ИОАС / Книги / Автоматизированные системы управления дорожным движением

устройства для получения статистических данных о транспортных потоках, которые обеспечивают оперативный подсчёт количества транспортных единиц с раздельной фиксацией результатов подсчёта для заданного периода времени вне систем. К таким ДТ относится устройство накопления информации по транспортным потокам (УНИТП).

2.1.2. Устройства центрального управляющего пункта (ЦУП)

Устройства ЦУПа выполняют функции координации и диспетчерского управления светофорными объектами и в зависимости от назначения могут быть следующих видов:

специальные устройства – контроллер районного центра (КРЦ), выполняющий функции координации светофорной сигнализации в район управления. КРЦ на базе ПЭВМ устанавливаются в помещении центрального управляющего пункта и служат для выполнения функций управляющего вычислительного комплекса (УВК). Данные устройства обладают программным обеспечением и хранят библиотеку программ координации;

дисплейный пульт оперативного управления (ДПОУ). Пульты управления, предназначены для диспетчерского управления светофорной сигнализацией в АСУ дорожным движением. Пульты оперативного управления выполняют функции набора определённых команд управления

ивизуальной индикации о выполнении посланных команд. Пульты систем, в состав которых входит УВК (АСУД-С), обладают качественно более высокими функциональными возможностями. Это позволяет диспетчеру не только контролировать состояние всех периферийных объектов, но и вмешиваться в управление как отдельным перекрестком, так и группой перекрёстков, организуя специальные режимы: «Зелёная улица», «Жёлтое мигание» и т.д.;

специальные табло коллективного пользования (ТКП), отражающие конфигурацию управляемого района, места установки технических средств

ииндикацию, позволяющую контролировать их работоспособность. Функциональная нагрузка, выполняемая ТКП, заключается в выдаче диспетчеру информации об отработке и неисправностях технических средств;

аппаратура обмена информацией, построение которой обусловлено алгоритмами сопряжения периферийных устройств с устройствами центрального управляющего пункта системы. Необходимость уменьшения количества линий связи привела к созданию блоков, имеющих возможность обмена информацией по магистральному каналу связи. Однако сложность узлов ввода-вывода информации, их недостаточная надёжность обусловили разработку данных узлов параллельно с

31

использованием радиального канала связи. К устройствам этого типа относятся устройства согласования УС.

2.1.3. Контрольно-проверочная аппаратура

Проверка технических средств производится с помощью контрольнодиагностической аппаратуры (КДА), применяемой для контроля работоспособности в процессе функционирования КТС, настройки и программирования периферийных устройств.

В состав КДА входят следующие устройства:

инженерный пульт для проверки, настройки и частичного программирования контроллеров серии ДКС;

имитатор центра для проверки подчинения дорожных контроллеров командам из центра.

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.

32

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.

34

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.

35

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.

36

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):

уровень «логической 1» – от 0 до 0,4 В;

уровень «логического 0» – разрыв цепи.

Контроллеры ДКС-Д обеспечивают следующие основные временные параметры:

интервал изменения длительности основных тактов – от 1 до 120 с; интервал изменения длительности промежуточных тактов – от 3 до 20 с; длительность одновременного включения красного и желтого сигналов светофоров перед включением зеленого сигнала – 3 с; длительность мигания зеленого сигнала светофоров непосредственно перед его выключением – 3 с;

интервал изменения длительности минимального времени зеленого сигнала светофоров по любому направлению транспорта – от 3 до 60 с; дискретность изменения временных уставок – 1 с; 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

37

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

Устройство и работа. Конструктивно ДКС-Д выполнены в виде навесного металлического шкафа, имеющего дверь, закрываемую на секретные замки. На задней стенке шкафа имеются вентиляционные отверстия, защищенные от попадания воды, на днище – отверстия для ввода кабелей. Внутри шкафа в его верхней части установлен по направляющим блок ДКС-Д, в нижней части на кронштейне расположены розетка и предохранитель для подключения к сети внешних потребителей

иответная часть разъема для стыковки с блоком.

Слицевой стороны блока слева находится панель ПЛ, справа – силовой узел. Блок имеет мезонинную архитектуру расположения основных составных частей: к панели ПЛ, позади нее, укреплена плата Р16, к

38

тыльной стороне блока укреплена плата ДКС-Д. Указанные части соединяются между собой разъемными жгутами. С тыльной стороны платы ДКС-Д блок защищен экраном. Структура построения ДКС-Д приведена на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Структурная схема ДКС-Д

Силовой узел предназначен для ввода, распределения и подачи вручную сетевого напряжения, кроме того, он содержит плату УСМ и источник питания ИП-ДКС-Д. Плата УСМ обеспечивает отключение сетевого напряжения (отключение светофоров) по сигналу «ОС конфл.» при возникновении конфликтной ситуации. Источник питания ИП-ДКС-Д формирует напряжение +5 В для питания остальных узлов, а также формирует признак перехода синусоиды через ноль «Синхр.1» и «Синхр.2». На лицевой панели силового узла расположен автоматический выключатель «СЕТЬ», тумблер для включения источника питания «СЕТЬ ИП», предохранитель «СЕТЬ 2А» и индикатор напряжения «+5 В».

Панель ПЛ выполнена в четырех модификациях.

С лицевой стороны панели ПЛ и ПЛ-02 расположены:

39

индикаторы единичные «Р» и «Н», которые включаются соответственно при работе и неисправности;

предохранители («5 А» для ПЛ и «2 А» для ПЛ-02), обеспечивающие защиту выходных силовых цепей от перегрузок и короткого замыкания;

тумблер ЖМ для включения режима ЖМ;

розетка «ПИ RS485» для подключения пульта инженерного ПИ по стыку

RS485.

Слицевой стороны панелей ПЛ-01 и ПЛ-03 расположены:

индикаторы единичные «Р», «Н» и «ЛС», которые включаются соответственно при работе, неисправности и обмене по линии связи с ЦУП;

предохранители, обеспечивающие защиту выходных силовых цепей от перегрузок и короткого замыкания;

тумблер ЖМ для включения режима ЖМ;

розетка «ПИ RS485» для подключения пульта инженерного ПИ по стыку RS485 и розетка «ИЦ» для подключения имитатора центра ИЦ.

Смонтажной стороны панели любой модификации слева на стойках размещены:

розетка А3-XS3 «FU1-FU16» для связи панели с платой ДКС-Д по цепям

«1F» – «16F»;

вилка А1-ХР1 «Л1-Л8» для связи платы Р16 с платой ДКС-Д по цепям

«Л1» – «Л8».

Плата ДКС-Д выполняет функции узла управления и контроля, обеспечивающего программно-аппаратным путем реализацию заданных алгоритмов взаимодействия ДКС-Д с внешними устройствами и задач управления светофорной сигнализацией, а также контроль работоспособности [7].

Плата Р16 содержит токосъемные резисторы для контроля перегорания ламп нагрузки (модификация Р16) или светодиодных секций (модификация Р16-01).

Принципиальное построение модификаций ДКС-Д приводится на электрической схеме.

Сетевое напряжение подается на вилку XP1 силового узла, откуда поступает на тумблер «СЕТЬ ИП» для питания источника ИП-ДКС-Д и на автоматический выключатель «СЕТЬ».

Тумблером G1 «СЕТЬ» сетевое напряжение подается через розетку XS2 силового узла на вилку А3-XP2 панели ПЛ (ПЛ-02), откуда общий провод сетевого напряжения подается на плату Р16 (Р16-01) и плату ДКС- Д.

Тумблером S1 «СЕТЬ ИП» сетевое напряжение через вставку плавкую FU1 «СЕТЬ 2 А» подается на розетку XS1 силового узла, к которой подключена вилка XP1 источника ИП-ДКС-Д. С вилки XP1 источника ИП-

40