2.2. Основные принципы построения систем
В соответствии с общепринятой классификацией структур АСУД [9] по области применения и сложности функционирования имеется три уровня систем.
Первый уровень систем наблюдается на любом регулируемом перекрёстке со светофорной сигнализацией, функционирующем в локальном режиме.
Второй уровень систем представляет собой группу регулируемых перекрёстков (как правило, до шестнадцати ДК на одной магистрали), функционирующих в согласованном друг с другом режиме. Согласованный режим может обеспечиваться средствами радиосвязи, либо
магистральным каналом с устройствами согласования ДК, либо по радиальным каналам связи с использованием контроллера зонального центра (КЗЦ).
Примерами систем второго уровня являются системы на базе контроллеров ДКМ2С-4 из средств АСС-УД, а также системы с применением КЗЦ из средств КТС «Сигнал» [10].
Третий уровень систем имеет ЦУП с сетью ПЭВМ, выделенные телефонные каналы связи (возможно применение радиосвязи) и неограниченное множество дорожных контроллеров (возможны варианты с КЗЦ). Обобщённая структурная схема АСУД третьего уровня приведена на рис. 2.1.
Как видно из схемы, любой ДК позволяет подключать к нему табло
вызова пешеходное (ТВП) и управлять светофорными объектами (СО). На одну линию связи можно подключать ДК и ДТ. Кроме того, по коммутированным каналам связи ГТС через модем можно передавать информацию с ЦУПа в ГИБДД.
Рис. 2.1. Обобщенная структурная схема АСУД третьего уровня
2.3. Дорожные контроллеры
2.3.1. Функциональные блоки
Основным видом периферийных технических средств АСУД являются дорожные контроллеры, обеспечивающие переключение светофорной сигнализации на перекрёстках.
В настоящее время 15 фирм России выпускают дорожные контроллеры (ДК) разных типов и конструкций. Но, несмотря на это разнообразие, все производители ДК придерживаются общих принципов. Обобщённая структурная схема дорожного контроллера представлена на рис. 2.2.
В структуре построения любого ДК можно выделить ряд основных блоков, каждый из которых выполняет обязательную функциональную задачу. К таким блокам относятся следующие: системный, питания, связи и силовой.
Рис. 2.2. Обобщенная структурная схема дорожного контроллера
Основное назначение блока связи заключается в расшифровке информации, поступающей из ЦУПа, и формирование объектной сигнализации.
Главным элементом системного блока является микропроцессор с памятью и программным обеспечением. Этот блок выполняет все логические операции ДК, а именно: выбор приоритета, режима управления, формирование команд на переключение светофорной сигнализации, осуществление контроля за неисправностью составных частей и обеспечение взаимодействий всех блоков.
Блок питания обеспечивает формирование требуемых уровней напряжения и тока для всех блоков ДК.
Разнообразие ДК обусловлено рядом требований и причин.
Во-первых, выполнение всей схемы ДК на единой плате (ДКС-Д) либо на различных платах – субблоках (ДКС16). В случае выполнения на единой плате стоимость изготовления существенно снижается по сравнению с субблоковым вариантом, но при этом значительно сокращается возможность ДК по подключению к нему внешних устройств
(устройство связи с ДТ, выносной пульт управления).
Во-вторых, требование к количеству коммутируемых групп ламп изменяется от 8 до 64 и зависит от сложности организации движения на перекрёстке. Наиболее распространёнными являются варианты ДК на 16 (около 75%) и 24 (около 15%) коммутируемых групп ламп. Совершенно очевидно, что изготовление ДК в соответствии с требованием количества коммутируемых групп ламп является экономически выгодным.
И, в-третьих, все изготовители ДК при выборе конструктивных решений адаптируются к условиям завода-изготовителя и его наработкам.
В настоящее время в России фирмы, имеющие наибольшие объемы реализации ДК, находятся в городах: Нальчик, Нарткала, Екатеринбург (две фирмы), Омск, Красноярск, Пенза.
Ниже приведено описание распространённого во многих городах
России типового дорожного контроллера ДКС, выпускаемого ЗАО
«Автоматика-Д» (г. Омск).
2.3.2. Дорожный контроллер ДКС-Д
Назначение изделия. Контроллеры дорожные ДКС-Д, внешний вид которых приведен на рис. 2.3, предназначены для работы на городских перекрестках с малой и средней сложностью организации движения и осуществляют:
- координированное управление транспортными и пешеходными светофорами в составе АСУД;
- локальное управление движением транспорта и пешеходов по жесткой временной программе, выбираемой в зависимости от времени суток, дня недели, месяца;
- оперативное задание режима «Желтое мигание» от встроенного
тумблера ЖМ.
Рис. 2.3. Внешний вид ДКС-Д
ДКС-Д могут работать в составе АСУ дорожным движением разных поколений, таких как АСС-УД, АСУД «Сигнал», АСУД-С, КТС-М. ДКС-Д рассчитаны на непрерывную круглосуточную работу в стационарных условиях на открытом воздухе при температуре от -40 до +50 °С.
Технические характеристики. Технические данные ДКС-Д в зависимости от модификации приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
|
Модификация |
Отличительные признаки | |||
|
Функция связи с центром |
Тип клеммного блока для расключения входных кабелей |
Тип нагрузки |
Габаритные размеры, мм | |
|
ДКС-Д |
Нет |
Под пружину |
Лампы |
520х430х350 |
|
ДКС-Д-01 |
Есть | |||
|
ДКС-Д-02 |
Нет |
Светодиоды | ||
|
ДКС-Д-03 |
Есть | |||
|
ДКС-Д16 |
Нет |
Под винт |
Лампы |
670х430х382 |
|
ДКС-Д16-01 |
Есть | |||
|
ДКС-Д16-02 |
Нет |
Светодиоды | ||
|
ДКС-Д16-03 |
Есть | |||
Максимальное число выходных силовых цепей для подключения групп светофорных ламп – 16. При подключении светодиодных секций сохраняются все функции контроля.
Максимальное количество направлений – 6. Максимальное количество регулируемых фаз – 6.
Максимальный ток нагрузки, коммутируемый в любой момент времени, – 15 А.
Максимальный ток нагрузки одной силовой цепи – не более 3 А для ламповой нагрузки и не более 1,2 А для светодиодной нагрузки.
Минимальный ток нагрузки одной силовой цепи соответствует току лампы накаливания мощностью 60 Вт, для светодиодной нагрузки – 40 мА.
Контроллеры ДКС-Д обеспечивают возможность щадящего включения ламп, увеличивающего ресурс их работы в 1,5 – 2 раза.
ДКС-Д обеспечивают возможность работы ламп при пониженном напряжении питания (режим «полнакала») в вечернее и ночное время суток по команде из ЦУПа.
ДКС-Д обеспечивают контроль на перегорание красных ламп при следующих условиях:
- количество цепей контроля – 8;
- максимальный ток нагрузки одной контролируемой цепи – до 1 А (например, две лампы мощностью 100 Вт), для светодиодной нагрузки –
0,4 А;
- к одному силовому выходу, включающему красные лампы, возможно подключение неконтролируемых и контролируемых цепей;
- подключение контролируемых цепей к силовому выходу – в
произвольной последовательности с учетом удобства расключения на входной клеммной колодке;
- контролируемые цепи могут объединяться в группы;
- переход на режим желтого мигания «ЖМ» осуществляется при перегорании всех красных ламп в контролируемой группе;
- после замены перегоревших красных ламп ДКС-Д автоматически переходят из режима «ЖМ» через режим «Кругом красный» в режим переключения фаз.
Также ДКС-Д обеспечивают контроль на включение до шести групп зеленых ламп с учетом следующего:
· при обнаружении конфликтной ситуации (в случае несанкционированного включения зеленых ламп) осуществляется переход на режим «ОС» («Отключить светофоры»);
· после устранения конфликтной ситуации и подачи сетевого напряжения ДКС-Д переходят через режим «Кругом красный» в режим переключения фаз.
ДКС-Д обеспечивают контроль перегрузки и короткого замыкания по каждой силовой цепи и при их обнаружении – отключение данной силовой цепи с возможностью сохранения режима переключения фаз либо режима
«ЖМ» в случае перегорания с коротким замыканием последней контролируемой красной лампы в группе. При подаче сетевого напряжения ДКС-Д начинают работу с режима «Кругом красный», после чего включают фазу. Возможно задание в привязке времени режима
«Кругом красный» от 3 до 20 с. После выключения режимов «ОС» и
«ЖМ» ДКС-Д в случае вызова фазы начинают работу с режима «Кругом красный», а затем включают фазу.
ДКС-Д обеспечивают гибкую схему организации движения в следующих сочетаниях:
- максимальное количество транспортных направлений – 5, шестое
направление – «стрелка»;
- транспортных направлений – 4, пешеходных – 2;
- любое количестве транспортных, пешеходных направлений и «стрелок»
с учетом распределения их по пяти транспортным направлениям.
Привязка силовой цепи (тиристора) к цвету осуществляется предварительным программированием специальной микросхемы с помощью стационарной ПЭВМ и может быть частично изменена на месте эксплуатации с помощью пульта инженерного (ПИ).
Число вызывных фаз от ТВП или ТВП-М – не более 2. Включение фазы от ТВП не приводит к нарушению координации при работе ДКС-Д из ЦУП. ДКС-Д обеспечивают включение надписи «Ждите» на ТВП и лампы накаливания с аналогичным назначением на ТВП-М с момента поступления заявки от ТВП до включения запрашиваемого пешеходного направления.
Параметры сигнала «Ждите», поступающего в ТВП, и сигнала для включения лампы накаливания в ТВП-М:
· переменное напряжение от 187 до 242 В;
· частота – (50±1) Гц;
· форма синусоидальная.
Параметры сигнала вызова, поступающего от ТВП (ТВП-М):
ü уровень «логической 1» – от 0 до 0,4 В;
ü уровень «логического 0» – разрыв цепи.
Контроллеры ДКС-Д обеспечивают следующие основные временные параметры:
D интервал изменения длительности основных тактов – от 1 до 120 с;
D интервал изменения длительности промежуточных тактов – от 3 до 20 с;
D длительность одновременного включения красного и желтого сигналов светофоров перед включением зеленого сигнала – 3 с;
D длительность мигания зеленого сигнала светофоров непосредственно перед его выключением – 3 с;
D интервал изменения длительности минимального времени зеленого сигнала светофоров по любому направлению транспорта – от 3 до 60 с;
D дискретность изменения временных уставок – 1 с;
D погрешность отсчета интервалов времени – не более 0,003 %.
При отработке «Зеленого мигания» и «Желтого мигания» ДКС-Д
обеспечивают следующие параметры мигающих сигналов:
- число миганий в минуту – 60;
- длительность включенного состояния ламп светофоров в течение одного мигания – 0,5 с.
Дорожные контроллеры ДКС-Д обеспечивают работу в локальном
режиме по одной из временных программ, задаваемых внутренним таймером реального времени в зависимости от времени суток, дня недели, месяца. Одна из программ – «Желтое мигание». Максимальное количество временных программ – 8. В течение всего срока службы ДКС-Д обеспечивается сохранение показаний таймера при кратковременном
отключении сетевого напряжения.
К ДКС-Д возможно подключение пульта инженерного, с помощью которого осуществляется контроль состояния контроллера, ручное
управление его работой, установка таймера реального времени и ряд
сервисных функций, обеспечивающих возможность запуска ДКС-Д на перекрестке и дальнейшего обеспечения и проверки его работоспособности.
Состав изделия. ДКС-Д содержат основные составные части, приведенные на рис. 2.4 для ДКС-Д, ДКС-Д16, а также соединительные элементы. Модели ДКС-Д отличаются друг от друга модификацией используемого блока ДКС-Д (наличием или отсутствием в нем платы Ц и модификацией панели ПЛ и платы Р16), а также типом соединительных элементов (под винт или под пружину), типом подключаемой нагрузки (лампы или светодиоды) и размерами компоновочного шкафа, в котором
располагаются все составные части контроллера.
Рис. 2.4. Состав ДКС-Д