Inteligentne systemy sterowania ruchem miejskim

Polska, aby czerpać korzyści z członkostwa w Unii Europejskiej, musi w krótkim czasie zwiększyć swoją atrakcyjność pod kątem inwestycji zagranicznych. Jednym z niezbędnych warunków jest wzrost poziomu usług transportowych. Oczywiście, konieczna jest budowa nowych szlaków komunikacyjnych. Należy jednak zadbać również o jakość i bezpieczeństwo ruchu w dużych ośrodkach miejskich i przemysłowych. Sposobem na usprawnienie komunikacji samochodowej na takich obszarach jest zastosowanie nowoczesnych technologii teleinformatycznych służących do monitorowania i sterowania ruchu miejskiego.

Polska, aby czerpać korzyści z członkostwa w Unii Europejskiej, musi w krótkim czasie zwiększyć swoją atrakcyjność pod kątem inwestycji zagranicznych. Jednym z niezbędnych warunków jest wzrost poziomu usług transportowych. Oczywiście, konieczna jest budowa nowych szlaków komunikacyjnych. Należy jednak zadbać również o jakość i bezpieczeństwo ruchu w dużych ośrodkach miejskich i przemysłowych. Sposobem na usprawnienie komunikacji samochodowej na takich obszarach jest zastosowanie nowoczesnych technologii teleinformatycznych służących do monitorowania i sterowania ruchu miejskiego.

Nakłady na wdrożenie i przewidywane koszty utrzymania takich systemów są stosunkowo wysokie, można je jednak częściowo sfinansować ze środków unijnych. Wcześniej jednak należy przygotować dobre projekty, spełniające wymogi funduszy strukturalnych.

Typowy system sterowania i monitoringu ruchu miejskiego składa się z trzech bloków funkcjonalnych (rys. 1). Pierwszy tworzą wyspecjalizowane podsystemy realizujące poszczególne zadania, drugi - centrum sterowania, gdzie są zbierane i przetwarzane informacje oraz jest koordynowana praca wszystkich zespołów urządzeń, trzeci zaś tworzy sieć służąca komunikacji pomiędzy poszczególnymi elementami systemu.

Usprawnienie ruchu miejskiego zwiększa niezawodność transportu dzięki lepszemu wykorzystaniu infrastruktury. Przyczynia się do ograniczenia degradacji środowiska ze względu na zmniejszenie emisji spalin do atmosfery i poziomu hałasu. Dzięki systemom monitoringu wideo, automatyki wykrywania wykroczeń itp. zwiększa się poziom bezpieczeństwa. Natomiast stosowanie systemów nadawania priorytetów wybranym pojazdom usprawnia działanie służb porządkowych i ratunkowych oraz popularyzuje komunikację miejską.

Wykorzystanie sygnalizacji świetlnej do zarządzania ruchem pojazdów

Inteligentne systemy sterowania ruchem miejskim

Rys. 1 Schemat blokowy systemu sterowania ruchem i monitoringu

Najbardziej skuteczną metodą regulowania ruchu drogowego jest instalowanie sygnalizacji świetlnej. Należy tutaj podkreślić, że sygnalizacja świetlna w obecnej formie rzadko przyczynia się do zwiększenia płynności ruchu i przepustowości skrzyżowania, na którym została zainstalowana. Najczęściej przepustowość i płynność spadają, wzrasta natomiast poziom bezpieczeństwa użytkowników drogi. Aby zwiększyć płynność przejazdu na skrzyżowaniach, zachowując przy tym poziom bezpieczeństwa, należy dostosować czas trwania poszczególnych sekwencji świateł do aktualnego stanu ruchu samochodowego. Można to osiągnąć, wymieniając sterowniki sygnalizacji świetlnej na nowoczesne urządzenia mikroprocesorowe, mogące pracować w adaptacyjnym systemie zarządzania ruchem. Niezbędne są także modernizacja okablowania i wprowadzenie nowych urządzeń, takich jak detektory ruchu.

Cała infrastruktura związana z sygnalizatorami świetlnymi ma umożliwić łączność z centrum sterowania ruchem, gdzie znajdują się główne jednostki obliczeniowe i interfejsy. Centrum sterowania ruchem za pośrednictwem łączy kablowych lub radiowych optymalizuje pracę sygnalizatorów świetlnych na danym ciągu komunikacyjnym.

Modele określające zachowanie systemu w funkcji sygnałów wejściowych nazwano strategiami. Strategia na podstawie informacji o liczbie pojazdów przed skrzyżowaniami, zapełnieniu parkingów, obecności pojazdów uprzywilejowanych, warunkach atmosferycznych itp. ma za zadanie zwiększyć płynność ruchu drogowego.

SCOOT (Split Cycle Offset Optimalization Technique)

Inteligentne systemy sterowania ruchem miejskim

Rys. 2 Zasada tworzenia wykresu przepływu pojazdów w systemie SCOOT

SCOOT przetwarza informacje z detektorów zliczających liczbę przejeżdżających pojazdów na danym odcinku drogi. Wynikiem tych obliczeń jest Cyclic Flow Profile, wykres opisujący liczbę pojazdów w określonych przedziałach czasu na danym odcinku drogi (rys. 2). Na podstawie tych danych system decyduje o przyspieszeniu, opóźnieniu lub pozostawieniu danej fazy sygnalizacji świetlnej bez zmian. Instrukcje przy wykorzystaniu dedykowanych linii telefonicznych są wysyłane do wyposażenia ulicznego, gdzie są interpretowane i wykonywane. Do centralnego komputera jest wysyłana odpowiedź akceptująca instrukcję bądź informacja o błędzie.

Skuteczność systemu adaptacyjnego zależy od danych określających stan ruchu samochodowego na zarządzanym obszarze, dlatego na każdym odcinku pomiędzy sygnalizatorami umieszcza się detektory ruchu. Najczęściej do tego celu jest wykorzystywana pętla indukcyjna, będąca układem rezonansowym składającym się z kilku zwojów przewodnika umieszczonych pod powierzchnią jezdni i detektora. Detekcja jest możliwa dzięki zmianom częstotliwości w układzie w momencie pojawienia się pojazdu (metalu) w obszarze działania pola magnetycznego pętli.

MOVA (Microprocessor Optimised Vehicle Actuation)

MOVA jest systemem redukującym opóźnienia i przyczyniającym się do zmniejszenia liczby wypadków; może także dostarczać informacji o przepływie pojazdów przed skrzyżowaniami. MOVA wykorzystuje moc obliczeniową mikroprocesorów do oszacowania najlepszego programu sekwencji świateł, biorąc pod uwagę fizyczną lokalizację skrzyżowań, możliwe fazy sygnalizacji oraz stan ruchu drogowego.

System generuje swój program czasowy cykl po cyklu, zmieniając go w zależności od sytuacji na drogach.

MOVA ma dwa tryby operacyjne: pierwszy działa wtedy, gdy ruch nie jest przeładowany, drugi - w sytuacjach, gdy nastąpiło przeciążenie.

Największe korzyści przynosi zastosowanie powyższej strategii na dużych węzłach, zespołach skrzyżowań, obszarach cierpiących na długotrwałe przeciążenia (np. drogi wjazdowe z autostrad) lub sezonowe przeciążenia (np. centra miast w godzinach szczytu, wyjazdy w kierunku miejsc wypoczynku w weekendy).

Systemy nadawania priorytetów pojazdom uprzywilejowanym

W systemach zarządzania ruchem miejskim ważnym elementem są podsystemy nadające wyższy priorytet określonym typom pojazdów, po to by w jak największym stopniu usprawnić ich przejazd przez miasto. Mowa o pojazdach komunikacji publicznej oraz pojazdach służb interwencyjnych i ratunkowych (policja, pogotowie ratunkowe, straż pożarna). Priorytet dla komunikacji miejskiej przyczynia się do popularyzacji tego typu transportu ze względu na przyspieszenie czasu przejazdu i zmniejszenie opóźnień w stosunku do rozkładu jazdy. Popularyzacja transportu publicznego wpływa na zmniejszenie ruchu samochodowego, zużycia paliwa i emisji spalin do atmosfery. Priorytet dla pojazdów służb interwencyjnych zwiększa bezpieczeństwo uczestników ruchu drogowego i pozostałych mieszkańców miasta ze względu na skrócenie czasu dojazdu do zdarzenia.

Aby nadać priorytet tym pojazdom, należy je zidentyfikować, gdy zbliżają się do skrzyżowania, a następnie dostosować cykl sygnalizacji świetlnej, by czas oczekiwania na ich przejazd został maksymalnie skrócony nawet kosztem innych pojazdów. Detekcja może się odbywać różnie, np. dzięki komunikatom wysyłanym z nadajników radiowych w pojazdach i odbieranym przez anteny umieszczone na sygnalizatorach świetlnych. Można także powierzyć śledzenie pozycji pojazdów scentralizowanemu systemowi zarządzania. W tym celu w pojeździe umieszcza się urządzenia GPS, które nadają informacje o jego pozycji w dyskretnych odstępach czasu albo w momencie osiągnięcia wcześniej zdefiniowanej pozycji.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200