Файл: Н. В. Пеньшин организация транспортных услуг и безопасность транспортного процесса тамбов .pdf

422
тоспособность. Функциональная нагрузка, выполняемая ТКП, заклю- чается в выдаче диспетчеру информации об отработке и неисправно- стях технических средств;
− аппаратура обмена информацией, построение которой обу- словлено алгоритмами сопряжения периферийных устройств с устрой- ствами центрального управляющего пункта системы. Необходимость уменьшения числа 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 ис- пользованием радиального канала связи. К устройствам этого типа относятся устройства согласования УС.
Контрольно-проверочная аппаратура. Проверка технических средств производится с помощью контрольно-диагностической аппа- ратуры (КДА), применяемой для контроля работоспособности в про- цессе функционирования КТС, настройки и программирования пери- ферийных устройств.
В состав КДА входят следующие устройства:
− инженерный пульт для проверки, настройки и частичного про- граммирования контроллеров серии ДКС;
− имитатор центра для проверки подчинения дорожных кон- троллеров командам из центра.
Постоянное усложнение дорожно-транспортных условий требует непрерывного совершенствования методов и средств управления дви- жением. Если проанализировать динамику развития АСУДД, то можно выделить несколько значимых этапов.
Изначально разрабатывались локальные средства регулирования движения, заменяющие постовых милиционеров для изолированных перекрёстков. Были созданы установки для жёсткого регулирования движения, гибкого управления в зависимости от параметров транс- портных потоков, устройства вызывного действия, обеспечивающие безопасный переход пешеходов через улицу. Все эти приспособления существенно повысили надёжность регулирования движения, позво- лили уменьшить число инспекторов ГИБДД, регулировщиков движе- ния транспорта. В определённой мере они обеспечили и повышение эффективности функционирования транспортных потоков. Так, при- менение установок гибкого регулирования снижает задержки транс- порта по сравнению с жёстким на 10…20%.
Далее были созданы методы и средства жёсткого координирован- ного управления транспортными потоками на отдельных магистралях или на небольших участках дорожных сетей. Были разработаны теле-

423
механические системы координированного управления. Данные сис- темы, обеспечивая работу светофорной сигнализации в режиме «зелё- ная волна», позволили основной массе транспорта проходить несколь- ко перекрёстков подряд без остановок. При внедрении подобных сис- тем резко возрастала средняя скорость движения транспорта, умень- шалось число задержек перед перекрёстками. Движение транспорта становилось более упорядоченным, выравнивались в определённой степени скорости автомобилей, что способствовало повышению безо- пасности движения.
Затем было создание крупных АСУДД, осуществляющих адап- тивное управление транспортными потоками на больших городских территориях. Данные системы, обладая развитым информационно- измерительным и управляющим вычислительным комплексом, осуще- ствляют непрерывный контроль параметров транспорта и автоматиче- скую оптимизацию управления транспортными потоками на всей тер- ритории. Важным преимуществом АСУДД являлась высокая адапти- руемость к условиям дорожного движения на основе накопления и автоматической обработки данных по транспортным потокам. Отме- ченные преимущества, а также автоматический контроль работы све- тофорных объектов обеспечили широкое распространение данных систем в крупных городах.
На современном этапе получило широкое внедрение средств и систем автоматизированного управления дорожным движением
(АСУДД), основополагающими функциями которых явилось:
− координированное управление светофорной сигнализацией по параметрам транспортных потоков (при наличии детекторов транспор- та) либо по времени суток;
− диспетчерское управление перекрёстками либо группой пере- крёстков («зелёная улица») с дисплейного пульта оперативного управ- ления;
− формирование статистики по работе технических средств;
− формирование статистики по параметрам транспортных пото- ков и выдача рекомендаций по изменению режимов управления.
Рассмотрим особенности АСУДД, определяющие основные принципы их построения.
Современная АСУДД создаётся как общегородская система, зоной действия которой является дорожно-транспортная сеть города.
В этом находит выражение единый системный подход к управлению движением транспортных потоков, значительно возрастает взаимоза- висимость условий движения различных районов дорожно-транс- портной сети между собой. Сеть и потоки в ней становятся единым организмом, требующим единого системного управления [4].

424
Общегородской характер АСУДД имеет своим следствием повы- шение степени централизации управления. Это приводит, если учиты- вать значительные размеры территории современных крупных горо- дов, к наличию в составе системы большого числа пунктов управления и контроля за движением, оборудованных аппаратурой автоматики и удалённых на десятки километров от управляющего центра.
Структурно АСУДД представляет собой совокупность упорядо- ченных приёмов управления и взаимосвязанных элементов, реали- зующих эти приёмы. Основными компонентами, составляющими эф- фективно действующую АСУДД, являются:
− комплекс технических средств;
− программное (математическое) обеспечение;
− организационное обеспечение.
Комплекс технических средств, изложенный выше, – детекторы транспорта, устройства передачи различных видов информации, обра- зующие управляющий вычислительный комплекс системы, местные исполнительные устройства (дорожные контроллеры управления све- тофорной сигнализацией, знаками и указателями), средства диспетчер- ского контроля и управления движением.
Программное обеспечение (ПО) системы состоит из внешнего и внутреннего. В АСУДД внешнее ПО образует набор программ (их часто называют технологическими программами), реализующих конкретные алгоритмы управления транспортными потоками. Внутреннее ПО – неотъемлемая часть средств вычислительной техники системы, по- ставляемая изготовителем вместе с этими средствами. ПО включает в себя программы (их называют служебными), обеспечивающие взаимо- действие различных частей управляющего вычислительного комплек- са системы между собой, ввод и реализацию алгоритмов управления объектом, вывод результатов выполнения технологических программ.
Кроме того, в состав внутреннего ПО входят программы контроля и диагностики вычислительного комплекса, а также вспомогательные программы для его тестирования и наладки.
Организационное обеспечение – штат специалистов,
осуществ- ляющих функции управления движением, а также эксплуатацию и об- служивание технических средств, подготовку и корректировку про- грамм, составляющих ПО системы.
В процессе создания АСУДД нельзя допускать недооценки како- го-либо из этих трёх перечисленных компонентов. К сожалению, на практике часто имеет место недооценка математического обеспечения и подготовки персонала, что приводит к затягиванию сроков ввода систем в эксплуатацию и их невысокой эффективности.

425
Расчёт режимов управления. При настройке режимов управления
АСУДД используются уже готовые параметры управления, которые рассчитываются вне реального масштаба времени на основе собранной информации об условиях движения на перекрёстках. К основным па- раметрам управления, которые наиболее часто используются при под- готовке программ координации, относятся длительность цикла, дли- тельности фаз и величины сдвигов фаз. Расчёт фаз не рассматривается, так как эта процедура выполняется гораздо раньше, при проектирова- нии организации дорожного движения для локального режима.
Аналитическое выражение для определения оптимальной дли- тельности цикла Т, обеспечивающего минимизацию задержки автомо- биля у перекрёстка, можно выразить следующим образом [8]:
,
1 5
5
,
1
Y
l
T
−
+
=
где l – суммарное потерянное время за цикл; Y – суммарный фазовый коэффициент перекрёстка;
,
1
пер
∑
=
=
n
i
i
t
l
здесь
i
t
пер
– длительность переходного периода в i-й фазе при смене смежных фаз; n – число фаз регулирования; i – номер фазы.
Величину Y можно определить по следующей формуле:
,
1
∑
=
λ
=
n
i
i
i
S
Y
где λ
i
– интенсивность движения на входе перекрёстка по наиболее загруженному направлению i-й фазы; S
i
– поток насыщения.
Следует отличать величину переходного периода от величины промежуточного такта. Переходный период является составной частью промежуточного такта.
Оптимальным считается цикл, при котором средняя задержка на один автомобиль при изменении длительности цикла в диапазоне
0,75Т
опт
≤ Т ≤ 0,15Т
опт составляет 10…20% от минимальной величины.
Таким образом, изменение средней задержки на автомобиль ма- лочувствительно к отклонениям от оптимальной длительности цикла, что упрощает использование предложенной формулы в практических применениях при подготовке программ координации, где величину цикла необходимо изменять на нескольких перекрёстках.

426
Эффективные длительности фаз (основные такты) t
i
при опти- мальной длительности цикла регулирования определяются следующим выражением:
).
(
l
T
Y
t
i
i
−
λ
=
При подготовке программ координации необходимо учитывать до- полнительное требование при расчёте длительности основного такта:
t
i
≥ t
min
+ 2, где t
min
– минимальная длительность основного такта i-й фазы.
Это требование обусловлено необходимостью перехода с одной программы координации (ПК) на другую.
Расчёт величин сдвигов фаз выполняется при подготовке про- грамм координации. Сдвиг фаз обеспечивает согласованную работу смежных перекрёстков, при которой достигается безостановочный режим движения автомобилей.
При проектировании АСУДД обязательным условием является число охватываемых системой перекрёстков. Эта величина должна быть не менее 25-ти перекрёстков. В противном случае система не оп- равдает вложенные в её создание средства.
Применение ручных методов подготовки ПК [1] на практике ог- раничено по причине большой трудоёмкости. Поэтому при подготовке библиотеки программ координации следует пользоваться программ- ными средствами.
Программа LENTA позволяет рассчитывать программы коорди- нации для магистралей, а программа «Трасса» Т
опт
– для сетей со сложной структурой.
Графоаналитический метод расчёта программы координации
(ПК). Использование этого метода целесообразно для расчёта ПК на магистрали любой протяжённости с неравными перегонами и числом полос не менее двух для движения в каждом направлении и при любых значениях интенсивности движения. Основным недостатком этого метода является большая трудоёмкость.
Для расчёта ПК графическим методом необходимы следующие данные:
− схема движения на перекрёстках;
− длительность цикла ПК;
− интенсивность движения по направлениям;
− расстояние между перекрёстками района управления (длины перегонов);

427
− средние величины скорости движения и времени проезда по перегонам.
Интенсивности движения должны быть в приведённых единицах на одну полосу движения.
Длина перегона указывается от стоп-линии одного перекрёстка до стоп-линии следующего (включая ширину зоны первого перекрёстка).
Важным вопросом при подготовке ПК является выбор средней скорости движения транспортной единицы (ТЕ). Учитывая опыт экс- плуатации АСУДД в нашей стране и за рубежом, можно отметить, что скорость движения групп ТЕ определяется рядом следующих условий: интенсивностью движения, числом полос, длиной перегона и др.
Введение координированного управления позволяет изменять среднюю скорость ТЕ на всей магистрали за счёт выравнивания её при движении ТЕ на перекрёстках. Поэтому искусственное навязывание определённой скорости движения ТЕ с помощью ПК эффекта не даёт.
Значения интенсивности и времени проезда должны соответство- вать периоду времени, в течение которого будет функционировать рассчитываемая ПК.
График координированного управления строится в системе пря- моугольных координат «время – путь». График выполняется на мил- лиметровой бумаге, по горизонтальной оси (в масштабе в 1 мм – 1 с) откладывают значение времени, по вертикальной оси (в масштабе в
1 мм – 10 м) последовательно откладывают отрезки прямой, соответст- вующие стоп-линиям перекрёстков регулируемой магистрали (рис. 11.18).
На горизонтальной полосе, соответствующей максимально за- груженному перекрёстку, наносят в масштабе слева направо рассчи- танную последовательность сигналов, указывая основные и промежу- точные такты (например, перекрёсток 2).
Рис. 11.18. Схема района управления

428
От начала зелёного сигнала на этой горизонтали откладываем от- резок, равный времени проезда до следующего перекрёстка, затем к следующей горизонтали проводим перпендикуляр. Полученная точка есть время подхода пачки к перекрёстку. Аналогично получаем време- на подхода пачек по всей магистрали в прямом направлении. Соединяя полученные точки на смежных перекрёстках линией, получим траек- торию движения лидеров пачек.
Для движения в обратном направлении выполняем такую же про- цедуру и получаем при этом времена подхода пачек в обратном на- правлении.
На линиях, соответствующих каждой поперечной магистрали, наносим последовательность сигналов светофорного регулирования с указанием номеров фаз таким образом, чтобы времена подхода пачек транспортных средств соответствовали зелёному сигналу. Взаимное расположение по горизонтали точек, соответствующих началу зелёных сигналов, определяет совокупность их сдвигов относительно принятой нулевой отметки (в нашем случае – относительно времени включения зелёного сигнала на втором перекрёстке).
В процессе подготовки графика «зелёной волны» могут возникать трудности, обусловленные различными длинами перегонов, времена- ми проезда и другими причинами. В связи с этим предлагается ряд следующих рекомендаций, позволяющих решать возникающие проблемы: а) если при небольшом расстоянии между перекрёстками при подходе пачки транспортных средств у стоп-линии уже образовалась очередь ТЕ, въехавших с пересекающих магистралей или же останов- ленных в предыдущем цикле, то необходимо давать опережение вклю- чения зелёного сигнала, чтобы к подходу пачки накопившиеся автомо- били продвинулись за стоп-линию. Величина опережения определяет- ся следующим образом:
t
оп
= 2Тλ, где Т – длительность цикла, с; λ – интенсивность поворотного движе- ния, авт./с; б) при большом расстоянии между перекрёстками (L > 700 м) ре- комендуется давать запаздывание включения зелёного сигнала, чтобы уменьшить распадение пачек ТС на подходе к следующему перекрёст- ку. Величина запаздывания зависит от длины перегона и составляет примерно 10% от времени проезда; в) при несовпадении времени прибытия встречных пачек на пере- крёсток предпочтение отдаётся тому ТС, который прошёл более ко- роткий перегон, можно также варьировать значениями времени проез-