Сборник докладов - Системы организации и управления безопасностью дорожного движения 2008

Подождите немного. Документ загружается.

Целевая конференция «Системы организации и управления безопасностью дорожного движения»

иного варианта, изначальное ориентирование программно-аппаратного комплекса АСУДД

на конкретную реализацию выглядит рискованным.[9]

Другая особенность – в характере самого объекта управления АСУДД, связанная с

его эволюционированием, изменчивостью с развитием городской инфраструктуры и с

ростом автомобилизации населения.

Поэтому, важный фактор успеха внедрения АСУДД – создание гибкой платформы,

способной воплотить различные варианты алгоритмов управления в соответствии со

спецификой дорожно-транспортных условий.

Гибкость обеспечивается за счет доступности протоколов взаимодействия компонент

системы и открытой архитектуры ПО управляющего центра, обеспечивающей возможность

подключения программных модулей расширений. При этом становится возможным

подключение программных модулей, изготовленных самими пользователями или

использование программных модулей сторонних производителей. Это должно существенно

снизить характерную зависимость пользователя от производителя основного ПО системы и

обеспечить возможность развития системы.

Существуют следующие механизмы расширения ПО:

Для сторонних разработчиков (расширение функционала, подключение нового оборудования,

реализация сложных алгоритмов управления, обработка и визуализация данных ...):

· разработка собственных модулей на базе открытых протоколов.

· плагины на базе открытого программного интерфейса приложений (API).

Для пользователей (адаптация под собственные нужды, автоматизация часто

выполняемых действий, простые алгоритмы управления, интеграция с сопутствующими

системами и т.д.)

· скрипты

Последние наши исследования и разработки в этом направлении показывают, что

гибкость приспособления базового ПО АСУДД под нужды пользователя эффективно

достигается путем создания среды выполнения пользовательских скриптов. Эти скрипты

создаются на распространенных и общеизвестных языках (например, Java-скрипт) и их

выполнение происходит в контексте управляющей среды центра АСУДД. Базовое ПО

АСУДД при этом обеспечивает механизмы передачи необходимых данных от детекторов

транспорта, доступ к базе данных, арбитрируемое исполнение управляющих воздействий.

Скрипты могут храниться в виде библиотеки исходных текстов, доступных для

редактирования и свободного обмена, что создает необходимые условия самостоятельного

публичного развития алгоритмов управления и пользовательских настроек.

Возникает вопрос, не могут ли в таком случае все компоненты АСУДД производиться

в открытых кодах под лицензией GPL? -Полагаем, что вряд ли стоит рассчитывать на

появление в ближайшее время полностью открытого ПО центра ввиду того, что АСУДД –

узкоспециализированная система, не носящая характер массового программного продукта и

ПО такой системы должно базироваться на коммерческих профессиональных разработках с

соответствующим уровнем поддержки. Но при этом весьма заманчивым все же остается

придание разрабатываемой системе гибкости, присущей открытым проектам.

Использование изложенных принципов построения АСУДД в условиях российских

городов позволяет не только упростить развертывание полномасштабной АСУДД в

кратчайшие сроки за счет эффективного использования имеющегося парка оборудования, но

и создать развиваемую платформу для реализации алгоритма управления, оптимальным

образом соответствующего дорожно-транспортной специфике данного города.

Литература:

1. http://www.ripas.ru/files/PUB/TLC_SPECTR/protocol%20SPEKTR%20v1_11.doc

Прикладной протокол взаимодействия с периферийным контроллером СПЕКТР

версии 1.11

119

Целевая конференция «Системы организации и управления безопасностью дорожного движения»

2. Ю.А. Кременец, М.П. Печерский, М.Б. Афанасьев. Технические средства организации

дорожного движения, Москва, 2005.

3. Е.Г. Ногова. К вопросу о современном состоянии автоматизации управления

дорожным движением, 1997.

4. SOTU traffic controller adapter for SCATS compatibility. Tyco, Australia, 2007.

5. «Телематика на транспорте» Пржибыл П., Свитек М., 2004 г.

6. Microsimulator and Mesosimulator in Aimsun 6,User’s Manual, Version 6 – December

2007, TSS-Transport Simulation Systems

7. Aimsun UTOPIA Plug-in Manual, Version 6 – January 2008, TSS-Transport Simulation

Systems

8. Н.Е. Подозеров, АСУДД нараспашку, Мир дорог, №28, 2007 г, с.

9. Отчет о НИР ФЦП Повышение безопасности дорожного движения в 2006-2012 годах,

Исследование зарубежного опыта, методологии и технологий управления дорожным

движением, 2007 г.

ДЕТЕКТОРЫ ТРАНСПОРТА В СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМАХ

АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Ниров А.М., ООО «Группа АГА» (AGA Group, Inc.), Москва

Адаптивные Интеллектуальные Транспортные Системы находят все большее

применение в современной практике управления дорожным движением. Эти системы

обеспечивают:

· Взаимосвязанное оптимальное автоматическое управление светофорными объектами

на улично-дорожной сети;

· Информирование участников движения о загруженности участков дорог, средней

пространственной скорости движения по маршрутам;

· Определение эффективности планируемых и осуществленных мероприятий по

организации дорожного движения;

· Поэтапное развитие АСУД и максимально возможное использование штатной

аппаратной базы, находящейся в эксплуатации;

· Удобную среду для обслуживания улично-дорожной сети методами транспортной

инженерии.

Адаптивные системы работают в режиме реального времени, с учетом

изменяющихся транспортных потребностей и текущих задач оперативного управления

дорожным движением.

Практика показала, что применение Адаптивных Интеллектуальных Транспортных

Систем позволяет достичь:

• Приращения средней скорости движения транспорта в часы наибольшей загрузки

трассы - до 50%

• Снижения суммарной комплексной задержки на УДС - до 35%

• Уменьшения интегрального расхода топлива - до 20%

• Экономии рабочего времени на загруженных перекрестках – до 400 и более человеко-

часов на один перекресток в сутки

Исходные данные для функционирования Адаптивных Интеллектуальных

Транспортных Систем поставляются детекторами транспорта, которые, таким образом,

являются важнейшей составляющей этих систем.

120

Целевая конференция «Системы организации и управления безопасностью дорожного движения»

Детекторы, обеспечивающие адаптивное управление классифицируются по

назначению (Рис.1):

· Детектор стоп линии.

· Тактический детектор.

· Стратегический детектор.

Для каждого назначения требуются специальные характеристики, которые должен

реализовать детектор. Поэтому при выборе детектора для использования по тому или иному

назначению в качестве наиболее важных критериев оценки рассматриваются следующие:

· Разрешающая способность, а том числе количество зон детектирования для одного

детектора;

· Номенклатура измеряемых параметров транспортного потока (объем движения,

средняя скорость, процент времени занятости зоны, состав потока по категориям,

средний интервал времени между транспортными средствами в зоне);

· Точность измерения;

· Возможность выдачи реальных и интервальных данных;

· Простота установки и возможность оперативной настройки;

· Надежность;

· Простота обслуживания;

· Влияние климатических условий

Результаты анализа и сравнительных испытаний показывают, что однозначные

рекомендации по применению тех или иных технологий и конструкций детекторов не могут

быть выработаны. Поэтому, для достижения наилучших результатов в выполнении

поставленных задач, рекомендуется выбирать детектор в соответствии с особенностями

предполагаемого размещения, а также с требуемым типом собираемой информации,

необходимой точностью, экономическими соображениями и т.д. Здесь, даже в ущерб

соображениям унификации, целесообразно использование принципа специализированности

оборудования, то есть применения для каждого назначения именно того типа детекторов,

который наилучшим образом отвечает технической специфике, с учетом, разумеется,

«критерия цена-качество»

На основании анализа, мы считаем, что для решения задач адаптивного управления в

городах России наилучшим образом подходят радиолокационные и видеодетекторы,

поскольку они позволяют:

· контролировать многополосные трассы;

· обеспечивать многозонные независимые измерения;

· производить предварительную обработку и накопление данных;

· генерировать команды для светофорных контроллеров,

а также имеют относительно удобную настройку, приемлемые показатели надежности и, в то

же время, не требуют нарушения дорожного покрытия для установки.

Рассмотрим подробнее радиолокационную и видео технологии детектирования на

примере наиболее, с нашей точки зрения, совершенных конструкций, апробированных нами

в городах СНГ.

121

Целевая конференция «Системы организации и управления безопасностью дорожного движения»

Рис.1 Типы применения детекторов

Видеодетекторы.

Видеодетекторы Edge 2 применялись нами в Москве, Ростове, Нижнем Новгороде и

Алма-Ате. Эти детекторы производятся фирмой Iteris (США), поставляются в

адаптированном для условий РФ формате и отлично зарекомендовали себя при

эксплуатационных испытаниях.

Рис. Видеодетектор Vantage Edge2

Видеодетектор Vantage Edge2 (Рис.2) является ключевым компонентом семейства

изделий для систем видеообнаружения. В модуле реализованы новейшие технологии в

сочетании со сложными алгоритмами, обеспечивающими достоверное обнаружение

транспортных средств в соответствии с современными требованиями. Процессорный модуль

Edge2 может иметь один, два или четыре видеовхода с целью максимально полной

реализации возможностей по организации управления дорожным движением на перекрестке,

122

Целевая конференция «Системы организации и управления безопасностью дорожного движения»

мониторинга движения транспортных потоков на автострадах и регулирования доступа

автотранспорта на автомагистрали.

Процессорный модуль может работать в комплекте с несколькими модулями

ввода/вывода и расширения каналов, позволяющими создать функционально гибкий и

наращиваемый комплекс для обслуживания сложных перекрестков. Процессорный модуль

Edge2 и сопутствующие модули расширения устанавливаются в стандартный детекторный

блок, что упрощает процедуру монтажа и установки. Все модули можно рассматривать в

качестве экономичной замены существующих систем, выполняемых на основе индуктивных

петель. При этом экономия за счет неразрушающих методов установки и повышения

надежности с лихвой окупает увеличение стоимости самих детекторов.

Опционально все процессорные и выходные детекторные платы могут

устанавливаться в блок Vantage, что позволяет создать более гибкую систему по сравнению с

индивидуальными компонентами и обеспечить максимально эффективное управление.

При совместном использовании системы с коммуникационным модулем Vantage e-

Access возможно осуществлять передачу потокового изображения в формате MPEG4 через

внутренние сети Ethernet по IP-протоколу на центральный пункт управления, либо

просматривать изображение на мониторе с помощью интернет-браузера. Процессорный

модуль Edge2 и все сопряженные с ним модули могут быть полностью сконфигурированы с

помощью мыши и видеомонитора без необходимости подключения портативных

компьютеров или устройств типа КПК.

Рис.3 Видеокамера Vantage™

Видеокамера Vantage™ (Рис.3) обеспечивает круговой обзор при организации

видеонаблюдения за движением автотранспорта в самых тяжелых условиях освещенности и

климатических условиях. По сравнению с другими видеокамерами замкнутых систем

видеообнаружения видеокамера Vantage обеспечивает наличие постоянного и регулируемого

видеосигнала, надежно обрабатываемого системами Vantage™.

Блок видеокамеры заключен в погодоустойчивый корпус, специально

сконструированный для наружного применения. С целью устранения засветки от солнца и

защиты корпуса от воздействия климатических факторов видеокамера оборудована съемным

солнцезащитным козырьком, не мешающим повороту видеокамеры в любом желаемом

направлении. Солнцезащитный козырек выступает за края корпуса, защищая стекло от

дождя и образования наслоений льда, которые могли бы помешать обзору.

На корпусе видеокамеры закреплен монтажный кронштейн, с помощью которого

видеокамера может быть установлена в требуемом положении.

Видеокамера не содержит движущихся частей и практически не нуждается в уходе и

обслуживании. Стекло видеокамеры имеет специальное покрытие, препятствующее

накоплению пыли и загрязнений. Для предотвращения конденсации влаги и обледенения

объектива корпус видеокамеры оснащен обогревателем, обеспечивающим постоянный и

беспрепятственный обзор в любую погоду.

Видеокамера Vantage оптимизирована для наружной эксплуатации специально для

организации видеонаблюдения за транспортными потоками на перекрестках, автострадах,

мостах и туннелях. Как правило, поле зрения видеокамеры позволяет охватить 4–5 полос

123

Целевая конференция «Системы организации и управления безопасностью дорожного движения»

движения. Видеокамеру можно также использовать для решения следующих задач при

организации видеонаблюдения за транспортными потоками: регулирования доступа

автотранспорта на автомагистраль, детектирования движения пешеходов, принудительного

включения красного сигнала светофора, а также для детектирования движения

велосипедистов, в зависимости от места и варианта установки видеокамеры Vantage.

Рис.4 VersiCam

Экономичное применение технологии Iteris обеспечивает серия VersiCam (Рис.4),

представленная комбинированными устройствами, состоящими из видеокамеры и

процессора. Серия устройств VersiCam предназначена для обслуживания перекрестков с

полуавтоматическим регулированием. Видеокамера имеет дистанционное управление

трансфокатором и фокусировкой. В ней используется высокочувствительная ПЗС-матрица,

обеспечивающая высокую точность обнаружения автотранспорта при любом уровне

освещенности. За счет применения широко используемого в отрасли кабеля с тремя витыми

парами проводов удалось добиться существенной экономии и отказаться от применения

дорогостоящих коаксиальных кабелей и кабелей питания.

Рис. 5 Блок-схема VersiCam

В устройствах серии VersiCam используется контроллер коммуникационного

интерфейса (ICС), размещаемый в шкафу дорожного контроллера. ICC устанавливается в

стандартный входной файл контроллера серии 170-332 или в стойки шкафа NEMA TS-1/TS-2

(Рис.5), и имеет встроенный источник питания для видеокамеры. Все функции

пользовательского интерфейса осуществляются через ICC, например, деление объекта

наблюдения на виртуальные зоны, коммутация выходных сигналов детектора и

видеомониторинг. Серия VersiCam дополняет семейство технических средств

124

Целевая конференция «Системы организации и управления безопасностью дорожного движения»

видеообнаружения Vantage, обеспечивая достаточно высокие эксплуатационные

характеристики по более низкой цене. Кроме того, устройства серии VersiCam могут быть

легко модернизированы простой перепрошивкой.

Серия устройств Iteris VersiCam - это комплексное решение в области технических

средств видеообнаружения автотранспорта и экономичная альтернатива применению

индуктивных петлевых и иных детекторов для многих второстепенных перекрестков.

Помимо этого, видеокамеры можно применять для контроля пропускной способности

автомагистралей, в системах регулирования доступа автотранспорта на автомагистрали и на

участках проведения строительно-ремонтных работ.

Рис. 6 «Виртуальные петли».

Принцип работы видеодетекторов фирмы Iteris построен на так называемых

«виртуальных петлях» (Рис.6). Заключается он в обозначении на обрабатываемом

видеодетектором изображении специальных зон («виртуальных пететль»), которые, в

зависимости от назначаемого пользователем типа, определяют алгоритм детектирования на

выделенном участке видеокартинки. Зоны бывают следующих типов:

· Присутствие. Этот тип зоны наиболее часто используется, и генерирует выходной

сигнал на протяжении всего времени нахождения автомобиля в зоне.

· Продленная. Этот тип зоны позволяет продлить сигнал присутствия автомобиля в зоне

на программируемый период времени. Период продления программируется в переделах

от 1 до 250, где каждая единица соответствует 0,1 сек.

· Длительность. Программируемая величина длительности для типов «Продленная», «С

задержкой» или «Импульсная».

· С Задержкой. Этот тип зоны задерживает появление выходного сигнала регистрации

автомобиля в зоне фиксации на программируемый период времени относительно

момента фиксации автомобиля зоной. Величина задержки устанавливается в диапазоне

1-250 десятых долей секунды. Углы зоны не подсвечиваются и выходной сигнал не

генерируется до тех пор, пока автомобиль находится внутри зоны, дольше, чем

запрограммированный период задержки. Таймер задержки обнуляется, как только

автомобиль покидает зону и сбрасывается выходной сигнал.

· Импульсная. Этот тип зоны генерирует импульс всякий раз как автомобиль проходит

через зону. Длительность импульса программируется в пределах 1-250 десятых

секунды.

· Учетная зона. Этот тип зоны используется для подсчета. Зона подсчет аккумулируется

накопленные данные в буферной энергонезависимой памяти процессора Edge2.

125

Целевая конференция «Системы организации и управления безопасностью дорожного движения»

· Зона низкого контраста. Этот тип зоны используется для стабилизации величины

контраста. Это зоны маленького размера, обычно размещаемые в верхней трети поля

зрения видеокамеры. Размер зоны около 1/4 х 1/4 дюйма и размещается она в зоне

стабильного качественного контрастного перепада освещенности.

Рис.7 Видеообнаружение инцидентов

Еще одним несомненным преимуществом видео технологии, является возможность

использования той же аппаратуры в системе обнаружения и мониторинга инцидентов

(Рис.7), а также четкая идентификация остановившихся транспортных средств.

Радарные детекторы.

Главное преимущество радарных детекторов состоит в возможности мультизонного

обслуживания и контроля многополосного движения при любых погодных условиях, а также

отсутствие необходимости периодического обслуживания. Плохая освещенность, дождь,

снег, туман не влияют на точность измеряемых показателей. С момента появления первого

детектора подобного действия в 1992 году, технология совершенствовалась и

эволюционировала. Процесс эволюции моделей радарных детекторов можно разбить на три

поколения.

Представителями первого поколения являются детекторы RTMS X1,X2,X3

канадской фирмы EIS и детектор «Спектр1» Российского производства. Второе поколения

радарных детекторов началось с появления в 2002 году цифрового радарного детектора

SmartSensor SS105 (Рис.8), выпущенного фирмой Wavetronix (США).

Рис.8 SmartSensor SS105

В этом детекторе впервые применили доплеровский эффект, благодаря которому

существенно повысилась точность определения скорости движения, в то время как радарные

системы первого поколения определяли скорость, базируясь на средней длине транспортных

средств и времени их присутствия в зоне детектирования.

Так же в нем впервые применили высокотехнологичную распределенную антенну,

нанесенную прямо на печатную плату, что позволило, в отличие от антенн типа «горн»,

126

Целевая конференция «Системы организации и управления безопасностью дорожного движения»

избавиться от «дребезга» частоты и зависимости качества показаний от воздействия

температуры. Кроме того, конструкция распределенной антенны обеспечила, без увеличения

габаритов, увеличение угла вертикальной видимости с 50 до 65 градусов, и там самым

уменьшение «слепой зону» перед детектором, а также увеличение дальности полезного

действия до 60 метров (Рис.9).

Рис. 9. Эволюция радарных детекторов.

SmartSensor SS105 изначально выпускался с использованием современнейших

элементов и собирался на полостью автоматической линии сборки. В нем нет никаких

ручных паек, настроечных элементов, проводов и других узлов, изменяемых свои свойства

со временем. Это позволило увеличить его надежность и обеспечить полное отсутствие

сервисных работ в течение всего срока эксплуатации. Результаты эксплуатационных

испытаний детектора SS105 показали его существенные преимущества перед

радиолокационными детекторами 1-го поколения, особенно в части точности и стабильности

измерений (рис. 10). Анализ текущих показаний детектора позволил установить, что

детекторы второго поколения более устойчивы к реальным колебаниям интенсивности

движения, неизбежным в городских условиях. Что же касается детекторов RTMS и «Спектр»

то они, в реальных условиях города, в течение значительного (до 17% времени) дают

недостоверные значения интенсивности движения, причем погрешность, особенно в

моменты резкого колебания скорости потока, может достигать 350% (рис. 10). Поэтому

эффективное использование показаний детекторов первого поколения в городских условиях

в целях мониторинга возможно только с применением специальных математических методов

статистической коррекции, а в целях адаптивного управления дорожным движением –

вообще нецелесообразно.

На скоростных дорогах недостатки детекторов первого поколения проявляются не так

резко. Так, из табл. 1, построенной по данным независимых испытаний, проведенных

департаментом транспорта штата Миннесоты (США) видно, что погрешность измерения

параметров транспортных потоков детекторами RTMS (1-е поколение) всего на 20-70%

превышает погрешность измерения детекторами Wavetronix ss105 (2-е поколение), и при

этом укладывается в приемлемые рамки

127

Целевая конференция «Системы организации и управления безопасностью дорожного движения»

Таблица 1

–

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

0:00

1:10

2:20

3:30

4:40

5:50

7:00

8:10

9:20

10:30

11:40

12:50

14:00

15:10

16:20

17:30

18:40

19:50

21:00

22:10

23:20

время, ч

I, ам/ч

W105 05/07/2006

RTMS 05/07/2006

Рис.10а. Результаты измерений интенсивности движения детекторами RTMS и ss105

(г. Москва)

Рис.10б. Результаты измерений скорости движения детектором SS105 (г.Москва)

0:00

1:15

2:30

3:45

5:00

6:15

7:30

8:45

10:00

11:15

12:30

13:45

15:00

16:15

17:30

18:45

20:00

21:15

22:30

23:45

время, ч

Ср. скорость, км/ч

05.07.2006

128