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.
Интеллектуальная система управления дорожным движением «Артемис» из 145 «умных» светофоров в тестовом режиме заработала в Воронеже. Как отметили специалисты японской компании Kyosan Electric на рабочей встрече с врио губернатора Александром Гусевым, по их замерам, время ожидания зеленого сигнала в среднем сократилось на 28%. Как воронежские водители оценивают работу новых светофоров, выяснил корреспондент РИА «Воронеж».
Как устроен «умный» светофор
«Умные» светофоры – интеллектуальная система контроля дорожного движения, работающая с помощью специальных датчиков. Несколько десятков таких «уловителей» установили на специальных «фермах», которые воронежцы увидели еще в конце 2017 года на протяжении всего Московского проспекта от остановки «Памятник Славы». Конечная точка, где система обрывается, – перекресток улиц Плехановской и Кольцовской. Датчики, собирая информацию о ситуации на перекрестках и анализируя ее, позволяют программе прогнозировать обстановку на дороге и координировать работу светофоров. Если дороги загружены, система увеличивает время работы зеленого света для автомобилей. Такой подход обеспечивает максимальную пропускную способность на каждом перекрестке.
Когда устанавливали новые светофоры
Систему «умных» светофоров в Воронеже разрабатывала японская компания Kyosan Electric в рамках программы «Борьба с дорожными заторами». По замыслу азиатских специалистов, система должна была повысить пассажиропоток на 7%, снизить количество выхлопных газов на 5-10%, а главное – уменьшить очереди на перекрестках и время в пути воронежцев на 20%.
Изначально работы по установке интеллектуальной системы должны были завершиться до 31 августа 2017 года. Однако доставку оборудования и оформление документов задержали, из-за чего сроки перенесли на начало 2018 года.
Начиная с середины января инженеры компании Kyosan Electric проводили мониторинг системы и вносили корректировки. Одной из проблем тестового режима оказалось поведение воронежских водителей, часто выезжающих за пределы стоп-линий. В итоге замеры производились в течение недели в утренние и вечерние пиковые часы. После этого японские специалисты заявили, что собираются повторить тестирование летом, так как сейчас на дорожное движение сильно повлиял снег.
В ходе рабочей встречи представителя компании Kyosan Electric Нотаки Рета и Александра Гусева глава региона отметил, что в случае позитивного эффекта от «умных» светофоров систему могут ввести еще на четырех улицах: Брусилова, Димитрова, 20-летия Октября и Кольцовской:
– Безусловно, нам бы хотелось рассмотреть этот вопрос в наших федеральных министерствах. Мы сейчас по результатам тестирования будем с такими просьбами обращаться. Надеемся на их поддержку, но, даже если этого не произойдет, мы все равно будем эту систему масштабировать, – пояснил Александр Гусев.
Какое время в пути было до «умных» светофоров
Корреспонденты РИА «Воронеж» решили на личном примере изучить работу «умных» светофоров. Для этого начиная с середины декабря 2017 года, почти полтора месяца, в утренние и вечерние часы пик мы делали собственные замеры на десяти перекрестках, которые сначала не были оборудованы японской интеллектуальной системой, а уже после «поумнели».
Главная утренняя пробка начинает собираться в районе красной пирамиды уже к 7:30. С этого момента путь до улицы Плехановской (остановка «Застава») занимает у водителя в зависимости от погодных условий и ситуации на дорогах от 35 до 55 минут. Самыми проблемными являются перекрестки возле Беговой и проспекта Труда и участки Московского проспекта от памятника Славы до Клинической и от Рабочего проспекта до проспекта Труда. Здесь концентрация транспорта всегда максимально большая. Постоять воронежцам приходилось и на виадуке, но пропускная способность этого путепровода явно выше, чем у ВОГРЭСовского или Чернавского мостов.
Проскочить пробку получается лишь от 45 Стрелковой Дивизии и до Рабочего проспекта и от проспекта Труда до виадука перед Заставой.
В вечерние часы пик, как правило, до введения «умных» светофоров время, которое требовалось, чтобы добраться от Плехановской до памятника Славы, сокращалось на 5-10 минут – в среднем от 25 до 45 минут. Основные места заторов оставались прежними. Связано это, скорее всего, с тем, что многие воронежцы стараются задержаться на работе, чтобы дождаться более свободной ситуации на дорогах.
Каким стало время в пути после установки «умных» светофоров
Несмотря на то что японская интеллектуальная система контроля дорожного движения работает в тестовом режиме, корреспондент РИА «Воронеж» оценивал ее в течение недели – с 22 по 26 января. После запуска «умных» светофоров значительных изменений во времени пути утром и вечером увидеть не удалось. Так, утром то же расстояние, которое преодолевалось за 35-55 минут, с «умной» системой иногда увеличивалось на 5-10 минут. Хотя это объяснимо – дорожную ситуацию усугубляли шедшие по ночам снегопады.
– Могу сказать, что пока в ситуации с «умными» светофорами много информационного шума, а конкретики мало. Посудите сами: японские специалисты заявляют, что провели запуск системы, а уже через день на встрече с врио губернатора дают цифры, что время ожидания зеленого сигнала в среднем сократилось на целых 28%. Как такое возможно? Я сам по образованию инженер по организации дорожного движения, и почти 30 лет назад мы занимались выстраиванием системы дорожного движения в Воронеже. Как профессионал, могу сказать, что эта система, безусловно, поможет городу, ведь японцы тестируют ее уже много лет. Но разгрузить дорогу такие светофоры смогут не в часы пик, а когда обстановка будет более-менее свободной. В моменты заторов эффект, скорее всего, окажется минимальным. Смотря вечером на карту пробок, я уже вижу, что если Московский проспект относительно свободный, то прилегающие «хвосты» раскалены от пробок.Николай Киселев
председатель регионального отделения «Комитета по защите прав автомобилистов»
Вечерняя дорога до дома отнимала от 30 до 55 минут, в зависимости от того, шел ли снег или дорога была убрана.
По мнению ряда водителей, после установки «умных» светофоров ситуация на дорогах пусть и медленно, но начала улучшаться. Например, один из наших собеседников Александр, проводящий за рулем личного авто по 4-5 часов день, выразил мнение, что нововведение уже дает положительный эффект:
Не знаю, чем объяснить такое мнение, может, я сужу субъективно и пытаюсь найти положительные изменения. Однако так кажется мне и большинству моих друзей и знакомых, Московский проспект стал дышать легче. Правда, из-за сугробов и постоянных снегопадов все равно приходится стоять в пробках. Думаю, весной мы оценим пользу от «умных» светофоров, – подытожил Александр.
Что думают о системе профессиональные водители
Водитель троллейбуса №7 Игорь:
– Я не могу пока ни хвалить, ни ругать эту систему. Да и мои коллеги тоже. Мой маршрут проходит как раз там, где установлены новые светофоры, но пока у меня было лишь 2-3 пиковых часа, а они не могут быть показательными. Думаю, через пару месяцев смогу точно оценить работу системы.
Водитель одной из городских служб такси Виктор:
– Если честно, ничего положительного я в этих «умных» светофорах не вижу. По-моему, ситуация на дороге вообще не меняется. Пока никто из моих знакомых ничего хорошего по этому поводу сказать не может. Город как стоял в пробках, так и стоит. Поэтому нам вообще часто приходится миновать Московский проспект и Плехановскую по прилегающим улицам, потому что там можно хоть как-то сократить время в пробке.
Водитель маршрута 5а Александр:
– Знал, что раньше новые светофоры обкатывали, и поэтому замечать какие-то изменения не удавалась. Но когда нам перед выездом на маршрут сказали, что система работает, я сам для себя подметил, что и утром, и вечером получается быстро проходить заторы. Сегодня буквально пролетел Московский проспект. Хотя скажу сразу, что автобусы привязаны к жесткому графику, поэтому в любом случае приходится очень быстро объезжать заторы, перескакивая через полосы, чтобы пассажиры успевали вовремя добраться до места назначения. Мне кажется, что ситуация на дорогах улучшилась.
Заметили ошибку? Выделите ее мышью и нажмите Ctrl+Enter
Об установке на одном из перекрёстков Зеленограда «умного светофора» вызвала предсказуемую реакцию: мол, москвичи опять бесятся с жиру. Однако, вопреки обывательскому мнению, добавление «интеллекта» в светофор и вообще системы управления транспортом - вовсе не «жир», а насущная необходимость. И не только в столице, где пропускная способность дорог превышена уже десятикратно. Даже небольшим населённым пунктам это способно принести пользу. Поэтому давайте разберёмся с идеей детально.
Светофор ведь - изобретение давнее, корни уходят аж в XIX век и история его эволюции интересна сама по себе. Но в контексте нашего разговора важно, что в том виде, в каком мы к нему привыкли, он существует с 20-х годов прошлого века: именно тогда светофоры стали работать автоматически и независимо от ситуации на дороге. В те времена порочность этого принципа («светофор всегда прав!») ещё не была очевидна, потребовались годы, чтобы понять: жёстко заданный режим регулировки часто не помогает, а мешает движению.
Представьте следующий простой случай (см. карту и снимок ниже): двухполосную дорогу с разворотом налево, управляет которым светофор. Согласно классической схеме, основному потоку следует регулярно включать красный свет, чтобы автомобили, накопившиеся в «кармане» разворота, смогли разворот осуществить. Так всегда и делалось - и за сутки светофор срабатывал несколько сотен раз, останавливая главное движение ради желающих развернуться.
Конечно, длительность фаз можно и нужно отрегулировать, подобрав таким образом, чтобы не образовалась «пробка». Да вот только в разное время суток интенсивность движения разная! Ночью основной поток будет останавливаться, несмотря на то, что желающих развернуться нет. А в часы пик может случиться так, что всех желающих развернуться за один раз пропустить не удастся, но даже это создаст затор для движущихся прямо.
Вот тут и приходит на помощь «умный» или, как его чаще называют, адаптивный светофор. Устройство его и принцип работы простые, несмотря на название. Над дорогой или под дорогой крепится датчик (варианты разные : камера, радар, датчик давления, индукционный и пр.), позволяющий узнать, есть ли в ряду на разворот автомобили. Если их нет - светофор попросту не переключается, постоянно давая «зелёный» основному потоку. Если желающие развернуться есть - продолжительность разрешающего сигнала для них регулируется таким образом, чтобы по возможности пропустить всех, но и не слишком затормозить основной поток. Именно так работает «умный» светофор в Зеленограде, о котором рассказали «Вести».
И это, конечно, не предел возможностей. Описанный нами светофор работает сам по себе, реагирует лишь на ситуацию на своём перекрёстке. В идеале все светофоры города, а равно и прочие элементы управления транспортом, должны быть объединены линией связи и работать согласованно, а ещё отправлять информацию в «ситуационный центр», специалисты которого готовы в любую минуту вмешаться в работу электроники, чтобы исправить сложившуюся на дороге нестандартную ситуацию. Такая интеллектуальная транспортная система (ИТС) строится последние шесть лет городом Москва : тысячи камер, детекторов, линий связи, светофоров - и светофор в Зеленограде один из них.
Согласованная работа всех элементов позволяет, например, обеспечить «зелёную волну» для участников движения. И в этом ответ на вопрос, ради чего такие системы вообще существуют: в идеале можно увеличить пропускную способность городских дорог почти на треть! Но дело не только в количестве автомобилей в секунду: становится меньше пробок, сокращается время ожидания на перекрёстках, уменьшается время перемещения из произвольного пункта А в пункт Б, заметно уменьшаются выхлопы.
На Западе такие работы ведутся уже полвека и перспективное направление сейчас: связь автодорожной инфраструктуры с самими автомобилями. Этому посвящены технологии V2V и V2I (подробней см. «Кар осетенённый »): «зная», что впереди горит «красный», автомобиль может порекомендовать водителю сбросить скорость или сбросить её сам, чтобы приехать как раз к «зелёному». Но это пока будущее.
Настоящее же удручает. Если на Западе уже десятилетия как существуют готовые продукты для желающих «добавить интеллекта» любому узлу транспортной инфраструктуры, от отдельного перекрёстка до целых городов (SCOOT, SCATS, RHODES и др.), у нас подобное отсутствует, равно как и производители, которые имели бы соответствующий опыт. Это хорошо видно на примере того же Зеленограда: город экспериментирует с «умными» светофорами уже лет пять и за это время сменил нескольких производителей-партнёров (Спецдорпроект , Smart Traffic Techs, Ситроникс), каждый из которых изобретает светофор заново. Увы, если вы желаете купить «умный» светофор в сборе, отлаженный, проверенный практикой, отечественный рынок пока не в состоянии предложить вам такого: отдельно продаются светофоры, отдельно «железо» для управления ими.
И это особенно грустно, если учесть, что именно небольшие населённые пункты, имеющие спрос всего на несколько штук, не имеющие средств на и потребности в больших всегородских проектах, могли бы стать главным покупателем таких систем. Перегруженные центральные улицы, съезды на магистраль - вот лишь два случая из многих, когда «умный» светофор, работающий даже в одиночку, способен принести пользу вне мегаполисов. Но что же делать, если готовых продуктов нет? Собирать собственные, конечно!
Сам светофор можно оставить старый, хоть стоимость новых светодиодных моделей составляет чуть больше 10 тысяч рублей. Главное - «мозг», которым станет так называемый контроллер. В советские времена контроллер светофора был огромным шкафом, но сегодня это портативная коробочка, внутри которой спрятан один или несколько микрокомпьютеров, способных работать в любую погоду. Таков, например, блок адаптивного управления «ТРИО » от «Института территориального развития и транспортной инфраструктуры». Начинка, увы, импортная, но сам продукт заточен под наши реалии. С этого можно начать. Если кто-то из читателей подскажет другие варианты, с удовольствием их здесь размещу.
P.S. Использованы графические материалы «Яндекс», телеканала «Россия».
Если вам понравилась статья - порекомендуйте ее своим друзьям, знакомым или коллегам, имеющим отношение к муниципальной или государственной службе. Нам кажется, что им это будет и полезно, и приятно.
При перепечатке материалов обязательна ссылка на первоисточник.
" 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
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.
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 ()
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.
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.
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.
- АПК Безопасный город - в рамках реализации
