Детекторы транспорта предназначены для

Детекторы транспорта предназначены для обнаружения транспорт­ных средств и определения параметров транспортных потоков. Эти данные необходимы для реализации алгоритмов гибкого регулирования, расчета или автоматического выбора программы управления дорожным движением.

Любой детектор (рис.4) включает в себя чувствительный элемент (ЧЭ), усилитель-преобразователь и выходное устройство (ВУ).

— — — — — — — — — — —

Рис.4. Общая структурная схема ДТ.

Чувствительный элемент непосредственно воспринимает факт про­хождения или присутствия транспортного средства в контролируемой детектором зоне в виде изменения какой-либо физической характерис­тики и вырабатывает первичный сигнал.

Усилитель-преобразователь усиливает, обрабатывает и преобра­зовывает первичные сигналы к виду, удобному для регистрации изме­ряемого параметра транспортного потока. Он может состоять из двух узлов: первичного и вторичного преобразователей. Первичный преоб­разователь усиливает и преобразует первичный сигнал к виду, удоб­ному для дальнейшей обработки. Вторичный преобразователь обрабаты­вает сигналы для определения измеряемых параметров потока, предс­тавления их в той или иной физической формы. В отдельных детекто­рах вторичный преобразователь может отсутствовать или совмещаться с первичным в едином функциональном узле.

Выходное устройство предназначено для хранения и передачи по специально выделенным каналам связи в УП или контроллер сформиро-

ванной детектором транспорта информации.

Детекторы транспорта можно классифицировать по назначению, принципу действия чувствительного элемента и специализации (изме­ряемому ими параметру).

По назначению детекторы делятся на проходные и присутствия. Проходные детекторы выдают нормированные по длительности сигналы при появлении транспортного средства в контролируемой детектором зоне. Параметры сигнала не зависят от времени нахождения в этой зоне транспортного средства. Таким образом, этот тип детекторов фиксирует только факт появления автомобиля, что необходимо для ре­ализации алгоритма поиска разрыва в потоке. В силу этого проходные детекторы нашли наибольшее распространение.

Детекторы присутствия выдают сигнал в течении всего времени нахождения транспортного средства в зоне, контролируемой детекто­ром. Эти типы детекторов по сравнению с проходным применяют реже, так как они предназначены в основном для обнаружения предзаторовых и заторовых состояний потока.

По принципу действия чувствительные элементы детекторов можно разделить на три группы: контактного типа (электромеханические, пневмо- и пьезоэлектрические), излучения (фотоэлектрические, ра­дарные, ультразвуковые), изменения параметров электромагнитных систем (магнитные, индуктивные).

5.2. Размещение детекторов.

Эффективность адаптивного управления во многом определяется местом установки ЧЭ детектора транспорта. Оно определяется харак­тером задач, решаемых в рамках локального и системного управления. В первом случае ЧЭ располагают на подходе к перекрестку, обеспечи­вая реализации алгоритма местного гибкого регулирования (МГР), во втором – детекторы необходимы для автоматического выбора необходи­мой программы координации по транспортной ситуации в районе, опре­деления скорости движения, включения зеленой улицы, обнаружения заторов.

При помощи вышеописанных технических средств можно реализо­вать координированное управление дорожным движением.

Координированным управлением называется согласованная работа ряда светофорных объектов с целью сокращения задержки транспортных средств.

Принцип координации заключается в включении на последующем перекрестке по отношению к предыдущему зеленого сигнала с некото­рым сдвигом, длительность которого зависит от времени движения этих транспортных средств между этими перекрестками. Таким образом транспортные средства следуют по магистрали (или какому-либо марш­руту движения) как бы по расписанию, прибывая к очередному перек­рестку в тот момент, когда на нем в данном направлении включается зеленый сигнал. Это обеспечивает уменьшение числа неоправданных остановок и торможений в потоке, а также уровня транспортных за­держек.

Возможность такой координации работы светофорных объектов позволила в свое время назвать это способ управления “зеленой вол­ной”. В нашей стране координированной управление было впервые ус­пешно реализовано в 1955 г. в Москве на участке Садового кольца с пятью светофорными объектами. В настоящее время этот способ управ­ления широко применяется почти во всех крупных городах и является основным алгоритмом, реализуемым в рамках АСУД.

1. Кременец Ю.А. Технические средства организации дорожного движе­ния. – М.: Транспорт, 1990

2. Клинковштейн Г.И., Афанасьев М.Б. Организация дорожного движе­ния: учебник для вузов – М.:Транспорт, 1992

Детектор транспорта (датчик) – техническое средство, регистрирующее проходящее количество транспортных средств через сечение дороги, а так же определяющее параметры транспортных потоков.Эти данные необходимы для реализации алгоритмов гибкого регулирования, расчета или автоматического выбора программы управления дорожным движением. В любом детекторе имеется несколько функциональных узлов:

Детекторы транспорта можно классифицировать по назначению, принципу действия чувствительного элемента и специализации (измеряемому ими параметру).

Проходные детекторы выдают нормированные по длительности сигналы при появлении транспортного средства в контролируемой детектором зоне. Параметры сигнала не зависят от времени нахождения в этой зоне транспортного средства. Таким образом, этот тип детекторов фиксирует только факт появления автомобиля, что необходимо для реализации алгоритма поиска разрыва в потоке. В силу этого проходные детекторы нашли наибольшее распространение.

Детекторы присутствия выдают сигнал в течении всего времени нахождения транспортного средства в зоне, контролируемой детектором. Эти типы детекторов по сравнению с проходным применяют реже, так как они предназначены в основном для обнаружения предзаторовых и заторовых состояний потока.

Чувствительные элементы контактного типа

Состоит из двух стальных полос, герметически завулканизированных резиной. При наезде колес автомобиля на ЧЭ контакты замыкаются и формируется электрический импульс.

Представляет собой резиновую трубку, заключенную в стальной лоток. При наезде автомобиля на трубку давление воздуха в ней повышается, действуя на мембрану пневморе-
ле и замыкая его электрические контакты.

Представляет собой полимерную пленку, обладающую способностью поляризовать на поверхности электрический заряд при механической деформации.

существенный недостаток детекторов контактного типа – низкая износостойкость.

Чувствительные элементы излучения

Включает в себя источник светового луча и приемник с фотоэлементом. При прерывании луча транспортным средством изменяется освещенность фотоэлемента, что вызывает из-
менение его электрических параметров.
Недостатком фотоэлектрических ЧЭ является погрешность измерений, возникающая при многорядном интенсивном движении автомобилей, а так же тот факт, что на их работу оказывают
большое влияние пыль, грязь, дождь, снег.

Представляет собой направленную антенну, устанавливаемую сбоку от проезжей части или над ней. Излучение направляется вдоль дороги и, отражаясь от движущегося автомобиля, принимается антенной. Действие радарного детектора основано на применении эффекта Доплера. Измеряют частоту отраженной волны из контроллируемой зоны и сравнивают со строго заданной частотой излученной радаром волны. Чем выше скорость ТС, тем больше разность частот. При приближении ТС к радару отраженная волна будет иметь меньший период, чем излученная. При удалении ТС от радара – наоборот период будет меньше.

Ультразвуковой ЧЭ

Представляет собой приемоизлучатель импульсного направленного луча. Он выполнен в виде параболического
рефлектора с помещенным внутри пьезоэлектрическим преобразователем, генерирующим ультразвуковые импульсы. Недостатками ультразвуковых ЧЭ являются их чувствительность к акустическим и механическим помехам и необходимость жесткого фиксирования в простран-
стве для того, чтобы приемоизлучатель противостоял действию ветровой нагрузки.

Снимает визуальную информацию с потока на цифровую видеокамеру,что позволяет хранить и при необходимости воспроизводить полученную информацию. Однако существенным недостатком данного метода является зависимость этого ЧЭ от погодных условий.

Поляризационный ЧЭ

Представляет собой установку СВЧ-излучения, устанавливаемую над проезжей частью. Работа основана на принципе измерения поляризации излучённой волны.

Чувствительные элементы измеренения параметров электромагнитныхсистем

Состоит из катушки с магнитным сердечником. Катушку помещают в трубу для защиты отповреждений и закладывают под дорожное покрытие на грубину 15-30 см. Автомобиль регистрируется благодаря искажению магнитного поля в момент его прохождения над ЧЭ. Недостатками этого детектора являются низкие помехоустойчивость и чувствительность. Если транспортные средства, движутся с малыми скоростями (менее 10 км/ч), он
не регистрирует.

Представляет собой рамку, состоящую из одного-двух витков изолированного и защищенного от механических воздействий провода. При прохождении над рамкой автомобиля, обладающего
металлической массой, ее индуктивность изменяется и автомобиль регистрируется.

Подробнее

Материалы сообщества доступны в соответствии с условиями лицензии CC-BY-SA, если не указано иное.

Светофильтры-линзы способствуют концентрации светового потока. Их использование позволяет отказаться от использования отражателя и уменьшить размер сигнала (транспортные светофоры типов 3 и 5). Светофоры с такими светофильтрами применяют, когда видимость сигнала должна быть обеспечена в достаточно узких пределах – на одной-двух полосах движения.

Конструкция отражателя характеризуется двумя основными внутренними поверхностями: параболоидной, обеспечивающих концентрацию светового потока, и конической (или цилиндрической), предназначенной для увеличения глубины отражателя и тем самым уменьшения выгорания красителя светофильтра. В конструкции современных светофоров фокальную плоскость отражателя максимально приближают к плоскости светового отверстия, за которой начинается балластная (нерабочая) коническая поверхность.

Самым распространенным антифантомным устройством является противосолнечный козырек. Однако при низком положении солнца (в направлении восток-запад, запад-восток) может возникнуть одновременное свечение всех сигналов светофора. Известно несколько методов, позволяющих устранить фантомный эффект и получивших распространения в практике регулирования. Как правило, они связаны с некоторыми изменениями в конструкции отражателя или светофильтра. Отражатель с так называемым антифантомным крестом представляет собой взаимно перпендикулярные сегментные пластины с прорезями для размещения галогенной лампы. Луч света, попадающий от постороннего источника на отражатель, отклоняется и поглощается зачерненной поверхностью пластин. В то же время пластины практически полностью пропускают лучи от лампы светофора. Други решением является установка перед светофильтром рассеивателем специальной антифантомной линзы, имеющей пилообразный профиль. Луч солнца, попадая на наклонную поверхность, отбрасывается на зачерненную горизонтальную ступеньку и поглощается. Известны также методы устранения фантомного эффекта путем установки перед внутренней поверхностью светофильтра перегородки сотовой конструкции, которая пропускает горизонтальный световой поток оптического устройства светофора, однако задерживает солнечные лучи, если они имеют хотя бы небольшое отклонение по горизонтали.

4. ДОРОЖНЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ.

4.1. Назначение и классификация.

Дорожные контроллеры предназначены для переключения сигналов светофоров и символов управляемых дорожных знаков. Помимо этого, в зависимости от конструкции дорожные контроллеры (ДК) могут сигнализировать о выполнении команд, поступающих из центра управления, об исправности самого контроллера, выступать в роли командного устройства для группы других контроллеров при объединении нескольких перекрестков в единую систему управления.

Контроллеры делятся на локальные и системные. Локальные контроллеры управляют светофорной сигнализацией только с учетом условий движения на данном перекрестке. Обмен информацией с контроллерами других перекрестков и управляющим пунктом не предусмотрен.

К локальным относят следующие типы ДК.

1. Контроллеры жесткого управления с фиксированными длительностями фаз или разрешающих сигналов по отдельным направлениям перекрестка. Светофорные сигналы переключаются по одной или нескольким заранее заданным временным программам. Такие контроллеры предназначены для управления дорожным движением на перекрестках с мало изменяющейся в течении дня интенсивностью движения.

2. Вызывные устройства, которые обеспечивают переключение светофорных сигналов по вызову пешеходами или транспортными средствами, прибывающими, прибывающими с прилегающих к магистрали улиц. Эти контроллеры предназначены предназначены для управления эпизодическим движением пешеходов или транспортных средств по пересекающим магистраль направлениям. Длительности разрешающих сигналов для пешеходов и указанных транспортных средств, как и в предыдущем случае, фиксированы. В последнее время вызывные устройства отдельно не выпускают. Вызов фазы по запросу пешеходов обеспечивают контроллеры всех типов.

3. Контроллеры адаптивного управления, обеспечивающих непостоянную длительность фаз (разрешающих сигналов). Они предназначены для управления движением на перекрестках, где интенсивность движения часто меняется в течении суток. Длительность сигналов так же, как и всего цикла регулирования, меняется в заранее заданны пределах от минимального до максимального значения.

Системные контроллеры переключают сигналы светофоров по командам управляющего пункта или какого либо контроллера, включенного в систему и выполняющего роль координатора.

К ним относят следующие типы.

1. Программные контроллеры жесткого управления. Они управляют движением по одной из нескольких заранее заданных временных программ, заложенных в контроллерах. Все входящие в систему дорожные контроллеры подключены к магистральному каналу связи. Программа и момент ее включения выбираются по команде одного из контроллеров или управляющего пункта.

2. Контроллеры непосредственного подчинения жесткого и адаптивного управления. Каждый из них имеет отдельный канал связи с УП. Момент включения и длительность сигналов зависят от команд, поступающих из УП по указанным каналам связи. В свою очередь каждый контроллер по этим же каналам информирует Уп о режиме функционирования и исправности своего оборудования. Контроллеры адаптивного управления имеют возможность коррекции управляющих воздействий УП. Каждый такой контроллер имеет только одну заложенную в него программу, выполняющую роль резервной. Она реализуется при нарушении связи с УП, когда контроллер временно переходит на режим локального управления.

3. Контроллеры для переключения символов управляемых дорожных знаков и указателей рекомендуемой скорости. Такие контроллеры, как правило, применятся в рамках АСУД, поэтому относятся к классу системных.

Помимо этой классификации, все ДК, находящиеся в эксплуатации, можно разделить на две группы: контроллеры, обеспечивающие только пофазное управление (длительность разрешающих сигналов для всех направлений данной фазы одинаковы); контроллеры, имеющие возможность обеспечивать, помимо пофазного, управление по отдельным направлениям перекрестка. Последние получают наибольшее распространение, так как увеличивают гибкость, а следовательно и эффективность управления.

По конструктивному признаку ДК могут быть выполнены на базе электромеханических, электронно-релейных или полностью электронных схем. Последние изготавливают на дискретных элементах (потенциально-импульсные схемы) или на интегральных микросхемах.

4.2. Структурная схема контроллера.

Исходя из назначения ДК (рис.3) основными его устройствами являются блок управления (программно-логическое устройство) и силовая часть (исполнительное устройство). Блок управления предназначен для формирования длительности основных и промежуточных тактов регулирования, силовая часть – для переключения сигналов светофоров. Так как на перекрестке одновременно могут быть включены несколько десятков ламп, силовая часть контроллера коммутирует токи большой величины. Работа блока управления основана на слаботочных устройствах, действующих при напряжении 5-12 В. Поэтому в любом контроллере блок управления и силовая часть представляют отдельные его части. Причем силовая часть работает по командам блока управления.

Линия і Блок связи с УП і і Блок і

связи і или синхронизирующим ГДДДДДґ опорных і

ДДДДДДДВДДґ устройством і і импульсов і

і і і і і

і АДВДДДДДВДДДДВДДДДДДДДДДЩ АДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДЩ

АДДДДЩ і і ЪДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ

ЪДДДДДДДДДДДЩ і і

і ЪД3ДДДДДДДДДДБДДДДДДБДДДї ЪД4ДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДї

і і і і Внешние і

і і Блок ГДДДДДДґ устройства і

і і управления і і (ВПУ,ТВП,ДТ) і

і і ГДї і і

і АДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДЩ і АДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ

і і АДДДДДДДДДДДДї

і ЪД5ДДДДДДДДДДБДДДї ЪД6ДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДї 220В

АДДДґ Блок контроля і і Силовая часть ГДДДДД

Рис.3. Обобщенная структурная схема контроллера.

– 25 –

Управление светофорным объектом происходит автоматически. Однако нередко возникает необходимость в ручном управлении перекрестком (спецрежимы, наладка контроллера). Для этого существует пульт управления (блок 4), который может быть встроенным или выносным. Последний предусмотрен для удобства работы оператора – инспектора ГАИ, управляющего движением непосредственно на перекрестке.

Таким образом, в простейшем случае для работы контроллера необходимы блоки 3, 4 и 6 (блок 2 может быть объединен с блоком 3). Современный локальный контроллер содержит все блоки, показанные на рис.3, кроме блока 1, который используется , если контроллер подключается к системе управления. В это случае блок 1 расшифровывает поступающую с управляющего пункта информацию, формирует ответную телесигнализацию для передачи ее в линию связи. Кроме этого, здесь формируются служебные сигналы для контроллера и сигналы синфазирования. Последние нужны для гарантии правильности расшифровки команд телеуправления и телесигнализации. Это необходимо в связи с тем, что в ряде устройств управляющего пункта и контроллера применены генераторы импульсов, использующих в качестве исходной частоту сети 50 Гц. В отдельных частях города она имеет различный сдвиг по фазе. Узел синфазирования обеспечивает автоматическую подстройку фаз с постоянной точностью.

Блок опорных импульсов формирует импульсы, необходимые как для работы самого контроллера, так и его телеуправления.

В блоке управления формируется временная программа управления перекрестком с помощью задатчика времени, позволяющего заранее установить длительность сигналов в различных фазах движения. Такты переключаются либо в соответствии с программой блока управления, либо при подаче сигнала от управляющего пункта, либо от внешних устройств, например от выносного пункта управления (ВПУ). Подключение к блоку управления детекторов транспорта позволяет продлить действие разрешающих сигналов, если не обнаружен разрыв в транспортном потоке в направлении, где включен зеленый сигнал. Переключение сигналов блоком 3 может произойти и по запросу пешехода с помощью табло вызова пешеходом (ТВП). Кроме этого, с помощью этого же блока перекресток может быть переведен на режим желтого мигающего сигнала. Таким образом, блок управления может реализовать различные режимы управления по требованию задатчика времени, запросов УП или внешних устройств.

Блок контроля следит за правильностью отработки тактов светофорной сигнализации, а также за исправностью силовых цепей контроллера. Исправность фиксируется узлом индикации, выводимой на лицевую панель контроллера и выносного пульта управления. При системном управлении эта информация поступает также в УП. Сигнал о

неисправности контроллера служит основой для принятия решения по

управлению в критических ситуациях.

5. ДЕТЕКТОРЫ ТРАНСПОРТА.

5.1. Назначение и классификация.

Детекторы транспорта предназначены для обнаружения транспортных средств и определения параметров транспортных потоков. Эти данные необходимы для реализации алгоритмов гибкого регулирования, расчета или автоматического выбора программы управления дорожным движением.

ЪД ДД ДД ДД ДД ДД ДД ДД ДД ДД ДДї

ЪДДДДДї і ЪДДДДДДДДДДДДДДї ЪДДДДДДДДДДДДДДДДї і ЪДДДДДї

і ЧЭ ГДДДДДґ Первичный ГДДДґ Вторичный ГДДДДДґ ВУ і

АДДДДДЩ і і і і і і АДДДДДЩ

АД ДД ДД ДД ДД ДД ДД ДД ДД ДД ДДЩ

Чувствительный элемент непосредственно воспринимает факт прохождения или присутствия транспортного средства в контролируемой детектором зоне в виде изменения какой-либо физической характеристики и вырабатывает первичный сигнал.

Усилитель-преобразователь усиливает, обрабатывает и преобразовывает первичные сигналы к виду, удобному для регистрации измеряемого параметра транспортного потока. Он может состоять из двух узлов: первичного и вторичного преобразователей. Первичный преобразователь усиливает и преобразует первичный сигнал к виду, удобному для дальнейшей обработки. Вторичный преобразователь обрабатывает сигналы для определения измеряемых параметров потока, представления их в той или иной физической формы. В отдельных детекторах вторичный преобразователь может отсутствовать или совмещаться с первичным в едином функциональном узле.

Выходное устройство предназначено для хранения и передачи по специально выделенным каналам связи в УП контроллер сформированной детектором транспорта информации.