съездами на магистрали обычного типа. Если на 
них в точках съездов существует затор, задача системы — ограничить съезд с тем, чтобы очередь на нем не начала блокировать магистраль непрерывного движения.

3.Автоматическое обнаружение ДТП или затора на магистрали 
и обеспечение диспетчера информацией о случившемся.

В состав таких АСУД обычно вводится управление реверсивными полосами и просто управление движением по отдельным полосам.

2.1.2.Структура систем и методы  управления движением

Отличие общегородских АСУД от магистральных  заключается не только в масштабе охвата УДС, но и в более развитой структуре построения и гибкости управления, которая обеспечивается входящим в АСУД специальным управляющим вычислительным комплексом и широким использованием средств диспетчерского управления.

По характеру функционирования и принципам построения АСУД относятся к классу автоматизированных систем управления технологическими процессами, получивших большое применение.

Специфику АСУД определяют объекты управления — транспортные и пешеходные потоки, которым свойственны рассредоточенность в пространстве, а также стохастичность и нестационарность параметров. Указанные свойства объекта управления обусловливают использование в системе ряда территориально разобщенных объектов, участвующих в едином технологическом процессе. Таким образом, АСУД должна иметь широко развитую сеть периферийного оборудования, связанного с управляющим пунктом. Каналы связи обеспечивают постоянную циркуляцию в системе исходной, командной и контрольной информации. Информация необходима для функционирования основных программно-технических комплексов системы: информационно-измерительного, автоматического управления, диспетчерского и ручного управления, контрольно-диагностического. Каждый комплекс АСУД решает определенный круг задач.

Поскольку оптимизация  управления бессмысленна без соответствующего получения информации, то одними из задач являются измерение и анализ параметров транспортных потоков. Так как обработка этой информации, а также формирование и передача команд средствами управления должны обеспечиваться в темпе, соизмеримом со скоростью изменения условий движения на УДС, сбор информации осуществляется в реальном масштабе времени. Дискретность этого процесса, а также цикл обмена информацией между управляющим пунктом и периферийными устройствами обычно приняты равными 1 с. Это обеспечивает и необходимую точность измерений, поскольку ежесекундный опрос ДТ для однополосного контролируемого сечения гарантирует отличие одного автомобиля от другого, учитывая, что по условиям безопасности движения минимальный интервал между ними составляет более 1 с. Определение времени присутствия автомобиля с точностью до 1 с также обеспечивает достаточно уверенное распознавание заторовой ситуации.

Следующими и главными задачами являются выбор (или расчет) режимов управления и формирование управляющих воздействий на исполнительные органы системы — периферийное оборудование. В нормальном режиме работы АСУД это осуществляет управляющий вычислительный комплекс (УВК). В запоминающих устройствах УВК содержатся типовые (базовые) программы управления, соответствующие определенным транспортным ситуациям. Эти наборы носят название библиотеки программ и библиотеки ситуаций. Программы автоматически выбираются и корректируются на основе поступающей с периферии информации. Поэтому этот метод носит название выбор программы из библиотеки. При выходе УВК из строя временно могут быть использованы программы, содержащиеся в специальном резервном устройстве УП. Такое резервное устройство носит название мастер-контроллера или зонального контроллера (см. далее). При этом снижается гибкость управления, так как программы выбирают вручную или с помощью таймера в заданное время суток.

В случаях возникновения  непредвиденных ситуаций может осуществляться дистанционное диспетчерское управление. Необходимость введения диспетчерского управления в АСУД с сохранением за человеком высшего приоритета в принятии решения диктуется сложностью процесса дорожного движения, а также большой тяжестью последствий для участников движения при нарушении и сбоях в работе системы. Таким образом, в составе АСУД функционируют три независимых контура управления: автоматического гибкого, резервного и диспетчерского.

И, наконец, задачами комплекса  контрольно-диагностической аппаратуры (КДА) являются контроль исправности технических средств системы и блокирование опасных ситуаций в работе светофорной сигнализации. Контрольно-диагностические функции обычно выполняются программным путем в УВК системы.

Наличие в системе  нескольких контуров управления, резервирующих друг друга, а также ее контрольно-диагностические функции существенно повышают ее надежность и эффективность. Указанные задачи АСУД решаются с помощью технических средств, необходимого программного обеспечения и обслуживающего систему персонала. К таким средствам относятся: детекторы транспорта; устройства передачи информации, средства обработки этой информации (вычислительный комплекс); периферийные исполнительные устройства, дорожные контроллеры, управляемые знаки, указатели скорости; средства диспетчерского контроля и управления движением.

Используемое в АСУД программное обеспечение (ПО) делится на стандартное или служебное и технологическое или прикладное. Служебное ПО - это операционные системы и системы управления базами данных. Прикладное ПО реализует конкретные алгоритмы управления транспортными потоками; вторые являются неотъемлемой частью средств вычислительной техники и поставляются вместе с этой техникой предприятиями-изготовителями. Они обеспечивают необходимые режимы работы УВК, его контролирование и диагностирование.

В обслуживающий персонал входит штат специалистов, выполняющих функции управления движением и занимающихся эксплуатацией и обслуживанием технических средств, подготовкой технологических программ.

Технические средства АСУД в зависимости от выполняемых ими функций размещаются в УП системы или на периферии. АСУД может быть с единым общегородским управляющим пунктом или с несколькими районными управляющими пунктами (районированная структура). В последнем случае может быть общий центр для координации работы районных УП, а при его отсутствии между районными УП обеспечивается обмен информацией. - Районированная структура АСУД способствует сокращению длины линии связи и повышению надежности системы, так как выход из строя какого-либо района не приводит к существенным нарушениям в работе всей системы. Однако системы с полной централизацией обеспечивают удобство их эксплуатации, возможность эффективного диспетчерского управления, сравнительную простоту приема и передачи информации. Отпадает и необходимость в большом количестве помещений для оборудования районных УП. В силу этого большинство всех действующих АСУД выполняют с единым общегородским центром управления (рис. 10).

Подключение каждой единицы периферийного оборудования к линиям связи с управляющим пунктом обеспечивается с помощью устройств телемеханики (УТ). полукомплекты которых размещаются как в УП, так и на периферии (в ДК или специальных контейнерах).

Управление движением  в рамках АСУД организовано по иерархическому принципу. Это предполагает несколько уровней управления, отличающихся масштабностью решаемых задач. Учитывая свойства объекта управления (медленные периодические изменения параметров потока, измеряемые минутами, кратковременные изменения скорости и плотности, измеряемые десятками секунд, интервалы между автомобилями, измеряемые секундами), можно выделить три уровня управления - стратегический, тактический и локальный.

координированное управление. Так как любая программа координации  предполагает одинаковый (или кратный) цикл для всех перекрестков, ее невозможно распространить на всю УДС города. Она будет пригодна только для какого-то одного так называемого района координации (обычно крупная магистраль с прилегающими улицами). Границами района могут быть перекрестки, не имеющие связи по потоку с соседними. Поэтому на стратегическом уровне УДС разбивают на районы координации. В пределах одного района реализуют программу, соответствующую транспортной ситуации в данном районе.

Дальнейшей задачей  данного уровня управления является выбор из библиотеки содержащихся в памяти УВК программ наиболее подходящей этой ситуации базовой жесткой программы координации. Для этого информация о параметрах потоков, являющаяся результатом ежесекундного опроса детекторов транспорта, накапливается в УВК и усредняется. Интервал усреднения интенсивности и скорости движения определяется динамикой изменения параметров потоков. Интервал усреднения обычно составляет 10—20 мин.

На стратегическом уровне УВК прогнозирует транспортную ситуацию на следующий период усреднения, чтобы программа координации выбиралась не из условий предыдущего интервала усреднения, а в соответствии с текущими параметрами движения. Для этого используются ранее накопленные статистические данные об изменении интенсивности и скорости в течение суток. Полученные результаты позволяют выбрать из памяти УВК наиболее подходящую картограмму транспортной ситуации, которой соответствует заранее рассчитанная базовая программа, характеризующаяся определенными значениями цикла, временных сдвигов и длительности основных тактов.

На тактическом уровне происходит подстройка базовой программы (общая коррекция) под реальную транспортную ситуацию в районе координации, которая отличается от контрольной интенсивностью и скоростью потоков.

И, наконец, на локальном  уровне осуществляется местная коррекция программы.

Как правило, тактический  и локальный уровни используются редко, так как в насыщенных транспортных сетях эти методы неэффективны, а иногда и вредны.

При смене программ координации могут возникнуть опасные ситуации, когда длительность зеленого сигнала может стать меньше или больше отвечающей требованиям безопасности движения. Кроме этого, может нарушиться предусмотренный порядок чередования фаз.

Первая ситуация обычно блокируется на локальном уровне. При этом контроллеры независимо от команд, поступающих из УП, не выключают зеленый сигнал до истечения его заранее заданного минимального значения и, наоборот, выключают зеленый сигнал, когда его максимальная длительность, заложенная в контроллере, отработана. Вторая ситуация блокируется алгоритмом переходного периода, реализуемым УВК на тактическом уровне. Алгоритм предусматривает плавную подстройку новой программы к действовавшему ранее режиму работы светофорной сигнализации.

Кроме программ координированного  управления, в АСУД при необходимости  реализуется ряд специальных  технологических и служебных  алгоритмов. К специальным технологическим алгоритмам относятся: включение участков ЗУ, обнаружение и ликвидация заторовых ситуаций, дистанционное диспетчерское и местное ручное управление светофорной сигнализацией.

Участки «зеленой улицы» включаются по сигналам, посылаемым в УВК диспетчером управляющего пункта или инспектором ГИБДД с ВПУ контроллера, которые заранее получают информацию о спецпроезде.

Обнаружение заторовых  состояний основано на определении  занятости участков дороги в контролируемых сечениях. Если занятость превышает заранее заданное значение (обычно это более 30 %), делают попытку «рассосать» затор путем увеличения длительности зеленого сигнала в направлении затора. Если эта попытка не дает положительных результатов, то на предыдущем перекрестке включают позицию управляемого знака, в соответствии с которой поток (или часть потока) отводится на объездные пути (если это позволяет дорожная сеть).

Вручную управляют светофорной  сигнализацией на перекрестке в экстренных ситуациях (ликвидация последствий ДТП, заторы и т.д.). Это делает диспетчер с пульта управления УП, когда он может контролировать ситуацию с помощью телевизионного канала связи, либо инспектор ГИБДД, находящийся на перекрестке, с ВПУ контроллера.

К служебным алгоритмам относятся системы приоритетов  команд, получение первичной информации о параметрах транспортных потоков (мониторинг) и ее обработка в процессе реализации технологических алгоритмов, обмен информацией между техническими средствами, а также взаимодействие с диспетчером и контроль функционирования технических средств. Информация о параметрах потоков и состоянии технических средств периодически выводится на печать с помощью типовых устройств, входящих в состав УВК.