Не только «зеленая волна»: как работают интеллектуальные транспортные системы

Интеллектуальные транспортные системы (ИТС) давно и прочно вошли в нашу жизнь. Никого уже не удивишь системой предупреждения о столкновении или «зеленой волной». Но развитие идет вперед, и, наверное, впервые в РФ начата комплексная работа над ИТС — одновременно по всем направлениям.

Стало интересно, как оно все работает? Неделя поиска по интернету, ознакомление с нормативной базой, и спешу поделиться с вами первыми впечатлениями.

Юрий Панченко

Базовых подсистем две: подсистема «Мониторинга параметров транспортных потоков» и подсистема «Видеонаблюдения, детектирования ДТП и чрезвычайных ситуаций».

Первая предназначена для того, чтобы описать, кто и куда передвигается по городу, чтобы стало понятно, каким направлениям отдавать приоритет в то или иное время.

В первую очередь речь идет об установке детекторов движения транспорта — датчиков. Информация в систему может поступать и от смежных подсистем. Сюда же поступает информация о текущих изменениях в организации дорожного движения (дорожные работы и др.). В идеале можно задействовать систему, которая будет отслеживать передвижение каждого автомобиля, а также передвижение владельцев SIM-карт.

Далее следует обработка всего массива данных о параметрах транспортных потоков для их использования (передачи) и хранения в едином формате. Кстати, подсистема должна различать автобусы и троллейбусы, чтобы на перекрестках светофоры вовремя включали им зеленый свет.

Подсистема «Видеонаблюдения, детектирования ДТП и чрезвычайных ситуаций» передает в диспетчерские пункты и центральный пункт управления изображения с дорог и улиц. Помимо обычного наблюдения за улицами, подсистема должна сохранять видеопоток, чтобы выдать информацию по запросу. Она должна уметь подсчитывать количество транспорта, проезжающего под камерами. Заодно диспетчеры видят состояние проезжей части.

Самая трудная задача для данной подсистемы — выявление факта инцидента. Если обнаружить ДТП сразу в момент его совершения, то аварийного комиссара на место ДТП можно высылать и без звонка водителей. Если, например, на дороге возник затор из-за упавшего груза, то необходимую технику также можно выслать на место безотлагательно.

Итак, информация собрана. На ее основании можно либо задать жесткие режимы движения, либо выработать рекомендации водителям, как проще добраться до конечной точки своего маршрута.

Жесткие режимы движения задает подсистема директивного управления, рекомендуемые — подсистема косвенного управления транспортными потоками.

Для директивной системы главное место занимает адаптивное и координированное управление светофорами. Какая между ними разница?

При адаптивном управлении контроллер работает на базе данных, которая наполняется информации от детекторов движения, стоящих на подъезде к перекрестку. Если с  какого-то направления поток больше, то для него увеличивается интервал зеленого сигнала светофора.

Аналогично при подъезде автобусов и троллейбусов к перекрестку. При их появлении в поле зрения камер цикл зеленого сигнала светофора подстраивается для их беспрепятственного проезда.

При координированном управлении, исходя из прохождения потоков по городу, районам, магистралям и улицам, выбирается такой режим движения для каждого из светофоров, что к каждому последующему перекрестку группы автомобилей подъезжают в момент, когда зеленый сигнал светофора горит уже несколько секунд, и перед перекрестком никого нет. В среде водителей такой режим называется «зеленая волна». Правильное наименование подобного режима — «лента безостановочного движения».

Конфликты движения потоков при их движении через перекресток неизбежны. И если решение задачи безостановочного движения с разных направлений для перекрестка не существует, то приоритет отдается магистральной улице.

Подсистема директивного управления включает в себя пополосное управление. Например, при левом повороте на перекрестке собралась большая очередь, а при движении прямо очереди нет. Тогда электроника на знаках переменной информации «Направление движения по полосам» включает разрешение поворота со второй полосы. И затор быстро «рассасывается».

Данная система отслеживает и движение потока между перекрестками. Если в одной из полос произошло ДТП, то система предупредит водителей об этом с помощью динамических информационных табло — ДИТ.

Как было сказано выше, косвенная система управления потоками только подсказывает водителям, как проще добраться из точки, А в точку Б.

Для начала выделяют объекты притяжения. Это может быть как район города, так и отдельная улица или даже отдельный крупный объект, например, ТРЦ или спортивное сооружение.

Далее строится матрица, как между объектами притяжения курсируют транспортные потоки. Если в нее добавить информацию о времени перемещения, то мы получим матрицу корреспонденции. Задача проектировщиков — довести матрицу до совершенства и получить КМК — качественную матрицу корреспонденции.

Тогда, исходя из времени суток, статистического и реального потока через ту или иную магистраль, можно подсказать водителю, по какой дороге или улице он может попасть из одной точки в другую за минимальное время. Если на  какой-то из дорог образовался затор, то система быстро пересчитает нагрузку на другие дороги, и выдаст водителям рекомендации.

Все подсказки водителям отображаются на динамических информационных табло. Едет водитель, например, с ЧТЗ на Северо-запад, а ему, как в той сказке: 

«По улице Братьев Кашириных поедешь — 30 минут будешь ехать, по проспекту Победы — 27 минут, а по Комсомольскому проспекту — 32 минуты».

Решение — за водителем.

Правда, все это — в идеале, и для российского менталитета не всегда срабатывает. Просто мы не очень-то доверяем информации, полученной не из собственного опыта.

Отдельная подсистема управляет динамическими табло и знаками переменной информации. Для них выработаны стандарты, как генерировать сценарии сообщений для них, в каком месте их располагать, и как именно должна выглядеть выводимая на табло информация. Все это сделано для того, чтобы, во-первых, не удивлять водителей разнобойной подачей информации, а, во-вторых, не перегружать водителей информацией — ставить информационные табло в одном сечении со светофором нельзя.

Перечислять все подсистемы и их функции можно еще долго. Это и подсистемы управления парковочным пространством, и подсистемы взимания платы, и подсистемы связи с автомобилем, когда, например, водителю передают информацию, что сейчас он может нарушить ПДД.

Но в заключение нужно сказать об одной важной детали, без которой разработка ИТС будет бесполезной — это имитационное моделирование. Данные программы предназначены для того, чтобы смоделировать предполагаемые режимы движения на компьютере. Понятно, что если какая-то из разрабатываемых подсистем еще не доведена до совершенства, то проще всего испытывать ее на виртуальной модели реального города.

Самый простой пример. Из-за пустячной ошибки светофор включает зеленый сигнал сразу с двух направлений. Понятно, что за подобные художества ответит организация, обслуживающая данный участок дороги, а уж потом будет разбор полетов с целью выяснить виновника. Потому программисты, естественно, все свои произведения будут испытывать в виртуальном мире, чтобы не рисковать своим гонораром.

Подобные программы существуют с 60-х годов прошлого века. Но современные разработки не в пример круче. Можно получить не только 3D-модель города, но и действительно «прокатать» свои решения, исходя из качественной матрицы корреспонденции, динамических информационных табло и других.

Фото: pixabay.com