Умные светофоры – Badtitle

Эволюция «умных» светофоров / Habr

В прошлый раз в статье "АСУДД: Что висит над дорогой?" мы бегло прошлись по «железу», которое устанавливается на транспортных магистралях: по типам детекторов транспортного потока, светодиодным табло и дорожным контроллерам.

Сегодня мы продолжим говорить об управлении трафиком, но уже в городе. Рассмотрим из чего состоит цикл светофорного регулирования, чем именно «рулят» управляющие системы и с чего это все, собственно, началось.

Я долго не решался начать писать этот пост, так как тема управления трафиком на городских улицах настолько объемная и разносторонняя, что рассуждая о ней постоянно рискуешь оказаться в роли «ламера» в смежных областях. Но я все же рискну и попробую.

Красный, желтый, зеленый…

Для того, чтобы понимать чем именно «подруливают» управляющие алгоритмы, необходимо знать пять базовых определений светофорного регулирования.

Открываем учебник «Технические средства организации дорожного движения» г-на Кременца и читаем определения (американские аналоги терминов указаны в скобках):

  • Такт регулирования (Interval). Период действия определенной комбинации светофорных сигналов
  • Фаза регулирования (Signal Phase). Совокупность основного и следующего за ним промежуточного такта
  • Цикл регулирования (Signal Cycle). Периодически повторяющаяся совокупность всех фаз

Вот картинка, которая хорошо иллюстрирует понятие цикла, фазы и интервала:

Теперь открываем американскую книжку "Traffic Control Systems Handbook". Американцы добавляют еще два определения, имеющих ключевое значение для автоматизации процесса регулирования:

Секция регулирования (Split). Процент цикла регулирования, выделенный каждой из фаз регулирования.

Грубо говоря, варьируя процент времени на фазу, можно управлять длительностью зеленого сигнала на наиболее нагруженном направлении. На отдельно стоящем перекрестке это дает уменьшение задержек.

Смещение (Offset). Разница (в секундах или процентах от цикла регулирования) между часами на конкретном перекрестке и мастер-часами (на сети перекрестков).

Так как термин звучит немного заумно, вот картинка, которая его очень хорошо иллюстрирует.


Видно, что фазы на соседнем перекрестке смещены относительно предыдущего. Времени смещения как раз хватает, чтобы группа автомобилей успела подъехать к нему и проскочить на зеленый. Расчет выполняется обычно для какой-то средней принятой в данном регионе скорости. Поэтому «гонщики» и «тормоза» как правило на таких магистралях обламываются.
Вот здесь можно прочитать обо всем упомянутом подробно. Оттуда же и последняя картинка.

Как «умнели» светофоры

Основные типы «умных» светофоров интересно рассмотреть в исторической перспективе, так как появлялись они не сразу и развивались от простого к сложному.

Автомобильные светофоры пришли к нам от железнодорожников. Первый электрический светофор с ручным управлением в США был установлен в Кливленде в 1914 году. А уже через три года, в 1917 году в Солт Лейк Сити была сконструирована система, управляющая светофорами сразу на шести перекрестках. Роль дорожного контроллера выполнял регулировщик. В 1922 году в Хьюстоне сделали то же самое, но уже на двенадцати перекрестках. Управление велось в ручном режиме из специальной башни.

Концепция автоматического светофора была предложена в 1928 году. Его мог установить и настроить любой электрик и все принялись закупать и устанавливать такие светофоры. Но сразу же возникли проблемы в больших городах, где существуют утренние и вечерние часы пик, в которые хорошо бы поменять планы координации светофоров, чтобы не создавались пробки. В полный рост встали проблемы нехватки персонала для этого ответственного дела. Пытливый американский разум задумался над дальнейшим совершенствованием дорожной автоматики.

В период с 1928 по 1930-й годы изобретатели предложили различные конструкции детекторов давления, определяющих наличие автомобилей на перекрестке. Это позволило сделать первые модели светофоров, реагирующих на транспорт (traffic-actuated). Такие светофоры давали эффект на магистралях, где красный по главному ходу включался только если со стороны второстепенной дороги подъезжала машина. Такие системы стоят в США до сих пор и неплохо справляются со своей задачей на изолированных перекрестках. Похожим образом работают и пешеходные вызывные кнопки, при нажатии на которую в следующий цикл регулирования встраивается пешеходная фаза.

В 1952 году в Денвере установили первый аналоговый контроллер, который позволил объединить несколько разрозненных перекрестков в единую управляемую сеть и переключать заранее рассчитанные планы координации в зависимости от времени суток и дней недели. В последующее десятилетие несколько сотен подобных систем было проинсталлировано по всему миру.

Подобные системы активно использовали параметр смещения, включая зеленый не сразу на всех перекрестках, а со смещением, зависящим от расстояния между перекрестками и параметров транспорта («зеленая волна»). Специально обученный инженер рассчитывал и рисовал на бумажке схемы координации, которые потом закладывались в контроллеры. Система оказалась настолько простой и надежной, что активно используется до сих пор в городах, не обремененных излишним трафиком.

В 1960 году в Торонто для управления светофорами установили первый «настоящий» компьютер – шикарный агрегат IBM 650 с барабанной памятью на 2000 машинных слов. Это был колоссальный прорыв в технологиях управления дорожным движением! Через три года под централизованным управлением находились более 20 перекрестков, а к 1973 году компьютер управлял уже 885 перекрестками!

Видя столь явный успех, IBM продолжила работать над использованием своих компьютеров в управлении светофорами. В 1964 году стартовал проект в центре Сан Хосе с компьютером IBM 1710, а в 1965 для города Вичита Фоллс (Техас) был установлен IBM 1800 (продвинутая версия модели 1130 с увеличенным количество портов ввода/вывода), который успешно управлял 85 перекрестками. Компьютер в Сан-Хосе также был заменен впоследствии на IBM 1800. Система оказалась настолько удачной, что данную конфигурацию стали использовать во многих американских городах от Остина и Портленда до Нью Йорка.

Вот он, легендарный аппарат IBM 1800 (источник картинки)

Работа над стандартизацией систем управления светофорами стартовала в 1967 году. В рамках пилотного проекта построили управляющую систему для Вашингтона, которая включала 113 перекрестков, оснащенных 512 детекторами транспорта на основе индуктивной петли. Компьютер получил возможность не только вслепую переключать планы координации, но и получать информацию о транспортных очередях на перекрестках (тогда еще допплеровские радары для измерения скорости потока не использовали).

Короче говоря, критическая масса подключенных к компьютерам светофоров была достигнута, и переход от количества к качеству был лишь делом времени. Начались масштабные исследования в области разработки управляющих алгоритмов.

Идея иметь планы координации на все случаи жизни в теории была неплоха, но на все случаи жизни, как оказалось, планов не напасешься. Разработка каждого плана в 70-х производилась на бумаге и была довольно трудоемким и творческим процессом. И если для длинной улицы со светофорами, наподобие Ленинского проспекта в Москве, рассчитать алгоритмы было довольно легко, то на сети улиц это была уже совсем нетривиальная задача. Там более, что городов много, и не все из них могут себе позволить держать в штате грамотного транспортно инженера.

И вот в 70-х британское исследовательское бюро TRRL (The Transport and Road Research Laboratory) разработало и внедрило на улицах Глазго систему SCOOT (Split, Cycle and Offset Optimization Technique), которая позволяла «играться» параметрами цикла светофорного регулирования в определенных границах в зависимости от информации транспортных детекторов, измеряющих наличие и длину очередей на светофорах. SCOOT совмещала преимущества фиксированных планов координации для сети и адаптивного управления, когда «умный» светофор сам «подруливает» циклом и длительностями зеленых сигналов. SCOOT в 80-х имел ряд успешных внедрений в Европе и Северной Америке. Более того, сейчас этот алгоритм (уже в третьем поколении) лицензирован более чем 100 компаниям для использования в составе своих систем.

SCOOT в третьем поколении показывает чудеса изощренного управления: он умеет обрабатывать нестандартные ситуации, растаскивать заторы, сглаживать последствия вмешательства в транспортный поток регулировщиков и временных перекрытий движения, которые так любят устраивать в сами знаете какой стране.

Одновременно со SCOOT как грибы после дождя в 70-е и 80-е годы стали появляться аналогичные системы управления. Австралийская система SCATS (Sydney Coordinated Adaptive Traffic System) стала основным конкурентом британцев и также широко внедрялась во всем мире. Как и SCOOT, SCATS относится к системам, «чувствительным» к трафику (traffic responsive).

Также развивались и полностью адаптивные алгоритмы управления (traffic adaptive), который представляли в мире OPAC (Optimized Policies for Adaptive Control) и RHODES, разрабатываемый Аризонским универом.

Сейчас разница в эффективности управления между адаптивными и «чувствительными» системами практически стерлась. Подобно гонке интернет браузеров, эти «тупоконечники» и «остроконечники» постоянно проводят исследования, чтобы доказать эффективность именно своего алгоритма, но отчеты независимых экспертов говорят о том, что в общем разницы-то особой нет.

Зато сейчас с развитием и удешевлением компьютерной техники появились возможности повышения живучести систем управления. Часть управляющей логики стали зашивать непосредственно в дорожные контроллеры, которые даже в случае обрыва связи с центром не терялись и начинали объединяться в управляющие кластеры с соседними контроллерами. В условиях территориально распределенных систем управления обрыв каналов связи обычное дело, и такой бонус стал совсем не лишним.

А что же в России?

Собирался было закруглиться на сегодня и вспомнил вдруг о том, что ни словом не упомянул российский (советский) опыт. Итак, мне бы очень хотелось, чтобы мы были уникальны и впереди планеты всей, но это не так. Большинство отечественных работ по управлению трафиком на автодорогах основаны на переводе американской книжки 1972 года. В отличие от оборонки, эта область не отличалась уникальностью.

Работы по централизованному компьютерному управлению светофорами начались у нас в стране в начале 80-х (то есть на 20 лет позже американцев). По заданию правительства Москвы и министерства транспорта РФ в Дефаулт-сити была создана система Старт, умевшая осуществлять координированное управление светофорами. В управляющем центре трудился сервер на «солярке» с базой данных Informix. Технически система была верхом доступного нашим специалистам совершенства. Более 400 светофорных объектов по всему городу управлялись из единого центра! Но ни о каком адаптивном управлении речи не шло. Фактически, это был аналог систем, которые внедрялись по всему миру в 70-е годы до появления адаптивных алгоритмов. Потом грянули всем известные события, никак не способствовавшие развитию отечественных транспортных систем. И сегодня мы имеем в разных городах форменный зоопарк из фрагментов западных систем управления. Но будем надеяться, что со временем ситуация в этой области нормализуется и появятся более интересные комплексные реализации. Ничего ведь сложного в этом нет. Правда ведь, коллеги?

На этом предлагаю завершить обзор управляющих алгоритмов и перейти к транспортному моделированию, которое, в общем-то и наполняет всю эту технику смыслом. Мне бы хотелось рассказать в следующей публикации об использовании транспортных моделей, их разновидностях и интеграции в контур систем управления дорожным движением.

Ссылки:
SCOOT
SCATS
Почитать на ночь

habr.com

Когда в России исчезнут пробки? Система «Умный светофор»

По данным Госавтоинспекции, за последние 10 лет количество автомобилей в России увеличилось более, чем на 65%. Сегодня на государственной регистрации в органах ГИБДД стоит свыше 57 млн. автотранспортных средств. Современные городские дорожные сети не рассчитаны на обслуживание такого количества автомобилей, что приводит к возникновению многокилометровых пробок.

Решить проблему дорожных заторов на перекрестках позволяет система «Умный светофор». iot.ru рассказывает об особенностях работы данной системы и оценивает ее эффективность в борьбе с пробками. 

Как это работает?

Система «Умный светофор» предназначена для повышения пропускной способности перекрестков с помощью динамического управления сигналами светофора. Система состоит из контроллеров, камер и удаленных датчиков движения, которые в режиме реального времени оценивают загруженность перекрестков и передают эту информацию на центральный сервер управления. Связь с центральным сервером может осуществляться через радиосреду или по оптическим линиям связи.


Принцип работы системы «Умный светофор». Источник: moxa.com

Далее на основе показаний датчиков центральный сервер дает команду контроллерам светофоров включить красный/зеленый свет так, чтобы максимально сократить время пребывания автомобилей на перекрестках. Например, если на одном из направлений наблюдается высокая загруженность, ему продлевается зеленый свет.

Система способна предсказывать транспортную ситуацию на 15-30 минут вперед и заранее выработать эффективный план управления трафиком. При возникновении ДТП на перекрестках, данный план автоматически корректируется.


Система «Умный светофор» в действии. Источник: wikimedia.org

В зависимости от типов датчиков, система может учитывать приоритет общественного транспорта, экстренных служб и «спецсопровождения» перед остальными участниками движения. В случае сбоя светофоры переключаются в автономный режим работы, и перекрестки начинают регулироваться традиционным способом. Это позволяет избежать транспортного коллапса при возникновении внештатных ситуаций.

Ключевые преимущества

Транспортные пробки сильно влияют на общественную жизнь современных городов. Снижается производительность труда, ухудшается логистика. Население становятся негативно настроенными по отношению к городским властям. Многокилометровые пробки приводят к большим потерям доходов. Это и бесполезно потраченное время автовладельцев, впустую расходуемое топливо, увеличение выброса вредных веществ в атмосферу.

По подсчетам американского Университета Карнеги-Меллона, из-за пробок только экономика США ежегодно теряет более $120 млрд. Эти потери связаны с неэффективным использованием трудовых ресурсов и дополнительным выбросом в атмосферу около 25 млрд. кг вредных веществ. Ученые Университета подсчитали, что внедрение системы «Умные светофор» позволяет сократить водителям время на дорогу почти на 25%, а время нахождения в пробках – более, чем на 40%. В результате автомобилисты получают возможность потратить больше времени на полезные вещи, вместо того, чтобы впустую простаивать в пробках. По оценкам исследователей, умные светофоры позволяют также почти на 21% сократить количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ.

Стоит отметить, что несмотря на очевидные преимущества, умные светофоры не смогут полностью решить проблему пробок. Система «Умный светофор» способна лишь максимально увеличить производительность перекрестка. При этом городским властям все равно придется расширять дороги и строить сложные транспортные развязки. По подсчетам аналитиков, одна городская полоса в среднем способна обслужить не более 1800 автомобилей в час. И это при условии, что транспортные средства не останавливается на перекрестках и не сталкиваются с такими препятствиями, как сужение дороги, неудовлетворительное качество дорожного полотна и др. Поскольку количество автомобилей в нашей стране неуклонно растет, то очевидно, что даже при максимальной производительности перекрестков, пробки в крупных мегаполисах будут расти, если заниматься только внедрением систем «Умный светофор» и не решать остальные дорожные проблемы.

Ситуация в России и за рубежом

Первые попытки централизованного управления светофорами предпринимались в США и Канаде еще в далеких 60-х годах прошлого века. В настоящий момент система «Умный светофор» повсеместно внедряется во всех развитых Западных странах (США, Великобритания, Дания и др.). В Копенгагене даже планируется установить около 400 умных светофоров, которые на перекрестках давали бы преимущество велосипедистам и общественному транспорту. На это планируется выделить около $ 9 млн. бюджетных средств. По подсчетам городских властей, подобное решение позволит велосипедистам и городскому транспорту передвигаться по Копенгагену на 10 и 5-20% быстрее соответственно.

Среди основных игроков рынка, предлагающих специализированные решения для умных светофоров, можно выделить IBM, SCOOT, SCATS, RHODES, UTOPIA и др. В 2010 году компания IBM даже планировала сделать патент, который позволял бы удаленно отключать двигатели автомобилей, проезжающих на красный свет. 

В России первые умные светофоры появились в Москве. Испытания прошли около 10 лет назад на опытном участке протяжённостью 7,5 км. Распложенные вдоль дорог датчики контролировали плотность транспортного потока и передавали эту информацию в единый центр управления, который на основе полученных показаний оптимизировал работу светофоров на перекрестках. На начало 2015 года к автоматизированной системе управления дорожным движением (АСУДД) уже была подключена значительная часть столичных светофорных объектов. В начале 2016 года появилась информация о том, что магистральные светофоры в столице стали контролировать не только плотность движения. Стали также учитываться погодные условия и ДТП.

«Данные о сильных снегопадах, ДТП или уборочной технике поступает из динамической модели, затем автоматика определяет режим работы светофоров, позволяющий пропускать максимальное количество машин», – прокомментировал тогда ситуацию m24.ru замруководителя «Центра организации дорожного движения» (ЦОДД) Александр Поляков.

Как сообщает аналитическая компания Json.tv, проекты по внедрению умных светофоров развиваются и в других крупных российских городах – Санкт-Петербурге, Сочи, Казани, Челябинске, Новосибирске, Омске, Екатеринбурге и др. Финансирование проектов идет из бюджетных средств в рамках концепции «Умный город». Однако стоит отметить, что, в Западных странах на улицах мегаполисов уже давно присутствуют готовы продукты. В противовес этому, отечественные города пока лишь экспериментируют с умными светофорами, зачастую меняя подрядчиков по несколько раз. В результате, подобные системы все еще не получили повсеместного распространения.

Но все же, оценивая последние новости, можно сделать вывод, что российские разработчики постепенно учатся делать высокотехнологичные продукты. Так, буквально на днях, «Ростех» сообщил о разработке инновационного адаптивного светофора. Проект развивают входящие в «Ростех» холдинги «Росэлектроника» и «Швабе». «Росэлектроника» разработала специальный контролер, управляющей работой светофора, а «Швабе» провидит эксплуатационные испытания. Контроллеры обеспечивают связь светофора с диспетчерским центром через Ethernet и/или GPRS, оборудованы модулем сбора дорожной информации, который в зависимости от особенностей конкретной автодороги включает до восьми детекторов различных данных.

«Мы рассчитываем на развитие сотрудничества с «Швабе» в направлении систем управления транспортом. «Росэлектроника» производит широкий спектр оборудования для организации телекоммуникационных систем, систем связи и видеонаблюдения. Вкупе с нашими компетенциями в сфере обеспечения безопасности грузоперевозок, это позволяет нам проектировать интеллектуальные транспортные системы на тех или иных территориях», — сообщил заместитель генерального директора «Росэлектроники» Арсений Брыкин.

Работу по тестированию контроллеров планируется завершить до конца 2017 года. Далее холдинги планируют распространить свое решение во многих российских городах. Нам же остается только надеяться, что система «Умный светофор» получит повсеместное распространение в России с практической точки зрения уже в самое ближайшее время. 

iot.ru

Дорожный «мегамозг»: как «умные» светофоры борются с пробками на Московском шоссе | 63.ru

Автоматическая система управления дорожным движением (АСУДД) работает на Московском шоссе в полную силу. Но почему же тогда периодически возникают пробки? 63.ru узнал, как работают «умные» светофоры. Оказалось, что их сеть будут расширять.

«Лекарство» от пробок

Установку АСУДД в Самаре анонсировали еще в 2015 году. Но приступить к работам смогли только в преддверии чемпионата мира по футболу. Выбор пал на главные магистрали города — Московское шоссе, улицу Ново-Садовую, которые нужно было разгрузить от пробок. Перед началом работ сотрудники подрядной организации изучали опыт иностранных коллег из Лондона, Дели, Бангкока и Сингапура. В этих городах аналогичные системы работают уже не один год.

Перекресток на Революционной

Самарская АСУДД представляет собой светофоры, системы видеонаблюдения, детекторы транспорта, линии связи, дорожные табло и координирование управления дорожным движением. На Московском шоссе она работает в полную силу. Оборудование установили на участке от улицы Мичурина до микрорайона «Новая Самара».

Также «умные» светофоры полностью смонтировали на всем протяжении Ново-Садовой. Пуско-наладочные работы выполнены на 80%. Тесты планируют завершить к началу чемпиона мира по футболу.

Ново-Садовую тоже разгрузят от пробок

Как светофоры стали «умными»

Светофоры, входящие в АСУДД, ровно такие же, как и на других улицах города. «Умными» их делают дорожные контроллеры и специальное программное обеспечение. Они включают разрешающие и запрещающие сигналы в зависимости от транспортного потока.

Так выглядит контроллер

На экране можно посмотреть ошибки системы

Оценивают транспортные потоки специальные детекторы. Они позволяют считать количество автомобилей, которые пересекают определенный участок дороги.

«Всевидящее око» подсчитывает количество машин на дороге

АСУДД работает в 4 основных режимах. Все светофоры настроены на режим календарной автоматики. Специалисты добавляют в программу объективные данные о дорожной обстановке. Они соответствуют времени суток, дню недели и сезону. Система способна сама принимать решения, без «подсказок» оператора.

Координированный адаптивный режим тоже работает постоянно. Он связывает перекрестки в единое целое. «Умные» светофоры «сообщают» друг другу о ситуации на дорогах, чтобы подстроиться под поток машин.

На всех перекрестках — камеры

Есть и особый режим работы — локально-адаптивный. Он включается на отдельных перекрестах, чтобы разгрузить конкретный участок дороги в час пик.

Сотрудники ГАИ и операторы имеют возможность управлять дорожным движением в ручном режиме. Они могут переключать сигналы светофора, стоя на перекрестке, у дорожного контроллера.

Когда автоматика не спасает

На входе в помещение висит специальная табличка


Все данные с комплексов передаются в центр обработки (ЦОД). Он располагается в городском департаменте транспорта на улице Мориса Тореза, 67. Здесь оборудовано 5 рабочих мест — компьютерные столы, системные блоки и 10 мониторов. Специалисты ежедневно анализируют информацию, которая приходит с главных магистралей Самары. Она отображается на экранах компьютеров.

Специалисты за работой

Обстановка на перекрестках в режиме онлайн

Считывание потока машин выглядит так.

Петли для подсчета автомобилей фиксируют трафик

Когда машины скапливаются на перекрестке, работники центра могут оказывать влияние на проблемный участок дороги. Специалисты регулируют работу светофоров в режиме онлайн.

Специалист имеет полную информацию о состоянии перекрестков перед глазами

Они настраивают фазы разрешающих сигналов через компьютер и выпускают автомобилистов из пробки.

Операторы могут переключать фазы светофоров вручную

По словам представителей подрядной организации, после внедрения АСУДД машины стали проезжать перекрестки на Московском шоссе на 25% быстрее, чем раньше. Чтобы улучшить результаты, специалисты постоянно донастраивают систему и меняют ее параметры. Пропускная способность напрямую зависит от большого количества факторов, например, от времени года, погоды или проведения каких-то мероприятий в городе.

Машины свободно проезжают проблемные перекрестки

— За время экплуатации и на трех тестовых матчах на «Самара Арене» система показала себя с положительной стороны благодаря наличию многих возможностей, таких как организация «зеленой волны» по расписанию и в ручном режиме для проезда особо важных гостей, а также для массового выпуска со стадиона большого количества транспорта. Например, недавно на «Самара Арене» играли тольяттинская «Лада» и новотроицкая «Носта». Система по привычке выпускала машины из города. Мы заранее ввели так называемый «матчевый режим» и перенастроили ее в обратную сторону. У системы есть возможность адаптироваться к среде самостоятельно, но в экстренных ситуациях мы не можем терять драгоценное время, настраиваем вручную, — рассказал руководитель отдела автоматизации систем управления дорожным движением Владимир Федоренко.

Также организация, которая обслуживает АСУДД, старается учитывать критику местных жителей по работе системы.

— Мы реагируем на каждое обращение горожан. Жители нам дают дельные советы и мы, по согласованию с ГИБДД, вносим изменения в режим работы светофорного обьекта. Например, на кольце с улицей Луначарского. Английские коллеги, считали что пока Луначарского не заработает в полную силу, оптимальный режим работы светофоров на на развязке — желтое моргание. Но, по просьбе жителей (в основном пешеходов), кольцо запустили в полном режиме, который еще донастраивали совместно с Госавтоинспекцией более недели. И точечная настройка еще продолжается, — сообщил Владимир Федоренко.

Зачем нужны дорожные табло

Табло установили в районе улицы Бубнова, на Московском шоссе


В АСУДД входят и дорожные табло. Но пока они работают в тестовом режиме. Сейчас, как правило, на табло показывают информацию об ограничении скоростного режима. А впоследствии на них будут транслировать схемы дорожного движения с обозначением пробок и различных вариантов их объезда. Также автомобилистам будут показывать прогноз погоды.

Сеть «умных» светофоров расширят

Специалисты подрядной организации считают, что самарская АСУДД работает лучше, чем в Санкт-Петербурге и Москве. По их словам, там оборудование на перекрестках работает автономно друг от друга. А в Самаре светофоры объединены. При этом «умное» оборудование хотят установить на других улицах.

Улицу Победы включат в АСУДД

— Необходимо провести работы по внедрению системы на еще одной важной транспортной артерии города — улицам Гагарина и Победы. Также после чемпионата планируется связать Ново-Садовую и Московское шоссе через поперечники — Кирова, Ново-Вокзальную и проспект Масленникова, для чего необходимо установить дополнительные контроллеры, — рассказал Владимир Федоренко.

63.ru

Система "Умный светофор".

Система "Умный
светофор"

Система «Умный светофор» предназначена для повышения
пропускной способности перекрестков с помощью динамического управления
сигналами светофора. Система состоит из контроллеров, камер и удаленных
датчиков движения, которые в режиме реального времени оценивают загруженность
перекрестков и передают эту информацию на центральный сервер управления. Связь
с центральным сервером может осуществляться через радиосреду или по оптическим
линиям связи.

Принцип работы
системы «Умный светофор».

Далее на основе показаний датчиков центральный сервер дает
команду контроллерам светофоров включить красный/зеленый свет так, чтобы
максимально сократить время пребывания автомобилей на перекрестках. Например,
если на одном из направлений наблюдается высокая загруженность, ему
продлевается зеленый свет[1].

Система способна предсказывать транспортную ситуацию на
15-30 минут вперед и заранее выработать эффективный план управления трафиком.
При возникновении ДТП на перекрестках, данный план автоматически
корректируется.

В зависимости от типов датчиков, система может учитывать
приоритет общественного транспорта, экстренных служб и «спецсопровождения»
перед остальными участниками движения. В случае сбоя светофоры переключаются в
автономный режим работы, и перекрестки начинают регулироваться традиционным
способом. Это позволяет избежать транспортного коллапса при возникновении
внештатных ситуаций.

Ключевые преимущества

Транспортные пробки сильно влияют на общественную жизнь
современных городов. Снижается производительность труда, ухудшается логистика.
Население становятся негативно настроенными по отношению к городским властям.
Многокилометровые пробки приводят к большим потерям доходов. Это и бесполезно
потраченное время автовладельцев, впустую расходуемое топливо, увеличение
выброса вредных веществ в атмосферу.

По подсчетам американского Университета Карнеги-Меллона,
из-за пробок только экономика США ежегодно теряет более $120 млрд. Эти потери
связаны с неэффективным использованием трудовых ресурсов и дополнительным
выбросом в атмосферу около 25 млрд. кг вредных веществ. Ученые Университета
подсчитали, что внедрение системы «Умные светофор» позволяет сократить
водителям время на дорогу почти на 25%, а время нахождения в пробках – более,
чем на 40%. В результате автомобилисты получают возможность потратить больше
времени на полезные вещи, вместо того, чтобы впустую простаивать в пробках. По
оценкам исследователей, умные светофоры позволяют также почти на 21% сократить
количество выбрасываемых в атмосферу вредных веществ.

Стоит отметить, что несмотря на очевидные преимущества,
умные светофоры не смогут полностью решить проблему пробок. Система «Умный
светофор» способна лишь максимально увеличить производительность перекрестка.
При этом городским властям все равно придется расширять дороги и строить
сложные транспортные развязки. По подсчетам аналитиков, одна городская полоса в
среднем способна обслужить не более 1800 автомобилей в час. И это при условии,
что транспортные средства не останавливается на перекрестках и не сталкиваются
с такими препятствиями, как сужение дороги, неудовлетворительное качество
дорожного полотна и др. Поскольку количество автомобилей в нашей стране
неуклонно растет, то очевидно, что даже при максимальной производительности
перекрестков, пробки в крупных мегаполисах будут расти, если заниматься только
внедрением систем «Умный светофор» и не решать остальные дорожные проблемы.

Ситуация в России и
за рубежом

Первые попытки централизованного управления светофорами
предпринимались в США и Канаде еще в далеких 60-х годах прошлого века. В
настоящий момент система «Умный светофор» повсеместно внедряется во всех
развитых Западных странах (США, Великобритания, Дания и др.). В Копенгагене
даже планируется установить около 400 умных светофоров, которые на перекрестках
давали бы преимущество велосипедистам и общественному транспорту. На это
планируется выделить около $ 9 млн. бюджетных средств. По подсчетам городских
властей, подобное решение позволит велосипедистам и городскому транспорту
передвигаться по Копенгагену на 10 и 5-20% быстрее соответственно.

Среди основных игроков рынка, предлагающих
специализированные решения для умных светофоров, можно выделить IBM, SCOOT,
SCATS, RHODES, UTOPIA и др. В 2010 году компания IBM даже планировала сделать
патент, который позволял бы удаленно отключать двигатели автомобилей,
проезжающих на красный свет.

В России первые умные светофоры появились в Москве.
Испытания прошли около 10 лет назад на опытном участке протяжённостью 7,5 км.
Распложенные вдоль дорог датчики контролировали плотность транспортного потока
и передавали эту информацию в единый центр управления, который на основе
полученных показаний оптимизировал работу светофоров на перекрестках. На начало
2015 года к автоматизированной системе управления дорожным движением (АСУДД)
уже была подключена значительная часть столичных светофорных объектов. В начале
2016 года появилась информация о том, что магистральные светофоры в столице
стали контролировать не только плотность движения. Стали также учитываться
погодные условия и ДТП.

cesnok.ru

Самый умный светофор страны. Как он работает?: moya_moskva — LiveJournal


Самый продвинутый на данный момент светофор страны находится в промзоне на окраине Зеленограда, у поворота к городскому кладбищу. На первый взгляд выбор места для размещения инновационного объекта может показаться странным, но на самом деле столичный Центр организации дорожного движения уже не первый год использует территорию Зеленоградского округа в качестве полигона для обкатки многих нововведений, лучшие из которых потом распространяются по всей Москве. В чем фишка этого светофора, что такое вызывные фазы и как работат подземные детекторы транспорта — в репортаже с места событий.


Вызывные фазы — это фазы, которые включаются только при необходимости, то есть при наличии на конкретном направлении транспорта, ну или пешеходов. Первые светофоры с вызывными фазами появились в Зеленограде еще в начале года, но тогда этот принцип работы был реализован по другой технологии, с помощью видеодетекторов — камер, распознающих транспортные средства. Теперь же для этой задачи стали применять подземные петлевые детекторы. Строго говоря, первые такие «умные петли» появились в большой Москве — на пересечении шоссе Энтузиастов и Третьего транспортного кольца. Но, по словам заместителя руководителя столичного Центра организации дорожного движения Дмитрия Горшкова (на фото), там они были установлены только на трамвайных путях (точнее — под ними). Регулируемый перекресток Сосновой аллеи и проезда 4921, ведущего к городскому кладбищу в Восточной коммунальной зоне Зеленограда, стал первым местом в Москве и во всей России, где петлевые детекторы появились на всех направлениях движения транспорта.

Теперь все второстепенные фазы на этом светофоре включаются только при наличии на них транспорта. Если машин на них нет, светофор горит зеленым для основного потока, идущего по Сосновой аллее. Для пешеходов тоже создана отдельная вызывная фаза, но о ней ниже.

Технология петлевых детекторов пришла к нам из Европы. Например, по словам Дмитрия Горшкова, она повсеместно применяется в Германии. Смысл прост: петлевые детекторы, представляющие собой рамки из одного–двух витков изолированного и защищенного от механических воздействий провода, закладываются под дорожное покрытие, при прохождении транспортного средства через рамку ее индуктивность меняется и машина регистрируется. На основе этой информации светофор принимает решение о дальнейшем режиме работы.
Отечественным специалистам удалось найти инженерное решение, при котором индукционные петли закладываются под проезжую часть на глубине 13–15 см, а не на 5–8 см, как в Европе, — чтобы при замене асфальта детекторы оставались на месте.

Установка петлевых детекторов также происходит без замены асфальта. Специальной машиной в дорожном покрытии вырезаются полоски толщиной буквально 1–2 см, в которые закладываются петли. Затем эти отверстия заделываются, не оставляя сколь-нибудь заметных неровностей на проезжей части.

Вот как выглядят следы от укладки петли на асфальте.

Петлевые детекторы «перекрывают» всю ширину полос движения для транспорта, поэтому незамеченным через них не может проехать ни мотоцикл, ни велосипед. На «основном ходе» перекрестка на Сосновой аллее петлевые детекторы пока заложены примерно в 20 метрах от светофора, на второстепенных направлениях — почти вплотную к стоп-линии. Впоследствии их планируют начать закладывать и за 40–50 метров — это позволит светофору просчитывать свои переключения немного заранее.

Для распознавания пешеходов эта технология, конечно, не подходит, поэтому для пеших участников дорожного движения идея вызывной фазы реализована по-другому — с помощью кнопки.

Пока многие пешеходы ее еще не замечают — в Зеленограде в последние годы кнопки практически не применялись — но это вопрос привычки. Для того, чтобы сделать кнопку заметнее, информацию о необходимости нажать на нее для перехода дороги, продублировали в граффити, нанесенных прямо на асфальт под ногами у пешеходов, — по идее, так ее должны увидеть даже те, кто перемещается по улицам, уткнувшись в телефон. 🙂

Максимальное время ожидания зеленого сигнала для пешеходов составляет 90 секунд, но столько ждать придется только при полной загрузке перекрестка со всех направлений. В большинстве случаев, судя по моим примерно получасовым наблюдениям, зеленый свет для пешеходов включается через 10–30 секунд после нажатия кнопки.

При этом, если к переходу последовательно подойдут сразу несколько человек, застопорить движение на перекрестке у них не получится — каждое следующее включение зеленого света для пешеходов будет производиться только после пропуска очередной порции транспорта.

Реализация принципа вызывных фаз неизбежно приводит к оптимизации движения. В случае с перекрестком в Восточной коммунальной зоне это уже подтверждается статистическими выкладками. Например, раньше в ночное время светофор каждые полторы минуты включал зеленый свет для пешеходов — соответственно, с 11 вечера до 7 утра это происходило 320 раз. Но ночью пешеходов здесь практически нет, и машинам приходилось зря останавливаться на пустой дороге. С момента установки кнопки для пешеходов зеленый свет для них стал включаться в среднем всего один раз за ночь, рассказал Дмитрий Горшков.

Чем индукционные петли лучше видеодетекторов, которые уже не первый год массово применяются в Москве и Зеленограде? Ведь петли надо закладывать под асфальт, а камеры достаточно просто повесить на столб. Дело в том, что видеодетекторы гораздо больше подвержены воздействиям окружающей среды: сильные осадки, блик от яркого солнца — все это может стать помехой для их работы. Индукционные петли в отличие от камер надежны, как автомат Калашникова — такое сравнение сделал Константин Антонович, технический директор компании «СпецДорПроект», реализовавшей проект внедрения нового типа детекторов в Зеленограде. К тому же, они дешевле — и сами по себе, и в обслуживании. Ну и ко всему прочему, на некоторых улицах Москвы, где в ходе реконструкции были убраны под землю все провода, использование навесных камер теперь невозможно по эстетическим соображениям.

Видеодетекторы по-прежнему можно увидеть на перекрестке Сосновой аллеи и проезда 4921, но на работу светофора они никакого влияния не оказывают, а используются только для дублирования системы и сравнения их работы с работой подземных датчиков. Последние уже показали с самой хорошей стороны, но до конца года их применение будет иметь статус эксперимента — надо убедиться, что петли будут корректно работать в зимних условиях. До конца строительного сезона ЦОДД планирует оборудовать петлевыми детекторами еще несколько светофоров в Зеленограде. По словам Константина Антоновича, предполагается, что это будут объекты на самых загруженных перекрестках города — например, Панфиловского проспекта и проспекта Генерала Алексеева или у Крюковской эстакады в «старом городе». Пока, помимо перекрестка в Восточной коммунальной зоне, индукционные петли применяются еще только на светофоре у пожарной части на Солнечной аллее, где дают сигнал к включению единственной второстепенной фазы, фиксируя появление машин в разворотном кармане и включая для них стрелку.

Вот такая интересная технология. Я, безусловно, приветствую все телодвижения по оптимизации дорожного движения и повышению адаптивности светофорного регулирования, но когда впервые услышал про подземные датчики, признаюсь, навскидку отнесся к этому скептически: что это еще за метод распила — снимать асфальт вместо того, чтобы просто повесить датчик на столб? Но снятия асфальта, как выяснилось, не требуется, и если уж эта технология действительно проста в применении, дешевле и надежнее, то почему бы и нет? Похоже, скоро следы от укладки петель на асфальте станут привычным явлением на наших улицах.

В посте использованы фото моего коллеги по Инфопорталу Зеленограда Василия Повольнова. Фото процесса закладки петлевых детекторов предоставлены Константином Антоновичем.

Читайте также:
Ситуационный центр ЦОДД. Как люди управляют светофорами, а светофоры — людьми
Позеленеть от зависти. Как в Зеленограде создавали интеллектуально-транспортную систему
Зеленый перекресток. Как на Ленинградке установили светофор с голландскими мозгами
Вафельная разметка. Как московских водителей будут штрафовать за выезд на забитый перекресток
ЦАФАП следит за тобой. Как парконы следят за соблюдением правил парковки
Инспектор под прикрытием. Как работают скрытые патрули ГИБДД в Москве
Олимпийское движение. Как работал Центр организации дорожного движения во время Игр в Сочи

moya-moskva.livejournal.com

Японские «умные светофоры» в замешательстве от воронежской манеры вождения

Системе, которая уже начала работать, потребовалась корректировка

Интеллектуальная система управления дорожным движением «Артемис», которую установила в Воронеже японская компания Kyosan Electric, уже работает. Но в процессе работы систему приходится перенастраивать. Такую новость сообщили «МОЁ!» сегодня в администрации Воронежа.

Так, по словам наших собеседников, японцы были в замешательстве от воронежской манеры вождения. В частности, от того, что при трёхполосной разметке автомобили на перекрёстках выстраиваются в пять рядов. И от того, что воронежцы постоянно перестраиваются из ряда в ряд. Соответственно, эти нюансы очень «удивили» и систему «Артемис». И в эти дни специалисты японской компании настраивают систему с учётом российских реалий.

Фото: Александр Зинченко

Напомним, главной задачей системы считается увеличение пропускной способности перекрёстков за счёт правильного распределения времени горения зелёного сигнала светофора. Система работает на десяти перекрёстках улицы Плехановской и Московского проспекта – от перекрёстка Плехановской и Кольцовской до памятника Славы.

Принцип работы системы заключается в том, что установленные на специальных опорах за 200 метров до перекрёстков ультразвуковые датчики считают количество машин, подъезжающих к перекрёстку. В режиме реального времени датчики передают информацию на сервер, установленный в центре организации дорожного движения. Решения – также в режиме реального времени - принимает не человек, а машина. Что же это за решения? В первую очередь – время горения зелёного света для автомобилей на разных перекрёстках. Так, чтобы «работала» каждая секунда.

Фото: Александр Зинченко

По словам представителей мэрии, в тестовом режиме система работает с конца декабря. Она уже управляет работой светофоров на перекрёстках Плехановской и Московского проспекта с прилегающими улицами. Но в то же время пока нельзя сказать, что система продемонстрировала все свои возможности. Объясняют это тем, что сейчас система набирает необходимую информацию и нарабатывает навыки с учётом воронежских реалий.

moe-online.ru

Спасут ли «умные» светофоры Воронеж от пробок?

Систему японских «умных» светофоров тестируют в Воронеже с января 2018 года. Местные власти уже отчитались о первых успехах проекта. Но автомобилисты убеждены, что ситуация с пробками только ухудшилась. Интернет-газета «Время Воронежа» попыталась разобраться, насколько корректно сейчас оценивать работу системы, и избавят ли «умные» светофоры город от пробок.

Где тестируют «умные светофоры»

«Умные» светофоры появились на десяти перекрестках на протяжении улицы Плехановская и Московского проспекта – от перекрестка Плехановской и Кольцовской до памятника Славы. Проект воплощается в рамках российско-японского сотрудничества. Главная задача этих светофоров в том, чтобы увеличить пропускную способность перекрестков. Руководитель направления развития адаптивных светофоров систем Kyosan Electric Нотаки Рета ранее сообщил, что работа светофоров уже показала свою эффективность. Он заявил, что в среднем на десяти перекрестках удалось добиться повышения пропускной способности на 28%.

Но с этими данными не согласились горожане, они не почувствовали никаких изменений после внедрения «умных» светофоров.

Мэрия же подчеркнула, что данные об увеличении потоков транспортных средств на 28% были предварительные. В марте – апреле  2018 года специалисты провели повторные замеры и сейчас производят подсчеты результатов.

Чем недовольны воронежцы

За время тестирования были случаи, когда «умные» светофоры выходили из строя. В частности, 26 апреля светофор, подключенный к интеллектуальной японской системе, утром сломался и создал пробку протяженностью около 5 километров. Автомобилисты пожаловались, что не смогли свободно проехать по Московскому проспекту от бульвара Победы до остановки «Площадь Застава». Тогда мэрия объяснила, что причиной поломки светофора стала неполадка с контроллером – устройством для управления сигналами светофора. А во вторник, 15 мая, сломанный «умный» светофор снова создал пробку на Московском проспекте. В этот раз он вышел из строя на пересечении с улицей Урицкого.

О чем говорят власти

Из ответа мэрии на запрос «Времени Воронежа» следует, что пока рано однозначно оценивать успех или неудачу светофоров. По данным городской администрации, сейчас тестирование системы «умных» светофоров  находится на завершающей стадии. Возможно, после его окончания японские специалисты скорректируют настройки.  

– Тестирование выглядит следующим образом: производится сьемка определенного перекрестка (с квадрокоптера) с наибольшими пробками в течение утреннего часа пик (7:00-9:00) и вечернего часа пик (17:00-19:00) сначала при выключенной системе, затем при включенной. И затем производятся математические расчеты по эффективности, – объяснила пресс-служба мэрии.

По словам мэрии, если внедрение  «умных» светофоров в итоге не приведет к оговоренным результатам, то «Центр организации дорожного движения» расторгнет договор с  ООО «ТехноНиппон» (которое представляет интересы японской компании Kyosan ), и компания не получит денег.

Каких результатов ждут от системы

Ранее, когда японские специалисты проводили замеры в час пик, врио губернатора Александр Гусев выражал надежду, что светофоры все-таки помогут разгрузить Московский проспект.

– Результат хороший, но не все воронежцы его почувствовали – идет отработка системы. Я очень надеюсь, что жители Северного микрорайона точно поймут, что система работает, – сказал тогда глава области.

Мэрия сообщила, что «умные» светофоры в итоге должны  разгрузить перекрестки на 15%. Тогда система будет признана успешной.

Чтобы оценить эффективность системы, специалисты анализируют время, за которое машины проезжают перекресток по всем направлениям. На показатель могут влиять различные факторы – непогода, ДТП, перекрытие улиц во время праздников. Поэтому учитываются только данные измерений, сделанных в отсутствии этих факторов.

Что считают эксперты

Представитель регионального отделения «Комитета по защите прав автомобилистов» Николай Киселев считает, что ситуация с пробками только ухудшилась. И пропускная способность уменьшилась не только на Московском проспекте, но и на проспекте Труда.

По его мнению, в наших реалиях система «умных» светофоров бессильна. Потому что реальная транспортная нагрузка на перекрёстке превышает возможности его пропускной способности.

– Чтобы эта программа хорошо работала, нужно разгрузить дороги. Если бы были построены  развязки, то многие автомобилисты изменили бы свой маршрут. Второй момент – упорядоченное движение общественного транспорта. Когда по десять маршруток одновременно подъезжают к остановке, то они парализуют движение. Третий момент – разведение транспортных потоков по разным уровням. Если все пешеходы пересекали бы проезжую часть по  подземным или надземным переходам, то зеленый сигнал для автомобилей мог бы гореть дольше на 25-30 секунд на каждом перекрёстке во всех направлениях. Это колоссальный резерв пропускной способности. Но у нас транспорт и пешеходы не мешают друг другу только на двух перекрёстках из десяти, имеющихся на маршруте движения: у автовокзала и Политеха, – рассказал Николай Киселев.

Кроме того, он пояснил, что наша старая советская система тоже бы хорошо работала, нужно лишь создать условия. В Японии они уже есть, поэтому и система «умных» светофоров там показывает высокую эффективность.

Лидер сообщества «Пешеходный Воронеж» Леонид Черненко тоже считает, что«умные светофоры» не панацея от пробок, большого эффекта от них быть не может.

– Светофоры не могут серьёзно повлиять на дорожную ситуацию, они лишь могут сделать движение более равномерным, что тоже хорошо.
Действительно большой эффект в борьбе с пробками может дать дестимулирование пользования личным транспортом, ограничение на въезд, платный въезд в центр, платные уличные парковки, жёсткий контроль за соблюдением правил парковки, приоритет и развитие общественного транспорта. Единственный способ разгрузить дороги, это пересадить людей в общественный транспорт. Причина проста: общественный транспорт перевозит больше людей и занимает меньше места на дороге, – подчеркнул Леонид Черненко.

Сопредседатель общественного объединения «Город и транспорт» Юрий Новиков считает, что даже если положительный эффект и будет достигнут, то это даст лишь 3-4 минуты сэкономленного времени.

– Система не справилась с задачей по оптимизации, а на отдельных участках дороги ситуация даже ухудшилась. Надо понимать, что система динамического изменения фаз светофоров не создает новую пропускную способность, а лишь перераспределяет время горения зеленого света. При общем дефиците улично-дорожной сети на правобережье в 300% перераспределять оказалось просто нечего: даже если Московский проспект пошел быстрее, то только за счет того, что дольше стояли пересекающие его улицы, - пояснил Юрий Новиков.


Воронеж стал первым городом в России, где совместно с Японией реализуется пилотная программа по улучшению городской среды. Один из проектов – внедрение интеллектуальной системы управления дорожным движением ARTEMIS, которую установила в Воронеже японская компания Kyosan Electric. «Умные» светофоры – не единственная сфера сотрудничества Воронежа и Японии. В областном центре уже реализовали проект «Умный дом» и работают над проектом легкого метро.

Автор: Эльвира Бутырина

vrntimes.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о