Системы автоматизированного управления дорожным движением
Министерство
образования и науки Российской Федерации
Федеральное
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего
профессионального образования
«Алтайский
государственный технический университет им. И.И. Ползунова»
Факультет
(институт) Энергомашиностроения и автомобильного транспорта
Кафедра
Организация и безопасность движения
«Системы
автоматизированного управления дорожным движением»
РАСЧЕТНОЕ
ЗАДАНИЕ
по
дисциплине «Информационное обеспечение участников дорожного движения»
Барнаул-2012
Содержание
Введение
.
Общая классификация
.1
Классификация по назначению
.2
Классификация методов управления дорожным движением
.
Магистральные АСУ ДД
.1
Автоматизированная система управления дорожным движением «Зеленая волна» в г.
Барнауле
.2
Автоматизированная система управления дорожным движением «ЗЕЛЕНАЯ УЛИЦА
.3
Кольцевая автодорога в г, Санкт-Петербурге
.4
Магистральная АСУДД г. Новосибирска
.5
Автоматизированная система управления дорожным движением (АСУДД) Спектр
.6
Магистральная АСУ ДД на Дмитровском шоссе г. Москва
.
Общегородские АСУ ДД
.1
Общегородская автоматизированная система управления дорожным движением. Система
«СТАРТ
.2
Автоматизированная система управления городским дорожным движением (АСУ
«ГОРОД-ДД)
.3
Автоматизированная система управления дорожным движением «Агат» (АСУДД «Агат
.
Автоматизированная система управления дорожным движением (АСУ ДД) в г. Барнауле
Алтайского края
.1
Условия внедрения АСУ ДД
.2
Алгоритмы системного управления
.
Технические средства автоматизированного управления дорожным движением
.1
Периферийные технические средства
.2
Организация связи
.3
Технические средства управляющего пункта
.
Структура общегородских АСУДД
.2
Программное обеспечение
.3
Каналообразующая аппаратура
.4
Периферийное оборудование
.
Перспективные направления развития АСУДД
Список
использованных источников
Введение
Промышленное производство, строительная
индустрия, сельское хозяйство, торговля в настоящее время не могут
функционировать и развиваться без автомобильного транспорта. При современном
росте автомобильных потоков, возникает вопрос об автоматизации регулирования
дорожного движения. В 21 веке для регулирования транспортных потоков в больших
городах перспективным направлением деятельности является внедрение систем
автоматизированного управления дорожным движением.
Автоматизированная система управления дорожным
движением (АСУ ДД) - это комплекс программно-технических средств и мероприятий,
направленных на обеспечение безопасности движения, улучшение параметров УДС,
снижение транспортных задержек и улучшение экологической обстановки.
1. Общая классификация
Классификация АСУДД принятая в США, и делящая
все АСУДД на четыре поколения:
Поколение 1. Расчет управляющих параметров и
ввод их в АСУДД выполняются вручную.
Поколение 2. Расчет управляющих параметров
автоматизирован, ввод их в АСУДД выполняются вручную.
Поколение 3. Расчет управляющих параметров и
ввод их в АСУДД автоматизированы. Управление по прогнозу динамики транспортных
потоков.
Поколение 4. Управление в реальном времени.
.1 Классификация по назначению
Автоматизированные системы управления дорожным
движением в зависимости от их назначения и степени технической оснащенности
подразделяются на:
магистральные координированного управления;
общегородские АСУ ДД (ОАСУД).
Магистральные АСУ ДД характеризуются
подключением к центру управления только одной магистрали. Они в свою очередь
подразделяются на: бесцентровые, централизованные и централизованные
интеллектуальные.
Бесцентровые АСУ ДД характеризуются тем, что для
них отсутствует необходимость создания управляющего пункта.
Централизованные АСУ ДД характеризуются наличием
центра управления; связанного» контроллерами радиальными линиями связи.
Централизованные интеллектуальные АСУД
характеризуются тем, что в их составе на дайной дорожной сети появляются
установленные детекторы транспорта, информация от которых передается по линиям
связи в центр управления, в котором устанавливаем персональная ЭВМ, которая
имеет возможность менять планы координации в зависимости от сложившейся
транспортной ситуации на магистрали.
Общегородские АСУД характеризуются подключением
к центру управления не только одной магистрали, на которой реализуется
координированное управление (КУ), а всех магистралей с КУ.
Общегородские АСУ ДД подразделяются на
интеллектуальные, с управлением движением на: упрощенные, интеллектуальные, с
управлением движением на городских дорогах непрерывного движения и с
реверсивным движением.
Наиболее распространены интеллектуальные ОАСУ
ДД. Они включают в себя мощные управляющие вычислительные комплексы (УВК),
располагаемые в центре управления движением и сеть динамических информационных
табло, располагаемых в стратегических точках дорожной сети.
Интеллектуальные ОАСУ ДД позволяют управлять
дорожным движением на городских магистралях непрерывного движения в комплексе с
сетевым координированным светофорным регулированием.
.2 Классификация методов управления дорожным
движением
С точки зрения системного подхода, все методы
управления дорожным движением можно разделить на методы, действующие в реальном
времени (оn-line методы), и вне его (off-line методы).
К первой группе относится безусловно старейший
метод управления - ручное регулирование на перекрестке, а так же уже довольно
многочисленные алгоритмы автоматизированного управления, основанные на
получении информации от датчиков транспортных потоков.
Группу алгоритмов, действующих вне реального
времени, в свою очередь представляется возможным разбить на методы, позволяющие
изменять управляющие параметры в суточном или календарном цикле регулирования
на основании прогноза динамики транспортных потоков, и методы, обеспечивающие
однократное задание таких параметров на длительный период времени.
К первой группе относятся все алгоритмы
светофорного регулирования, работающие в режиме календарной автоматики. Они
применяются абсолютно во всех зарубежных АСУДД и в большинстве отечественных
(для ограниченного набора управляющих параметров).
Ко второй группе относятся практически все
методы принудительного распределения транспортных потоков, реализуемые
посредством дорожных знаков (неуправляемых) и дорожной разметки: запрещение
движения грузового транспорта, одностороннее движение, запрещение движения по
отдельным направлениям на перекрестках, выделение полос для отдельных
направлений движения и так далее.
2. Магистральные АСУ ДД
.1 Автоматизированная система управления
дорожным движением «Зеленая волна» в г. Барнауле
В Барнауле вводится АСУ ДД «Зеленая волна». АСУ
ДД «Зеленая волна» (ЗВ) пришла в город в рамках программы «Повышение безопасности
дорожного движения в Алтайском крае в 2006-2012 годах». Это часть общей
программы АСУ ДД» разрабатываемой для Барнаула. В краевом бюджете на ее
выполнение заложено порядка трех миллионов рублей. Еще часть средств будет
выделена из федерального и городского бюджетов. При достаточном финансировании
«Зеленая волна» опояшет весь город через пять лет. Пока планируется
«закоординировать» светофоры на Ленинском проспекте - от площади Октября до
Старого базара.
Суть «ЗВ» состоит в том, что автомобилям, движущимся
по улицам города с рекомендуемой скоростью будет предоставлен своеобразный
зеленый коридор: дождавшись разрешающего света светофора на одном из
перекрестков, на каждом из последующих они будут попадать лишь на зеленый свет.
Автоматическая система светофорного регулирования, обеспечивает безопасное
движение транспортных средств на городских магистралях. «ЗВ» рассчитывается на
определённую среднюю скорость; между рядом светофоров устанавливается связь,
обеспечивающая включение зелёных сигналов к моментам подхода компактных групп
транспортных средств.
На всех перекрёстках магистрали,
скоординированных по принципу «ЗВ», задаётся один и тот же цикл, как правило, в
пределах 45-80 сек. Зелёный свет по направлению координируемой магистрали на
разных перекрёстках включается не одновременно, а с заранее определённым
сдвигом. Это позволяет применить «ЗВ» при любых расстояниях между
перекрёстками. Для повышения надёжности работы «ЗВ», помимо светофоров,
используют специальные указатели расчётной и необходимой в данный момент
скорости движения транспортных средств.
В г. Барнауле Центральный компьютер объединит
все светофоры города в единую интеллектуальную систему под названием «Зеленая
волна». На светофорах устанавливаются специальные датчики, которые будут
определять тот поток транспорта, который подошел к светофору. АСУ позволит
менять режим работы светофоров. Если в настоящий момент светофоры работают в
«жестком» режиме (цикл составляет 30 секунд зеленого света в одном направлении,
20 секунд красного - в поперечном, и контроллер не меняет режима даже при
отсутствии машин).
Новая программа позволит автоматически изменять
режим движения транспорта. Автоматизированная система позволяет видеть и
прогнозировать подход транспорта к светофору, заменяя его режим для увеличения
пропускной способности улицы на более удобный. Закладывается определенная
интенсивность и тот режим, который позволяет водителю на определенной скорости
проезжать по улице, постоянно попадая только на зеленый свет. Однако это
возможно лишь при соблюдении правил дорожного движения.
Вносить коррективы в работу автоматизированной
системы все-таки будет человек. Оператор центрального управляющего пункта при
необходимости сможет применить несколько вариантов координации движения.
Поломка светофора станет сразу заметна на мониторе компьютера, и его можно
будет перевести на ручной режим регулирования.
В перспективе это будет современная
Общегородская АСУ ДД. В настоящее время внедряются только элементы этой системы
в виде Магистральной Зеленой волны.
.2 Автоматизированная система управления
дорожным движением «ЗЕЛЕНАЯ УЛИЦА»
Автоматизированная система управления дорожным
движением (АСУДД) «Зеленая улица», внедряемая с 2007 года в Пермском крае в
рамках реализации федеральной целевой программы «Повышение безопасности
дорожного движения в 2006-2012 годах». Она позволяет снизить задержки
транспорта, уменьшить среднее время поездки, сократить выбросы вредных веществ,
снизить потребление горючего. Кроме того, становится возможным организация
беспрепятственного передвижения специального транспорта и приоритетный пропуск
через регулируемые перекрестки общественного транспорта.
Системой «Зеленая улица» оборудованы 13
перекрестков в одном из самых оживленных районов города Перми. Это позволяет
отслеживать состояние светофорных объектов, благодаря чему значительно
сократилось время обнаружения неисправностей и их устранения. В настоящее время
2 перекрестка работают в автоматическом режиме, самостоятельно отслеживая интенсивность
транспортного потока и выбирая необходимый режим работы для улучшения
пропускной способности перекрестка. Ведутся работы по установке оптоволоконного
кабеля, который позволит обеспечить светофорные объекты видеонаблюдением.
Назначение
• адаптивное централизованное и локальное
управление транспортными и пешеходными потоками;
• сбора, накопления и обработки статистической
информации о транспортных потоках (классификации по типам и интенсивности);
• видеоконтроля выбранного сегмента АСУДД в
реальном времени;
• обеспечения приоритетного пропуска
общественного транспорта;
• обеспечения участников дорожного движения
необходимой информацией при помощи табло и специализированных знаков.
Принципы построения системы
• масштабность - количество элементов системы
может быть легко увеличено или уменьшено без дополнительных затрат на
проектирование ПО центра;
• резервирование - выход из строя любого
периферийного устройства не приводит к потере работоспособности всей системы;
• защита от несанкционированного доступа;
• преемственность - способна объединять старые
системы АСУДД как подсистемы;
• совместимость с другими системами,
выполненными в соответствии с известными стандартами;
• использование серийно выпускаемых компонентов.
Структура системы
Сетевой программно-аппаратный комплекс,
состоящий из периферийных устройств (дорожные контроллеры, информационные
табло, детекторы транспорта и т.д.) и центра управления (локальная
вычислительная сеть с выделенными серверами и рабочими станциями). Все
периферийные устройства физически объединены при помощи последовательной
закольцованной подсистемы связи.
Сравнительная характеристика
Система не уступает по своим возможностям
разработкам ведущих мировых производителей (Siemens, M-Tech), а по стоимости
примерно в два раза дешевле. Открытая модульная структура. Возможность
совмещения с системами обнаружения нарушений ПДД.
2.3 Кольцевая автодорога в г, Санкт-Петербурге
автоматизированный управление
дорожный автодорога
В 2005 - 2006 годах группой компаний «Техно»
выполнено проектировании и строительстве Санкт-Петербургской Кольцевой
Автомобильной Дороги (Западный скоростной диаметр).
Системы АСУДД кольцевой автомобильной дороги
управляют дорожным движением как непосредственно по автомагистралям» так и на
съездах с автомагистралей на городскую улично-дорожную сеть.
Систему отличает большая протяженность объектов
управления, высокий скоростной режим. Особую важность приобретает подсистема
информирования участников движения с помощью динамических информационных табло
и знаков переменной информации.
.4 Магистральная АСУДД г. Новосибирска
В 2008 году в Новосибирске началось создание
современной автоматизированной системы управления дорожным движением,
специалисты уже реконструировали и подключили к этой системе 95 светофорных
объектов на главных магистралях города.
На главных магистралях Новосибирска
регулирование времени горения сигналов теперь производится дистанционно с
центрального управляющего пункта. Раньше для изменения режимов зеленого и
красного сигналов бригаде необходимо было вручную на каждом светофоре
перепрограммировать систему.
Видеонаблюдение
Теперь в ЦУПе не только принимаются все команды
по координированию работы светофоров, но и производится видеонаблюдение за
состоянием транспортных потоков на сложных перекрестках города. Благодаря этому
в случае возникновения заторных или аварийных ситуаций оператор может
оперативно принять меры по перераспределению транспортных потоков.
В 2008 году к новой системе планируется
подключить еще 70 светофорных перекрестков левобережья. На 2010 год эти работа
запланированы на 40 перекрестках. Всего будет охвачено 250 из 280 городских
перекрестков.
Зеленая волна
С помощью этой системы специалисты смогут
регулировать врем работы светофоров в режиме «зеленой волны». Для этих целей
узловые перекрестки города будут оборудованы не только новыми светофорам и
контроллерами, но и датчиками контроля интенсивности движения позволяющими
определять, какой режим горения светофора продлить, чтобы обеспечить
беспрепятственное движение транспорта.
Преимущества: такое регулирование позволяет не
только уменьшить затраты времени движения по трассе, уровень шума и выброс в
атмосферу отработавших газов, но и существенно сократить число лишни торможений
и других маневров.
Табло рекомендуемой скорости.
На перекрестках появятся табло рекомендуемой
скорости. Они будут представлять собой светодиодные информационные щиты, на
которых для водителей будет указана рекомендуемая скорость движения по
магистрали в режиме «зеленой волны».
В зависимости от дорожной ситуации и потока
машин, показатель рекомендуемой скорости будет периодически изменяться.
Продолжится и оборудование светофоров табло обратного отсчета времени.
2.5 Автоматизированная система управления
дорожным движением (АСУДД) "Спектр"
Автоматизированная Система Управления Дорожным
Движением «Спектр» предназначена для обеспечения сетевого адаптивного
управления дорожными контроллерами светофорной сигнализации с целью оптимизации
режимов их работы.
Работа системы предполагает автоматический
мониторинг характеристик транспортных потоков с помощью детекторов и
автоматический расчет управляющих параметров светофорной сигнализации.
Эффективность АСУДД «Спектр» обеспечивается тем,
что с самого начала проектирования она базируется на последовательном
применении двух базовых принципов - открытости и гибкости (адаптивности).
Адаптивность АСУДД «Спектр» предполагает:
. Использование локальных и сетевых адаптивных
алгоритмов управления;
. Гибкое конфигурирование районов управления;
. Использование гибких программ управления
светофорными объектами
.6 Магистральная АСУ ДД на Дмитровском шоссе г.
Москва
На Дмитровском шоссе создан опытный участок
современной системы управления дорожным движением. «Умный» контролер, учитывая
множество параметров, включает необходимый режим работы светофора. Адаптивный
контролер, учитывает реальную транспортную обстановку, по сигналам с детекторов
транспорта, и корректирует режим работы светофора.
Основные функции системы:
• автоматическое координированное управление
светофорными объектами;
• оперативное диспетчерское управление;
• телевизионный надзор за транспортной
ситуацией;
• автоматический мониторинг транспортных
потоков.
Состав системы:
□ дорожные контроллеры
□ радиолокационные детекторы
□ видеодетекторы
□ большие информационные табло
□ табло управляемых дорожных знаков
□ цифровые табло времени
В состав системы входит уникальная метеостанция
которая предназначена для:
обеспечение оперативного наблюдения за
состоянием дорожного покрытия и климатическими условиями для оперативного
анализа обстановки.
сбор данных наблюдения:
для формирования информации и рекомендаций по
оптимизации управления дорожным движением с учетом реальных условий, негативно
влияющих на снижения безопасности движения;
для управления светофорными объектами;
для информирования водителей о дорожной
обстановке;
для контроля работы коммунальных служб.
□ Средняя скорость прохождения транспортом
Дмитровского шоссе увеличилась на 15-20 км/ч, а время проезда в час пик
сократился на 30 %;
□ По отношению к другим магистралям,
скорость прохождения транспортом Дмитровского шоссе возросла в среднем на 25%;
□ Водители заранее проинформированы о
скорости и загруженности на магистрали;
□ Увеличилась эффективность использования
дорожно-уличной сети и снизились задержки транспорта на перекрёстках;
□ Появилась возможность подключать
светофорные объекты к системе «СТАРТ» без линий связи в кратчайшее время с
минимальными затратами.
3. Общегородские АСУ ДД
.1 Общегородская автоматизированная система
управления дорожным движением. Система «СТАРТ»
Система «СТАРТ» предназначена для увеличения
пропускной способности улиц и магистралей, повышения скорости сообщения и
безопасности движения транспорта, сокращения задержек на перекрестках, снижения
расхода горюче-смазочных материалов, оздоровления экологической обстановки в
г.Москве.
Разработка и внедрение Системы «СТАРТ» проходило
в два этапа:
с 1982г. до первой половины 90-х годов;
с 1999г. по настоящее время, в ходе этого
периода произошло полное переоснащение технических средств и переход на новые
технические и проектные решения.
Для внедрения Системы «СТАРТ», ее эксплуатации и
дальнейшего развития в 1983г. создано специальное подразделение - Центр
телеавтоматического управления движением транспорта (ЦТАУ ДТ) Управления ГИБДД
ГУВД г.Москвы.
В настоящее время зона действия системы
охватывает весь центр и основные радиальные магистрали города.
Система «СТАРТ» предназначена для выполнения
следующих основных функций:
• автоматическое координированное управление
светофорными объектами, обеспечивающее согласованную работу светофоров на
смежных перекрестках. При этом с помощью соответствующих математических моделей
выполняется многокритериальная оптимизация на сети улиц. Переключение программ
координации осуществляется по расписанию (по времени суток и дням недели с
учетом сезона), либо адаптивно (по параметрам транспортных потоков);
• оперативное диспетчерское управление движением
транспортных средств в экстремальных ситуациях;
• телевизионный надзор за транспортной ситуацией
в наиболее напряженных узлах УДС;
• автоматический мониторинг транспортных потоков
(сбор и анализ данных об интенсивности, скорости движения, занятости и составе
потока от различных детекторов транспорта);
• автоматическое и оперативное диспетчерское
управление движением транспортных средств на скоростных магистралях города, в
том числе: автоматическое координированное управление въездами и выездами с
целью обеспечения непрерывного движения в основном направлении, автоматическое
обнаружение заторов и ДТП, управление движением в тоннелях;
• автоматизированное информирование участников
движения с помощью динамических информационных табло и управляемых дорожных
знаков о дорожно-транспортной ситуации, - осложнении дорожно-транспортной
ситуации (ДТП, заторы, дорожные работы, следование колонн уборочной техники) по
ходу движения; временных изменениях в организации дорожного движения при
проведении массовых мероприятий, операций правоохранительных органов и т.п.;
ограничения скорости движения, в том числе по метеорологическим причинам.
Система «СТАРТ» состоит из:
• центра управления, включающего в себя
управляющий вычислительный комплекс (УВК), центральное оборудование подсистемы
телевизионного надзора и радиопроводной связи, диспетчерский зал;
• зональных центров управления (ЗЦУ),
расположенных в территориальных подразделениях ДПС ГИБДД;
• периферийного оборудования, к которому
относятся дорожные контроллеры (ДК), светофоры, детекторы транспорта (ДТ),
телевизионные камеры, дорожные информационные табло (ДИТ) и управляемые
дорожные знаки (УДЗ), линии связи (ВОЛС и медные), коммутационное оборудование
Система спроектирована в архитектуре
«клиент/сервер» с использованием современных программных и аппаратных решений
обеспечивающих ее открытость, расширяемость и высокую надежность Она построена
по иерархическому принципу. В упрощенном виде структура системы имеет топологию
типа «многоуровневой звезды». В системе можно выделить три уровня -
общегородской центр системы, зональные центры управления движением и
периферийное оборудование объектов. Информационное взаимодействие между
различными уровнями системы осуществляется по различным сетям передачи данных.
Такая организация системы обусловлена:
принятой стратегией автоматизации управления;
необходимостью минимизации суммарной
протяженности каналов связи;
соображениями обеспечения повышенной надежности;
потребностью в постепенном наращивании
возможности системы.
В состав комплекса технических средств
Общегородского центра управления входят:
центральный сервер базы данных системы,
реализованный на кластере (сдвоенная ЭВМ). Он функционирует под управлением
относящейся к семейству Unix операционной системы Solaris и системы управления
базами данных Informix Dynamic Server;
серверы приложений, реализующие основные
алгоритмы управления (серверы с операционной системой Solaris);
рабочие станции персонала системы - компьютеры с
архитектурой Wintel (Intel/Microsoft Windows);
центральное оборудование подсистемы
телевизионного надзора;
коллективные средства отображения на базе
видеостен и телевизионных полиэкранов;
сетевое (Ethernet 10/100Base-T) и
коммуникационное оборудование.
Все оборудование общегородского центра размещено
в зале вычислительного комплекса и диспетчерском зале. Планировка диспетчерского
зала (рис. &) выполнена с учетом разбивки всей территории города на семь
зон оперативного управления (секторов): центр города в пределах Садового
кольца; шесть зон между Садовым кольцом и МКАД. Каждая из них оборудована
рабочими местами операторов, коллективными средствами отображения информации
(полиэкран подсистемы телевизионного надзора за движением и видеостена) и
аппаратурой связи. К одной зоне оперативного управления (одному сектору) может
относиться несколько зональных центров управления движением. Координация работы
операторов зон осуществляется ответственными дежурными по городу, имеющими свои
оборудованные соответствующим образом рабочие места.
Рисунок 1 - схема построения АСУ
"ГОРОД-ДД"
3.2 Автоматизированная система управления
городским дорожным движением (АСУ «ГОРОД-ДД»)
Назначение: АСУ «ГОРОД-ДД» предназначена для
обеспечения эффективного управления движением транспортных и пешеходных потоков
в городах при помощи светофорной сигнализации, видеоконтроля и регистрации
нарушений га дорогах, оперативного анализа экологической обстановки в городе,
контроля движения маршрутного транспорта и др.
Состав системы:
• Центральный управляющий пункт «ДУМКА»
• Модули зональных центров «ДУМКА»
• Дорожные контроллеры «ДУМКА» различных
модификаций
• Светодиодные интеллектуальные светофоры
•Дополнительное оборудование (телекамеры,
датчики транспорта метеостанции)
• Специализированное программное обеспечение
Основные достоинства и преимущества АСУ
"Город-ДД"
• Значительное повышение эффективности
управления дорожным движением и контроля состояния дел на дорогах, что
позволяет ежегодно экономить около 5 -8 миллионов долларов в год в масштабах
областного центра (экономия складывается из снижения расхода горючего,
сокращения времени проезда автотранспорта, времени пребывания пассажиров в пути
и т.д.);
• более эффективное использование
организационно-профилактических мероприятий по нормализации движения на
дорогах;
• комплексный подход к организации дорожного
движения;
• использование отечественных технических и
программных средств, ориентированные на современные технологии и современные
методы управления дорожным движением в соответствии с требованиями ISO 9001;
• новые возможности по контролю состояния дел на
дорогах: визуальный контроль городских перекрестков, видеорегистрация
дорожно-транспортных происшествий, видеорегистрация нарушений скоростного
режима и правил проезда перекрестков, оперативный анализ экологической
обстановки и др.;
• возможность поэтапного ввода в действие, путем
постепенной замены существующих систем управления дорожным движением с истекшим
сроком эксплуатации и полная совместимость любой из частей предлагаемой системы
(контроллеров, ЦУД МЗЦ) со всеми типами существующего оборудования.
.3 Автоматизированная система управления
дорожным движением «Агат» (АСУДД «Агат»)
АСУ ДД « Агата предназначена для адаптивного
управления движением транспортных и пешеходных потоков в городах. АСУДД «Агат»
может использоваться как в крупных, так и в малых городах. Эксплуатируется в
Минске, Новосибирске, Калининграде.
АСУДД «Агат» - это система управления дорожным
движением (ДД) нового поколения, отличительной особенностью которой является:
постоянный контроль за параметрами транспортных
потоков (ТП) на улично-дорожной сети города с помощью широкого применения
детекторов транспорта всех видов (индуктивных, радиолокационных, инфракрасных,
видеодетекторов);
адаптивное управление дорожным движением по
измеренным (или рассчитанным по данным измерений) параметрам ТП,
информирование участников движения (с помощью
электронный: указателей скорости (УСК)) о рекомендуемой скорости движения на
магистрали в соответствии с действующими планами управления;
информирование участников движения о
длительности разрешающего и запрещающего сигнала светофора, о возникновении
заторовых (предзаторовых) ситуаций и путях их объезда,
АСУДД "Агат" обеспечивает:
повышение эффективности управления движением, в
том числе:
увеличение эффективности использования
улично-дорожной сети;
снижение задержек транспорта на перекрестках (на
20 - 25%);
снижение расхода горюче-смазочных материалов (на
5 - 15%);
снижение загрязнения атмосферы (уменьшение массы
выбросов СО, углеводородов, окислов азота и др. вредных веществ на 5 -10%);
повышение безопасности движения; -уменьшение
времени поездки на 10-15%;
Рисунок 2 - схема структурная АСУДД
"АГАТ"
4. Автоматизированная система управления дорожным
движением (АСУ ДД) в г. Барнауле Алтайского края
Разработчик: ОМСКГРАЖДАНПРОЕКТ
Назначение
• адаптивное централизованное и локальное
управление транспортными и пешеходными потоками;
• сбора, накопления и обработки статистической
информации о транспортных потоках (классификации по типам и интенсивности);
• видеоконтроля выбранного сегмента АСУДД в
реальном времени;
• обеспечения приоритетного пропуска
общественного транспорта;
• обеспечения участников дорожного движения
необходимой информацией проезда специальной транспортной единицы или группы
единиц по заданным маршрутам. Введение режима ЗУ возможно в процессе
эксплуатации и развития АСУ ДД.
Библиотека ПК, соответствующая изменениям
транспортного потока (ТП) в зависимости от времени года, суток, погодных
условий или по дням недели, создается в процессе сдачи в промышленную
эксплуатацию развития системы и корректируется в процессе работы системы
постоянно.
Диспетчерский уровень управления решает задачи
управления дорожным движением на сета в масштабах города или района и
реализуется в режимах ЖМ, РП, КУ, ДУ, ЗУ, РУ.
На аппаратном уровне управления решается
комплекс задач через дорожные контроллеры находящиеся в зоне управления и
реализуется в режимах ЖМ, РП, КУ, МГР, РУ.
Локальный уровень управления заключается в
выработке управляющих воздействий в зоне одного перекрестка на основе текущих
или статически усредненных характеристик ТП и реализуется в режимах ЖМ, РП,
МГР, РУ.
Система АСУ ДД в Барнауле будет внедряться
несколькими этапами:
пусковой комплекс: 14 перекрестков по пр. Ленина
от ул. Малотобольской до ул. Кулагина;
пусковой комплекс: 7 перекрестков по пр. Ленина
от ул. Пионеров до
пр. Космонавтов;
пусковой комплекс: 10 перекрестков по пр.
Красноармейский от ул
Ползунова до пл. Победа;
пусковой комплекс: 8 перекрестков по пр.
Социалистический от ул.
Ползунова до ул. Партизанская;
пусковой комплекс: 7 перекрестков по пр.
Комсомольскому от ул
Чкалова до ул. Сизова.
.1 Условия внедрения АСУ ДД
Районы, рекомендуемые к внедрению, обоснование и
их очередность
определены в 20777-ОДД.
Введение автоматизированной системы управления
дорожным движением на магистрали позволит гибко управлять транспортными
потоками в зависимости от их интенсивности и минимизировать задержки
транспорта. Круглосуточный сбор информации от детекторов о характеристиках
транспортных потоков даст возможность изменять режимы переключения светофоров в
зависимости от интенсивности транспортных потоков, погодных условий, времени
суток, дней недели, времени года.
Перевод локально работающих светофорных объектов
и АСУ ДД будет эффективен, т.к. существуют следующие условия:
♦ достаточное количество полос в каждом
направлении - ширина проезжей часта проси Ленину Красноармейского,
Комсомольского позволяет организовать движение транспорта потрем полосам в
каждом направлении;
♦ расстояние между перекрестками
оптимально для координации работы СО и находится в пределах 400-800м,
♦ возможность работы периферийных
технических средств в многоуровневой системе;
♦ интенсивность транспортного потока
составляет 500-600 привед/ед на полосу.
.2 Алгоритмы системного управления
Основным системным алгоритмом работы АСУ ДД
является режим координированного управления движением. Принцип координации
заключается в согласовании работы светофорных объектов магистрали, обеспечивающей
пропуск транспортных средств с минимальными задержками по ней.
К системным алгоритмам управления относятся
режимы;
♦ жесткое координированное управление в
бесцентровой системе;
♦ жесткое координированное управление от
центра с возможностью выбора любой из временных программ от таймера или
диспетчером;
♦ адаптивное координированное управление;
♦ диспетчерское управление (ДУ);
Реализация всех режимов координированного
управления возможна при наличии системы связи.
Алгоритм жесткого координированного управления
включает в себя следующие операции;
♦ сравнение текущего времени с заданным;
♦ выбор из памяти программы координации,
соответствующей времени суток.
Операция выбора из памяти программ координации и
формирования управляющих воздействий осуществляется самим контроллером, т. к.
информация об основных параметрах регулирования (длительности цикла, основных и
промежуточных тактах, временных сдвигах фаз) для всех действующих программ
координации хранится в контроллере. Реализация определенной по времени суток
программы координации происходит при цикловом подтверждении номера программы.
Пример: по просп. Красноармейскому (3 пусковой
комплекс) для организации координированного управления на 10 светофорных
объектах на момент внедрения системы проектом предложены две программы
координации ГОС1 и ПК2 на «межпиковый» и «пиковый» временные интервалы
соответственно. При снижении транспортной нагрузки с 10ч. до 16ч. предлагается
реализация ПК1 с циклом 85с со средней скоростью движения «пачки» - 54км/ч (см.
20849-ОДДЗ лист 2). Программа координации ПК2 (см 20849-ОДЦЗ лист 3)
соответствует максимальной загрузке улицы в утренние часы с 8.30 ч до 10 ч и
вечерние - с 16ч до 20ч и ее реализация предлагается с циклом 90с со средней
скоростью движения «пачки» - 52 км/ч
После формирования устойчивого движения
транспортных потоков и накопления данных о параметрах движения в течении 2-3
месяцев необходимо создание библиотеки ГНС, отвечающей изменениям интенсивности
транспортных потоков в зависимости от времени года, суток погодных условий или
по дням недели. Поддержка программ координации в актуальном состоянии должна
обеспечиваться постоянно по мере изменения транспортных потребностей с течением
времени.
В случаях резкого колебания транспортных
запросов по тем или иным направлениям на перекрестке необходим инструмент
мгновенной коррекции длин фаз в зависимости от показаний детекторов транспорта
Этим инструментом является микропроцессорный комплекс «контроллер-детекторы».
Для адаптивного управления планы координации
разрабатываются, определяя максимальные и минимальные значения времени
активации каждой фазы. При этом время цикла остается неизменным, что сохраняет
возможность координированной работы перекрестка на магистрали. Алгоритм такого
управления закладывается в локальное программное обеспечение, и решение о
продлении либо прекращении каждой фазы принимается непосредственно
контроллером. В часы, когда транспортный поток не насыщен, контроллер сам
перейдет с адаптивного на классическое координированное управление.
Режим «зеленая улица» предназначен для
обеспечения безостановочного проезда специальной транспортной единицы или
группы единиц по заданным маршрутам. Введение режима ЗУ возможно в процессе
эксплуатации и развития АСУ ДД По рекомендации ОГИБДДУВД г. Барнаула предлагается
реализовать режим ЗУ по 6 маршрутам.
Для формирования маршрутов ЗУ в полном объеме
необходима дополнительная информация о фазах на светофорных объектах, не
вошедших в 1 очередь внедрения, по пути следования маршрута я подключение их к
УП, а также данные о фазах светофорных объектов, предлагаемых к Строительству.
Для обеспечения безопасности движения по
маршрутам ЗУ рекомендуется установка управляемых знаков (УЗН) на пересечениях
Для управления светофорной сигнализации на
перекрестках в экстренных ситуациях (ликвидация последствий ДТП, заторы и т.
д.) предусмотрен режим диспетчерского управления.
5. Технические средства автоматизированного
управления дорожным движением
.1 Периферийные технические средства
.1.1 Выбор ТСОД на светофорных объектах
произведен после обследования дорожно-транспортных условий, исходя из
количественных характеристик транспортных и пешеходных потоков, сложности схем
организации дорожного движения, необходимости системного управления, применения
дополнительного оборудования. В настоящее время светофорные объекты не
оборудованы детекторами транспорта и модемами. Предложенные проектом ТСОД по
каждому светофорному объекту приведены на чертежах и в спецификациях.
.1.2 Для управления светофорной сигнализацией
совместно со службой МУП «Барнаулгорсвет», обслуживающей ТСОД в г. Барнауле,
выбраны дорожные контроллеры КДУ-3.2Н и КДУ-З.ЗН (производитель ООО «Комсигнал»
г. Екатеринбург), ДКП 2.2 (НПО «Интротест» г. Екатеринбург» которые полностью
соответствуют Системным требованиям.
.1.3 Для сбора информации о параметрах
транспортного потока на перекрестках установить детекторы транспорта PIR ДТ
(пассивный инфракрасный детектор), изготовляемый ООО НПО «Автоматика-Д»
Полученные данные необходимы для:
♦ реализации алгоритмов гибкого регулирования;
♦ расчета или автоматического выбора
программы управления дорожным движением.
На площади Победы предлагается использовать
интегрированный видеоанализатор транспортных потоков (изготовитель ЗАО НТЦ
«Модуль», г. Москва) в комплекте устройств «Трафик-Монитор-С» (ТМС). Устройства
ТМС предназначены для измерения в реальном масштабе времени статистических
характеристик транспортного потока и осуществления видеонаблюдения за
ситуацией на улицах.
.2 Организация связи
Для работы светофорных объектов в системе
координации до оборудования управляющего пункта (УП) и формирований штата его
сотрудников предусмотрен модем сотовой связи GSM/GPRS. На следующем этапе
необходимо предусмотреть создание физических каналов связи, для чего необходима
разработка проекта по организации связи. Схема подключения дорожных
контроллеров - радиальная, То есть один контроллер подключается к УП по
отдельной телефонной паре. Большая часть системы может быть реализована за счет
использования существующей телефонной канализации.
.3 Технические средства управляющего пункта
Состав оборудования УП определен Задачами,
решаемыми системой, а также составом периферийного оборудования. Оборудование
УП предлагается на базе аппаратуры управляющего пункта АСУ ДЦ «Комсигнал».
Оборудование позволяет с течением времени
наращивать объем передаваемой информации с цепью повышения качества
регулирования транспортных потоков и повышения информативности о работе
контроллеров.
Минимальный набор технических и программных
средств УП на период внедрения бесцентровой системы и перехода к
централизованной интеллектуальной АСУ ДД определен в 1 пусковом комплексе.
6. Структура общегородских АСУДД
В состав АСУ ДД входит:
. Программно-технический комплекс центрального
управляющего пункта (ПТК ЦУП);
. Каналообразующая аппаратура;
. Периферийные средства для светофорных объектов
(дорожные контроллеры, детекторы транспорта, указатели скорости и другие
управляемые знаки, табло информирования и табло вызывные пешеходные,
светофоры).
.1 Программно-технический комплекс ЦУП АСУ ДД
Программно-технический комплекс ЦУП АСУДД
включает в себя:
автоматизированное рабочее место (АРМ) инженера
организации дорожного движения (ОДД) - для реализации функций (алгоритмов)
управления дорожным движением;
АРМ технолога - для формирования (с помощью
САПР) информационной базы данных (ИБД);
АРМ диспетчера - для реализации функций по
ремонту и плановопредупредительному обслуживанию оборудования;
АРМ инженера по надежности - для оценки
надежности функционирования светофорных объектов (СО) и АСУДД;
АРМ инженера - для обработки информации
телеизмерений и реализации алгоритмов управления;
сервер БД - для хранения ИБД, статистической
информации по функционированию системы и характеристикам транспортных потоков,
информационной базы данных дорожных знаков, информации по
планово-предупредительному ремонту НТК ЦУП и периферийного оборудования
системы;
управляющий вычислительный комплекс (УВК) - для
статистической обработки информации и отображении информации о текущем
состоянии на картографической основе, информационного обмена между элементами
системы;
АРМ дорожных знаков (Д3)7 для ведения БД, для
расстановки ДЗ на улично-дорожной сети города;
выносное АРМ- для удаленного контроля за
состоянием оборудования, параметрами ТП, эффективностью управления. Связь
выносною АРМ с БД осуществляется по каналу сотовой связи;
система автоматизированного проектирования
параметров оорожного
движения (САПР);
локальная вычислительная сеть.
Количество АРМов и перечень выполняемых ими функций
могут меняться.
.2 Программное обеспечение
Для АСУДД малых городов программное обеспечение
(ПО) ПТК ЦУП может устанавливаться на двух персональных компьютерах.
Системное программное обеспечение включает
программные продукты:
- лицензионные
операционные
системы
ОС
Linux RedHat Enterprise Edition 4 Workstation и
ОС
Linux RedHat Advanced Server 3;
- лицензионную систему управления базой данных
СУБД Oracle v.9.2:
библиотеку функций QT v.3.3.3 из состава ОС
Linux;
ПОЛС Ethernet из состава ОС Linux;
- антивирусные
средства
NOD32 Enterprise Edition Linux Workstation и
Linux File Server;
- редакторы (текстовый, графический) из состава
ОС Linux. Прикладное программное обеспечение обеспечивает реализацию
технологического процесса управления
.3 Каналообразующая аппаратура
Она включает:
контроллер зонального центра (КЗЦ-М1);
модемы сотовой связи;
радиостанции.
Контроллер зонального центра применяется в
составе программно-технического комплекса (ПТК) ЦУП АСУ ДД и обеспечивает
взаимодействие ПТК ЦУП с дорожными контроллерами (ДК). Количество дорожных
контроллеров, подключаемых по проводным линиям связи к одному КЗЦ-М1:
до 64-х ДК, по одному ДК на канале;
до 128-ми ДК, по два ДК на канале без приема и
обработки телеизмерений.
В АСУДД может функционировать до 7-ми КЗЦ-М1.
.4 Периферийное оборудование
В состав периферийного оборудования входят:
дорожные контроллеры, детекторы транспорта, указатели скорости, управляемые
знаки, табло информирования водителей, вызывные пешеходные устройства,
светофоры, системы метеонаблюдений.
) Современные дорожные контроллеры (ДК):
ДКЛМП (АО "Автоматика-Д", г. Омск),
ДК-01ТМ (АО "ТЕЛЕМЕХАНИКА", г.
Нальчик),
УК-4 (АО "ТЕЛЕАВТОМАТИКА", г.
Нарткала),
ДКП-1.2 (СМЭУ, НПО "ИНТРОТЕСТ", г.
Екатеринбург),
МТК 08/64(фирма "TP СИСТЕМ", г. Пловдив,
Болгария), с точки зрения их использования в АСУДД.
Контроллеры ДКЛМП (г. Омск) и ДКП-1.2 (г.
Екатеринбург) предназначены для работы в АСУДД "Сигнал".
Контроллер ДК-01ТМ (г. Нальчик) ориентирован на
использование в модернизированной ТСКУ.
Контроллеры серии МТК (г. Пловдив) могут
использоваться как в централизованной системе (АСУДД "Сигнал"), так и
в АСУДД 2-го и 3-го поколений с децентрализованной структурой управления.
Все перечисленные ДК (кроме МТК 08/64) не имеют
в своем составе детекторов транспорта и принципиально могут работать только в
АСУДД 1-2 поколений.
) Система метеонаблюдения и краткосрочного
прогнозирования метеоусловий "ДорМетеоСервис"
Данная система предназначена для наблюдения за
метеорологической обстановкой и состоянием дорожного полотна в режиме реального
времени, а также для формирования краткосрочных метеопрогнозов. Система
позволяет действовать по методу опережающего реагирования на возникновение
опасных дорожных условий.
Как показывает практика зарубежных стран со
схожими зимними климатическими условиями, зимнее содержание автомобильных дорог
должно опираться на прогнозирование погодных условий и действовать по методу
опережающего реагирования на возникновение опасных дорожных условий
"ДорМетеоСервис" обеспечивает:
• Объективной информацией о дорожных условиях на
поверхности автодороги
• Получение информации о дорожных условиях на
любой персональный компьютер, размещенный по желанию Заказчика
• Возможность внедрения новых технологий
выполнения работ по Зимнему содержанию автодорог
Возможность внедрения новых методов контроля и
управления по отношению к подрядным организациям.
Рисунок 3 - автоматическая дорожная
метеорологическая станция
Принцип действия системы
Система состоит из полевых автоматических
дорожных метеорологических станций (АДМС), которые посредством датчиков
собирают, обрабатывают и концентрируют информацию о состоянии погодных условий
в пункте их установки. В дальнейшем, эта информация по каналам связи передается
на Центральный пост (БОС -блок обработки сигналов), где она обрабатывается и
сохраняется в базе данных. Информация из базы данных передается на рабочие
станции (PC) находящиеся в ДРСУ, на мастерских участках у подрядчиков, где
оператор может получить информацию о текущем состоянии погодных и дорожных
условий и прогноз, что позволяет своевременно принять решение об обработке того
или иного участка дороги, и выбрать оптимальный вид этой обработки. Поскольку,
как показывает опыт, зачастую не требуется обработка всей дороги, а необходима
только обработка ее критических участков, которые отображает система.
Наличие краткосрочных прогнозов позволяет
проводить мероприятия по содержанию профилактически (до наступления события).
7. Перспективные направления развития АСУДД
Преодолеть разрыв между современным состоянием
АСУДД в России и на Западе возможно "в два прыжка".
Во первых, необходимо привести уровень
технологической поддержки уже существующих АСУДД в соответствие с их
возможностями тем самым переведя эксплуатируемые системы из 1-го поколения во
2-е. Дня этого необходимо обеспечить наличие з составе персонала АСУДД грамотных
технологов и снабдить их, средствами, сбора информации о транспортных потоках и
расчета режимов регулирования.
Во-вторых, необходимо приступить к практическому
созданию систем 3-го и 4-го поколений.
Основные направления по созданию таких систем:
в области технологии необходимо:
завершить алгоритмическую реализацию локального
и сетевого адаптивного управления транспортными потоками,
разработать модель управления транспортными
потоками с целью уточнения на ней диапазона допустимых управляющих параметров;
в области технических средств необходимо:
разработать дорожный контроллера позволяющий
реализовать в полном объеме современные методы управления дорожным движением и
осуществить децентрализацию управления с целью использования алгоритмов
реального времени и повышения надежности функционирования АСУДД
Только осуществление этих мероприятий способно
обеспечить современный уровень автоматизации управления дорожным движением.
Список использованных источников
1
Г.И. Клинковштейн «Организация дорожного движения» М.: 1982г;
В.В.
Лукьянов «Безопасность дорожного движения М.: 2005;
3
<http://www.asudd.ru/>
А.Н.
Токарев. Лабораторный практикум по курсу «технические средства организации
движения». Учебное пособие для студентов. Барнаул, 2009