§ 20. Автоматизированные системы управления дорожным движением

В крупных городах количество перекрестков, на которых движение регулируется с помощью светофорной сигнализации, достигает нескольких тысяч. Например, в Нью-Йорке насчитывается 8,8 тыс. таких перекрестков, в Токио - 4 тыс., в Осаке - 2,1 тыс., в Лос-Анджелесе - 3 тыс., в Лондоне - 1,3 тыс., в Гамбурге - 850, в Мюнхене - 550.

В Москве в настоящее время насчитывается свыше 700 перекрестков, движение на которых регулируется трехцветной светофорной сигнализацией.

Если каждый перекресток будет управляться автономно, без связи с соседними, то при их близком расположении перед светофорами неизбежны неоправданные остановки транспортных средств. Поэтому возникла необходимость координации работы светофоров на отдельных магистралях. Такая координация обеспечивает безостановочный проезд через все перекрестки при условии движения с определенной скоростью. В результате на этих магистралях образуется режим движения, который широко известен под названием "зеленая волна".

Дальнейшим развитием идеи координации работы отдельных светофоров явилось создание автоматизированных систем управления светофорной сигнализацией. Эти системы призваны осуществлять управление светофорной сигнализацией в целом городе или его отдельном районе путем связи управляемых объектов с единым центром управления.

Основным звеном системы является управляющий вычислительный комплекс, включающий одну или несколько электронно-вычислительных машин, мнемосхему управляемого района (схематическое изображение улиц и перекрестков с индикацией состояния каждого светофора), телевизионные мониторы, на которые передается изображение с наиболее сложных перекрестков, пульт управления, а также другое оборудование, необходимое для контроля за работой системы. На каждом перекрестке установлены контроллеры, транспортные детекторы и при необходимости управляемые многопозиционные знаки. Чаще всего в состав вычислительного комплекса входят две электронные вычислительные машины. Первая машина - сканирующий процессор - является вспомогательной, выполняющей первичную обработку поступающей информации. Вторая машина - центральный процессор - производит окончательный анализ информации и вырабатывает стратегию управления. От транспортных детекторов в управляющий комплекс непрерывно по каналам связи поступает информация об интенсивности, скорости и плотности транспортных потоков. Вычислительная машина на основе обработки поступающей информации выбирает из своей памяти одну из заранее составленных так называемых базовых программ управления всеми светофорами, которая в наибольшей мере соответствует текущему периоду. Команды по реализации этой программы передаются на контроллеры, установленные на перекрестках. Каждая программа задает длительность циклов работы светофоров и очередность включения сигналов на смежных перекрестках.

Как правило, контроллер каждого перекрестка может корректировать программу с учетом конкретной ситуации движения. Такое двухступенчатое управление работой светофорной сигнализации обеспечивает ее высокую эффективность и гибкость.

Одним из важных достоинств автоматизированных систем является возможность широкого использования управляемых знаков для информации водителей об особенностях движения и сообщения им дополнительных команд (например, указание о направлении объезда образовавшегося затора, рекомендации о выборе скорости движения, запрещение тех или иных маневров на перекрестке и т. п.).

В случае повреждения линии связи между управляющим комплексом и каким-либо контроллером последний автоматически переходит на режим автономного регулирования по жесткой программе.

В настоящее время в различных городах мира функционирует около 150 автоматизированных систем.

Впервые в порядке эксперимента электронно-вычислительная машина была использована для управления работой светофоров в 1959 г. в г. Торонто (Канада). Этот эксперимент показал высокую эфективность нового метода управления светофорной сигнализацией, и уже в 1963 г. в Торонто была сдана в эксплуатацию система на базе большой электронно-вычислительной машины. Эта система рассчитана на обслуживание 1000 перекрестков, затраты на разработку составили около 5 млн. долларов. После ввода системы убытки, связанные с задержками на перекрестках и низкой скоростью движения, сократились на 20 млн. долларов в год. Отключение системы в 1967 г. на несколько дней в связи с переносом пункта управления в другое место сразу же привело к увеличению времени проезда по сети улиц на 73%, а количество остановок у светофоров возросло на 86%.

Опыт эксплуатации автоматизированных систем управления светофорной сигнализацией свидетельствует о том, что они в среднем позволяют уменьшить на 20% задержки автомобилей у перекрестков, на 25% - количество остановок, на 15% - количество дорожно-транспортных происшествий и на 30% повысить среднюю скорость^*.

^* (Хорович Б. Г. Городской транспорт.- В сб.: "Автомобильный и городской транспорт. Итоги науки и техники", т, 5. М., ВИНТИ, 1974.)

В нашей стране также проводятся интенсивные работы по созданию и внедрению подобных систем. Первая отечественная автоматизированная система с использованием электронно-вычислительной машины была внедрена в опытном порядке в 1968 г. в районе Серпуховской заставы г. Москвы. Система имела около 100 индуктивных транспортных детекторов для сбора информации о транспортных потоках, устройство телевизионного обзора на наиболее сложном перекрестке и специальный пульт управления. Внедрение этой системы позволило снизить задержки в регулируемом районе на 25%, что обеспечило годовую экономию около 200 тыс. руб. Затраты на разработку и эксплуатацию системы окупились за 9 месяцев.

Рис. 25. Оператор за пультом управления автоматизированной системы 'Город' (Алма-Ата)

В настоящее время в Москве ведутся работы по сооружению общегородской системы "СТАРТ", рассчитанной в перспективе на 1000 перекрестков (первая очередь системы охватывает центр Москвы в пределах Садового кольца и будет обслуживать примерно 120 - 130 перекрестков). Ожидаемый годовой экономический эффект только от снижения задержек транспортных средств и количества дорожно-транспортных происшествий после введения в строй первой очереди составит 1,5 млн. рублей.

Еще в 1974 г. в Баку была сдана в эксплуатацию автоматизированная система координированного управления "Магистраль". Эта система обеспечивает координацию работы светофоров на нескольких пересекающихся магистралях и выбор программ в зависимости от интенсивности движения.

В мае 1975 г. в Алма-Ате сдана в эксплуатацию первая очередь еще более совершенной системы "Город". В этой системе применены модули, каждый из которых обеспечивает регулирование движения на 150 перекрестках и включает в себя пункт управления, необходимые линии связи и исполнительные устройства - контроллеры на перекрестках. Мнемосхема и телевизионные мониторы, установленные в пункте управления (рис. 25), позволяют вести визуальный контроль за работой всего оборудования. В систему "Город" входят управляемые дорожные знаки со сменным изображением и указатели скорости, включаемые автоматически с учетом результатов анализа условий движения. Электронно-вычислительная машина системы постоянно ведет сбор и анализ информации об интенсивности и скорости движения и выбирает соответствующую данной ситуации программу управления светофорной сигнализацией, знаками и указателями скорости. Контроллеры, установленные на ряде сложных перекрестков, устроены таким образом, что могут в необходимых случаях вносить определенную коррекцию в программу работы светофоров.

Система "Город" по ориентировочным расчетам примерно на 25 - 30% увеличивает пропускную способность улиц и на 25% снижает непроизводительные задержки на перекрестках.