Файл: Петров В.В. Автоматизированные системы управления дорожным движением в городах.doc

Устройства данного класса подразделяются на следующие типы:

• ДК с вызывными устройствами, осуществляющие переключение светофорных сигналов по вызову пешеходами. Предназначены для управления дорожным движением на пешеходных переходах транспортных магистралей или перекрёстках с малой интенсивностью движения транспорта по направлению, пересекающему магистрали. К этим устройствам относятся контроллеры ДКС с ТВП;

• ДК с фиксированными длительностями фаз, осуществляющие переключение светофорных сигналов по одной или нескольким заранее заданным временным программам и предназначенные для управления дорожным движением на пересечениях улиц с мало изменяющейся в течение дня интенсивностью движения транспортных средств. К устройствам данного типа относятся модификации контроллеров ДКС, ДКП и др.;

• ДК с переменной длительностью фаз, осуществляющие переключение светофорных сигналов в зависимости от параметров транспортного потока и предназначенные для управления дорожным движением на пересечениях улиц, на которых интенсивность движения транспорта часто изменяется в течение суток. К устройствам данного типа относятся контроллеры ДКМ4-4.

Дорожные контроллеры для АСУД. Эта группа контроллеров осуществляет переключение светофорных сигналов в зависимости от управляющих воздействий УП и включает следующие типы:

• программные контроллеры, осуществляющие переключение светофорной сигнализации по одной из нескольких заранее заданных временных программ. Все дорожные контроллеры подключены к магистральному каналу связи, а инициатором начального момента включения программы являются устройства управляющего пункта, таймер или непосредственно один из контроллеров. К устройствам данного типа относятся модификации ДКС;

• контроллеры непосредственного подчинения, осуществляющие переключение светофорной сигнализации по командам из управляющего пункта. Каждый из контроллеров связан с управляющим пунктом отдельной телефонной линией, по которой получает управляющие воздействия и сигнализирует о режиме функционирования и состоянии светофорного объекта. В ряде контроллеров заложена возможность коррекции управляющих воздействий в зависимости от реальной ситуации, сложившейся в данный момент времени на перекрёстке. К контроллерам непосредственного подчинения относятся модификации ДКС, ДКП, КДУ и др.

Детекторы транспорта для определения характеристик транспортного потока. Данный класс устройств подразделяется на следующие типы:

• детекторы проходные, которые выдают сигнал при появлении транспортной единицы в контролируемой зоне, причём параметры сигнала не зависят от времени нахождения и направления движения транспортных единиц. К таким детекторам относится ДТ-ИК;

• детекторы присутствия, обеспечивающие выдачу сигнала в течение всего времени нахождения транспортных единиц в контролируемой зоне. К ним относится ДТ-ИК-П;

• детекторы скорости, обеспечивающие выдачу сигнала в течение времени прохождения транспортных единиц между зонами действия двух детекторов, установленных на одной полосе движения при фиксированном расстоянии между ними. К таким детекторам относится ДТ-ИК-С;

• детекторы состава потока, которые формируют сигналы прохождения транспортных единиц с разделением их по типам автомобилей. К ним относится ДТ-ИК-СП;

• 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 и визуальной 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 и индикацию, 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 использованием радиального канала связи. К устройствам этого типа относятся устройства согласования УС.

2.1.3. Контрольно-проверочная аппаратура

Проверка технических средств производится с помощью контрольно-диагностической 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.

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.

Технические характеристики. Технические данные ДКС-Д в зависимости от модификации приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

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: