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

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 берется равной 2 – 3 с. При отсутствии зеленого мигания приравнивается к нулю.

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

, (3.1)

где Т – длительность переходного интервала, в секундах; – время проезда (без снижения скорости) расстояния до стоп-линии, равного тормозному пути, с. Если не равно нулю, то можно приравнять к нулю; – время проезда расстояния до самой дальней конфликтной точки с добавлением длины транспортной единицы (ТЕ), с; – 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 должна быть равна нулю для пешеходного регулируемого направления.

Длительность красного сигнала должна быть равна .

Если Т меньше или равно , то = 0.

Интервал разгрузки равен = + .

Для реализации заданного перехода с зеленого сигнала на красный необходимо задать , , _, 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 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 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 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 между ТЕ, движущимися в данной фазе (интервалы разрывов ТП). В интервале времени между минимальным и максимальным значениями длительности фазы переключение на следующую по циклу фазу происходит в случае обнаружения больше заданного .

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 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 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 (Т_у – 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 Т_у относительная разность между предыдущим и текущим значениями изменения скорости

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

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

ABS[B(t) – B(t-T_y)] > K, (3.3)

то рассчитывается коэффициент коррекции ПК:

, (3.4)

где Vn_i – плановая скорость текущей ПК в i-й ХТ и оптимальное время работы данной модификации , кратное , заданное таблично как функция от В;

по концу выбирается новое 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 ;
расчеты по концу .

При смене ПК для расчета В вместо V(t – T_у) используется Vn_i.

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

Время усреднения выбирается равным 5 мин из условия неувеличения задержки при смене модификации ПК каждый . Порог отклонения в изменении скорости h = 10%. Зависимость от В (верхние уровни значений) задается эмпирически (табл. 3.1).

Таблица 3.1

В	12	9	7	5	4	3	2	1
-В	-12	-9	-7	-5	-4	-3	-2	-1
Т_опт	5	10	15	20	25	30	35	40

Коэффициенты модификации ПК:

1,2 при А > 1,2;
А =1, если 0,95 < A < 1,05;
, если A < ,

где A_min– 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 следующей фазы и длительности промежуточного такта .

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 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 включение вызываемой фазы в КУ при наличии по ней заявки может не произойти. Уменьшение 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).