ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Введение ....................................................2
2. Основные понятия об управлении дорожным движением ...........4
2.1. Основные термины и определения ............................4
2.2. Классификация технических средств .........................7
2.3. Показатели эффективности применения технических средств ...9
3. Светофоры ..................................................11
3.1. Значение и чередование сигналов ..........................11
3.2. Типы светофоров ..........................................12
3.3. Критерии ввода светофорной сигнализации ..................16
3.4. Конструкция светофоров ...................................19
4. Дорожные контроллеры .......................................22
4.1. Назначение и классификация ...............................22
4.2. Структурная схема контроллера ............................24
5. Детекторы транспорта .......................................27
5.1. Назначение и классификация ...............................27
5.2. Размещение детекторов ....................................28
6. Заключение. Координированное управление ....................29
Список литературы .............................................30
.
1. ВВЕДЕНИЕ.
Бурный процесс автомобилизации с каждым годом охватывает все большее число стран, постоянно увеличивается автомобильный парк, количество вовлекаемых в сферу дорожного движения людей. Рост автомобильного парка и объема перевозок ведет к увеличению интенсивности движения, что в условиях городов с исторически сложившейся застройкой приводит к возникновению транспортной проблемы. Особенно остро она проявляется в узловых пунктах улично-дорожной сети. Здесь увеличиваются транспортные задержки, образуются очереди и заторы, что вызывает снижение скорости сообщения, неоправданный перерасход топлива и повышенное изнашивание узлов и агрегатов транспортных средств.
Переменный режим движения, частые остановки и скопления автомобилей на перекрестках являются причинами повышенного загрязнения воздушного бассейна города продуктами неполного сгорания топлива. Городское население постоянно подвержено воздействию транспортного шума и отработавших газов.
Одновременно растет и количество дорожно-транспортных происшествий (ДТП), в которых гибнут и получают ранения миллионы людей во всем мире, повреждаются и выходят из строя дорогостоящая техника и грузы. Свыше 60% всех ДТП приходится на города и другие населенные пункты. При этом на перекрестках, занимающих незначительную часть территории города, концентрируется более 30% всех ДТП.
Обеспечение быстрого и безопасного движения в современных городах требует применения комплекса мероприятий архитектурно-планировочного и организационного характера. К числу архитектурно-планировочных мероприятий относятся строительство новых и реконструкция существующих улиц, строительство транспортных пересечений в разных уровнях, пешеходных тоннелей, объездных дорог вокруг городов для отвода транзитных транспортных потоков и т.д.
Организационные мероприятия способствуют упорядочению движения на уже существующей (сложившейся) улично-дорожной сети. К числу таких мероприятий относятся введение одностороннего движения, кругового движения на перекрестках, организация пешеходных переходов и пешеходных зон, автомобильных стоянок, остановок общественного транспорта и др.
В то время, как организация мероприятий архитектурно-планировочного характера требует, помимо значительных капиталовложений, довольно большого периода времени, организационные мероприятия способны привести хотя и к временному, но сравнительно быстрому эффекту. в ряде случаев организационные мероприятия выступают в роли единственного средства для решения транспортной проблемы.
Речь идет об организации движения в исторически сложившихся кварталах старых городов, которые часто являются памятниками архитектуры и не подлежат реконструкции. Кроме того, развитие улично-дорожной сети нередко связано с ликвидацией зеленых насаждений, что не всегда является целесообразным.
При реализации мероприятий по организации дорожного движения особая роль принадлежит внедрению технических средств: дорожных знаков и дорожной разметки, средств светофорного регулирования, дорожных ограждений и направляющих устройств. При этом светофорное регулирование является одним из основных средств обеспечения безопасности движения на перекрестках. Количество перекрестков, оборудованных светофорами, в крупнейших городах мира с высоким уровнем автомобилизации непрерывно возрастает и достигает в некоторых случаях соотношения: один светофорный объектна 1,5-2 тыс. жителей города.
За последние годы в нашей стране и за рубежом интенсивно ведутся работы по созданию сложных автоматизированных систем с применением управляющих ЭВМ, средств автоматики, телемеханики, диспетчерской связи и телевидения для управления движением в масштабах крупного района или целого города. Опыт эксплуатации таких систем убедительно свидетельствует об их эффективности в решении транспортной проблемы. 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ УПРАВЛЕНИИ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ. 2.1. Основные термины и определения. На уровне служб дорожного движения, организация дорожного движения представляет собой комплекс инженерных и организационных мероприятий на существующей улично-дорожной сети, обеспечивающих безопасность и достаточную скорость транспортных и пешеходных потоков. К числу таких мероприятий относится управление дорожным движением, которое, как правило, решает более узкие задачи. В общем случае под управлением понимается воздействие на тот или иной объект с целью улучшения его функционирования. Применительно к дорожному движению объектом управления являются транспортные и пешеходные потоки. Частным видом управления является регулирование, т.е. поддержание параметров движения в заданных пределах. С учетом того, что регулирование является лишь частным случаем как управления, так и организации движения, а целью применения технических средств является реализация ее схемы, употребляется термин "технические средства организации движения" или "технические средства управления движением",что соответствует принятым нормативным документам (ГОСТ 23457-86). В месте с тем, в силу сложившейся традиции, термин "регулирование" также получил широкое распространение. Например, в Правилах дорожного движения (ПДД) перекрестки и пешеходные переходы, оборудованные светофорами, называются регулируемыми, в отличие от нерегулируемых, где светофоры отсутствуют. Существуют также термины "цикл регулирования", "регулируемое направление" и т.п. В специальной литературе перекресток, оборудованный светофором, нередко называется "светофорным объектом". Сущность управления заключается в том, чтобы обязывать водителей и пешеходов, запрещать или рекомендовать им те или иные действия в интересах обеспечения скорости и безопасности. Оно осуществляется путем включения соответствующих требований в ПДД, а также применением комплекса технических средств и распорядительными действиями инспекторов дорожно-патрульной службы ГАИ и других лиц, имеющих соответствующие полномочия. Объект управления, комплекс технических средств и коллективы людей, вовлеченные в технологический процесс управления движением, образуют контур управления (рис.1). поскольку часть функций в контуре управления часто выполняется автоматическим оборудованием, сложилось употребление терминов "автоматическое управление" или "системы управления".
Рис.1. Структурная схема контура управления. Автоматическое управление осуществляется без участия человека по заранее заданной программе, автоматизированное - с участиемчеловека-оператора. Оператор, используя комплекс техническихсредств для сбора необходимой информации и поиска оптимального решения, может корректировать программу работы автоматических устройств. Как в первом, так и во втором случае в процессе управления могут быть использованы ЭВМ. И, наконец, существует ручное управление, когда оператор, оценивая транспортную ситуацию визуально, оказывает управляющее воздействие на основе имеющегося опыта и интуиции. Контур автоматического управления может быть как замкнутым, так и разомкнутым. При замкнутом контуре существует обратная связь между средствами и объектом управления (транспортным потоком). Автоматически она может осуществляться специальными устройствами сбора информации - детекторами транспорта. Информация вводится в устройства автоматики, и по результатам ее обработки эти устройства определяют режим работы светофорной сигнализации или дорожных знаков, способных по команде менять свое значение (управляемые знаки). Такой процесс получил название гибкого или адаптивного управления. При разомкнутом контуре, когда обратная связь отсутствует,управляющие светофорами устройства - дорожные контроллеры (ДК) переключают сигналы по заранее заданной программе. В этом случае осуществляется жесткое программное управление. На рис.1 цепь обратной связи, замыкающая контур автоматического управления, показана штриховой линией с учетом, что эта связь может существовать или отсутствовать. При ручном управлении обратная связь существует всегда (в силу визуальной оценки оператором условий движения), поэтому ее цепь на рис.1 показана сплошной линией. В соответствии со степенью централизации можно рассматривать два вида управления: локальное и системное. Оба вида реализуются вышеописанными способами. При локальном управлении переключение сигналов обеспечивает контроллер, расположенный непосредственно на перекрестке. При системном контроллеры перекрестков, как правило, выполняют функции трансляторов команд, поступающих как правило по специальным каналам связи из управляющего пункта (УП). При временном отключении контроллеров от УП они могут обеспечивать и локальное управление.Оборудование, расположенное вне управляющего пункта, получило название периферийного (светофоры, контроллеры, детекторы транспорта), на управляющем пункте - центрального (средства вычислительной техники, диспетчерского управления, устройства телемеханики и т.д.). На практике применяют термины "локальные контроллеры" и "системные контроллеры". Первые не имеют связи с УП и работают самостоятельно, вторые такую связь имеют и способны реализовать локальное и системное управление. При локальном ручном управлении оператор находится непосредственно на перекрестке, наблюдая за движением транспортных средств и пешеходов. При системном он располагается в управляющем пункте, т.е. вдали от объекта управления, и для обеспечения его информацией об условиях движения могут быть использованы средства связи и специальные средства отображения информации. Последние выполняются в виде светящихся карт города или районов - мнемосхем, устройств вывода с помощью ЭВМ графической и алфавитно-цифровой информации на электронно-лучевую трубку - дисплеев и телевизионных систем,позволяющих непосредственно наблюдать за контролируемым районом. Локальное управление применяется чаще всего на отдельном или, как говорят, изолированном перекрестке, который не имеет связи с соседними перекрестками ни по управлению ни по потоку. Смена сигналов светофора на таком перекрестке обеспечивается по индивидуальной программе независимо от условий движения на соседних перекрестках, а прибытие транспортных средств к этому перекрестку носит случайный характер. Организация согласованной смены сигналов на группе перекрестков, осуществляемая в целях уменьшения времени движения транспортных средств в заданном районе, называется координированным управлением (управлением по принципу "зеленой волны"(ЗВ)). В этом случае, как правило, используется системное управление. Любое устройство автоматического управления функционирует в соответствии с определенным алгоритмом, который представляет собой описание процессов переработки информации и выработки необходимого управляющего воздействия. Применительно к дорожному движению перерабатывается информация о параметрах движения и определяется характер управления светофорами, воздействующими на транспортный поток. Алгоритм управления технически реализуется контроллерами, переключающими сигналы светофоров по предусмотренной программе. В автоматизированных системах управления с использованием ЭВМ алгоритм решения задач управления реализуется также в виде набора программ ее работы. 2.2. Классификация технических средств. Технические средства организации движения по их назначению можно разделить на две большие группы. К первой относятся технические средства, непосредственно воздействующие на транспортные и пешеходные потоки с целью формирования их необходимых параметров.Это - дорожные знаки, дорожная разметка, светофоры и направляющие устройства. Ко второй группе относятся средства, обеспечивающие работу средств первой группы по заданному алгоритму. Это - дорожные контроллеры, детекторы транспорта, средства обработки и передачи информации, оборудование управляющих пунктов АСУД, средства диспетчерской связи и т.д. Характер воздействия технических средств первой группы на объект управления может быть двояким. Неуправляемые дорожные знаки, разметка проезжей части и направляющие устройства обеспечивают постоянный порядок движения, изменить который можно лишь соответствующей заменой этих средств (например, установкой другого знака или применением другого вида разметки). Напротив, светофоры и управляемые дорожные знаки способны обеспечивать переменный порядок движения (поочередный пропуск транспортных потоков через перекресток с помощью сигналов светофора или, например, временное запрещение движения в каком-то направлении путем смены символа управляемого знака). Работа последних связана с использованием технических средств второй группы. На рисунке 2 приведена структурная схема, повторяющая в более развернутом виде контур управления и поясняющая указанный принцип общей классификации. яD mq9.pdr 2яш0.7ЪДДДДДДДДДДДДДДДДДДї ЪДДДДДДДДДДДДї ЪДД ДДД ДДД ДДД ДДД ДДД ДДїіДорожные знаки, і іСветофоры, і ЪДДДДДДДДДДДДї ЪДДДДДДДДДДДДїідорожная разметка,і іуправляемые ГДДДДЕґКонтроллеры ГДДґУправляющий і іінаправляющие і ізнаки і ісистемного і Ъґпункт ііустройства і і ГДї ііуправления і іі і іі і і і і АДДДДДДДДДДДДЩ іАДДДДДДВДДДДДЩАДДДДДДДВДДДДДДДДДДЩ АДДДДДВДДДДДДЩ і АДД ДДД ДДД ДЕД ДДД іДДД ДДЩ і і і ЪДДДДДДДДДДДДї і і і і і іКонтроллеры і і і і і АДДґлокального і і і і і іуправления і і і і і АДДДДДВДДДДДДЩ і і і і і і і і ЪДДДДДБДДДДДДї і і і і іДетекторы і і і і і ітранспорта ГДДЩ ЪДДДДДБДДДДДДДДї і і АДДДДДВДДДДДДЩ іСредства іЪДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДї ітелевизионногоіі Транспортные и пешеходные потоки ГДДДДДДґнадзора іАДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ АДДДДДДДДДДДДДДЩяD mq9.pdr 4яш0 Рис.2. Общая классификация технических средств организации движения. Дорожные контроллеры имеют различное исполнение в зависимости от характера выполняемыми ими задач и подразделяются (как было указано выше) на контроллеры локального и системного управления. И те, и другие могут обеспечивать жесткое программное управление, а при наличии обратной связи с транспортным потоком - адаптивное. При автоматическом управлении обратная связь осуществляется с помощью детекторов транспорта. Так как эта связь применяется не во всех случаях, на рис.2 она показана пунктирной линией. При ручном управлении (если оператор не находится на перекрестке) для обратной связи могут быть использованы средства телевизионного обзора, телефонной связи и средства отображения информации управляющего пункта. Последние используют информацию, поступающую от детекторов транспорта. Технические средства обеих групп имеют свою классификацию. Например, деление знаков на группы, разметки на виды, и т.д. 2.3. Показатели эффективности применения технических средств. Технические средства организации движения воздействуют на транспортные и пешеходные потоки. При этом параметры потоков меняются. Эти изменения могут быть положены в основу показателей, используемых для оценки эффективности применения как отдельного технического средства, так и их совокупности. В общем виде, принимая во внимание задачи управления движением, показатели эффективности должны отражать производительность транспортного процесса и безопасность движения. Вместе с тем поиски единого показателя, который был бы универсальным, измеримым в реальных условиях движения и имел бы стоимостное выражение, связаны с определенными трудностями. Для разных "потребителей" систем управления на первый план могут быть выдвинуты различные показатели: число и тяжесть ДТП, пропускная способность улично-дорожной сети, транспортные задержки, число остановок транспортных средств, длина очередей перед перекрестками, время выполнения поездки, скорость сообщения, степень загазованности окружающей среды и уровень шума, создаваемого транспортными средствами. Между перечисленными показателями существует взаимосвязь, однако явный вид этих зависимостей пока неизвестен. Кроме этого, некоторые показатели не могут быть определены сразу. Например, для определения числа и тяжести ДТП необходимо время для сбора статистических данных. В зависимости от цели оценки (например, оценка уровня безопасности движения или загазованности воздуха) используются те или иные показатели или их совокупность. Для расчетов экономической эффективности внедрения технических средств организации движения целесообразно учитывать множество показателей в их стоимостном выражении. Для целей оптимизации работы технических средств можно ограничиться использованием одного - двух показателей, поскольку практика показывает, что минимизация одного из ведущих параметров эффективности приводит к снижению (или увеличению) других. Так снижение задержки транспортных средств приводит к увеличению скорости сообщения, уменьшению времени движения, расхода топлива, загазованности и шума. При выборе ведущего показателя необходимо учитывать, что в наиболее явном виде об эффективности управления можно судить по характеру работы перекрестков, пропускная способность которых во многом определяет производительность всей транспортной системы. Для перекрестка таким показателем является среднее время обслуживания или средняя задержка автомобиля. Этот показатель чаще всего используется как характеристика эффективности различных систем массового обслуживания. Задержка может быть сравнительно просто определена в реальных условиях движения и имеет стоимостное выражение. К сожалению, средняя непосредственно задержка не отражает степень безопасности движения. Известно, что уменьшение задержек уменьшает раздраженность и психологическую утомляемость водителей, что в конечном счете уменьшает и вероятность возникновения ДТП. Тем не менее только путем уменьшения средних задержек транспортных средств добиться снижение числа ДТП невозможно. Поэтому, принимая указанный критерий в качестве основного, следует учитывать и другие показатели соответствующие характеру и направленности анализа систем управления. В ряде случаев параметры систем, рассчитанные по критерию средней задержки, могут быть ограничены с учетом интересов безопасности движения, например длительность минимального раз-решающего, максимального запрещающего и промежуточного сигналов светофоров, расчетная скорость движения и т.д. Кроме этого, показатель безопасности предъявляет определенные требования и к техническим средствам организации движения с точки зрения их безотказности в работе и информативности. С учетом роста уровня автомобилизации особое значение принимают экологические показатели. Частые торможения и остановки транспортных средств повышают вероятность использования водителями понижающих передач и работы двигателя на не экономичных режимах. Это способствует загрязнению атмосферы продуктами неполного сгорания топлива и увеличению транспортного шума. Поэтому параметры управления движением должны обеспечивать стабильность скоростного режима и снижение числа и продолжительности остановок транспортных средств. 3. СВЕТОФОРЫ. 3.1. Значение и чередование сигналов. Светофоры предназначены для поочередного пропуска участников движения через определенный участок улично-дорожной сети, а также для обозначения опасных участков дорог. В зависимости от условий светофоры применяются для управления движением в определенных направлениях или по отдельным полосам данного направления: в местах, где встречаются конфликтующие транспортные, а также транспортные и пешеходные потоки (перекрестки, пешеходные переходы); по полосам, где направление движения может меняться на противоположное; на железнодорожных переездах, разводных мостах, причалах, паромах, переправах; при выездах автомобилей спецслужб на дороги с интенсивным движением; для управления движением транспортных средств общего пользования. Порядок чередования сигналов, их вид и значение, принятые в России, соответствуют международной Конвенции о дорожных знаках и сигналах. Сигналы чередуются в такой последовательности: красный - красный с желтым - зеленый - желтый - красный... При отсутствии дополнительной секции красный немигающий сигнал запрещает движение по всей ширине проезжей части. Остальные разновидности красного сигнала имеют специальное назначение: контурная черная стрелка на красном фоне круглой формы запрещает движение в сторону, указанную стрелкой; косой красный крест на черном фоне квадратной формы запрещает въезд на полосу движения, над которой он расположен; красный силуэт стоящего человека запрещает движение пешеходам; красный мигающий сигнал или два красных попеременно мигающих сигнала запрещают выезжать на железнодорожный переезд, разводной мост, причал паромной переправы и в другие места, представляющие особую опасность для движения. Желтый немигающий сигнал обязывает к остановке перед стоп - линией всех водителей, за исключением тех, которые уже не могли бы остановиться с учетом требований безопасности движения. Желтый сигнал, подключенный к красному, предупреждает о незамедлительном включении зеленого сигнала. Желтый мигающий сигнал не запрещает движение и применяется для обозначения перекрестков, которые могут быть не замечены водителями на расстоянии, достаточном для остановки транспортного средства.
Зеленый немигающий сигнал при отсутствии каких-либо дополнительных ограничений, а также дополнительной секции светофора разрешает движение по всей ширине проезжей части во всех направлениях. Зеленый мигающий сигнал предупреждает о конце разрешающего такта.