АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Наблюдаемое в течение суток изменение интенсивности дви­жения требует соответствующего изменения длительности цикла и разрешающих сигналов. В противном случае задержка транс­портных средств неоправданно возрастает. Многопрограммное жесткое управление способствует снижению задержки, однако не является оптимальным. Оно не способно учитывать кратковре­менные случайные колебания в числе автомобилей, подходящих к перекрестку.

Параметры управления должны учитывать как суточное изме­нение интенсивности, так и ее колебания в один и тот же период времени (случайное прибытие транспортных средств к перекрестку). Это возможно при использовании адаптивного управления, имею­щего обратную связь с транспортным потоком. Она реализуется с помощью детекторов транспорта, расположенных в зоне пере­крестка и обеспечивающих непрерывную информацию о пара­метрах потока.

Но способу переработки этой информации алгоритмы адаптив­ного управления можно разделить на три группы.

1. Алгоритмы, предусматривающие переключение сигналов
светофора по информации о состоянии перекрестка в данном цикле регулирования.

2. Алгоритмы статистической оптимизации, позволяющие по информации о состоянии перекрестка в данный момент определить параметры управления на следующий момент времени на основе вероятностного прогнозирования этого состояния.

3. Алгоритмы случайного поиска. Параметры управления из­меняются случайно с одновременным анализом критерия эффек­тивности (например, задержки). Управление считается оптималь­ным при достижении максимума или минимума критерия эффективности (минимума задержки).

Реализация алгоритмов 2-й и 3-й групп требует применения быстродействующих ЭВМ. Они еще не нашли широкого распро­странения в практике управления дорожным движением. Внедре­ние микропроцессоров в контроллеры перекрестка открывает воз­можность для их реализации в самом ближайшем будущем.

Алгоритмы 1-й группы отличаются сравнительной простотой. Проще и их техническая реализация. Поэтому некоторые из них получили более широкое распространение. К ним относятся сле­дующие алгоритмы.

Алгоритм поиска разрыва в транспортном потоке в направ­лении действия разрешающего сигнала при фиксированных зна­чениях управляющих параметров(время, определяющее разрыв в потоке, минимальная и максимальная длительности разрешаю­щего сигнала). Сигнал переключается с разрешающего на запре­щающий при обнаружении временного интервала между прибы­вающими к перекрестку автомобилями, большего или равного за­данному. В противном случае длительность разрешающего сигнала продлевается на длительность заданного интервала.

Алгоритм поиска разрыва при переменных управляющих пара­метрах, зависящих от условий движения. Такой способ управле­ния является более гибким, так как при этом используется боль­шая информация о параметрах потока. В частности, интервал времени, определяющий разрыв в потоке, задается в зависимости от скорости прибывающих к перекрестку автомобилей, минималь­ная и максимальная длительности разрешающего сигнала зависят от очереди автомобилей соответственно в рассматриваемом и конфликтующем направлениях.

Алгоритмы сравнения плотности потока на подходе к пере­крестку в направлении разрешающего сигнала с транспортной за­держкой в конфликтующем направлении. Сигналы переключаются, если задержка за данный такт регулирования достигнет опреде­ленной длительности, превышающей текущее значение плотности потока. Фактически подобный метод управления преследует цель минимизации общей задержки на перекрестке.

Алгоритм, предусматривающий лишь пропуск очередей, образо­вавшихся в период действия запрещающего сигнала.Сигналы переключаются сразу после проезда стоп-линий последним автомо­билем очереди. Реализация алгоритма основана на информации о потоках насыщения на всех подходах к перекрестку. По потоку насыщения определяют временной интервал между автомобилями очереди, покидающей перекресток. Превышение этого интервала означает, что интенсивность движения стала меньше потока на­сыщения, следовательно, наступил момент смены сигналов.

Алгоритм, предусматривающий перераспределение длитель­ности фаз внутри цикла на основе анализа текущих фазовых коэффициентов в конфликтующих направлениях. Длительность разрешающих сигналов при этом способе управления соответ­ствует фактической загрузке направлений движения. Возможно применение этого алгоритма как с постоянным циклом регулирования, так и с переменным, рассчитываемым заново на каждом шаге управления.

На практике исключительно широкое применение получил лишь алгоритм поиска разрыва в потоке при фиксированных значениях управляющих параметров. Это объясняется простотой самого алгоритма, а также реализующих его автоматических устройств, не требующих использования средств вычислительной техники. Кроме этого, для отработки алгоритма требуется минимум инфор­мации о параметрах потока. В любой момент времени важен лишь факт наличия или отсутствия транспортных средств на подходе к перекрестку. При этом информация не накапливается: с прибытием к перекрестку очередного автомобиля информация о преды­дущем автомобиле не требуется. В силу этого работа по указан­ному алгоритму меньше подвержена влиянию погрешности детек­торов транспорта (нет накопления ошибок). Один детектор может быть использован для нескольких полос обслуживаемого направ­ления движения. К достоинствам алгоритма относится также обес­печение необходимого уровня безопасности движения, ибо при появлении разрыва в потоке в момент выключения разрешающего сигнала есть гарантия отсутствия автомобиля в зоне перекрестка.

Учитывая широкое применение на практике алгоритма поиска разрывов, опишем его более подробно.

Основными параметрами управления, используемыми в рамках данного алгоритма, являются: минимальная длительность основ­ного такта t_3min; максимальная длительность основного такта t_3mах; экипажное время (интервал, определяющий разрыв в потоке) t_ЭК. Эти параметры заранее определяют расчетом. На всех под­ходах к перекрестку устанавливают детекторы транспорта. Рас­стояние от места их установки до стоп-линий в зависимости от скорости автомобилей находится в пределах 30—50 м.

При включении разрешающего сигнала вначале отрабаты­вается длительность t_3min. Это время необходимо для пропуска транспортных средств, ожидавших разрешающего сигнала и на­ходившихся между стоп-линией и детектором транспорта. Кроме того, 4mm должно обеспечить пешеходам возможность перехода проезжей части (минимум до осевой линии).

Если до истечения времени t_3min в зоне детектора не появится ни одного автомобиля, сигналы переключаются с разрешающего на запрещающий (рис. 3.17, а), т. е. происходит переход к следую­щей фазе регулирования. Если до истечения времени t_3min в зоне детектора появится автомобиль, разрешающий сигнал продле­вается на время t_ЭК, которое позволит этому автомобилю пройти расстояние от детектора до стоп-линий. Если до истечения экипаж­ного времени в зоне детектора появится еще один автомобиль (отсутствие разрыва в потоке), то начинается отсчет нового t_ЭК и т. д. Таким образом, каждый последующий автомобиль, проезжающий в зоне детектора до истечения предыдущего времени t_ЭК, продле­вает действие разрешающего сигнала. Переключение сигналов с разрешающего на запрещающий произойдет в том случае, если временной интервал между двумя следующими друг за другом автомобилями окажется больше экипажного времени (рис. 3.17,6).

При высокой интенсивности прибывающего к перекрестку по­тока временные интервалы между автомобилями могут быть мень­ше экипажного времени в течение достаточно большого периода. Это вызовет неоправданное по отношению к конфликтующем} направлению увеличение разрешающего сигнала. Поэтому его длительность должна быть ограничена разумными пределами — не превышать t_3mах.

Таким образом, если в направлении действия разрешающего сигнала в течение t_3mах не будет обнаружен разрыв в потоке, сигналы переключаются (рис. 3.17, в).

Очевидно, что при высокой интенсивности движения на всех подходах к перекрестку (отсутствие разрывов в потоках), на пе­рекрестке автоматически произойдет переход к жесткому регули­рованию с основными тактами, равными соответствующим дли­тельностям t_3mах.

Данный алгоритм реализуется как при пофазном управлении, так и при управлении движением по отдельным направлениям независимо от числа полос, предназначенных для движения в опре­деленном направлении. При пофазном управлении, когда длитель­ность основного такта t₀ является одинаковой для всех направ­лений этой фазы, он продлевается или ограничивается до t_3mах, если даже в каком-то одном из направлений этой фазы не обна­ружен разрыв в потоке.

Исходя из назначения основных параметров управления, их рассчитывают следующим образом:

(3.28)

где п₀ — число автомобилей, стоящих в ожидании разрешающего сигнала между стоп-линией и детектором транспорта и в среднем приходящихся на полосу дви­жения (определяется путем наблюдений); М_Н— среднее значение потока насыще­ния, приходящегося на одну полосу движения в данной фазе (для приближенных расчетов отношение 3600/М_Н, можно принять равным 2 с), ед/ч;

или

(3.29)

где — расстояние от тротуара до островка безопасности или линии разметки, разделяющей потоки противоположных направлений, м.

В качестве расчетного принимают большее значение t_3min из полученных по формулам (3.28) и (3.29). Обычно t_3min лежит в пре­делах 7—12 с.

Длительность

(3.30)

где t_o— длительность основного такта данной фазы, рассчитанная для случая жесткого управления по формуле (3.15) в условиях пикового периода часов суток.

Как видно из формулы (3.30), t_3mах больше t₀ на 20—З0 %. Это делается для облегчения условий движения в наиболее загру­женных направлениях, учитывая, что высокая интенсивность дви­жения (когда длительное время отсутствует разрыв в транспорт­ном потоке) обычно наблюдается не на всех подходах к пере­крестку.

Как уже упоминалось, в течение экипажного времени автомо­биль должен успеть пройти расстояние от детектора до стоп-линий. Это зависит от скорости автомобиля, которую определяют натур­ными наблюдениями. Затем принимают, что автомобиль с момента пересечения детектора движется до стоп-линий с постоянной ско­ростью. С учетом этих замечаний экипажное время

(3.31)

где — расстояние от места установки детектора транспорта до стоп-линий, м; V_a — средняя скорость движения автомобиля на подходе к перекрестку (без торможения), км/ч.

Значения t_эк необходимо рассчитать для всех направлений дан­ной фазы регулирования и в качестве управляющего параметра принять наибольшее из полученных. Обычно t_эк находится в пре­делах 4—5 с.

Промежуточные такты рассчитывают по формуле (3.9) в со­ответствии с методикой, изложенной в подразд. 3.5. Необходимо лишь отметить, что при низкой интенсивности движения, когда длительность разрешающего сигнала редко достигает максималь­ного значения, рассчитанный по этой формуле промежуточный такт может оказаться избыточным. Это объясняется тем, что время t_эк частично выполняет роль промежуточного такта и гарантирует достижение автомобилем стоп-линий еще при зеленом сигнале све­тофора.

Алгоритм поиска разрывов в потоке по сравнению с жестким управлением обеспечивает снижение задержки на 10—60%. Это во многом определяется загрузкой перекрестка. Высокая эффек­тивность алгоритма наблюдается при малоинтенсивном движении, что достигается за счет снижения числа ненасыщенных направ­лений движения.

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 1149; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!