Управление светофором и координация - Traffic light control and coordination

Перекресток для дорожных транспортных средств и пешеходов, контролируемый светофорами в Великобритании. Различные движения транспортных средств и пешеходов разделены во времени или пространстве для безопасности и эффективности.

Нормальное функционирование светофор требует большего, чем небольшой контроль и координацию, чтобы движение транспорта и пешеходов было максимально плавным и безопасным. Для этого используется множество различных систем управления, от простых часовых механизмов до сложных компьютеризированных систем управления и координации, которые самонастраиваются, чтобы минимизировать задержку до людей, использующих перекресток.

История

Первую автоматизированную систему управления светофорами разработали изобретатели Леонард Кашато и Йозеф Кейтс и использовался в Торонто в 1954 г.[1][2][3]

Фазы и этапы

У этого перекрестка есть три фазы для транспортных средств (A, B и C) и пешеходная фаза (D). Фазы работают вместе в три этапа (1, 2 и 3). Движущиеся фазы показаны зеленым, а остановленные - красным.

Контроллеры дорожного движения используют концепцию фазы, которые представляют собой сгруппированные вместе направления движения.[4][5] Например, у простого Т-образного соединения может быть три фазы движения транспортного средства, по одной для каждого плеча соединения. Могут быть дополнительные фазы для других движений, таких как пешеходы, велосипедисты, автобусные полосы или трамвайные пути.

А сцена представляет собой группу неконфликтных фаз, которые движутся одновременно. [6]

В Австралии и Новой Зеландии терминология отличается. «Фаза» - это период времени, в течение которого группа транспортных средств получает зеленый сигнал, что эквивалентно концепции «сцены» в Великобритании и США. Один электрический выход контроллера светофора называется «сигнальной группой» - аналогично концепции «фазы» в Великобритании и США.

Системы управления движением

Сигнал светофора обычно контролируется контролер установлен внутри шкафа.[7] Некоторые электромеханические контроллеры все еще используются (Нью-Йорк по-прежнему их было 4800 по состоянию на 1998 год, хотя сейчас их число меньше из-за преобладания блоков контроллеров сигналов[8]). Однако современные контроллеры дорожного движения твердотельные. Шкаф обычно содержит силовую панель для распределения электроэнергии в шкафу; панель интерфейса извещателя, для подключения к детекторы петель и другие детекторы; детекторные усилители; сам контроллер; блок отслеживания конфликтов; флэш-передача реле; панель полиции, чтобы позволить полиции отключить сигнал; и другие компоненты.[7]

Компьютеризированный блок управления движением

В США контроллеры стандартизированы NEMA, который устанавливает стандарты для разъемов, рабочих ограничений и интервалов.[7] Стандарт TS-1 был введен в 1976 году для первого поколения твердотельных контроллеров.[9]

Твердотельные контроллеры должны иметь независимую блок монитора конфликта (CMU), что обеспечивает безотказный операция. ЦБ контролирует выходы контроллера, и при обнаружении неисправности ЦБ использует реле передачи флэш-памяти, чтобы установить перекресток на ВСПЫШКА, со всеми мигающими красными огнями, а не отображением потенциально опасной комбинации сигналов. CMU запрограммирован на допустимые комбинации огней и обнаружит, если контроллер дает конфликтующие направления, например, зеленый сигнал.

В конце 1990-х годов национальные усилия по стандартизации, известные как Расширенный транспортный контроллер (ATC) была проведена в Соединенных Штатах Институт инженеров транспорта.[9] Проект пытается создать единый национальный стандарт для контроллеров светофора. Усилия по стандартизации являются частью Национального Интеллектуальная транспортная система программа финансируется за счет различных дорожных сборов, начиная с ISTEA в 1991 г. последовали TEA-21 и последующие законопроекты. Контроллеры будут общаться, используя Национальные транспортные коммуникации по протоколу ITS (NTCIP ) на основе протокол Интернета, ISO / OSI, и ASN.1.[9]

Аккумуляторные бэкапы установлены в шкафу отдельно от шкафа диспетчера наверху.

Светофоры должны быть проинструктированы, когда менять сцену, и они обычно координируются таким образом, чтобы смена сцены происходила в некоторой связи с другими ближайшими сигналами или нажатием кнопки пешехода, или действием таймера или ряда других входов.

Запасная батарея

В зонах, подверженных перебоям в подаче электроэнергии, добавление резервных аккумуляторов к системам управления дорожным движением может повысить безопасность автомобилистов и пешеходов. В прошлом большая емкость бесперебойный источник питания потребуется для продолжения работы светофоров в полном объеме, используя лампы накаливания. Стоимость такой системы была бы непомерно высокой. После новых поколений светофоров, использующих светодиодные светильники которые потребляют на 85-90% меньше энергии, теперь можно включить резервные батареи в системы светофора. Батареи резервного питания должны быть установлены в шкафу диспетчера или в собственном шкафу рядом с контроллером.

Резервные батареи могут управлять контроллером в аварийном режиме с мигающим красным светом или в полнофункциональном режиме. В 2004 г. Калифорнийская энергетическая комиссия рекомендуется, чтобы органы местного самоуправления переоборудовали свои светофоры на светодиоды с резервным аккумулятором. Это снизит потребление энергии и повысит безопасность на основных перекрестках. Была рекомендована система, обеспечивающая полностью функциональные светофоры в течение двух часов после отключения электроэнергии. Затем сигналы будут мигать красным светом еще два часа.[10]

Контроль фиксированного времени

Пешеходный светофор в Тайвань, с изображением «Идущего зеленого человечка» под дисплеем обратного отсчета, где когда-то стоял «Красный человек».

В управлении дорожным движением простые и старые формы контроллеров сигналов - это так называемые электромеханические контроллеры сигналов. В отличие от компьютеризированных контроллеров сигналов, электромеханические контроллеры сигналов в основном состоят из подвижных частей (кулачков, шкал и валов), которые управляют сигналами, подключенными к ним напрямую. Помимо подвижных частей используются также электрические реле. Как правило, электромеханические контроллеры сигналов используют таймеры набора с фиксированными временными планами перекрестков с сигнализацией. Продолжительность цикла сигнализируемых перекрестков определяется маленькими шестеренками, расположенными внутри таймеров. Циклические передачи, как их обычно называют, имеют диапазон от 35 до 120 секунд.[нужна цитата ] Если циклическая передача в циферблатном таймере приводит к отказу, ее можно заменить другой циклической передачей, которая будет подходящей для использования. Так как циферблатный таймер имеет только один план времени пересечения с сигнализацией, он может контролировать фазы на пересечении с сигнализацией только одним способом. Многие старые сигнальные перекрестки все еще используют электромеханические контроллеры сигналов, и сигналы, которые ими управляются, эффективны в односторонних сетях, где часто можно согласовать сигналы с указанным ограничением скорости. Однако они невыгодны, когда время сигнала перекрестка выиграет от адаптации к доминирующим потокам, меняющимся в течение дня.[11]

Скоординированный контроль

Диаграмма, демонстрирующая, что когда светофоры синхронизированы для движения в одном направлении (зеленые стрелки), движение в другом направлении не обязательно синхронизировано (синие стрелки).

Часто предпринимаются попытки разместить светофоры в согласованной системе, чтобы водители столкнулись с зеленая волна, длинная цепочка зеленых огней (технический термин - прогрессия). Различие между координированными сигналами и синхронизированными сигналами очень важно. Все синхронизированные сигналы изменяются одновременно и используются только в особых случаях или в старых системах. Скоординированные (прогрессивные) системы управляются с главного контроллера и настроены таким образом, что огни «каскадируются» (прогрессируют) последовательно, так что взвод транспортных средств может проходить через непрерывную серию зеленых огней. Графическое представление фазового состояния на двухосной плоскости зависимости расстояния от времени ясно показывает «зеленую полосу», которая была установлена ​​на основе сигнального расстояния между перекрестками и ожидаемых скоростей транспортного средства.[12] В некоторых странах (например, Германия, Франция и Нидерланды ), эта система «зеленой зоны» используется для ограничения скорости в определенных областях. Фары рассчитаны таким образом, чтобы автомобилисты могли проехать без остановки, если их скорость ниже заданного предела, обычно 50 км / ч (30 миль в час) в городских районах. Эта система известна как «grüne Welle» по-немецки, «vague verte» по-французски или «groene golf» по-голландски (английский: «зеленая волна "). Такие системы обычно использовались в городских районах США с 1940-х годов, но сегодня они менее распространены. В Великобритании Slough в Беркшир был частью A4 экспериментировал с этим. Многие города США устанавливают зеленую волну на улицах с двусторонним движением, чтобы работать в направлении, по которому люди ходят чаще, вместо того, чтобы пытаться увеличить движение в обоих направлениях. Но недавнее появление мигающей желтой стрелки (см. Световая сигнализация и работа ) делает сигнал опережения-запаздывания, способствующий продвижению, доступным с защищенными / разрешающими поворотами.[12][13]

В современных скоординированных сигнальных системах водители могут преодолевать большие расстояния, не попадая на красный свет. Эта координация легко выполняется только на улицах с односторонним движением с довольно постоянным уровнем движения. Улицы с двусторонним движением часто устраиваются так, чтобы соответствовать час пик чтобы ускорить направление более тяжелого объема. Однако скопление часто может нарушить координацию. С другой стороны, некоторые светофоры скоординированы, чтобы водители не увидели длинную цепочку зеленых огней. Эта практика препятствует интенсивному движению, вызывая задержки, но предотвращая заторы или препятствуя использованию определенной дороги. Часто это делается по просьбе местных жителей в районах, где много пригородных поездов, «просто проезжающих». Скорость саморегулируется в системах согласованной сигнализации; водители, едущие слишком быстро, прибудут по красной индикации и в конечном итоге остановятся, водители, едущие слишком медленно, не успеют по следующему сигналу, чтобы использовать зеленую индикацию. Однако в синхронизированных системах водители часто используют чрезмерную скорость, чтобы пройти как можно больше огней.

Этот светофор в Хобар, Саудовская Аравия управляется видеокамерой (чуть выше вертикально выровненных линз), а также показывает секунды, оставшиеся до перехода в следующее состояние (в крайнем левом горизонтально выровненном объективе)

В последнее время стали применяться еще более сложные методы. Светофоры иногда централизованно управляются мониторами или компьютерами, чтобы их можно было координировать. реальное время чтобы справиться с изменением схем движения.[14] Видеокамеры, или же датчики похоронен в тротуар можно использовать для отслеживания движения транспорта в городе. Несогласованные датчики иногда препятствуют движению, обнаруживая затишье и окрашиваясь в красный цвет, как только автомобили прибывают с предыдущего светофора. Самые современные системы используют десятки датчиков и стоят сотни тысяч доллары на перекресток, но может очень точно контролировать уровень трафика. Это избавляет от необходимости принимать другие меры (например, новые дороги), которые еще более дороги.

Преимущества включают:[15][16]

  • Повышение пропускной способности дорог
  • Сокращение столкновений и времени ожидания как для транспортных средств, так и для пешеходов[17]
  • Поощрение поездок с ограничением скорости на зеленый свет
  • Уменьшение ненужных остановок и запусков движения - это, в свою очередь, снижает расход топлива, воздуха и шумовое загрязнение, и износ транспортного средства
  • Сокращение времени в пути
  • Снижение разочарования водителя и дорожная ярость

Примеры:

  • Нью-Йорк: 7660 (из общего числа 12 460) сигнальных перекрестков контролируются центральной компьютерной сетью и контролируются центрами управления дорожным движением.[8][18]
  • Торонто: 83% его сигналов контролируются основной системой дорожных сигналов (MTSS). 15% также используют SCOOT (метод оптимизации с разделением цикла и смещения), адаптивную систему управления сигналами.[19]
  • Сидней: 3 400 светофоров, координируемых Сиднейской координированной адаптивной системой движения (SCATS). Система, спроектированная и разработанная RTA, была впервые представлена ​​в 1963 году и с тех пор постоянно развивалась. К октябрю 2010 года SCATS получила лицензию на 33 200 перекрестков в 144 городах в 24 странах мира, включая Сингапур, Гонконг, Дублин, Тегеран, Миннеаполис и Детройт.[16][20][21]
  • Мельбурн: 3200 светофоров по всей Виктории, включая такие региональные районы, как Джилонг ​​и Балларат, с использованием SCATS. Около 500 перекрестков также имеют приоритет трамвая и автобуса.[22]
  • Аделаида: 580 комплектов скоординированных светофоров по всему столичному региону, управляемых системой согласованных дорожных сигналов (ACTS) Аделаиды.[15]

Адаптивное управление

RFID E-ZPass считыватель, прикрепленный к столбу и его антенне (справа), используемый для мониторинга дорожного движения в Нью-Йорке с помощью переидентификация автомобиля метод
Основная статья: Адаптивный контроль трафика

Другие виды контроля

  • Неудачи: Если электричество по-прежнему доступно, мигающий желтый свет используется для предупреждения о перекрестке. Методы отличия главной дороги от второстепенной дороги (и, следовательно, полосы отвода) включают использование знаков уступа (уступайте дорогу), знаков остановки или мигающего красного светофора на второстепенной дороге, а также письменных указателей. В некоторых странах, включая Австралию, правила дорожного движения описывают такие процедуры, как уступка права.
  • Неполный рабочий день: Некоторые светофоры не работают ночью или при очень слабом движении. Некоторые из них могут работать только в определенное установленное время (например, в часы работы крупного завода) или только во время особых мероприятий, таких как спортивные состязания или выставки. В нерабочем состоянии применяются те же меры, что и при сбоях. Неполный рабочий день имеет свои преимущества и недостатки.[28][29]
  • Железнодорожный приоритет: Светофоры активируются, чтобы совпасть с приближением поезда, часто там, где перекресток находится рядом с железнодорожным переездом. Смотрите также Железнодорожный приоритет
  • Автобусный и транспортный приоритет: Светофоры активируются, чтобы совпасть с прибытием автобуса или трамвая на автобусную полосу, полосу для автобусов или трамвай. Смотрите также Приоритет автобуса
  • Машины скорой помощи Некоторые огни за пределами Огонь или спасательные станции не имеют зеленого цвета, так как они могут стать только желтыми, а затем красными, когда пожарные машины, машины скорой помощи, или другой автомобили скорой помощи и т.п. покидают станцию ​​по пути к аварийной ситуации. Смотрите также Прерывание сигнала светофора
  • Знаки скорости являются редко используемым вариантом, чтобы дать водителям рекомендованную скорость для подъезда к следующему светофору в его зеленой фазе.

Программное обеспечение для проектирования

Системы светофора разработаны с использованием такого программного обеспечения, как LINSIG, TRANSYT или же VISSIM.

Рекомендации

  1. ^ Энгельманн, Фредерик К. (1996) История австрийской миграции в Канаду, Издательство Карлтонского университета, ISBN  978-0-88629-283-6, п. 184
  2. ^ Маклин, Джеймс У. (1966) "Фальшивый огр автоматизации ", Montreal Gazette, 26 февраля 1966 г., дата обращения 31.10.2010.
  3. ^ «Йозеф Кейтс нашел способы неупорядочить трафик и решить бизнес-проблемы с помощью компьютеров». Джеймс Р. Хагерти, Wall Street Journal, 27 июля 2018
  4. ^ Департамент транспорта, Общие принципы управления движением по световым сигналам TAL 1/06 https://www.gov.uk/government/publications/traffic-advisory-leaflets-1989-to-2009
  5. ^ Sanderson Associates, http://www.traffic-signal-design.com/terminology_main.htm
  6. ^ Основы В архиве 2008-12-16 на Wayback Machine, Обучение работе с сигналами дорожного движения, НИАТТ / Университет Айдахо
  7. ^ а б c Светофоры 101, Министерство транспорта Миннесоты, 2006
  8. ^ а б Хореография танца светофоров, New York Times, 17 сентября 1998 г.
  9. ^ а б c Стандарты дорожных сигналов В архиве 2008-06-26 на Wayback Machine, Национальная коалиция транспортных операций
  10. ^ "Законопроект Сената 84 XX Программа резервного питания от батарей для светоизлучающих диодных (светодиодных) светофоров" (PDF). Энергетическая комиссия Калифорнии. Май 2004 г.. Получено 20 января 2014.
  11. ^ Изучение политик управления светофором URL просмотрен 06.03.2009
  12. ^ а б Робинсон, Ларри. «Распространение дорожного сигнала». Получено 22 мая 2014.
  13. ^ Робинсон, Ларри. «Опережение-отставание с мигающей желтой стрелкой». Получено 22 мая 2014.
  14. ^ Система SCOOT
  15. ^ а б Департамент транспорта, энергетики и инфраструктуры (2002-08-23). «Система согласованных дорожных сигналов (ACTS) Аделаиды». Транспортная сеть - Транспортные операции. Правительство Южной Австралии. Архивировано из оригинал на 2009-05-26. Получено 2010-12-11.
  16. ^ а б Управление дорог и дорожного движения. «SCATS - Характеристики продукта». SCATS. Правительство Нового Южного Уэльса. Получено 2010-12-11.
  17. ^ Сяо-Фэн Се и др. Управление дорожным движением в реальном времени для устойчивой городской жизни. Международная конференция IEEE по интеллектуальным транспортным системам (ITSC), Циндао, Китай, 2014: 1863-1868.
  18. ^ Инфраструктура NYCDOT и дорожные сигналы
  19. ^ Город Торонто. «Трафик - Часто задаваемые вопросы». Транспорт - Трафик. Город Торонто. Получено 2010-12-11.
  20. ^ Управление дорог и дорожного движения. "Практический контроль: Центр управления транспортом Нового Южного Уэльса" (PDF). TMC. Правительство Нового Южного Уэльса. Получено 2010-12-11.
  21. ^ Управление дорог и дорожного движения. «Обзор операций: транспорт» (PDF). Годовой отчет 2009-10. Правительство Нового Южного Уэльса. Получено 2010-12-11.
  22. ^ VicRoads. «Светофоры SCATS». Управление дорогами и дизайн. Правительство Виктории. Архивировано из оригинал на 2011-02-26. Получено 2010-12-11.
  23. ^ «Адаптивная сигнальная система Meadowlands для уменьшения трафика» (PDF). Комиссия Нью-Джерси Медоулендс. Июль 2013 г. Архивировано с оригинал (PDF) 24 октября 2013 г.. Получено 16 октября, 2013.
  24. ^ Фрассинелли, Майк (5 сентября 2013 г.). «Во время закрытия Пуласки Skyway на местных дорогах будут установлены светофоры». Стар-Леджер. Ньюарк, Нью-Джерси. Получено 12 октября, 2013.
  25. ^ Вена, Джозеф Р. (5 сентября 2013 г.). "'Сигналы Adaptive ускорят движение в Джерси-Сити и Кирни во время строительства Пуласки Skyway ». Журнал Джерси. Джерси-Сити, Нью-Джерси. Получено 16 октября, 2013.
  26. ^ Мааг, Кристофер (29 ноября 2013 г.). «Высокотехнологичная сигнальная система помогает ускорить движение в Meadowlands». Запись. Вудленд-Парк, Нью-Джерси. Получено 30 ноября, 2013.
  27. ^ «Отмеченная наградами система управления движением в Нью-Йорке». ITS International. Январь – февраль 2013 г.. Получено 3 мая 2014.
  28. ^ «Отключение режима мигания сигнала во время работы в ночное время / раннее утро». Управление безопасности Федерального управления шоссейных дорог США. Получено 2011-10-23.
  29. ^ Разные авторы. «Мигающие сигналы». ITETRAFFIC (Список рассылки). Получено 2011-10-23.

внешняя ссылка