1410
.pdf
В. В. Петров
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ
ДВИЖЕНИЕМ В ГОРОДАХ
Омск-2007
Федеральное агентство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СИБАДИ)
В.В. Петров
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ В ГОРОДАХ
Учебное пособие
Омск Издательство СибАДИ
2007
2
УДК 656.1 ББК 39.3 А 22
Рецензенты
канд. техн. наук В. Я. Кривчик, канд. техн. наук Г. Г. Шорин
Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия для специальности 240400.
А 22 Автоматизированные системы управления дорожным движением в городах/ В. В. Петров: Учебное пособие. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2007. – 104с.
ISBN 978-5-93204-322-6
Учебное пособие содержит разделы, дающие представления об основах управления дорожным движением. Приведены основные составные части автоматизированных систем управления дорожным движением, описаны технические средства, взаимодействие между ними, их функции и возможности. Включено описание математического обеспечения. Описаны основные этапы проектирования и внедрения АСУД, уделено внимание задаче определения эффективности систем. Для проверки знаний в конце каждого раздела приведены контрольные вопросы.
Табл. 6. Ил. 33. Библиогр.: 10 назв.
ISBN 978-5-93204-322-6 |
© В.В.Петров, 2007 |
3
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Список сокращений и обозначений, встречающихся в тексте........................................... |
6 |
|
Введение............................................................................................................................... |
8 |
|
1. ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ....................................... |
11 |
|
|
1.1. Транспортный поток как объект управления ......................................................... |
11 |
|
1.1.1. Свойства транспортного потока....................................................................... |
11 |
|
1.1.2. Состояния транспортного потока..................................................................... |
13 |
|
1.1.3. Распределение временных интервалов ............................................................ |
14 |
|
1.2. Основные принципы управления............................................................................ |
16 |
|
1.2.1. Параметры управления..................................................................................... |
17 |
|
1.2.2. Методы управления .......................................................................................... |
18 |
|
1.3. Основные функции и состав системы..................................................................... |
20 |
|
1.4. Расчёт режимов управления.................................................................................... |
22 |
2. |
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АСУД ........................................................................ |
29 |
|
2.1. Классификация технических средств...................................................................... |
29 |
|
2.1.1. Периферийные технические средства.............................................................. |
29 |
|
2.1.2. Устройства центрального управляющего пункта (ЦУП)................................ |
31 |
|
2.1.3. Контрольно-проверочная аппаратура .............................................................. |
32 |
|
2.2. Основные принципы построения систем................................................................ |
32 |
|
2.3. Дорожные контроллеры .......................................................................................... |
33 |
|
2.3.1. Функциональные блоки.................................................................................... |
33 |
|
2.3.2. Дорожный контроллер ДКС-Д......................................................................... |
34 |
|
2.4. Детекторы транспорта............................................................................................. |
41 |
|
2.4.1. Общие сведения................................................................................................ |
41 |
|
2.4.2. Принципы установки детекторов транспорта.................................................. |
43 |
|
2.4.3. Правила размещения чувствительных элементов ........................................... |
44 |
|
2.4.4. Режимы работы детектора транспорта............................................................. |
45 |
|
2.4.5. Детектор транспорта ДТ-ИК............................................................................. |
46 |
|
2.5. Структура ЦУПа...................................................................................................... |
49 |
|
2.5.1. Комплекс технических средств ЦУПа ............................................................. |
49 |
|
2.5.2. Контроллер районного центра (КРЦ)............................................................... |
50 |
|
2.5.3. Дисплейный пульт оперативного управления................................................. |
53 |
|
2.5.4. Табло коллективного пользования................................................................... |
55 |
|
2.5.5. АРМ технолога по обработке статистики транспортных потоков.................. |
56 |
|
2.6. Принципы обмена информацией............................................................................. |
58 |
|
2.7. Контрольно-диагностическая аппаратура .............................................................. |
60 |
3. |
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ................................................................... |
63 |
|
3.1. Технологические алгоритмы системы.................................................................... |
63 |
|
3.1.1. Классификация технологических алгоритмов................................................. |
63 |
|
3.1.2. Локальные алгоритмы....................................................................................... |
63 |
|
3.1.3. Основные алгоритмы........................................................................................ |
66 |
|
3.1.4. Специальные алгоритмы................................................................................... |
70 |
|
3.1.5. Сервисные алгоритмы....................................................................................... |
72 |
|
3.1.6. Алгоритм функционирования системы............................................................ |
72 |
|
3.2. Программное обеспечение АСУД........................................................................... |
73 |
|
3.3. Комплекс сервисных программ АСУД................................................................... |
77 |
|
3.3.1. Программа «АРМ технолога»........................................................................... |
77 |
|
3.3.2. Программа «Формирование рабочего проекта АСУД-Д»............................... |
79 |
4
|
3.3.3. Программа «Формирование привязки для контроллера типа ДКС» |
..............81 |
|
3.3.4. Программа «Формирование таблицы соединений»......................................... |
82 |
4. |
ВНЕДРЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ АСУД .............................................................. |
85 |
|
4.1. Основные этапы создания АСУД............................................................................ |
85 |
|
4.2. Проектирование систем........................................................................................... |
85 |
|
4.3. Монтаж..................................................................................................................... |
87 |
|
4.4. Эксплуатация систем............................................................................................... |
88 |
|
4.5. Примеры АСУД в некоторых городах.................................................................... |
90 |
5. |
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ.................................................................................. |
94 |
|
5.1. Факторы, влияющие на эффективность системы................................................... |
94 |
|
5.2. Определение эффективности системы.................................................................... |
96 |
|
5.3. Контрольные показатели эффективности............................................................... |
97 |
6. |
РАЗВИТИЕ СИСТЕМ............................................................................................... |
100 |
Библиографический список............................................................................................. |
104 |
|
5
Список сокращений и обозначений, встречающихся в тексте
АРМ – автоматизированное рабочее место; АСС УД – агрегатная система средств управления дорожным
движением; АСУД – автоматизированная система управления дорожным
движением; АСУД-С – АСУД на базе ПЭВМ;
ВПУ – выносной пульт управления; ГОРОД, ГОРОД-М, ГОРОД-М1 – названия автоматизированных
систем управления дорожным движением с применением ЭВМ; ДК – дорожный контроллер; ДПОУ – дисплейный пульт оперативного управления; ДП – диспетчерский пункт;
ДТП – дорожно-транспортное происшествие; ДТС – дорожно-транспортная сеть; ДТ – детектор транспорта; ДУ – диспетчерское управление; ИП – инженерный пульт; ИР – индуктивная рамка; ИЦ – имитатор центра;
КДА – контрольно-диагностическая аппаратура; КРЦ – контроллер районного центра; КТС – комплекс технических средств; КУ – координированное управление; МнСх – мнемосхема; ПК – программа координации;
ПКУ – пульт контроля и управления; ПЭВМ – персональная электронно-вычислительная машина; РУ – ручное управление;
СМЭП – специализированное монтажно-эксплуатационное подразделение;
СО – светофорный объект; ТВП – табло вызова пешеходное;
ТЕ – транспортная единица (автомобиль); ТИ – телеизмерение; ТКП – табло коллективного пользования; ТП – транспортный поток; ТС – телесигнализация;
ТСКУ – телемеханическая система координированного управления; ТУ – телеуправление; УВК – управляющий вычислительный комплекс;
6
УДС – улично-дорожная сеть; УЗН – управляемый дорожный знак;
УНИТП – устройство накопления информации по транспортным потокам;
УП – управляющий пункт; УСК – указатель рекомендуемой скорости движения;
ЦУП – центральный управляющий пункт.
7
Введение
Быстрое развитие методов и средств автоматизированного управления дорожным движением обусловлено интенсивным ростом городских перевозок. В нашей стране данная тенденция особенно проявила себя в последние четыре десятилетия. Это связано прежде всего с тем, что разработка и производство средств автоматизированного управления дорожным движением (АСУД) были поставлены на промышленную основу. В 60-х годах было начато широкое оснащение городов техническими средствами и АСУД. Создание и внедрение АСУД осуществляется в соответствии с государственными программами по науке и технике. За 30 лет объём выпуска данных средств возрос более чем в 30 раз. В настоящее время в большинстве средних и крупных городов функционируют АСУД. Большое внимание уделяется унификации технических и программных средств.
Внедрение АСУД, как правило, обеспечивает быструю экономическую отдачу и положительно влияет на безопасность движения. Эффект от внедрения этих средств за счёт сокращения задержек транспорта и уменьшения количества расходуемого на передвижение бензина составляет в среднем 30 %.
Количество дорожно-транспортных происшествий (ДТП) на перекрёстках, оснащённых современными средствами управления, на 10 – 15 % ниже, чем на нерегулируемых.
Постоянное усложнение дорожно-транспортных условий требует непрерывного совершенствования методов и средств управления движением. Если проанализировать динамику развития АСУД, то можно выделить четыре основных этапа.
На первом этапе разрабатывались локальные средства регулирования движения, заменяющие постовых милиционеров для изолированных перекрёстков. Были созданы установки для жёсткого регулирования движения, гибкого управления в зависимости от параметров транспортных потоков, устройства вызывного действия, обеспечивающие безопасный переход пешеходов через улицу. Все эти приспособления существенно повысили надёжность регулирования движения, позволили уменьшить количество инспекторов ГИБДД, регулировщиков движения транспорта. В определённой мере они обеспечили и повышение эффективности функционирования транспортных потоков. Например, применение установок гибкого регулирования снижает задержки транспорта по сравнению с жёстким на 10 – 20 %.
На втором этапе были созданы методы и средства жёсткого координированного управления транспортными потоками на отдельных магистралях или на небольших участках дорожных сетей. Были
8
разработаны телемеханические системы координированного управления. Данные системы, обеспечивая работу светофорной сигнализации в режиме «зелёная волна», позволили основной массе транспорта проходить несколько перекрёстков подряд без остановок. При внедрении подобных систем резко возрастает средняя скорость движения транспорта, уменьшается количество задержек перед перекрёстками. Движение транспорта становится более упорядоченным, выравниваются в определённой степени скорости автомобилей, что способствует повышению безопасности движения.
Третий этап характерен созданием крупных АСУД, осуществляющих адаптивное управление транспортными потоками на больших городских территориях. Данные системы, обладая развитым информационноизмерительным и управляющим вычислительным комплексом, осуществляют непрерывный контроль параметров транспорта и автоматическую оптимизацию управления транспортными потоками на всей территории. Важным преимуществом АСУД является высокая адаптируемость к условиям дорожного движения на основе накопления и автоматической обработки данных по транспортным потокам. Существенной является и возможность автоматического безостановочного пропуска по дорожной сети специальных автомобилей. Отмеченные преимущества, а также автоматический контроль работы светофорных объектов обеспечили широкое распространение данных систем в крупных городах.
На четвёртом этапе были созданы АСУД на базе персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ) и микропроцессорной техники. Эти системы в несколько раз расширили перечень функций и решаемых задач, а также сократили затраты на их обслуживание за счёт большей интеграции. В настоящее время в нашей стране АСУД на базе ПЭВМ функционируют в 30 городах.
Широкое внедрение средств и систем автоматизированного управления дорожным движением осуществляется и в зарубежных странах. Ведущие фирмы по этому направлению – «Мацусита» (Япония), «Сименс» (ФРГ), «Плесси» (Англия), «ТРТ» (Франция), «ПИК ТРЭФФИК» (США) – обеспечивают разработку и внедрение АСУД. Следует подчеркнуть, что при общности основных концепций построения и развития данных средств и систем отечественные разработки различаются тактико-техническими данными, конструктивным исполнением и схемной реализацией.
Постоянное совершенствование методов и средств автоматизации управления дорожным движением требует развития служб эксплуатации. В состав службы АСУД с применением ПЭВМ должны входить специалисты со средним техническим и высшим образованием. Их подготовка должна иметь многосторонний комплексный характер.
9
Обслуживание систем требует знаний в области измерительной техники, логических устройств, систем кодирования и передачи информации компьютеров. В то же время специалисты должны владеть элементами организации движения, знать свойства транспортных потоков, быть знакомыми с основами строительного и монтажного дела.
Современная АСУД – это комплекс строительных сооружений, кабельных проводок, сложнейших электронных и логических схем и сети компьютеров.
В данной книге делается попытка обобщить и систематизировать материал и опыт разработки и создания АСУД на базе ПЭВМ и микропроцессорной техники.
Изложенный в книге материал рассчитан на студентов специальностей «Организация и безопасность дорожного движения» и специалистов в области проектирования и эксплуатации АСУД.
10