Выпускная квалификационная работа - Технико-экономическое обоснование внедрения автоматической системы управления дорожным движением в г. Хабаровске - файл n1.docx

Выпускная квалификационная работа - Технико-экономическое обоснование внедрения автоматической системы управления дорожным движением в г. Хабаровске
скачать (1110.3 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx1111kb.07.11.2012 03:15скачать

n1.docx

  1   2   3   4   5




Реферат

Выпускная квалификационная работа содержит пояснительную записку на 93 листах формата А4 текстового документа, содержащего 12 рисунков, 22 таблицы, 53 наименования списка использованных источников, в том числе 8 из них на иностранном (английском) языке, 12 листов иллюстрационного материала.

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА, ИНФОРМАЦИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯ, ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПОТОКИ, АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ, ТРАНСПОРТНОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ, АППАРАТНО-ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.

Целью выполнения данной выпускной квалификационной работы является экономическое обоснование разработки и внедрения автоматизированной системы управления дорожным движением на базе разработанной программы интеллектуальных транспортных сетей, использующей принцип нейронных схем на участке улицы Дикопольцева от переулка Саперного до улицы Панькова.

Задачи, выделенные для достижения заданной цели:

 изучение принципиальной схемы устройства АСУДД 3-го поколения;

_характеристика использующейся в настоящее время в городе Хабаровске АСУДД «Сигнал»;

_анализ существующих конкурентных зарубежных образцов комплексов АСУДД;

 определение затрат на содержание и эксплуатацию разрабатываемой АСУДД;

 определение экономического эффекта от внедрения разрабатываемой АСУДД.

Также автором разработана программа для расчета коэффициента дисконтирования на языке программирования Turbo Pascal 7.0.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 8

1 Описание автоматизированной системы управления

дорожным движением (АСУДД) 12

1.1 Основные понятия АСУДД 12

1.2 Структура АСУДД 17

1.3 Техническое описание существующей в настоящее

время АСУДД г. Хабаровска 21

2 Оценка рынка конкурентов внедряемой АСУДД 29

3 Описание внедряемого продукта 43

4 Затраты на содержание и эксплуатацию 48

4.1 Затраты на текущий и профилактический ремонты 48

4.2 Заработная плата обслуживающего персонала системы 49

4.3 Амортизационные отчисления 50

4.4 Затраты на электроэнергию 51

4.5 План по внедрению 53

4.6 Пуско-наладочные работы 55

5 Расчет экономической эффективности 59

5.1 Расчет косвенного экономического эффекта 59

5.2 Оценка общественной эффективности организации

дорожного движения 66

6 Охрана труда 71

6.1 Условия и режимы труда работников 71

6.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов 74

6.3 Пожарная безопасность 79

6.4 Мероприятия по снижению негативных факторов

и улучшению условий труда 82

Заключение 86

Список использованных источников 89

Приложение_А Текст программного продукта на языке

программирования_Turbo_Pascal_7.0 94

Приложение_Б Анализ аварийности по г. Хабаровску за 2010 год 97

ВВЕДЕНИЕ

Улично-дорожные сети являются дорогим и трудноизменяемым элементом городской инфраструктуры, их проектирование относят к числу наиболее сложных вопросов теории транспортной планировки городов /21, с 35/. Обоснование любых градостроительных решений, связанных с изменением УДС, включает детальный анализ существующего состояния сети. Поэтому оценка состояния УДС предшествует многим видам градостроительного проектирования, разработкам градостроительных регламентов и зонированию городских территорий, является обязательным элементом комплексных схем организации движения, проектов реконструкции дорожных сетей и организации дорожного движения /22, с. 54/.

В настоящее время в крупных городах большое внимание уделяется обеспечению централизованного управления светофорными объектами, информационными табло, дорожными знаками, наблюдению за транспортными потоками и транспортными ситуациями, мониторингу сети с целью поддержания ее целостности и стабильной обработки данных в режиме реального времени

Дорожное движение в настоящее время следует рассматривать как одну из самых сложных составляющих социально-экономического развития городов и регионов /8, с. 53/. В данной области должны использоваться самые современные технологии сбора и обработки информации о параметрах транспортных потоков (плотности, скорости, составе) с целью обеспечения безостановочного движения по улицам и дорогам. Происходящие в стране значительные социально-экономические преобразования предъявляют новые требования к уровню согласованности всех сфер жизнедеятельности общества – в том числе в системе транспортных перевозок. Между тем в последние десятилетия нарастает несбалансированность между потребностями в транспортных услугах и реальными пропускными способностями всех видов транспорта. Возможности экстенсивного пути удовлетворения потребностей общества в наращивании объемов перевозок пассажиров и грузов путем увеличения численности транспорта в значительной мере исчерпаны – особенно в крупных городах. В настоящее время в России ведется разработка и внедрение интеллектуальных транспортных систем (ИТС) разного масштаба.

Однако, назрело создание интеллектуальной транспортной системы нового поколения, соответствующей сценарию инновационного развития, вектор которого задан Транспортной стратегией Российской Федерации на период до 2030 года. Создание российской ассоциации ИТС – наиболее очевидный путь развития, учитывая высокие темпы внедрения инновационных технологий и насущную потребность для страны в более эффективном использовании транспортного ресурса при одновременном снижении отрицательных последствий автомобилизации и сокращении людских потерь.

В состав конкретных (городских, региональных) ИТС может входить ряд локальных подсистем, реализующих специальные функции, например, системы диспетчерского управления на городском пассажирском транспорте и контроля его движения, системы управления дорожным движением на улично-дорожной сети городов и скоростных магистралях, системы управления движением автомобилей спецслужб (скорая помощь, полиция, МЧС, аварийные службы и др.), системы информирования и планирования поездок для реальных и потенциальных участников движения: водителей, пешеходов, пассажиров общественного транспорта. В зависимости от особенностей транспортных систем и приоритетности проблем, стоящих перед субъектами управления, состав подсистем, их функциональные характеристики, особенности реализации могут меняться, что находит отражение в архитектуре каждой конкретной ИТС /12, с. 18/.

Объектом управления в системе дорожного движения является транспортный поток, состояние которого зависимо от большого количества факторов. Их учёт необходим, для рационального управления транспортными потоками, в программах координации движения. Характерной особенностью городских транспортных потоков является их нестационарность. Наблюдаются колебания их характеристик в течении суток, недели, в зависимости от времени года /4, с. 14/.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью управления транспортными потоками городов на основе светофорных объектов и обеспечивающих снижение временных затрат при существующем управленческом персонале для минимизации задержек личного и общественного транспорта, необходимостью снижения общего количества дорожно-транспортных происшествий, а так же уменьшения вредного воздействия транспортных средств на окружающую среду.

Практическая значимость и результаты внедрения. После внедрения системы будут синтезированы модели и механизмы обеспечивающие управление дорожными потоками города на основе предупреждения заторовых ситуаций, а также минимизацию реакции диспетчерских служб на исправление возникающих нежелательных ситуаций за счет интеллектуальной поддержки их деятельности.

Целью выполнения данной выпускной квалификационной работы является экономическое обоснование разработки и внедрения автоматизированной системы управления дорожным движением на базе разработанной программы интеллектуальных транспортных сетей, использующей принцип нейронных схем на участке улицы Дикопольцева от переулка Саперного до улицы Панькова.

Задачи, выделенные для достижения заданной цели:

 изучение принципиальной схемы устройства АСУДД 3-го поколения;

_характеристика использующейся в настоящее время в городе Хабаровске АСУДД «Сигнал»;

_анализ существующих конкурентных зарубежных образцов комплексов АСУДД;

 определение затрат на содержание и эксплуатацию разрабатываемой АСУДД;

 определение экономического эффекта от внедрения разрабатываемой АСУДД.

Структура выпускной квалификационной работы. Данная работа состоит из введения, пяти глав, отдельной главы «охрана труда», заключения, ссылок на использованные источники, списка использованных источников и двух приложений.
1 ОПИСАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ (АСУДД)
1.1 Основные понятия АСУДД

Сегодня в России прирост числа автомашин значительно опережает темпы строительства новых дорог, причем показатель 100 автомобилей на тысячу человек в среднем по стране был превышен уже в 1998 году, а дорожно-транспортная инфраструктура городов по прежнему обеспечивает уровень не более 60-100 автомобилей на тысячу жителей /5, с. 28/. Данные маркетинговых исследований автомобильных дилеров и органов ГИБДД позволяют прогнозировать количество машин на дорогах городов примерно 230-300 на тысячу человек /1, с. 18/, а годовые продажи легковых автомобилей перешагнут отметку 3 миллиона, что может повлечь просто катастрофические последствия для существующих улично-дорожных систем городов, так как при чрезмерно высокой плотности транспортных средств скорость движения снижается настолько, что автомобиль полностью утрачивает одно из важнейших своих достоинств - динамичность.

В ряде крупных городов скорость движения транспортных потоков в часы пик составляет 10-15 км/ч /2, с. 180/, при этом повышается количество дорожно-транспортных происшествий, существенно увеличивается выброс вредных веществ в атмосферу и наконец, практически полностью парализуется жизнедеятельность города (люди опаздывают на работу, грузы не доставляются вовремя, т.е. налицо существенный экономический ущерб от возникающих заторов. Вышеперечисленные негативные факты наносят экономике России ущерб по оценкам независимых экспертов в размере 2,2-2,6 % ВВП /5, с. 36/. Поэтому в начале 2006 года Правительством РФ утверждена Федеральная целевая программа «Повышение безопасности дорожного движения в 2006-2012 гг.», одним из важнейших задач которой является минимизация заторов автотранспорта в городах. В перечень мероприятий программы вошли организационно-планировочные и инженерные меры, направленные на совершенствование организации движения транспортных средств и пешеходов в городах.

Решение подобной задачи требует применения комплекса мероприятий архитектурно-планировочного и организационного характера. Первые требуют значительных капиталовложений, не могут быть реализованы в быстрые сроки, а порой просто неосуществимы. Организационные мероприятия способствуют упорядочению движения на уже существующей улично-дорожной сети. При реализации таких мероприятий особая роль принадлежит внедрению технических средств регулирования с применением ПК, средств автоматики, телемеханики, диспетчерской связи и телевидения для управления движением в масштабах крупного района или целого города.

В настоящее время в городах России на базе диспетчерских центров управления дорожным движением действуют автоматизированные системы управления дорожным движением (АСУДД). Далее, при описании АСУДД будут использоваться следующие аббревиатуры и сокращения (таблица 1.1).
Таблица 1.1 - Используемые аббревиатуры и сокращения


Наименование

Определение

Улично-дорожная сеть (УДС)


Совокупность участков дорог, объединенных по административному или географическому признаку

Район управления дорожным движением (район управления)

Совокупность участков дорог, находящихся в зоне действия светофорных сигналов и управляемых знаков, охватываемых АСУДД

Транспортный поток (ТП)

Совокупность движущихся по дорогам транспортных средств

Пешеходный поток (ПП)

Совокупность движущихся по дорогам пешеходов

Состав транспортного потока (состав потока)

Процентное соотношение транспортных средств по видам или типам


Светофорный объект (СО)

Комплекс оборудования, установленный на участке УДС и предназначенный для управления транспортными и пешеходными потоками

Диспетчерское управление (ДУ) дорожным движением

Способ управления светофорной сигнализацией и позициями управляемых знаков оператором УП

План координации дорожного движения

План, регламентирующий порядок включения светофорных сигналов и позиций управляемых знаков с целью создания координированного управления дорожным движением


Продолжение таблицы 1.1

Наименование

Определение

Промежуточный такт

период, в течение которого действует одна или несколько комбинаций светофорных сигналов, предназначенных для разгрузки перекрестка при переходе к следующему основному такту

Фаза

совокупность основного и следующего за ним промежуточного такта.


Автоматизированная система управления дорожным движением (АСУДД) - это комплекс программно-технических средств и мероприятий, направленных на обеспечение безопасности движения, улучшение параметров УДС, снижение транспортных задержек и улучшение экологической обстановки /3, с. 12/.

Для управления дорожным движением используются различные технические средства. К их числу относится светофорное регулирование. Оно может быть автономным, координированным, а также быть составным элементом автоматизированных систем управления дорожным движением /5, с. 48/.

Автономное светофорное регулирование осуществляется, как правило, на изолированных перекрестках. Координированное регулирование обеспечивает по возможности безостановочный проезд транспортных средств с определенной скоростью по улице или магистрали и охватывает два и более светофорных объекта. Суть координированного регулирования заключается во взаимосвязанной работе группы светофорных объектов, обеспечивающих включение зеленого сигнала к моменту прибытия группы автомобилей, движущихся с расчетной скоростью. Все светофорные объекты должны работать с одинаковой длительностью цикла регулирования. На отдельных пересечениях допускается длительность цикла, кратная основному циклу. Сдвиг фаз должен быть постоянным на соседних пересечениях. Основная цель введения АСУДД заключается в снижении суммарных задержек транспортных средств на перекрестках во всей зоне действия этой системы (район, город). Принцип действия АСУДД показан на схеме, представленной на рисунке 1.1.

Центральный управляюще-вычислительный комплекс (ЦУВК)

Система сбора информации

Транспортные потоки

Светофорные объекты, управляемые дорожные знаки и объекты

Исполнительные устройства (ИУ)

Рисунок 1.1 - Принцип действия АСУДД
Перекрестки оснащаются системами сбора информации (ССИ), которые включают транспортные детекторы и телевизионные камеры.

ССИ регистрируют параметры транспортных потоков (интенсивность, скорость, задержки на пересекающихся направлениях, длину очереди перед светофором). Эта информация по каналам связи передается в центральный управляющий вычислительный комплекс (ЦУВК), где происходит ее анализ и выбор программы светофорного регулирования для каждого перекрестка.

Причем расчет осуществляется таким образом, чтобы суммарные задержки для всей системы были минимальными. На основании расчета ЦУВК вырабатывает соответствующую команду, которая по линии связи передается в исполнительные устройства ИУ (контроллеры, сервомеханизмы). ИУ меняют режим регулирования светофора или (и) символ знака. Изменение режима регулирования приводит к изменению параметров транспортных потоков, что регистрируется ССИ и передается в ЦУВК. Однако, из-за отсутствия надежных методов прогнозирования распределения транспортных потоков в зоне обслуживания при наличии значительного количества вариантов проектных решений и большого числа факторов, существенно влияющих на интенсивность движения транспорта эффективность подобных систем управления довольно низка.

В свою очередь управленческие решения, принимаемые должностными лицами носят точечный, разрозненный характер направленный на ликвидацию уже возникших заторов, а не на их предупреждение, причем взаимодействие с другими службами, отвечающими за организацию и безопасность дорожного движения, крайне неоперативное. Все это не позволяет использовать потенциал регулирования транспортных потоков на основе светофорных объектов в полном объеме.

В последнее время приобрело особую важность решение вопросов, по управлению транспортными и пешеходными потоками в городах, так как пропускная способность улиц большинства крупных городов в настоящее время не справляется с возросшим потоком автотранспорта. Повышение интенсивности транспортных потоков (растущие скорости движения, увеличение числа движущихся объектов) и, как следствие, увеличение загрузки улично-дорожных сетей кардинально меняют требования к методам проектирования и управления магистральным движением с помощью координированного управления светофорными объектами как целых участков улично-дорожных сетей, так и их отдельных элементов.

Автоматизированные системы управления дорожным движением обеспечивают максимально эффективное использование улично-дорожной сети в интересах всех потребителей, на различных уровнях.

1.2 Структура АСУДД

Автоматическая система управления дорожным движением состоит из агрегатной системы средств управления дорожным движением (АССУД) и агрегатного комплекса технических средств управления дорожным движением (АКСУД). Структура представлена на рисунке 1.2.
Автоматизированные системы управления дорожным движением

Контрольно-диагностическая аппаратура

Вспомогательные устройства

Аппаратура приоритетного пропуска

Устройства управляющих пунктов

Устройства обмена информацией

Устройство определения характеристик ТП и переключения светофорных сигналов

Блоки

конструктивы

УВК

Агрегатный комплекс средств управления движением

Математическое и программное обеспечение АССУД

Математическое обеспечение АССУД

Программное обеспечение АССУД

Рисунок 1.2 - Структура АСУДД
Агрегатная система средств управления дорожным движением (АССУД) предназначена для построения АСУДД различной сложности в зависимости от городских дорожно-транспортных условий. Объектом управления в АСУДД являются транспортные потоки на дорожной сети города. Основные задачи, решаемые АСУДД, - минимизация времени проезда транспорта по УДС и повышение безопасности движения. АССУД состоит из математического (МО) и программного обеспечения (ПО).

АКСУД включает:

1) типовые функциональные блоки, реализующие законченные функции по получению, приему (передаче) информации или выработке управляющих воздействий в АСУДД;

2)_типовые конструкции - микроблоки, блок-каркасы, шкафы, контейнеры, выполненные на базе серийно выпускаемых унифицированных типовых конструкций УТ

3)_устройства, компонуемые из функциональных блоков на основе унифицированных систем сопряжений и размещаемые в шкафах или контейнерах УТК;

4) управляющие вычислительные комплексы (УВК), компонуемые из изделий агрегатной системы средств вычислительной техники АСВТ-М, серийно выпускаемых промышленностью.

          Типовые конструкции, функциональные блоки и устройства АКСУД подразделяются на два основных класса - периферийные и центральные. Периферийные устанавливаются на ДС, центральные размещаются в отапливаемых помещениях и служат для построения УП. Отдельные изделия АКСУД выполнены на основе оригинальных конструктивов. К ним относятся управляемые знаки, указатели скорости, выносные пульты управления и др.
          МО и ПО АССУД представляют собой комплекс технологических алгоритмов и программ, построенных по модульному принципу и реализующих отдельные функции по переработке информации, поступающей в УВК, и принятию решений по управлению дорожным движением.
          МО АССУД включает алгоритмы работы, соответствующие нормальным и особым условиям дорожного движения (заторы, управление маршрутами "зеленая улица", приоритетный пропуск специальных ТЕ и т.д.).

          ПО АССУД обеспечивает реализацию указанных алгоритмов и возможность их привязки к конкретному объекту управления.

Дорожные контроллеры (ДК) предназначены для переключения светофорных сигналов, позиций УЗН, УСК.

          Устройства обмена информацией предназначены для приема и передачи информации - команд телеуправления (ТУ), телесигнализации (ТС) и телеизмерения (ТИ) - между устройствами УП и периферийными устройствами по двухпроводной линии связи, а также для согласования устройств АСУДД с линией связи.

          Устройства обмена информацией подразделяются на два полукомплекта: периферийный и центральный.

Аппаратура приоритетного пропуска (АПП) предназначена для организации приоритетного (для общественного транспорта) и безостановочного (для специальных ТЕ) проезда регулируемых перекрестков.
          АПП состоит из стационарного (СКА) и передвижного (ПКА) комплектов аппаратуры СКА включает в себя само устройство, устанавливаемое вблизи контролируемой зоны, и приемопередающую антенну в виде индуктивной рамки, уложенной под полотном дорожного покрытия; ПКА – само устройство, устанавливаемое в кабине приоритетной ТЕ, и приемопередающую антенну, монтируемую под кузовом ТЕ. В устройстве ПКА предусмотрен кодер для набора кода специальной ТЕ или кода одного из 14 маршрутов движения общественного транспорта.

Передача информации, заложенной в ПКА, при въезде приоритетной ТЕ в зону действия антенны СКА происходит автоматически по индукционному каналу. СКА обеспечивает прием информации, поступающей от ПКА, и ретрансляцию ее в УП через блоки обмена информацией ДК, УОИП или УВО.

Управление светофорной сигнализацией на участках осуществляется при поступлении заявки от приоритетной ТЕ по командам УП.

          Устройства управляющего пункта (УПП) предназначены для организации координированного и (или) диспетчерского управления светофорной сигнализацией на перекрестках ДС.

Контрольно-диагностическая аппаратура (КДА) предназначена для проверки и определения неисправностей устройств непосредственно на объекте.

Управляющий вычислительный комплекс (УВК) выполняет следующие функции:


1.3 Техническое описание существующей в настоящее время АСУДД г.

Хабаровска

В городе Хабаровске на данный момент эксплуатируется автоматизированная система управления дорожным движением регулирующей транспортные потоки по четырём магистралям, подключён 61 светофорный объект из 180 установленных в городе. Управление ведётся по трем программам, разработанным в середине 70-х годов. АСУДД пытается решить проблемы увеличения пропускной способности улиц Хабаровска. Но для того, чтобы АСУДД заработала в полную меру своих возможностей, необходимы данные о постоянно меняющихся характеристиках транспортных потоков.

На сегодняшний день в качестве основного инструмента по изучению транспортных потоков привлекаются студенты профильных институтов. Студентами выпускающей кафедры «Автомобильные дороги» нашего института, ежегодно для научных и учебных целей осуществляется сбор основных параметров дорожного движения на городских дорогах /33, с. 4/.

Установленная в городе Хабаровске АСУДД создана как общегородская система, зоной действия которой является дорожно-транспортная сеть города. Поэтому для нее характерно наличие в составе большого числа пунктов управления и контроля за движением, оборудованных аппаратурой автоматики и удалённых на десятки километров от управляющего центра.

Основными компонентами, составляющими действующую АСУДД, являются:

? комплекс технических средств;

? программное (математическое) обеспечение;

? организационное обеспечение.

В комплекс технических средств входят детекторы транспорта, устройства передачи различных видов информации, образующие управляющий вычислительный комплекс системы, местные исполнительные устройства (дорожные контроллеры управления светофорной сигнализацией, знаками и указателями), средства диспетчерского контроля и управления движением, а также контрольно-проверочная аппаратура, применяемая для контроля работоспособности, настройки и программирования периферийных устройств.

Технические средства для управления дорожным движением, входящие в состав АСУДД, выпущены ЗАО «Автоматика-Д» г. Омска.

В светофорных объектах используются дорожные контроллеры с фиксированными длительностями фаз, осуществляющие переключение светофорных сигналов по заранее заданной программе, обмен информацией с устройствами управляющих пунктов в данных контроллерах не предусмотрен. Их дополняют дорожные контроллеры непосредственного подчинения, осуществляющие переключение светофорной сигнализации по командам из управляющего пункта. Каждый из контроллеров связан с управляющим пунктом отдельной линией связи, по которой получает управляющие воздействия и сигнализирует о режиме функционирования и состоянии светофорного объекта. В настоящее время, каждую АСУДД относят к одному из четырех поколений.

Первому поколению соответствует ручной ввод и расчет управляющих параметров в АСУДД.

Для второго поколения характерен автоматизированный расчет управляющих параметров, но ручной ввод их в АСУДД.

В третьем поколении реализован полностью автоматизированный расчет и ввод управляющих параметров. Управление ведется по прогнозу динамики транспортных потоков.

Четвертое поколение использует управление в реальном времени.

В соответствии с общепринятой классификацией структур по области применения и сложности функционирования АСУДД г. Хабаровска относится к третьему уровню. Она имеет центральный управляющий пункт с сетью ПК, выделенные телефонные каналы связи (включая радиосвязь) и неограниченное множество дорожных контроллеров (возможны варианты с контроллерами зонального центра). Обобщённая структурная схема АСУДД третьего уровня приведена на рисунке 1.3.
Центральный управляющий пункт

модем

ГИБДД

ДТ

ДК

СО

ДК

СО

ДК

ДК

КЗЦ

ТВП

ТВП
Телефонные каналы связи

1 …16

Рисунок 1.3 - Обобщенная структурная схема АСУДД третьего уровня
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 детекторы транспорта (ДТ). Кроме того, по коммутированным каналам связи через модем можно передавать информацию с ЦУПа в ГИБДД. Один из перекрестков города оборудован детекторами транспорта, с помощью которых собирается информация о текущих характеристиках транспортных потоков.

Инфракрасные ДТ (ДТ-ИК) не требует проведения строительных работ при их монтаже и крепится над проезжей частью. Они собирают статистические данные по интенсивности движения транспортных потоков (ТП), скорости и времени присутствия. Детекторы можно закреплять на любых возвышающихся над дорожным полотном объектах (рисунок 1.4)
рис




Рисунок 1.4 - Пример установки детектора на столбе освещения
Центральный управляющий пункт является центром, куда поступает различная информация о функционировании комплекса технических средств, параметрах транспортных потоков со всего района управления АСУДД.

ЦУП состоит из нескольких ПК, объединенных средствами локальной сети. Каждый ПК имеет свое конкретное назначение и выполняет прием и обработку информации, а также выдачу решений по возникающим проблемам.

Структура ЦУП относится к открытому типу, т.е. позволят компоновать и расширять систему устройствами для решения нескольких задач. На рисунке 1.5 приведена структурная схема ЦУПа АСУДД.

1 ...48

АРМ инж.

АРМ деж.

Сервер

КРЦ
КРЦ

К дорожным контроллерам

М

ГТС

1

2

1 ...48

Рисунок 1.5 - Структурная схема ЦУП АСУДД
Комплекс вычислительных средств ЦУПа включает следующие устройства:

СЕРВЕР – коммутационное оборудование, обслуживающее локальную сеть, линии связи с дорожными контроллерами и модемную связь;

АРМ деж. – ПК для оперативного дежурного ЦУПа (получение справок, ввод данных, поступающих по телефону);

АРМ инж. – ПК инженера системы для изменения рабочей конфигурации системы, ее отладки, сбора и анализа статистических данных о транспортных потоках;

КРЦ – контроллеры районных центров;

М – модем для выхода в городскую телекоммуникационную систему.

Объединение нескольких перекрестков в контроллеры районных центров позволяет более оперативно реагировать на изменение дорожной ситуации в отдельных районах города и координировать работу смежных ДК для достижения требуемых результатов (будь то обеспечение «зеленой волны» или реакция на плохие погодные условия).

В качестве линий коммуникаций между управляющим центром и дорожными контроллерами используются как выделенные волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) так и радиоканал, реализуемый с помощью комплекта GSM связи, использующего мощности операторов сотовой связи.

Программное обеспечение (ПО) АСУДД состоит из набора программ, реализующих конкретные алгоритмы управления транспортными потоками, и служебных программ, обеспечивающие взаимодействие различных частей управляющего вычислительного комплекса системы между собой, ввод и реализацию алгоритмов управления объектом, вывод результатов выполнения технологических программ. Кроме того, в состав ПО входят программы контроля и диагностики вычислительного комплекса, а также вспомогательные программы для его тестирования и наладки.

Оптимизация длительности циклов, фаз, промежуточных тактов и сдвигов разрешающих фаз светофорной сигнализации, упорядочение магистралей по загрузке, учет структуры и пропускной способности дорожной сети производится как на базе статистических данных об объекте управления, так и с использованием информации о характеристиках, получаемых непосредственно в процессе функционирования АСУДД.

Алгоритм желтого мигания (ЖМ) и алгоритм управления по жесткому циклу (ЖЦ) называются локальными. Они применяются в следующих случаях:

Реализация алгоритма ЖЦ заключается в отработке заранее заданной программы переключения светофорных сигналов, которая рассчитывается на основе геометрических параметров перекрестка, параметров транспортных потоков, движущихся через перекресток, и схемы организации движения.

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

Основным же алгоритмом является алгоритм выбора программы координации дорожного движения (ПКД) по времени суток. Он предназначен для управления по одной из заранее рассчитанных ПКД, автоматически выбираемых по времени суток.

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 используется алгоритм переходного периода.

Если поступила команда на смену ПКД, регулирование осуществляется по прежней ПКД до ближайшего переключения фаз на любом контроллере.

Также могут применяться специальные алгоритмы такие как:

 алгоритм управления маршрутами «Зеленая улица»;

 алгоритм обработки запросов на управление перекрестками.

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

Маршрут ЗУ разбивается на участки. Включение ЗУ на участке осуществляется путем одновременного включения заданных фаз на всех перекрестках данного участка.

В качестве организационного обеспечения системы выступает штат специалистов, осуществляющих функции управления движением, а также эксплуатацию и обслуживание технических средств, подготовку и корректировку программ, составляющих ПО системы.

Эксплуатация комплекса технических средств и всей системы управления дорожным движением возложена на специализированное монтажно-эксплуатационное управление (СМЭУ). Для этого в структуре СМЭПа создан участок «Эксплуатация АСУДД».

Координированное управление по своему целевому принципу обеспечивает наиболее эффективные режимы организации дорожного движения. Управляющие воздействия такого рода предназначены для установления контролируемых распределений транспортных потоков.

В общем случае эффективность АСУДД имеет социальную и экономическую составляющие.
2 ОЦЕНКА РЫНКА КОНКУРЕНТОВ ВНЕДРЯЕМОЙ АСУДД

Научными учреждениями МВД СССР с 1974 по 1995гг. периодически проводились исследования качества функционирования отечественных АСУДД с привлечением специалистов заинтересованных организаций других министерств и ведомств (по отдельным направлениям).

Количественные значения показателей эффективности системы определяются количеством объектов управления, типом системы, качеством ее обслуживания и в некоторой степени некорректностью методик измерения или расчета отдельных параметров. В то же время для наглядного представления о возможностях координированного управления рассмотрим средние значения основных показателей, полученные в результате исследований эффективности функционирования АСУДД (по семи городам страны):

 увеличение средней скорости поездки – 22–23 %;

 сокращение времени задержек – 20–45 %;

 сокращение времени сообщений – 14–27 %;

 сокращение количества остановок – 32–66 %;

 сокращение количества ДТП – 10–25 %;

 сокращение площади износа дорожного покрытия – 13–25 %;

 снижение расхода бензина – 11–16 %;

 снижение выбросов окиси углерода (СО) – 17–24 %.

В зарубежном опыте наглядно продемонстрировать возможные эффекты от внедрения АСУДД могут следующие примеры:

Система информирования пассажиров, совмещенная с АСУДД (Хельсинки, Финляндия), позволила снизить суммарную задержку на 44 – 48 %, среднее время в пути на 11 %, потери времени на 35800–67500 человеко-часов в год.

Создание системы адаптивного управления дорожным движением (Лос-Анджелес, Вровард, Оакланд, США) уменьшило количество общих транспортных остановок на 28 – 41 %.

Внедрение адаптивной системы управления светофорными объектами с приоритетом общественного транспорта (Лондон, Великобритания) снизило среднюю задержку автобуса на 7–13 %. Система приоритета общественного транспорта (Саутгемптон, Великобритания) позволила снизить расход топлива автобусами на 13 %, за счет чего уменьшился на 15 % общий уровень выбросов в атмосферу.

Экологический эффект возникает за счет сокращения сбросов и выбросов вредных веществ (по большей части в атмосферный воздух), а также за счет снижения уровня шума в городах имеющих развитую транспортную сеть.

Синхронизация 640 светофорных объектов, с переводом их в двухфазный режим работы, реализованная в Оакланде, штат Мичиган, позволила снизить уровень выбросов в атмосферу окиси углерода 1.7 – 2.5 %, оксида азота –1.9 – 3.5 %, углеводородов – 2.7 – 4.2 %.

Система приоритета общественного транспорта реализованная в Саутгемптоне, Великобритания, позволила снизить расход топлива автобусами на 13 %, за счет чего снизился общий уровень выбросов в атмосферу от 13 % до 15 %.

Существует возможность и более широкого применения системы, путем создания на базе АСУДД региональных систем оперативного реагирования. Такое решение возможно потому, что АСУДД имеет около 60 % резерва по передаче потоков информации.

Основное назначение региональной системы оперативного реагирования заключается в получении в реальном масштабе времени информации об оперативной обстановке на дорогах города, своевременном реагировании на изменение в обстановке непосредственно или через административные органы.

В состав системы при полном развитии могут входить:

 АСУДД;

 система автоматического контроля местонахождения специальных автомобилей – патрульных, скорой помощи и др.;

 система оперативного контроля загрязнённости воздушной среды – система «ЭКО»;

 система предупреждения факторов посягательства на имущество и жизнь граждан – система «ПОСТ»;

 система анализа условий движения транспортных потоков – АСУДТП.

Все перечисленные системы могут быть созданы на основе существующих в городе каналов приёма передачи дискретной информации с перекрёстков в центральный управляющий пункт АСУДД, где возможно её разделение по функциональным компьютерам.

В мире довольно давно начали разработку систем адаптивного управления транспортными потоками. Другое название таких комплексов – интеллектуальная транспортная система (ИТС).

Интеллектуальные транспортные системы (ИТС) - это системная интеграция современных информационных и коммуникационных технологий и средств автоматизации с транспортной инфраструктурой, транспортными средствами и пользователями, ориентированная на повышение безопасности и эффективности транспортного процесса, комфортности для водителей и пользователей транспорта

Наиболее значительных успехов и широкого распространения достигли лишь некоторые из них. Далее подробно рассмотрим три из них, а именно: ACS-Lite (Adaptive Control Software - Lite), SCOOT (Split Cycle Offset Optimisation Technique), UTOPIA (Urban Traffic Optimisation by Integrated Automation).

ACS-Lite– это программный комплекс, который начался разрабатываться компанией Siemens по контракту с The Federal Highway Administration (FHWA) по программе исследований, развития и технического совершенствования транспортного управления.

В то время как другие более сложные системы проектировались для транспортных систем достаточно крупных городов, имеющих сложную «матричную» конфигурацию, ACS-Lite разрабатывался специально под локальное применение на отдельных магистралях.

Он разрабатывался для получения значительных выгод от его использования при минимуме инвестиций ответственных органов в дополнительную инфраструктуру, обучение персонала и последующее обслуживание системы. Все это стало возможно благодаря возможности системы использовать уже существующие детекторы транспорта, которые были установлены и использовались на перекрестках ранее. Даже если конфигурация комплекса детекторов не идеальна система в состоянии предоставить измеримые улучшения в дорожном траффике. В отличие от других более сложных ИТС не требует большего числа или сложных дорогих детекторов транспорта.

ACS-Lite гибок в отношении размеров, положения развертываемого комплекса и требований к детекторам, используемым для сбора данных необходимых для регулировки смещений и секций.

Он позволяет субъектам, отвечающим за организацию и управление транспортным движением (администрации, управления, агентства и другие организации), значительно улучшить текущую транспортную ситуацию в подответственных объектах, использующих планы координации с фиксированными фазами по времени суток.

Комплекс функционирует в реальном времени. Суть его заключается в подстройке фаз из составленного заранее плана координации таким образом, чтобы они более полно соответствовали текущей обстановке на контролируемом транспортном объекте. Подстройка заключается в незначительных периодических корректировках смещений фаз (Offset) и секций регулирования (Split).

На каждом шаге оптимизации, интервал которых около 10 минут, система незначительно (например, на 2-5 секунд) изменяет смещения и секции регулирования циклов сигнализации, дабы они соответствовали изменениям в транспортном потоке.

Система легко конфигурируется через графический пользовательский интерфейс. Требуется минимум вводимой информации, так как большая часть конфигурационных данных загружается напрямую с дорожных контроллеров.

После того, как программный комплекс сконфигурирован мониторинг и управление его работой осуществляется через специальный планировщик, предоставляющий максимальный уровень контроля над системой.

Во время функционирования система постоянно добавляет новые сведения в базу данных, чтобы пользователи, изучая составленные отчеты, могли отследить изменения сделанные системой в циклах светофорного регулирования. Система также хранит архивные сведения, поступившие с дорожных контроллеров и детекторов транспорта, для возможности их последующего анализа специалистами. Система предоставляет безопасный доступ к инструменту управления и составленным отчетам как локально, так и удаленно - через интернет.

Данный комплекс может быть развернут «в поле» как самостоятельный объект, так и на сервере в центре управления. При развертывании системы рабочая платформа ACS-Lite устанавливается вместо или рядом с дорожным контроллером светофорного объекта. При этом требуется привести планы координации светофорного регулирования в соответствие семейству стандартов NTCIP. Система была разработана для запуска на Windows XP© развернутой на ПК-платформе, установленной в шкафу дорожного контроллера.

Для работы системы требуется установить также последовательный модем с пропускной способностью 9600 bps или обеспечить коммуникации на основе межсетевого протокола IP на каждом подключаемом перекрестке. Требуется как минимум один детектор возле стоп-линии на каждом направлении для возможности корректировки секций регулирования и минимум один дополнительный детектор на каждом направлении (любого типа будь то индукционные петли, видеодетекторы или радары) за 150 или более футов до стоп-линии для адаптивного управления смещениями фаз.

Комплекс специально разрабатывался для замкнутых (закрытых, самостоятельно функционирующих) систем. Так 90 % систем светофорной сигнализации в США считаются системами закрытого типа. Он не предназначен для работы на сложных городских транспортных сетях «матричного» типа или на пересечениях нескольких главных магистралей. Работа системы тестировалась на магистрали по одному маршруту, маршруты могут пересекаться, но тогда потребуется установка нескольких комплексов для каждого из маршрутов.

Комплекс не способен полностью избавить от негативных последствий плохой планировки и других конструкторских особенностей транспортной сети, которые приводят к появлению «бутылочных горлышек» и скоплений на магистралях. Управление фазами светофорного регулирования имеет лишь ограниченную возможность уменьшения скоплений транспорта.

Многочисленные полевые испытания подтвердили получение существенной выгоды от использования системы. Если оценить стоимость 1 часа ожидания транспорта в 12.10 дол. США, остановки – 0.014 дол. США за остановку, расхода топлива – 0.59 дол. США за литр, то можно подсчитать приблизительную величину этой выгоды на следующих объектах (таблица 2.1).

Таблица 2.1 - Примерный полученный эффект от использования АСУДД в США /8, с. 14/


Транспортный объект

Полученная выгода, в год, дол США

город Гаханна штат Огайо, участок магистрали из 9 регулируемых перекрестков

88 500

город Хьюстон штат Техас, участок магистрали из 8 регулируемых перекрестков

577 648
  1   2   3   4   5


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации