Система автоматического контроля дорожного движения

Задачами периферийного  оборудования являются: сбор первичной информации о характеристиках транспортных потоков; реализация команд, поступающих из УП; формирование и посылка в УП запросов на реализацию специальных режимов управления; управление светофорным объектом в локальном режиме в случае выхода из строя каналов связи с УП.

Для соединения периферийного оборудования с УП в современных АСУД применяются проводные каналы связи. Реализация этих каналов может быть выполнена посредством сооружения специальной кабельной сети. Однако ее создание требует значительных капиталовложений и сопряжено с большим объемом земляных работ по укладке кабеля на УДС города. Поэтому часто в качестве каналов связи применяют арендуемые линии городской телефонной сети. Здесь решающим становится уменьшение числа физических каналов, которые являются весьма дефицитными. Решение этой задач обеспечивается применением устройств телемеханики, позволяющих по одной физической линии передавать большое число команд и обратных информационных сигналов. Таким образом, неотъемлемой частью периферийного оборудования являются устройства телемеханики, которые могут быть составной частью этого оборудования или размещаться отдельно в специальных контейнерах.

Задачу сбора первичной  информации о параметрах потока выполняют ДТ. Реализацию поступающих из УП команд и управление светофорным объектом в локальном (аварийном) режиме осуществляют ДК. Учитывая методы управления, реализуемые общегородскими АСУД, в данном случае применяются только контроллеры непосредственного подчинения. Устройства телемеханики встроены в контроллеры и обеспечивают прием и декодирование сигналов телеуправления и посылку в УП телесигнализации о выполнении команд и исправности контроллера.

В нормальном режиме работы контроллер служит лишь транслятором указанных команд. Его самостоятельность проявляется лишь в местной коррекции программ координации, поступающих из центра (если она используется в АСУД) при условии, что в контроллерах содержатся блоки местного гибкого регулирования. В локальном режиме контроллер полностью переходит на автономное управление, используя заложенную в нем резервную программу. Контроллеры УЗН по сравнению со светофорными выполняют меньший объем функций и имеют более простое конструктивное исполнение.

К периферийному оборудованию АСУД следует отнести также и  внешние устройства, подключенные к  дорожным контроллерам: ТВП, УЗН и ДИТ.

Управляющий вычислительный комплекс является высокопроизводительным средством обработки информации и выполняет главную роль в обеспечении гибкого автоматического управления. Функции УВК предполагают его связь со всеми техническими средствами АСУД (см. рис. 7.1) и сводятся к следующему:

• обработка информации о параметрах транспортных потоков;
• выбор и ввод в действие управляющих алгоритмов и плавный 
  переход от одного алгоритма к другому;
• передача команд, реализующих эти алгоритмы, на периферийные объекты и прием сигналов об исполнении этих команд;
• обеспечение необходимой информацией диспетчерский персонал и управление через пульты операторов любым объектом системы;
• определение неисправностей отдельных элементов системы и 
  контроль правильности функционирования светосигнального 
  оборудования;
• запись, хранение и обработка статистической информации о 
  параметрах транспортных потоков, состоянии оборудования 
  системы и деятельности диспетчерского персонала.

Для реализации перечисленных  функций в состав УВК должен входить  ряд устройств.

1. Центральный процессор, предназначенный для выполнения 
   всех арифметических логических операций.
2. Оперативные запоминающие устройства, взаимодействующие с процессором при выполнении им операций.
3. Долговременные запоминающие устройства (магнитные лен 
   ты или магнитные диски), предназначенные для хранения больших 
   массивов информации, используемой в работе УВК постоянно.
4. Устройства ввода-вывода, необходимые для взаимодействия 
   УВК с диспетчерским и обслуживающим персоналом: фотосчитывающие, необходимые для начального ввода в УВК программ, записанных на магнитную ленту, дискеты или диски; печати с клвиатурой; быстрой печати для вывода больших массивов информации; 
   отображения информации (дисплеи, мнемосхемы, видеостены).
5. Устройства связи с объектами, обеспечивающие обмен ин 
   формацией с периферийным оборудованием и техническими 
   средствами диспетчерского управления. Устройства связи представлены в УВК достаточно многочисленной группой, учитывая 
   большое количество подключаемых к нему внешних устройств.

Функции УВК выполняются  в различные интервалы времени. Опрос детекторов транспорта и контролируемого периферийного оборудования, посылка команд на периферию, прием команд с пульта диспетчерского управления обычно имеют временной цикл 0,05—1 с, выполнение задач тактического уровня 1—2 мин, стратегического 5—30 мин.

Характерным для современных  АСУД является построение УВК на базе локальных вычислительных сетей.

С учетом многообразия режимов обмена информацией УВК с подключенными к нему внешними устройствами в его работе используется принцип приоритета, который реализуется программным путем. Высшим приоритетом пользуется синхронный обмен информацией с периферийными устройствами, необходимый для эффективной работы контура автоматического управления. Обмен информацией, связанный с обслуживанием запросов операторов системы, выводом информации на печать, мнемосхему или видеостену, осуществляется лишь после окончания процесса синхронного обмена.

2.1.3. Системы управления на дорогах с непрерывным движением

Условия движения на автомобильных  дорогах постоянно изменяются. Причинами этого являются сезонные и суточные колебания интенсивности и состава потока, метеорологические условия и состояние дорог. Чем больше амплитуда этих изменений, тем более необходимым становится оперативное управление движением.

Основными задачами такого управления являются достижение максимального  уровня пропускной способности дороги и обеспечения безопасности движения при определенных ограничениях, накладываемых на транспортный поток. При этом управляющие воздействия сводятся в основном к ограничению скорости движения, перестроений транспортных средств и въездов на дорогу, к закрытию отдельных участков дорог с переводом потока на дублирующие дороги, к предупреждению водителя о предстоящих изменениях условий движения.

Техническими средствами для реализации этих воздействий  могут быть УЗН, светофоры, ДТ и датчики  метеоусловий, контроллеры, передающие телевизионные камеры, средства радио- и телефонной связи, а также оборудование управляющих пунктов, обеспечивающее функционирование контуров автоматического и диспетчерского управления.

В зависимости от категории  дороги и решаемых задач по управлению движением могут применяться несколько типов систем.

Локальные системы обеспечивают автоматизированное управление движением на отдельных участках дорог, в тоннелях, на крупных мостах.

Магистральные системы  предназначены для автоматизированного управления на крупной автомагистрали (как правило, автомобильная дорога I категории). Они обеспечивают управление въездами на автомагистраль, реверсивное движение, перераспределение потоков, информационное обеспечение водителей, оперативное управление аварийной дорожной службой и службой текущего и зимнего содержания дорог. На рис.7 приведен вариант расположения элементов адаптивного автоматического светофорного объекта.

Рис. 7.  Схема расположения элементов адаптивного автоматического светофорного объекта

Сетевые системы выполняют функции магистральных систем на сети автомобильных дорог области или крупного транспортного узла. Они соединены с АСУД в крупных городах.

Информационно-управляющие  системы обеспечивают передачу управляющей  информации индивидуально в каждый автомобиль посредством специальных радиоканалов.

Автоматизированные системы  функционирования дорог обеспечивают контроль состояния дорог и дорожного движения, управления деятельностью дорожно-эксплуатационной службы.

Наибольшее распространение  из перечисленных получили локальные и магистральные системы. Несмотря на различный круг задач, внегородские магистральные системы и городские АСУД имеют общие принципы построения и функционирования. Как и в городских АСУД, здесь можно выделить контуры автоматического и диспетчерского управления, работа которых обеспечивается установленным на дороге периферийным оборудованием и оборудованием управляющего пункта. Управление основано на информации о параметрах транспортных потоков и метеорологических условиях движения (температура, сила ветра, гололед, туман и т.д.). Причем для контура автоматического управления управляющие воздействия рассчитаны заранее и заложены в памяти УВК. При передаче на периферию они корректируются с учетом реальной транспортной ситуации.

Состав входящих в  систему технических средств  зависит от решаемой системой задачи.

Одной из главных задач  является реализация скоростного режима, обеспечивающего безопасность движения. Для выработки управляющих воздействий собирают информацию о параметрах движения, метеоусловиях и состоянии дорожного покрытия. Для сбора этой информации используют: детекторы транспорта (скорость, плотность, интенсивность и состав потока); датчики метеоусловий (видимость, туман, гололед, сила и направление ветра и т.д.): передвижные лаборатории (коэффициент сцепления, ровность покрытия); средства телевидения, радио- и проводной связи (сведения о заторах, ДТП, повреждениях дорожных сооружений). В управляющем пункте ЭВМ обрабатывает поступающую информацию и на основе критериев влияния на скорость движения указанных факторов вырабатывает команды, посылаемые в исполнительные устройства. В роли последних чаще всего выступают УЗН, с помощью которых водителей предупреждают о конкретной опасности или при необходимости ограничивают скорость до допустимого значения.

Путем координированной работы УЗН скорость ограничивают ступенчато для обеспечения необходимого уровня безопасности. Например, если поступает команда на каком-либо участке дороги ограничить скорость до 40 км/ч, а верхний предел скорости на автомагистрали 100 км/ч, то на подходе к этому участку включаются позиции УЗН: 80 и 60 км/ч. Процесс управления УЗН автоматизирован и осуществляется либо в рамках контура автоматического управления, либо диспетчером, который вводит в ЭВМ лишь номер участка дороги и характер ограничения.

Аналогично решается вопрос о закрытии отдельных полос  движения, временном переводе потока на проезжую часть встречного направления или дублирующую дорогу.

Въезды на автомагистраль также находятся под контролем УП. Здесь устанавливают светофоры и контроллеры, реализующие поиск разрыва в транспортном потоке на автомагистрали. При обнаружении разрыва транспортные средства выпускаются на автомагистраль. При определенных условиях (высокой интенсивности, проезде спецавтомобилей, т.е. автомобилей «скорой помощи», службы ЧС и т. п.) центр запрещает поиск разрывов, а следовательно, и выезд на автомагистраль.

Вдоль всей магистрали через  каждые 1,5—2 км предусмотрена установка  сигнально-светофорных стоек для связи участников движения, сотрудников ГИБДД и службы эксплуатации дороги с диспетчером системы. Это позволяет диспетчеру своевременно получить устную информацию о ДТП, аварийном состоянии дорожных сооружений, заторах и принять необходимые меры (вызвать медицинскую или техническую помощь, ремонтную бригаду).

По аналогии с общегородскими АСУД в управляющем пункте широко используются средства отображения информации. Это прежде всего мнемосхема автомагистрали и видеоконтрольные устройства подсистемы телевизионного надзора. На мнемосхеме показаны расположение всех периферийных технических средств и режим их работы в данный момент времени (позиции УЗН, сигналы светофоров). Кроме этого, условными символами обозначены участки, где возникают предзаторовые ситуации, опасные для движения метеоусловия, ДТП.

Пульт управления диспетчера снабжен дисплеем для связи с  УВК и вывода данных о параметрах транспортных потоков, состоянии оборудования системы и метеоусловиях на отдельных участках автомагистрали. На пульте имеются средства для ручного управления движением и средства связи с сигнально-переговорными стойками, ГИБДД, дорожно-эксплуатационной службой.

2.2. Дорожные светофоры

2.2.1. Значение и чередование сигналов

Светофоры предназначены  для поочередного пропуска участников движения через определенный участок улично-дорожной сети, а также для обозначения опасных участков дорог. В зависимости от условий светофоры применяются для управления движением в определенных направлениях или по отдельным полосам данного направления:

• в местах, где встречаются конфликтующие транспортные, а 
  также транспортные и пешеходные потоки (перекрестки, пешеходные переходы);
• по полосам, где направление движения может меняться на противоположное;
• на железнодорожных переездах, разводных мостах, причалах, 
  паромах, переправах;
• при выездах автомобилей спецслужб на дороги с интенсивным 
  движением;
• для управления движением маршрутных транспортных средств.