ИОАС / Книги / Автоматизированные системы управления дорожным движением

номер маршрута ЗУ;

номер участка в маршруте.

Включение участка ЗУ с ДК проводится через верхний уровень управления в соответствии с заданной привязкой номера участка в нем. Система реализует включение ЗУ на шестнадцати маршрутах, каждый маршрут содержит до восьми участков. В участках возможно объединение до четырех перекрестков (дорожных контроллеров).

При реализации запросов на включение ЗУ осуществляется анализ участков на конфликт. Участки называются конфликтными, если они содержат хотя бы один общий перекресток, для проезда через который специальным транспортным единицам необходимы различные фазы.

Запрос на включение участка ЗУ, который содержит хотя бы один ДК, находящийся в режиме ЗУ и входящий в состав другого конфликтного участка, не удовлетворяется.

После отключения режима ЗУ осуществляется ввод в режим координированного управления всех ДК, объединенных в данный участок.

Алгоритм обработки запросов на управление перекрестками.

Действия оператора системы разделяются на два вида:

информационные запросы;

управляющие воздействия.

Информационные запросы – это запросы о состоянии системы управления и о характеристиках транспортных потоков. Информация, выводимая на экран монитора или на печать по запросам:

таблицы с данными о режимах функционирования периферийных устройств;

номер ПК в подрайоне;

изображение перекрестка с разрешенными направлениями движения

втекущей фазе;

каталог программ координации и карт смены ПК;

библиотека ПК.

Управляющие воздействия оператора во время работы системы заключаются в изменении режима работы одного или группы перекрестков:

переключение перекрестка в режим локального управления;

переключение перекрестка в режим диспетчерского управления (включение выбранных фаз, включение ЖМ, отключение светофоров);

переключение перекрестка в режим КУ;

включение выбранной ПК;

коррекция библиотеки ПК.

К специальным алгоритмам относится алгоритм управления оперативной печатью. Данный алгоритм осуществляет контроль над

71

работоспособностью периферийного оборудования, изменением его режимов и выдачу сообщений о неисправности и изменении режимов на печать.

3.1.5. Сервисные алгоритмы

Сервисные алгоритмы предназначены для обработки статистической информации, поступающей в процессе подготовки к работе и во время работы системы, и автоматизации процесса расчета основных параметров управления на основании данных о параметрах ТП. Сервисные алгоритмы работают вне реального масштаба времени:

алгоритм формирования объектных модулей привязки системы;

алгоритм формирования абсолютных модулей привязки системы;

алгоритм обработки статистических данных о параметрах ТП;

алгоритм обработки статистических данных о качестве функционирования системы;

алгоритм расчета параметров работы светофорной сигнализации на каждом перекрестке.

3.1.6. Алгоритм функционирования системы

При запуске система начинает отрабатывать алгоритм выбора ПК по времени суток. В процессе его функционирования в течение определенного периода времени производится измерение скорости движения в районе управления. Анализ изменения скорости осуществляется алгоритмом коррекции времени работы ПК. Если скорость движения не соответствует заданным в алгоритме значениям, осуществляется запуск алгоритма модификации ПК в соответствии с изменениями скорости движения и рассчитывается оптимальная длительность функционирования модифицированной ПК (алгоритм коррекции времени работы ПК).

При переходе на модифицированную ПК отрабатывается алгоритм переходного периода. Управление с помощью модифицированной ПК осуществляется в течение рассчитанного периода времени (оптимальной длительности функционирования модифицированной ПК). После этого проводится анализ изменения скорости и необходимости новой модификации ПК.

Функционирование алгоритмов модификации ПК и коррекции времени работы модифицированной ПК осуществляется в течение периода времени, предусмотренного в расписании смены ПК для данной ПК, выбранной базовым алгоритмом для данного времени (алгоритм выбора ПК по времени суток). После перехода на управление с помощью другой ПК (по времени суток) описанные процессы повторяются.

72

Технологические алгоритмы реализованы в программном обеспечении системы. Инструкции по работе программного обеспечения приведены в эксплуатационной документации на комплекс программ.

3.2. Программное обеспечение АСУД

Программное обеспечение АСУД на базе ПЭВМ и микропроцессорной техники привязано к нескольким устройствам системы КРЦ, ДПОУ, ДКС и ДТИК. Дополнительно в ПО системы входит комплекс сервисных программ, обеспечивающих выполнение расчёта режимов управления, проектирования и привязку периферийных устройств (ДКС, ДТИК) к объекту управления

КРЦ. В состав программного обеспечения КРЦ входят: общее и специальное программное обеспечение, информационная база.

Общее программное обеспечение поставляется вместе с контроллером районного центра и включает в свой состав служебные программы, автоматизирующие процесс подготовки, отладки и загрузки в КРЦ, а также операционную систему DOS, обеспечивающую функционирование КРЦ.

Специальное программное обеспечение представляет совокупность программ, реализующих функции АСУД и обеспечивающих работу комплекса технических средств.

Операционная система DOS осуществляет диспетчирование работы комплекса программ в зависимости от сигналов таймера или признаков приоритетов программ. Кроме того, операционная система обеспечивает непосредственное взаимодействие процессора с основными устройствами.

С помощью специальных программ-драйверов реализуется алгоритм взаимодействия, обусловленный спецификой того или иного устройства. Специфическая особенность операционных систем в АСУД – необходимость прерывания программ по сигналам таймера через различные временные интервалы, причём минимальная длительность временного интервала – 10 мс. Специальное программное обеспечение разделяется на следующие группы программ: обслуживающие программы, комплекс технологических программ, фоновые программы.

Сервисные программы предназначены для формирования информационной базы АСУД в виде массивов данных, заносимых в память КРЦ.

Обслуживающие программы обеспечивают сбор и обработку данных, поступающих с периферийного оборудования, а также формирование команд управления и проведение всех предварительных работ по запуску системы. Функции обслуживающих программ состоят в следующем: приём и предварительная обработка информации с детекторов транспорта с одновременным контролем их работоспособности; анализ телесигнализации периферийного оборудования и управление им;

73

подготовка сообщений об отказах и режимах работы периферийных устройств; расчёт значений характеристик транспортных потоков; формирование команд на периферийные устройства; обслуживание запросов операторов; вывод контрольной и технологической информации на мнемосхему; запись соответствующей информации по режимам управления, отказам периферийного оборудования, параметрам транспортных потоков на внешний накопитель.

Технологические программы реализуют алгоритмы управления дорожным движением: системные – расчёт управляющих воздействий в режиме гибкого координированного управления движением в зависимости от транспортной ситуации; вспомогательные – управление в переходных режимах, например при смене программы координации, прогнозирование параметров транспортных потоков; специальные – диспетчерское управление движением на перекрёстке, обнаружение и ликвидация заторовых ситуаций, организация «зелёных улиц» для специального транспорта.

Фоновые программы осуществляют обработку статистических данных по движению транспорта и режимам работы оборудования.

На рис. 3.1 представлен пример построения программного обеспечения КРЦ. Отметим, что размещение программ в памяти соответствует их назначению и требованиям на частоту и скорость прерывания. Например, обслуживающие программы располагаются в оперативной памяти, так как их включение происходит каждые 10 мс (по ТУ и ТС) и необходимо обеспечить их быстрое прерывание (в течение 1 – 2 мс). В то же время фоновые программы используются достаточно редко, 1 – 2 раза в сутки, поэтому хранятся на жёстком диске (винчестере) и загружаются с диска частями в процессе работы.

Рис. 3.1. Пример построения программного обеспечения КРЦ

74

Информационная база представляет собой массивы параметров, характеризующих объект управления системы. Массивы готовятся заранее и обеспечивают привязку системы к конкретному объекту управления, гарантирующую взаимодействие с ними программного обеспечения. Структура типовой информационной базы приведена на рис. 3.2. Подготовка информационной базы является в настоящее время одним из наиболее трудоёмких мероприятий при создании АСУД.

Рис. 3.2. Структура информационной базы АСУД

ДПОУ. В состав программного обеспечения ДПОУ входят: общее и специальное программное обеспечение, информационная база.

Общее программное обеспечение поставляется вместе с компьютером и включает в свой состав служебные программы, автоматизирующие процесс подготовки, отладки и загрузки в ДПОУ, а также операционную систему Windows, обеспечивающую функционирование ДПОУ.

Специальное программное обеспечение представляет совокупность программ, реализующих функции АСУД и обеспечивающих обмен с КРЦ.

Операционная система осуществляет координирование работы комплекса программ в зависимости от сигналов таймера или признаков приоритетов программ, а также обеспечивает непосредственное взаимодействие процессора с основными устройствами АСУД.

Программы подготовки исходных данных и карты схемы объекта предназначены для формирования информационной базы ДПОУ в виде массивов данных, заносимых в память ДПОУ конкретного объекта.

Остальные программы в составе ДПОУ аналогичны программам в составе КРЦ.

75

ДКС, ДТ-ИК. В программном обеспечении ДКС, ДТ-ИК структурой различают следующие основные компоненты:

диспетчеры (или операционные системы) – программы, которые управляют ходом вычислительного процесса и передают управление определённой программе в зависимости от результата выполнения предыдущей или сигнала прерывания от внешних устройств, а также выполняют определённые функции по анализу входной (от устройства или другой программы) информации и выработке управляющих воздействий или информации для дальнейшей обработки;

рабочие массивы – набор данных, хранящихся в заранее отведённой области оперативной памяти, куда по заранее установленной форме заносятся результаты работы программ обработки;

массивы привязки – данные, заранее занесённые в отведённую область в перепрограммируемой памяти и определяющие специфику конкретного объекта, с которым работает устройство.

Для программного обеспечения ДКС-Д диспетчер выполнен как единая программа (технологический диспетчер), строго определяющая последовательность выполнения и порядок включения программ в зависимости от текущего времени сигналов прерывания от внешних устройств.

Программирование АСУД. Общий процесс программирования для АСУД состоит из следующих этапов:

1) создания программного обеспечения для типовой системы – разработки и локальной отладки программ, комплексной отладки и проверки программ на контрольных задачах;

2) формирования привязки программного обеспечения для АСУД, внедряемой в конкретном городе – выбора необходимых модулей и компоновки общей программы, разработки информационной базы, которая, в свою очередь, включает в себя расчёт и занесение в специальные таблицы необходимых данных по объекту и режиму управления и по установленному оборудованию, кодирование специальных программ информационной базы, совместную компоновку на КРЦ и ДПОУ системы общей программы и информационной базы и запись их на винчестер, проверку на контрольной задаче, проверку и корректировку информационной базы в условиях действующей АСУД.

Все программы, обеспечивающие работу системы в реальном масштабе времени, написаны на языке СИ [10], который характеризуется, с одной стороны, простотой написания программ, с другой – малой избыточностью при переводе (трансляции) на машинный язык.

Всё программное обеспечение строится по модульному принципу, т.е. каждая программа, реализующая определённую технологическую функцию, создается как модуль. Из модулей затем производится

76

компоновка общей программы. Состав модулей определяется составом конкретных функций системы и наличием оборудования. Например, модули, обеспечивающие автоматическое включение «зелёных улиц», включаются в общую программу при наличии в системе аппаратуры приоритетного пропуска, модули перераспределения транспортных потоков при заторах – при наличии управляемых знаков и т.п.

3.3. Комплекс сервисных программ АСУД

Комплекс сервисных программ предназначен для специалистов, занимающихся технологическим сопровождением автоматизированных систем управления дорожным движением, и позволяет выполнить расчет параметров АСУД, подготовку проектной документации АСУД-Д, создать привязку оборудования АСУД к объекту автоматизации, сформировать документацию для подключения оборудования на перекрестке.

В состав сервисного комплекса входят следующие программы:

ARM-T – «АРМ технолога»;

ProDoc – «Формирование рабочего проекта АСУД-Д»;

CrossForm – «Формирование привязки для контроллера типа ДКС»;

DKConnect – «Формирование таблицы соединений оборудования на перекрестке».

В программы ProDoc и CrossForm встроена вызываемая из них программа «Редактор схем перекрестка».

3.3.1. Программа «АРМ технолога»

Программа «АРМ технолога» (АРМ-Т) – это автоматизированное рабочее место технолога по организации дорожного движения, которое представляет собой комплекс программ, позволяющих рассчитывать схемы организации и параметры регулирования движения транспорта и пешеходов на перекрестках города на основе применения современных экономико-математических методов оптимизации, обеспечивающих минимальные задержки транспорта.

Комплекс программ АРМ-Т выполняет следующие функции:

формирование рациональных схем организации движения транспортных и пешеходных потоков на перекрестках города;

оценку качества существующей либо сформированной вручную (экспертным путем) схемы организации движения;

расчет оптимальной продолжительности и структуры промежуточных тактов светофорного регулирования;

расчет оптимальной длительности цикла и фаз светофорного регулирования для отдельного перекрестка;

анализ допустимости «просачивания» транспортных потоков;

77

расчет общей оптимальной длительности цикла светофорной сигнализации для координированного управления транспортными потоками на сети перекрестков;

расчет программы координации для магистрали на основе метода максимизации ширины «зеленой ленты».

Основными ограничениями, накладываемыми на область применения АРМ-Т, являются следующие:

формирование рациональных схем организации движения осуществляется для перекрестков с числом входов не более 4;

расчет оптимальных параметров светофорного регулирования движения транспорта и пешеходов осуществляется для перекрестков с количеством фаз не более 4;

количество перекрестков, для которых рассчитывается общая оптимальная длительность цикла светофорного регулирования для координированного управления транспортными потоками, – не более 30;

количество перекрестков на магистрали, для которой рассчитывается программа координации, – не более 30.

Входные данные комплекса программ заносятся в символьном виде в электронные таблицы.

Выходные данные сохраняются в файле, который можно просмотреть на экране монитора и вывести на печать.

На рис. 3.3 и 3.4 представлены исходные данные для расчета «зеленой волны» и фрагмент графика «Зеленая волна» соответственно.

Рис 3.3. Исходные данные для расчета «зеленой волны»

78

предназначенная для формирования схем организации движения в графическом виде:

конфигурации (схемы) перекрестка – изображения конфигурации перекрестка с поясняющими ее надписями;

схемы пофазной организации движения, нанесенной на конфигурацию перекрестка;

схемы расстановки светофоров, нанесенной на конфигурацию перекрестка;

схемы дорожной разметки, где на конфигурацию перекрестка нанесены светофоры и светофорные установки, а также дорожная разметка

изнаки;

схемы плана трасс, где на конфигурацию перекрестка нанесены светофорные установки, дорожные знаки и каналы связи.

Программа может использоваться для формирования графической части паспорта перекрестка – схемы перекрестка с нанесением организации движения, дорожной разметки, дорожных знаков и расстановки оборудования.

Результатом работы программы ProDoc является сформированный в электронном виде и отпечатанный на принтере документ «Рабочий проект», выполненный в соответствии с принятыми ГОСТами.

На рис. 3.5 и 3.6 представлены этапы работы программы ProDoc.

Рис. 3.5. Формирование проекта в программе ProDoc

80