Автоматизированные системы регулирования дороги с помощью светофора
Введение
Суть данной курсовой работы заключается в разработке интеллектуального светофора и, как следствие, разгрузке улично-дорожной сети. К 2050 году, согласно докладу ЮНЕП, численность мирового автопарка утроится, причем почти весь рост придется на развивающиеся страны.Из-за роста числа транспортных средств появляется острая необходимость увеличения пропускной способности дорог и перекресток, как путем расширения дорог, так и путем интеллектуализации управления перекрестками.
Значительный рост интенсивности движения на городских улицах влечет за собой ухудшение условий движения, приводит к росту числа дорожно-транспортных происшествий и пострадавших в них людей, а также резкому ухудшению уровня транспортного обслуживания города в целом. По статистике, 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.
В данной работе будет рассмотрено два перекрестка, причем одна из улиц будет односторонней. Будут применены формулы для расчета необходимых параметров, характеризующих транспортные потоки. Данные формулы необходимы для понимания системой ситуации на перекрестке.
Далее, будет составлена функциональная система автоматизации, разработана программа управления светофором для каждого контроллера, а так же SCADA-система для диспетчерского управления перекрестками.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМОЙ 5
1.1 Транспортная система городов 5
1.2 Анализ методов и средств управления транспортной системой 6
1.3 Виды светофоров и их функции 7
1.4 Улучшение управления траффиком с помощью интеллектуальных светофоров 11
1.5 Анализ существующих систем АСУДД 13
1.6 Понятие интеллектуальной транспортной системы 18
2 ОПИСАНИЕ МОДЕЛИРУЕМОГО ОБЪЕКТА 19
2.1 План регулировки движения 19
2.2 Численные эксперименты с математической моделью 20
2.3 Расчет потоков насыщения 21
2.4 Расчет фазовых коэффициентов 22
2.5 Расчет промежуточного такта 23
2.6 Расчет длительности цикла регулирования n и основных тактов 25
2.7 Степень насыщения направления движения 26
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО- АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА 28
3.1 Датчики определения транспортных средств 28
3.2 Требования к монтажу датчиков 30
3.3 Выбор программируемого логического контроллера 31
3.4 Выбор SCADA-системы 33
3.5 Разработка функциональной схемы автоматизации интеллектуальной системы управления светофором 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………...……………………………………………………39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Троицкая Н.А. Единая транспортная система: Учебник для студентов учреждений сред. проф. образования — М.: Издательский центр «Академия», 2009. — 240 с.
2 Darroch J.N., Newell G.F. Queues for a vehicle-actuated traffic light. – 2010. Vol. 12.–882-895p.(англ.яз.)
3 Bretherton D., Bodger .M, Baber N. SCOOT – the future // 12th IEE International Conference on Road Transport Information and Control. 2014. Vol. 501. – 301-306 p.(англ.яз.)
4 Zhao Y. An Overview of the Usage of Adaptive Signal Control System in the United States of America // Applied Mechanics and Materials. 2012. – 2591- 2598p.(англ.яз.)
5 Stevanovic A. Adaptive traffic control systems: Domestic and foreign state of practice. Transp. Res. Board, Nat. Res. Council, Washington, D.C., NCHRP Synthesis 403, 2010 (англ.яз.)
6 Selinger L.S. Adaptive Traffic Control Systems in the United States, HDR Engineering, Inc.2009 (англ.яз.)
7 http://transcord.ru/index.php/obshestvenniie-transport/transportnaya- sistema-gorodov-i-regionov/ponyatie-o-transportnoie-sisteme-gorodov-i- regionov.html
8 http://www.unepcom.ru/unep/gei/214-green-course.html
9 http://www.tvc.ru/news/show/id/26828
10 https://www.trlsoftware.co.uk/products/junction_signal_design/transyt
11 http://www.scats.com.au/how-scats-works.html
12 http://www.swarco.com/mizar-en/Products/Urban-Systems/ UTOPIA
13 https://www.trlsoftware.co.uk/products/traffic_control/scoot
14 http://studopedia.org/1-119856.html
15 ГОСТ Р 56829-2015, ГОСТ Р 56294-2014, ОДМ 218.9.011-2016
16 http://lib.kstu.kz/tb/books/Organizatciya_dorozhnogo_dvizheniya/Kontr//kurs.html
17 http://www.manualsworld.ru/manual/597142/wavetronix/smartsensor-105 (англ.яз.).
18 http://www.owen.ru/product/prog_logicheskij_kontroller_oben_plk_150
19 http://ru.wikipedia.org/wiki/MasterSCADA
20 Троицкая Н.А. Единая транспортная система: Учебник для студентов учреждений сред. проф. образования — Москва: Издательский центр «Академия», 2009. — 240 с.
21 http://ru.wikipedia.org/wiki/SCADA
22 http:/lektsii.com/1-9364.html
SCOOT. SCOOT – Split, Cycle and Offset Optimization Technique [8-12], представляет собой централизованную адаптивную систему, разработанную в TRL. Эта система управления транспортным потоками широко используется во всем мире, имеет более чем 250 реализаций по всему миру. Система SCOOT делит район управления на зоны. Внутри каждой зоны обеспечивается сетевая координация работы светофоров. Границы зон расположены вдоль длинных или слабо загруженных дорог. Работа системы существенно зависит от данных по транспортному потоку, получаемых от детекторов транспорта. Система требует большого количества детекторов, расположенных в заранее определенных местах. Места расположения детекторов является критическим, обычно их располагают в начале дороги (на выходе со смежного перекрестка) и непосредственно перед стоп-линией.
SCOOT включает в себя 3 основных процедуры, которые постоянно оптимизируют три основных параметра управления дорожным движением: длина светофорного цикла, соотношение длин фаз в цикле, промежуток времени между фазами на соседних перекрестках. Алгоритм оценивает задержки, которые испытывают ТС на каждой дороге, и количество остановок ТС и вычисляет индекс производительности, основанный на этих параметрах. На основе общей производительности сети, SCOOT постепенно изменяет заранее определенные программы светофоров. Чтобы определить, необходимость увеличения или уменьшения длительности светофорного цикла, рассматриваются степени насыщения для всех подходов к перекресткам во всей сети. Если степень насыщения находится на идеальном уровне, тогда оптимизатор увеличивает минимально возможную длительность цикла для каждого перекрестка с небольшим фиксированным шагом, если степень насыщения ниже идеального, то оптимизатор уменьшает минимально возможную длительность цикла для каждого перекрестка с небольшим фиксированным шагом. Процедура работает с шагом изменения интервалов равным 4 секунды.