ИОАС / Книги / Автоматизированные системы управления дорожным движением

целью оперативного устранения помех.

Контроль функционирования и диагностика неисправностей осуществляются по специальным методикам, в которых изложен порядок проверки. Методики входят в состав эксплуатационной документации на технические средства типов КРЦ, ДК, ДТ и др.

Так как периферийные технические средства рассредоточены на большой территории города, то устройства КДА имеют портативное исполнение.

В состав КДА входят имитатор центра (ИЦ) и инженерный пульт (ИП). ИП подключается к диагностируемым техническим средствам с помощью жгута через стандартный стык RS485, ИЦ подключается с помощью жгута и специального разъема.

Имитатор центра формирует стартовый сигнал, аналогичный сигналу с КРЦ и позволяет при отсутствии связи ДК с КРЦ проверить подчинение контроллера командам.

Инженерный пульт при подключении к ДК позволяет проверять и менять режимы работы контроллера.

Учитывая, что контрольно-диагностическая аппаратура входит в состав АСУД-С, при ее построении применена единая элементная и конструктивная база, тот же ряд питающих напряжений и уровней сигналов, максимально использованы готовые схемные решения и конструктивные узлы. Основой обоих устройств является микропроцессор с программным обеспечением и дисплей на жидких кристаллах.

При однотипном конструктивном исполнении ИЦ и ИП имеют различия в функциональных клавишах, а также различные шильдики.

На рис. 2.18 и 2.19 приведены имитатор центра и инженерный пульт соответственно.

61

Контрольные вопросы

1.Назовите классификацию технических средств АСУД.

2.При каких условиях применяются три уровня систем?

3.Для чего предназначены дорожные контроллеры?

4.Какие основные устройства входят в состав контроллеров?

5.Дайте характеристику контроллерам ДКС.

6.Для чего применяются детекторы транспорта?

7.Из каких устройств состоит детектор транспорта и в чем их назначение?

8.Назовите назначение и функции КРЦ.

9.Дайте характеристику четырех вариантов обмена информацией.

10.Зачем нужна контрольно-диагностическая аппаратура?

62

3.МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

В состав математического обеспечения АСУД входят технологические алгоритмы, программное обеспечение КРЦ и ДПОУ, а также комплекс сервисных программ.

3.1. Технологические алгоритмы системы

3.1.1. Классификация технологических алгоритмов

Система реализует следующие группы технологических алгоритмов:

локальные алгоритмы;

основные алгоритмы;

специальные алгоритмы;

сервисные алгоритмы.

3.1.2. Локальные алгоритмы

Локальные алгоритмы обеспечивают управление движением транспорта на локальных перекрестках и реализуются дорожными контроллерами. В состав локальных алгоритмов входят:

алгоритм желтого мигания (ЖМ); алгоритм управления по жесткому циклу (ЖЦ), резервной программе

(РП);

алгоритм местного гибкого регулирования (МГР). Локальные алгоритмы применяются в следующих случаях:

при значительном удалении отдельных перекрестков от основного района управления;

при слабой загрузке дорожно-транспортной сети;

при выходе из строя или отключении управляющего компьютера. Алгоритм желтого мигания. Данный алгоритм применяется:

при неисправности светофорного оборудования (например, при перегорании контролируемых ламп красных сигналов);

при слабой загрузке дорожно-транспортной сети (например, в ночное время).

Алгоритм ЖМ реализуется путем включения и выключения желтых сигналов светофорного объекта на 0,5 с (с частотой 1 Гц).

Алгоритм управления по жесткому циклу, резервной программе

(РП). Алгоритм управления по жесткому циклу применяется как резервный на перекрестках с простой схемой организации движения.

Реализация алгоритма ЖЦ заключается в отработке заранее заданной программы переключения светофорных сигналов, которая рассчитывается на основе геометрических параметров перекрестка, параметров

63

транспортных потоков, движущихся через перекресток, и схемы организации движения.

Схема организации движения представляет собой распределение по фазам разрешенных направлений движения.

Управление светофорной сигнализацией проводится на основе регулируемых направлений, которые состоят из одного или нескольких направлений движения.

Направления движения могут быть объединены в регулируемое направление при выполнении следующих условий:

если направления движения разрешены совместно в одних и тех же фазах;

если направления движения имеют одинаковую совокупность и длительность сигналов в промежуточных тактах;

если нагрузка по току одновременно включаемых ламп объединяемых направлений движения не превышает 2,0 А.

Регулируемое направление (по состоянию светофорной сигнализации) имеет зеленый сигнал, красный сигнал, совокупность сигналов при переходе с зеленого на красный (интервал загрузки) и совокупность сигналов при переходе с красного на зеленый.

Совокупность сигналов при переходе с зеленого на красный может содержать следующие сигналы:

1) зеленое мигание;

2) желтый;

3) красный.

Зеленое мигание применяется при регулировании движения по магистральной улице общегородского или районного значения. Длительность зеленого мигания Tзм берется равной 2 – 3 с. При отсутствии

зеленого мигания Tзм приравнивается к нулю.

Длительности желтого Tж и красного Tк сигналов в сумме должны быть равны переходному интервалу:

где Т – длительность переходного интервала, в секундах; T1 – время проезда (без снижения скорости) расстояния до стоп-линии, равного тормозному пути, с. Если Tзм не равно нулю, то T1 можно приравнять к нулю; T2 – время проезда расстояния до самой дальней конфликтной точки с добавлением длины транспортной единицы (ТЕ), с; T3 – время с момента включения зеленого сигнала в очередной фазе до момента прибытия к конфликтной точке ТЕ или пешеходов, начавших движение по этому сигналу, с.

Длительность желтого сигнала Tж должна быть равна нулю для

64

пешеходного регулируемого направления.

Длительность красного сигнала Tк должна быть равна T Tж . Если Т меньше или равно Tж, то Tк = 0.

Интервал разгрузки Tр равен Tр = T + Tзм.

Для реализации заданного перехода с зеленого сигнала на красный необходимо задать Tр, Tзм , Tж , Tк для каждого регулируемого

направления.

Совокупность сигналов при переходе с красного на зеленый может содержать следующие сигналы:

красно-желтый;

зеленый в промежуточном такте.

Красно-желтый сигнал вводится при регулировании движения по проезжим частям, имеющим не более двух полос для движения в одну сторону, а также по прочим проезжим частям при условии отсутствия наземных пешеходных переходов у въезда на перекресток.

Длительность красно-желтого сигнала Tкж должна быть равна нулю для пешеходного регулируемого направления.

Зеленый сигнал в промежуточном такте можно задавать только тогда, когда на направлениях движения, входящих в данное регулируемое направление, возможно включение зеленого сигнала раньше, чем закончится разгрузка конфликтных направлений. Длительность зеленого в промежуточном такте Tзпр должна быть такой, чтобы исключить

возникновение конфликтной ситуации (одновременное включение зеленых сигналов на конфликтных направлениях).

При реализации заданной схемы организации движения для каждого основного такта указываются регулируемые направления, которые имеют зеленый сигнал в данном такте. На регулируемых направлениях, не указанных для основного такта, автоматически включается красный сигнал. Регулируемые направления, включаемые в основной такт, имеют различный интервал разгрузки. Поэтому длительность промежуточного такта при переходе с одного основного такта на другой автоматически устанавливается равной длительности максимального интервала разгрузки. Для остальных регулируемых направлений, указанных в основном такте, интервал разгрузки которых меньше промежуточного такта, автоматически продлевается зеленый сигнал до достижения интервалом разгрузки величины промежуточного такта (зеленый дополнительный).

Для регулируемых направлений, не указанных в основном такте, интервал перехода с красного на зеленый автоматически дополняется красным сигналом до величины промежуточного такта.

Алгоритм местного гибкого регулирования. Алгоритм местного гибкого регулирования (МГР) применяется для управления дорожным

65

движением на перекрестках со сложной схемой организации движения при различных уровнях его загрузки. Алгоритм МГР используется при местной коррекции длительностей фаз в режиме координированного управления (КУ) и как резервный – при отсутствии КУ для локального управления движением транспорта на отдельном перекрестке. Максимальное количество фаз при МГР равно четырем.

Алгоритм МГР основан на поиске временных разрывов в транспортном потоке и реализован на базе дорожных контроллеров в комплекте с детекторами транспорта (ДТ).

Для функционирования данного алгоритма на входных направлениях перекрестка устанавливаются датчики ДТ для определения факта появления ТЕ в зоне детектирования.

Работа алгоритма МГР: в текущей фазе измеряются временные интервалы Tр между ТЕ, движущимися в данной фазе (интервалы

разрывов ТП). В интервале времени между минимальным Tmin и максимальным Tmax значениями длительности фазы переключение на следующую по циклу фазу происходит в случае обнаружения Tр больше заданного Tэк.

Данный алгоритм является частью алгоритма местной коррекции длительности фаз при координированном управлении.

При локальном управлении алгоритм МГР имеет следующие особенности:

при отсутствии заявок от ТЕ во всех фазах осуществляется переход на управление по резервной программе;

разрешается переход на фазу, по которой поступила заявка от ТЕ с пропуском фаз, по которым заявки отсутствуют;

отсчет максимальной длительности текущей фазы начинается с момента поступления заявки на другой фазе;

независимо от разрыва текущая фаза продлевается до поступления заявки по другим фазам.

3.1.3. Основные алгоритмы

Основными являются следующие алгоритмы:

алгоритм выбора программы координации (ПК) по времени суток;

алгоритм переходного периода;

алгоритм модификации ПК в зависимости от изменения скорости (интенсивности) движения транспорта;

алгоритм коррекции времени работы модифицированного ПК;

алгоритм местной коррекции ПК.

Алгоритм выбора ПК по времени суток. Алгоритм предназначен для

66

управления по одной из заранее рассчитанных ПК, автоматически выбираемых по времени суток. Выбор конкретной ПК основан на сравнении текущего времени с заданными временными интервалами функционирования ПК.

Алгоритм переходного периода. Предназначен для согласования фаз контроллеров с плановыми фазами после смены ПК или после окончания любого из режимов диспетчерского управления, а также при введении отключенного светофорного объекта в режим КУ.

Если поступила команда на смену ПК, регулирование осуществляется по прежней ПК до ближайшего переключения фаз на любом контроллере. Определяются номер контроллера и номер включаемой фазы, затем момент включения данной фазы на данном контроллере принимается за точку отсчета времени в новой ПК. Проводится приведение ПК к полученной точке отсчета и осуществляется переход к регулированию по новой ПК. Для этого ежесекундно проверяется для каждого контроллера соответствие номера текущей фазы плановому. Если номер текущей фазы совпадает с плановым, то на контроллер посылается номер текущей фазы, иначе посылается номер фазы, следующей за текущей.

Контроллер считается введенным в координацию, если номер текущей фазы соответствует плановому и при смене фаз соответствие не нарушается.

Если контроллер не введен в координацию в течение трех циклов, вырабатывается признак «Неисправен».

Если окончилось управление по спецфазе, номер текущей фазы контроллера сравнивается с номерами фаз в ПК. Если текущая фаза предусмотрена в ПК, переход к регулированию по ПК. Если в ПК такой фазы нет, на контроллер посылается номер фазы согласно ПК. Если в течение 5 с контроллер не переключится на одну из фаз ПК, вырабатывается признак «Неисправен».

Алгоритм модификации ПК в соответствии с изменениями скорости движения. Алгоритм предназначен для увеличения гибкости и эффективности координированного управления дорожным движением. Алгоритм заключается в определении коэффициента коррекции длительности цикла и фаз в зависимости от изменения скорости движения.

Алгоритм коррекции времени работы модифицированных ПК.

Алгоритм осуществляет оперативный и обобщенный анализ информации об изменении скорости в районе управления и на основании анализа проверяет необходимость использования модификации ПК. Алгоритм также рассчитывает оптимальное время работы модифицированной ПК.

Модификация ПК осуществляется в случае, если в конце периода усреднения относительная разность между предыдущим и текущим значениями изменения скорости по модулю больше заданного порога

67

изменения скорости.

Выбор ПК проводится либо по карте времени, заданной для каждого подрайона на каждый день недели либо оператором системы.

Время переключения ПК смещается до конца текущего периода усреднения (Ту – длина периода), в течение которого ведется сбор информации о скорости (интенсивности) в характерных точках (ХТ).

По окончании периода усреднения происходит обращение к блоку модификации ПК. Проводится оперативный и обобщенный анализ информации:

если в конце Ту относительная разность между предыдущим и текущим значениями изменения скорости

В(t) = [V(t) - V(t – Ty)] / V(t) / N, (3.2)

где N – число ХТ в процентах, по модулю больше заданного порога изменения К,

где Vni – плановая скорость текущей ПК в i-й ХТ и оптимальное время работы данной модификации Tопт B , кратное Ty , заданное таблично как

функция от В;

по концу Tопт выбирается новое Tопт B и проверяется необходимость модификации ПК: если вновь рассчитанный коэффициент А отличается от текущего более, чем на порог чувствительности h (3%), модификация проводится.

Если режим работы подрайона – выбор ПК по времени и новое значение А отличается от предыдущего на h, исходная ПК модифицируется и запускается.

Граничные условия при работе алгоритма приведены ниже. Приоритеты последовательности обработки:

смена ПК;

расчет В по концу Ty ;

расчеты по концу Tопт .

При смене ПК для расчета В вместо V(t – Tу) используется Vni.

После запуска системы расчеты Tопт и А проводятся по прошествии Ty , когда будут получены V(t) в ХТ.

Время усреднения Ty выбирается равным 5 мин из условия неувеличения задержки при смене модификации ПК каждый Ty . Порог отклонения в изменении скорости h = 10%. Зависимость Tопт от В

68

(верхние уровни значений) задается эмпирически (табл. 3.1).

Коэффициенты модификации ПК:

1,2 при А > 1,2;

А =1, если 0,95 < A < 1,05;

Аmin , если A < Аmin ,

где Amin – нижняя граница A, заданная для каждой ПК.

Порог чувствительности при расчете коэффициента A равен 3%. Округление модифицированных времен включения фаз и длительности

цикла – до ближайшего целого (0,5=0).

Если ПК не выбирается или не считывается, то задается резервная ПК.

Алгоритм местной коррекции ПК. Алгоритм местной коррекции ПК позволяет в режиме координированного управления включать алгоритм МГР и заключается в коррекции длительности фаз в заданных внутри ПК пределах по алгоритму поиска разрыва в транспортном потоке.

Алгоритм местной коррекции программы координации предназначен для оперативного перераспределения длительности фаз в заданных пределах в рамках текущей ПК по алгоритму поиска разрывов в транспортном потоке как с пропуском фаз, так и без пропуска.

Алгоритм местной коррекции ПК заключается в следующем:

в конце фазы, длительность которой можно корректировать, выделяется интервал времени Δt, в течение которого команды с ПЭВМ не поступают и управление осуществляется по алгоритму поиска разрывов в транспортном потоке;

при обнаружении разрыва большего, чем заданный, происходит переключение на фазу, следующую по циклу ПК;

если в течение всего выделенного интервала разрыв, больший заданного, не обнаруживается, то переключение на следующую по циклу ПК фазу производится командами ПЭВМ, поступающими по истечении интервала времени Δt, в течение которого предусматривается коррекция включения следующей фазы. Это время зависит от параметров ПК (длительности циклов и фаз), разброса значений интенсивности, а также от уставок, используемых в алгоритме МГР, и должно быть не больше суммы минимального значения Tmin следующей фазы и длительности

промежуточного такта Tпром .

При подготовке исходных данных и при работе алгоритма в режиме пропуска фаз, т.е. в режиме вызова, имеются следующие особенности:

при записи ПК для управления от ПК-КРЦ вызываемая фаза задается

69

как спецфаза, имеющая заданный № 15 (один для всех перекрестков); при управлении от ПК-КРЦ вместо номера спецфазы посылается

номер фазы ДК, следующий за вызываемой фазой, при этом не проводится анализ совпадения телесигналов и телеуправления.

При небольших значениях интервала Δt при требуемом для МГР значении уставки Tэк включение вызываемой фазы в КУ при наличии по ней заявки может не произойти. Уменьшение Tэк позволяет повысить возможность удовлетворения вызова при КУ, но понижает эффективность управления в локальном режиме с использованием МГР. Поэтому для повышения эффективности алгоритма коррекции ПК в режиме вызова при КУ и повышения эффективности при гибком локальном управлении в схеме организации следует ввести дополнительную фазу. Эта фаза должна совпадать с фазой, которая предшествует вызываемой, но с разными значениями уставок, соответствующими режимам управления по резервной программе (РП) и МГР. При этом первая их них коммутируется в цикле управления режима РП, другая – в цикле гибкого локального управления (МГР).

3.1.4. Специальные алгоритмы

Специальные алгоритмы предназначены для управления движением транспортных потоков или отдельных транспортных средств в особых условиях.

Специальные алгоритмы включают в себя:

алгоритм управления маршрутами «Зеленая улица»;

алгоритм обработки запросов на управление перекрестками.

Алгоритм управления маршрутами «Зеленая улица». Алгоритм

управления маршрутами «Зеленая улица» (ЗУ) предназначен для обеспечения безостановочного проезда одной специальной транспортной единицы (СТЕ) или группы СТЕ по заданным маршрутам.

С целью сокращения задержек транспорта на направлениях, конфликтных маршрутам, маршрут ЗУ разбивается на участки. Включение маршрута проводится последовательно на участках, входящих в данный маршрут.

Включение ЗУ на участке осуществляется путем одновременного включения заданных фаз на всех перекрестках данного участка. Включение маршрутов ЗУ проводится с ДПОУ. Включение отдельных участков может осуществляться по запросу с ВПУ через дорожный контроллер.

Включение маршрута ЗУ может проводиться в соответствии с заранее заданной привязкой или по списку, заданному диспетчером.

При включении маршрута ЗУ с ДПОУ указываются:

70