что такое адаптивное управление светофорными объектами
Адаптивное управление светофорными объектами
Вызывная фаза
Задача
В 2017 году специалисты «СпецДорПроекта» провели мониторинг светофорного объекта в Зеленограде на пересечении Центрального и Панфиловского проспектов с целью поиска причин заторов.
Было выявлено, что привычное, круговое переключения всех фаз светофора в независимости от наличия транспорта создавало значительные затруднения в движении транспорта.
Решение и результаты
Для решения данной задачи специалисты компании применили технологию адаптивного управления с вызывными фазами. В дорожное плотно было интегрировано 25 детекторов и установлен интеллектуальный дорожный контроллер, что позволило настроить светофорный объект в адаптивном режиме с вызывными фазами. Нет автомобилей на направлении — фаза не включается, есть транспорт — водители получают зеленый свет.
Эти меры позволили наиболее эффективно использовать зеленый сигнал светофора, что сократило время ожидания на проезд перекрестка со всех направлений и снизило нервозность водителей, а это, в свою очередь, привело к уменьшению аварийности.
Подменная фаза
Задача
После запуска в сентябре 2018 года Северо-восточной хорды, в силу её высокой востребованности, на пересечении СВХ и Дмитровского шоссе стали возникать значительные заторы во всех направлениях.
Для улучшения ситуации, компанией «СпецДорПроект» было проведено исследование дорожной ситуации на данном объекте и было выявлено, что одним из основных факторов, влияющих на затруднение движения на данном перекрестке, была фаза пешеходного перехода, которая работала в постоянном режиме, независимо от наличия пешеходов, желающих перейти проезжую часть.
Вторым фактором, влияющим на затруднение движения, являлся разворот транспортных средств, которые ожидая своей очереди блокировали полосы и препятствовали проезду транспорта.
Решение и результаты
В связи с этим специалисты «СпецДорПроекта», установили интеллектуальный дорожный контроллер, позволяющий создавать сложные логики адаптивного управления автотранспортом, в том числе, с использованием алгоритма подмены фаз, в случае отсутствия пешеходов. Также были установлены кнопки вызова пешеходной фазы для перехода проезжей части.
В дополнении к модернизации алгоритма работы светофора, был организован дополнительный разворот до зоны перекрестка, благодаря которому разворачивающиеся машины не блокировали движение автотранспорта на перекрестке.
Данные меры позволили в 2 раза увеличить пропускную способность со всех направлений. Особенно это заметно в вечерние часы-пик: хвост автомобилей, движущихся на Северо-восточной хорде, не держит Дмитровское шоссе, тем самым проезд общественного и личного транспорта в сторону области стал свободнее и безопаснее.
Что означает аббревиатура «АУ» вместо желтого цвета на светофоре
Жители Москвы уже привыкли к необычным светофорам с надписью «АУ» вместо желтой секции. Но вот гости города не всегда понимают, что это за «АУ» и для чего оно нужно. Некоторые даже принимают этот сигнал за неисправность, и стараются проехать перекресток как нерегулируемый. Однако они совершают большую ошибку.
Где можно встретить необычные светофоры
Первые светофоры с необычной индикацией можно было увидеть в конце 2013 года в столице России. Через год их количество выросло до тысячи штук. В 2019 году такие светофоры можно увидеть в Санкт-Петербурге, Кемерово, Нижнем Новгороде и других крупных городах. Чаще всего их устанавливают на сложных перекрестках, где в разное время количество трафика машин меняется от большего к меньшему числу.
На самом деле изменения коснулись не только светофоров. Обновлению подверглась вся система подсчета и управления дорожным потоком. Для контроля и регулирования потока транспорта в систему сигнализации установили специальные датчики. Они подсчитывают количество машин в потоке в то или иное время.
Значительной переработке подверглась программная часть управления регулирования движения. За расчет и аналитику транспортного потока отвечают сложные алгоритмы, которые учитывают дорожную обстановку на конкретном участке дороги и в городе в целом.
Как расшифровывается «АУ»
Аббревиатура расшифровывается дословно как «адаптивное управление». Она говорит о том, что светофор находится под управлением автоматики. Система может работать на разных уровнях, в зависимости от времени суток, а также актуальной загрузки трафиком.
Кстати, адаптивное управление не всегда обозначается символами «АУ». Некоторые светофоры работают и выглядят как обычные, отсчитывая количество секунд до следующего сигнала или просто показывая желтый свет. При этом они находятся под адаптивным управлением.
Чем адаптивные светофоры отличаются от стандартных
Адаптивные и обычные светофоры — это, чаще всего, новые светодиодные сигнализаторы. Только в адаптивных моделях центральную секцию программируют на выведение аббревиатуры «АУ».
Обычный светофор получает команды из центральной диспетчерской службы. Чаще всего его программируют на работу в двух режимах: дневной и дежурный. В первом случае переключения сигналов идет по строгому временному интервалу. На каждом перекрестке заранее просчитывают данные промежутки, после чего программа поступает на светофор через линии связи. Второй режим работы включается в ночное и вечернее время. При этом работает только одна индикация — желтого цвета. По сути, перекресток становится нерегулируемым.
У адаптивных светофоров система самостоятельно делает прогноз на включение и выключение того или иного сигнала. Просчитывает недельный прогноз, делая от 18 до 150 замеров в течение 7 дней. После чего строятся так называемые фазовые таблицы. На основании этих данных светофор делает макропрогноз на ближайшее время.
Кроме того система учитывает актуальную дорожную обстановку по принципу «здесь и сейчас». Это уже микро-прогноз — может корректировать поток машин в случае ДТП на одном из участков дороги, или срабатывать с разными временными интервалами в часы пик.
Вообще говоря об адаптивном управлении нужно понимать целую систему, включающую в себя светофорную сигнализацию, сеть датчиков и обрабатывающий центр.
Адаптивное светофорное регулирование — комплексное решение проблемы транспортных коллапсов и будущее ИТС
Пробки — болезнь всех развивающихся городов. Ежедневно жители мегаполисов теряют до 30-50% времени в пробках в часы пик. Из-за повышенного автомобильного трафика в это время в атмосферу ежедневно выбрасывается до 70% вредных веществ. Скопление машин приводит к увеличению количества ДТП на перекрестках. В результате гибнут люди. Это наша реальность, обратная сторона урбанизации, автомобилизации, роста жилищного строительства и развития. Например, по данным Росстата, уровень урбанизации в России на 2019 год составляет чуть более 74% (а ниже 70% начиная с 2013 года не опускался). Что же касается автомобилизации населения — в большинстве городов России уровень превышает планку 350–400 автомобилей на 1000 жителей. Больше всего из-за всех этих факторов страдают крупные города, в их числе Москва, Санкт-Петербург, Краснодар, Воронеж и другие мегаполисы.
Сегодня в московском транспортном узле зарегистрировано 8,4 млн автомобилей. Большой объем автомобилей приводит к снижению пропускной способности улично-дорожной сети, интенсивность движения замедляется, в результате появляются трудности в передвижении машин и, как следствие, пробки. В Санкт-Петербурге, Краснодаре и других городах-миллионниках ситуация схожая. Можно подумать, что на образование заторов влияет лишь специфика городского устройства. Однако это далеко не так.
Улицы и дороги городов зачастую оснащены светофорами с устаревшей системой или же их работа осуществляется неправильно. Сигнал светофорного объекта чаще всего переключается по заданному таймеру, который не учитывает или не может быть эффективным при текущем трафике. В результате и появляются многочасовые пробки, на которые жалуются не только автомобилисты, но и пешеходы и пассажиры общественного транспорта. Они вынуждены тратить время, ожидая переключения светофора.
Итак, проблема есть и ее нужно каким-то образом решать. Нужно внедрять в дорожную структуру мегаполисов и других городов модернизированные решения из области интеллектуальных транспортных систем. В настоящее время этим вопросом занимаются специалисты компании «СпецДорПроект» и «Швабе-Москва» (входит в холдинг «Швабе» Госкорпорации Ростех). Они изучили опыт зарубежных мегаполисов, проанализировали собственные наработки и создали одно из решений —систему, которая позволяет адаптировать светофорные объекты под поток и изменяющийся трафик дорожного движения. Она носит название «Умный перекресток» и способствует сохранению интенсивности передвижения внутри городов, а также улучшению общей безопасности дорожного движения.
Технология «Умный перекрёсток»
«Умный перекрёсток» — это комплексная система, позволяющая вводить адаптивное управление светофорными объектами с возможностью организации приоритета проезда общественного транспорта. Она увеличивает пропускную способность на перекрестках, повышает комфорт и безопасность пешеходов и значительно улучшает дорожно-транспортную обстановку, как внутри районов, так и на улично-дорожной сети вне города.
Если коротко, то технология «Умный перекрёсток» дает возможность учесть интересы всех участников дорожного движения, позволяя всем, включая пешеходов, пассажиров общественного транспорта и автолюбителей, комфортно и безопасно перемещаться внутри города. Технология работает автоматически, благодаря анализу данных о трафике с помощью специальных индуктивных петлевых детекторов. С их помощью система распознает подъезжающий транспорт и автоматически принимает решение, кому включать зеленый свет. Иными словами, «умный перекрёсток» сначала анализирует дорожно-транспортную ситуацию, а потом подстраивается под нее. Если на участке дороги есть общественный транспорт, в первую очередь система разрешит проехать перекресток ему. Но если его нет, зеленый сигнал светофора загорится для автомобилиста, чтобы он не стоял на перекрестке вхолостую.
Время ожидания разрешающего сигнала светофора сокращается и для пешеходов. Они могут переключить устройство с помощью специальной кнопки вызова. Например, ночью объем трафика не настолько высок, как днем. Но на некоторых дорожных участках людям приходится дожидаться соответствующего сигнала, чтобы перейти дорогу. Система «Умный перекресток» позволяет пешеходам переключать свет светофора очень быстро на зеленый и безопасно переходить дорогу. Причем с помощью данной технологии можно улучшить дорожно-транспортную обстановку как внутри районов, так и на улично-дорожной сети вне города.
Большой плюс системы — в отсутствии камер и надземных проводов. Как уже говорилось, переключение сигналов осуществляется благодаря индуктивным петлевым детекторам. Их вшивают под дорожное полотно на глубину 15 см. В результате удается не только повысить пропускную способность дорожных участков, но и сохранить эстетический вид города. Индуктивные петлевые детекторы не нужно менять во время ремонтных работ асфальтового полотна. К тому же они сохраняют свою эффективность во время снега, дождя и любых других погодных явлений.
Камеры в этом уступают детекторам. Зачастую аналогичные технологии с использованием камер не подходят для промышленного использования в климатических условиях нашей страны, как раз потому что не справляются с непогодой. Во время дождя или снега они теряют точность идентификации транспорта, в конечном итоге это приводит к отказу от адаптивного управления светофорами и возврату к их локальным режимам работы. Как следствие, на дорогах снова уменьшается пропускная способность, возникают заторы и людям приходится тратить важные часы своей жизни в ожидании.
Доказанная эффективность
Впервые систему «Умный перекрёсток» начали тестировать и внедрять еще в 2017 году в Зеленограде. Индуктивные петлевые детекторы установили на пересечении Панфиловского и Центрального проспектов и применили технологию адаптивного управления с вызывными фазами. Система доказала свою надежность: в работе индуктивных петлевых детекторов сбоев не было, ожидание на проезд перекрёстка со всех направлений снизилось, пропускная способность перекрёстка увеличилась на 30%, количество ДТП сократилось в 8 раз.
В 2018 году пилотное тестирование началось в Москве, для него выбрали один из наиболее проблемных перекрестков — пересечение Симферопольского и Чонгарского бульваров. И вновь эффективность системы была подтверждена: среднее время прохождения перекрёстка для общественного транспорта сократилось (для трамваев оно уменьшилось на 24%, для троллейбусов — на 45%). Если ранее за 2 минуты через перекрёсток в среднем проходила 1 единица городского транспорта, после внедрения системы количество достигло минимум 4 единиц. Для пешеходов время ожидания сократилось в среднем на 16% благодаря установке кнопок вызова пешеходной фазы.
Еще одним ярким кейсом реализации технологии «Умного перекрестка» в Москве стал один из самых сложных транспортных узлов в Европе — на площади Тверской Заставы. Его особенность в том, что ежедневно транспортный поток движется здесь по 32 направлениям — а это 200 000 единиц транспорта. Как результат — многочасовые пробки, аварии и долгое ожидание разрешающего сигнала светофора.
Но после внедрения системы «Умный перекресток» ситуация изменилась, пропускная способность дорожного участка повысилась на 35%, исчезли конфликтные ситуации с самозапиранием перекрёстка, автобусы и электробусы стали ехать быстрее на 25−42%, а для трамвая время пути сократилось на 12%.
Потенциал и развитие
Стоит отметить, что технология «Умный перекресток» активно внедряется не только в Москве, где этим занимается Центр организации дорожного движения (ЦОДД), но и в других регионах России. В настоящее время система установлена более чем на 600 столичных перекрестках, помимо этого «Умные перекрестки» есть в городе Кудрово Ленинградской области, в городе Рыбинск Ярославской области и в Зеленограде. В этих населенных пунктах продолжают расширение интеллектуальной сети.
Говоря о технологии «Умный перекрёсток» нельзя обойти вниманием и еще несколько уникальных продуктов — систему мониторинга инженерного состояния дорожных контролеров «ОКО» и систему управления светофорными объектами верхнего уровня «Дирижёр».
«ОКО» помогает эксплуатационным службам осуществлять плановое или аварийное управление объектами, контролировать дистанционно их состояние, переводить контролеры в различные режимы. С «ОКО» время обнаружения неисправности оборудования на светофорном объекте составляет не более 1 минуты, а не растягивается до нескольких дней. Кроме того — система позволяет устранить до 45% неисправностей удаленно, без физического выезда бригады на объект.
Система «ОКО» прошла успешную проверку в Зеленограде и на сегодняшний день эксплуатируется в Москве более чем на 3000 дорожных контролерах. А также используется в Рыбинске, Санкт-Петербурге, Нижнем Тагиле и на федеральной автомобильной дороге М-1. Лицензия на применение программного продукта уже была продана в Самару, а также Грецию — в Афины и на остров Крит. Первоначально система разрабатываясь для Москвы, но может использоваться и в любом другом городе: преимущество в том, что к используемому софту можно подсоединить любое необходимое количество дорожных контролеров.
В данный момент также идет активная работа по вводу в эксплуатацию системы верхнего уровня управления дорожным движением — «Дирижёр». Элементы этой системы уже активно используются для управления светофорными объектами в адаптивном режиме и для обеспечения приоритета проезда общественного транспорта, например — на участке Тверской Заставы, где установлена система «Умный перекрёсток».
«Мы прекрасно осознаем, что от загруженных дорог в городах усугубляется не только транспортная доступность для жителей, но и ведение экономической деятельности. Неэффективность решений в развитии интеллектуальных транспортных систем в данном случае сказывается как на безопасности и комфорте жителей, так и на экономических показателях регионов. Поэтому мы постоянно тестируем и дорабатываем качество наших систем и технологий — так как полностью осознаем, как важна их работоспособность. Понимаем, что проблемы и вызовы в части дорожно-транспортного развития у каждого региона индивидуальны — и наш опыт и компетенции позволяют погрузиться в специфику и подобрать самое эффективное решение», — прокомментировал технический директор «СпецДорПроект» Константин Антонович.
Все светофорные объекты оснащают под ключ, причем последующее обслуживание инфраструктуры минимально. Холдинг «Швабе» и компания «СпецДорПроект» несколько лет трудились над проектом и разработали эффективную технологическую базу, которая позволяет подбирать индивидуальную стратегию развития интеллектуальных транспортных систем для каждого региона. А самое главное, специалисты компаний готовы обучать региональных специалистов сервисному обслуживанию и делиться компетенциями для решения самых актуальных дорожно-транспортных задач.
Заместитель директора по строительству, развитию и эксплуатации интеллектуальных транспортных систем «Швабе-Москва» Иван Морданов разделяет эту точку зрения.
«Для нас было важно, чтобы в нашем периметре появилось отечественное решение, которое будет доступно к внедрению в любом регионе и обеспечит надежную работу при любых погодных условиях в любой климатической зоне с минимальными затратами на сервисное обслуживание. На сегодняшний день у нас есть такое решение и мы сами производим всё необходимое оборудование. Наше предложение более чем конкурентоспособное решение. Оно может внедряться и масштабироваться практически на любой существующей инфраструктуре. Более того, мы не нагружаем существующую инфраструктуру оборудованием, которое висит на столбах, а позволяем сохранять „чистое небо“, что в значительной степени облагораживает вид города», — отметил замдиректора «Швабе-Москва».
Масштабирование: почему технологию не внедряют в регионах?
Сейчас на региональные власти возложено множество задач по развитию интеллектуальных транспортных систем. Их внедрение проводится в рамках реализации национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги».
В рамках этого нацпроекта любой регион, указанный в Распоряжении Правительства 3542 от 25.12.2020, в котором есть агломерации с населением выше 300 тыс. человек, может заполнить заявку в федеральное дорожное агентство на предоставление федерального финансирования до 2024 года. Заполнение заявок производится по специальной методике, которая утверждена Минтрансом. В рамках этой методики обязательно должен быть внедрен модуль координирования управления дорожным движением. Иными словами — программное обеспечение, которое управляет светофорами.
Чиновники и правящие структуры понимают, что безопасность передвижения во много зависит и от светофорного регулирования. Его необходимо развивать в большинстве российских городов. Но зачастую этого не происходит, потому что нет нужной инфраструктуры или система требует объемного и затратного обслуживания. Большинство автоматизированных систем управления дорожным движением, так называемые АСУДДы, в больших городах являются устаревшими. По факту, это старое оборудование, которое давно не производится и не отвечает современным запросам транспортной инфраструктуры. А кроме этого еще имеет физический износ. Естественно, ни о каком улучшении дорожно-транспортной ситуации в регионе в этом случае речи быть не может.
Технология «Умный перекрёсток» холдинга «Швабе», Госкорпорации Ростех, напротив, является передовой, современной, внедряется «под ключ» и не требует последующего затратного обслуживания. Одной из востребованных особенностей системы является то, что «Умный перекресток» позволяет устанавливать приоритет общественного транспорта. Например, можно установить приоритет движению трамваев, и по сути, этот вид экологичного транспорта может стать для региона альтернативой метро.
В результате выиграют все участники дорожного движения: увеличится пропускная способность перекрестков, снизится количество пробок, жители городов смогут быстрее добираться до работы, дома и других точек назначения. В конечном итоге, эти критерии и положительные изменения позволяют говорить, что именно с помощью таких элементов ИТС можно и нужно создавать города, удобные для жизни. А разве не этого мы хотим, когда говорим об интеллектуальных транспортных системах?
Комментарии:
АСУДД: Эволюция «умных» светофоров
В прошлый раз в статье «АСУДД: Что висит над дорогой?» мы бегло прошлись по «железу», которое устанавливается на транспортных магистралях: по типам детекторов транспортного потока, светодиодным табло и дорожным контроллерам.
Сегодня мы продолжим говорить об управлении трафиком, но уже в городе. Рассмотрим из чего состоит цикл светофорного регулирования, чем именно «рулят» управляющие системы и с чего это все, собственно, началось.
Я долго не решался начать писать этот пост, так как тема управления трафиком на городских улицах настолько объемная и разносторонняя, что рассуждая о ней постоянно рискуешь оказаться в роли «ламера» в смежных областях. Но я все же рискну и попробую.
Красный, желтый, зеленый…
Для того, чтобы понимать чем именно «подруливают» управляющие алгоритмы, необходимо знать пять базовых определений светофорного регулирования.
Теперь открываем американскую книжку «Traffic Control Systems Handbook». Американцы добавляют еще два определения, имеющих ключевое значение для автоматизации процесса регулирования:
Секция регулирования (Split). Процент цикла регулирования, выделенный каждой из фаз регулирования.
Грубо говоря, варьируя процент времени на фазу, можно управлять длительностью зеленого сигнала на наиболее нагруженном направлении. На отдельно стоящем перекрестке это дает уменьшение задержек.
Смещение (Offset). Разница (в секундах или процентах от цикла регулирования) между часами на конкретном перекрестке и мастер-часами (на сети перекрестков).
Так как термин звучит немного заумно, вот картинка, которая его очень хорошо иллюстрирует. 
Видно, что фазы на соседнем перекрестке смещены относительно предыдущего. Времени смещения как раз хватает, чтобы группа автомобилей успела подъехать к нему и проскочить на зеленый. Расчет выполняется обычно для какой-то средней принятой в данном регионе скорости. Поэтому «гонщики» и «тормоза» как правило на таких магистралях обламываются.
Вот здесь можно прочитать обо всем упомянутом подробно. Оттуда же и последняя картинка.
Как «умнели» светофоры
Основные типы «умных» светофоров интересно рассмотреть в исторической перспективе, так как появлялись они не сразу и развивались от простого к сложному.
Автомобильные светофоры пришли к нам от железнодорожников. Первый электрический светофор с ручным управлением в США был установлен в Кливленде в 1914 году. А уже через три года, в 1917 году в Солт Лейк Сити была сконструирована система, управляющая светофорами сразу на шести перекрестках. Роль дорожного контроллера выполнял регулировщик. В 1922 году в Хьюстоне сделали то же самое, но уже на двенадцати перекрестках. Управление велось в ручном режиме из специальной башни.
Концепция автоматического светофора была предложена в 1928 году. Его мог установить и настроить любой электрик и все принялись закупать и устанавливать такие светофоры. Но сразу же возникли проблемы в больших городах, где существуют утренние и вечерние часы пик, в которые хорошо бы поменять планы координации светофоров, чтобы не создавались пробки. В полный рост встали проблемы нехватки персонала для этого ответственного дела. Пытливый американский разум задумался над дальнейшим совершенствованием дорожной автоматики.
В период с 1928 по 1930-й годы изобретатели предложили различные конструкции детекторов давления, определяющих наличие автомобилей на перекрестке. Это позволило сделать первые модели светофоров, реагирующих на транспорт (traffic-actuated). Такие светофоры давали эффект на магистралях, где красный по главному ходу включался только если со стороны второстепенной дороги подъезжала машина. Такие системы стоят в США до сих пор и неплохо справляются со своей задачей на изолированных перекрестках. Похожим образом работают и пешеходные вызывные кнопки, при нажатии на которую в следующий цикл регулирования встраивается пешеходная фаза.
В 1952 году в Денвере установили первый аналоговый контроллер, который позволил объединить несколько разрозненных перекрестков в единую управляемую сеть и переключать заранее рассчитанные планы координации в зависимости от времени суток и дней недели. В последующее десятилетие несколько сотен подобных систем было проинсталлировано по всему миру.
Подобные системы активно использовали параметр смещения, включая зеленый не сразу на всех перекрестках, а со смещением, зависящим от расстояния между перекрестками и параметров транспорта («зеленая волна»). Специально обученный инженер рассчитывал и рисовал на бумажке схемы координации, которые потом закладывались в контроллеры. Система оказалась настолько простой и надежной, что активно используется до сих пор в городах, не обремененных излишним трафиком.
В 1960 году в Торонто для управления светофорами установили первый «настоящий» компьютер – шикарный агрегат IBM 650 с барабанной памятью на 2000 машинных слов. Это был колоссальный прорыв в технологиях управления дорожным движением! Через три года под централизованным управлением находились более 20 перекрестков, а к 1973 году компьютер управлял уже 885 перекрестками!
Видя столь явный успех, IBM продолжила работать над использованием своих компьютеров в управлении светофорами. В 1964 году стартовал проект в центре Сан Хосе с компьютером IBM 1710, а в 1965 для города Вичита Фоллс (Техас) был установлен IBM 1800 (продвинутая версия модели 1130 с увеличенным количество портов ввода/вывода), который успешно управлял 85 перекрестками. Компьютер в Сан-Хосе также был заменен впоследствии на IBM 1800. Система оказалась настолько удачной, что данную конфигурацию стали использовать во многих американских городах от Остина и Портленда до Нью Йорка.
Вот он, легендарный аппарат IBM 1800 (источник картинки) 
Работа над стандартизацией систем управления светофорами стартовала в 1967 году. В рамках пилотного проекта построили управляющую систему для Вашингтона, которая включала 113 перекрестков, оснащенных 512 детекторами транспорта на основе индуктивной петли. Компьютер получил возможность не только вслепую переключать планы координации, но и получать информацию о транспортных очередях на перекрестках (тогда еще допплеровские радары для измерения скорости потока не использовали).
Короче говоря, критическая масса подключенных к компьютерам светофоров была достигнута, и переход от количества к качеству был лишь делом времени. Начались масштабные исследования в области разработки управляющих алгоритмов.
Идея иметь планы координации на все случаи жизни в теории была неплоха, но на все случаи жизни, как оказалось, планов не напасешься. Разработка каждого плана в 70-х производилась на бумаге и была довольно трудоемким и творческим процессом. И если для длинной улицы со светофорами, наподобие Ленинского проспекта в Москве, рассчитать алгоритмы было довольно легко, то на сети улиц это была уже совсем нетривиальная задача. Там более, что городов много, и не все из них могут себе позволить держать в штате грамотного транспортно инженера.
И вот в 70-х британское исследовательское бюро TRRL (The Transport and Road Research Laboratory) разработало и внедрило на улицах Глазго систему SCOOT (Split, Cycle and Offset Optimization Technique), которая позволяла «играться» параметрами цикла светофорного регулирования в определенных границах в зависимости от информации транспортных детекторов, измеряющих наличие и длину очередей на светофорах. SCOOT совмещала преимущества фиксированных планов координации для сети и адаптивного управления, когда «умный» светофор сам «подруливает» циклом и длительностями зеленых сигналов. SCOOT в 80-х имел ряд успешных внедрений в Европе и Северной Америке. Более того, сейчас этот алгоритм (уже в третьем поколении) лицензирован более чем 100 компаниям для использования в составе своих систем.
SCOOT в третьем поколении показывает чудеса изощренного управления: он умеет обрабатывать нестандартные ситуации, растаскивать заторы, сглаживать последствия вмешательства в транспортный поток регулировщиков и временных перекрытий движения, которые так любят устраивать в сами знаете какой стране.
Также развивались и полностью адаптивные алгоритмы управления (traffic adaptive), который представляли в мире OPAC (Optimized Policies for Adaptive Control) и RHODES, разрабатываемый Аризонским универом.
Сейчас разница в эффективности управления между адаптивными и «чувствительными» системами практически стерлась. Подобно гонке интернет браузеров, эти «тупоконечники» и «остроконечники» постоянно проводят исследования, чтобы доказать эффективность именно своего алгоритма, но отчеты независимых экспертов говорят о том, что в общем разницы-то особой нет.
Зато сейчас с развитием и удешевлением компьютерной техники появились возможности повышения живучести систем управления. Часть управляющей логики стали зашивать непосредственно в дорожные контроллеры, которые даже в случае обрыва связи с центром не терялись и начинали объединяться в управляющие кластеры с соседними контроллерами. В условиях территориально распределенных систем управления обрыв каналов связи обычное дело, и такой бонус стал совсем не лишним.
А что же в России?
Собирался было закруглиться на сегодня и вспомнил вдруг о том, что ни словом не упомянул российский (советский) опыт. Итак, мне бы очень хотелось, чтобы мы были уникальны и впереди планеты всей, но это не так. Большинство отечественных работ по управлению трафиком на автодорогах основаны на переводе американской книжки 1972 года. В отличие от оборонки, эта область не отличалась уникальностью.
Работы по централизованному компьютерному управлению светофорами начались у нас в стране в начале 80-х (то есть на 20 лет позже американцев). По заданию правительства Москвы и министерства транспорта РФ в Дефаулт-сити была создана система Старт, умевшая осуществлять координированное управление светофорами. В управляющем центре трудился сервер на «солярке» с базой данных Informix. Технически система была верхом доступного нашим специалистам совершенства. Более 400 светофорных объектов по всему городу управлялись из единого центра! Но ни о каком адаптивном управлении речи не шло. Фактически, это был аналог систем, которые внедрялись по всему миру в 70-е годы до появления адаптивных алгоритмов. Потом грянули всем известные события, никак не способствовавшие развитию отечественных транспортных систем. И сегодня мы имеем в разных городах форменный зоопарк из фрагментов западных систем управления. Но будем надеяться, что со временем ситуация в этой области нормализуется и появятся более интересные комплексные реализации. Ничего ведь сложного в этом нет. Правда ведь, коллеги?
На этом предлагаю завершить обзор управляющих алгоритмов и перейти к транспортному моделированию, которое, в общем-то и наполняет всю эту технику смыслом. Мне бы хотелось рассказать в следующей публикации об использовании транспортных моделей, их разновидностях и интеграции в контур систем управления дорожным движением.