Организация и управление движением.

С точки зрения системного подхода, все способы организации и методы управления движением на дорогах можно разделить на методы, действующие в реальном времени (здесь назовем их on-line методы), и вне его (off-line методы).

К первой группе относится ручное регулирование, а также алгоритмы автоматизированного контроля, основанные на получении информации от детекторов транспорта (ДТ). На основании on-line методов осуществляется разработка адаптивных систем контроля за движением (Adaptivecontrolsystem – ACS), которые используют данные в «реальном времени» и автоматически изменяют время продолжительности срабатывания сигналов в ответ на меняющееся состояние транспортных потоков. В ряде случаев адаптивные системы могут автоматически, с течением времени, определить наилучшие режимы работы светофорных объектов в том числе в условиях нерегулярного движения. Иными словами, адаптивные системы являются самообучающимися. Однако, следует отметить, что процесс «самообучения» может быть длительным. Кроме того, в условиях перегруженного движения адаптивная система организации и управления движением, как правило, неэффективна, так как, с одной стороны, имеет место неразрешимый конфликт транспортных запросов, а с другой — качественное решение оптимизационной задачи внутри цикла невозможно по причине недостатка времени для выполнения серьезного расчета. Поэтому в настоящее время большинство адаптивных систем работают «от оптимальных исходных планов», подлежащих изменению внутри цикла только в ограниченных пределах (Рис. 1).

Рис. 1. Способ адаптивного контроля с многократной сменой заранее оптимизированных фазовых таблиц.

Алгоритмов, действующих вне реального времени, подразделяются на методы, позволяющие изменять управляющие параметры в суточном или календарном цикле регулирования, и методы, обеспечивающие однократное задание таких параметров на длительный период времени. Это все алгоритмы светофорного регулирования, работающие в режиме календарной автоматики.

В группе off-line алгоритмов организация и управление движением может применяться на этапе сбора информации для контроля транспортных потоков, этапе принятия решения (при расчете управляющих параметров и выборе периода их действия) и на этапе доведения управляющих параметров до технических средств регулирования. ArteryLite предполагает автоматизацию всех трех этапов.
Управляемым объектом в системах организации и координирования движения является транспортный поток. Главные особенности управления транспортными потоками:

  • нестационарность по времени суток, дням, в течение месяца, сезонам года, годам (рис. 2-4 иллюстрируют суточную динамику на различных магистралях г. Москвы).
  • стохастичность, то есть их характеристики допускают прогноз только с определенной степенью вероятности. В общем случае текущую величину характеристики транспортного потока можно рассматривать как комбинацию детерминированной и вероятностной составляющей.
  • неполная управляемость, суть которой состоит в том, что даже при наличии у системы контроля полной информации о транспортных потоках и возможности доведения управляющих воздействий до каждого водителя, эти воздействия в ряде случаев в принципе могут носить только рекомендательный характер. Таким образом, можно говорить о принципиальной невозможности достижения 100% эффективности управляющего воздействия.

Рис. 2.  Суточная динамика дорожного движения на различных магистралях г. Москвы, направление – в центр

Рис. 3. Недельные колебания транспортных запросов на участке радиальной магистрали в Москве (данные 2006 – 2009 года)

Рис. 4. Сезонные колебания транспортных запросов на участке радиальной магистрали в Москве (данные за 2005 – 2008 годы)

В соответствии с рассмотренными выше особенностями объектов и применяемых методов, управление транспортными потоками может быть осуществлено при помощи следующих приемов:

  • центральное адаптивное управление, где организация и координация движения полностью переложены на центральную систему, и воздействие формируется в on-line режиме, при этом:
  • перерасчет планов координации производится в режиме реального времени,
  • используется библиотека временных планов, рассчитанных заранее;
  • локальное адаптивное управление, подразумевающее саморегулирование движения на локальном уровне с использованием интеллектуальных контроллеров с заранее задаваемыми параметрами цикла, либо с постепенно настраиваемыми по актуальным данным параметрами цикла;
  • локальное повременное управление движением, при котором выбор планов производится из библиотеки планов, рассчитанных заранее с использованием различных программ оптимизации;
  • комбинированный контроль, при котором происходит совместная координация управления с центральной станции и с локального контроллера, причем основной приоритет может отдаваться как центральной станции, так и локальному контроллеру, по выбору пользователя.
  • оперативное управление – манипулирование транспортными потоками в случае наличия какого-то запланированного (незапланированного) события, например шествия, спортивного мероприятия и пр.

Разработка оптимальных планов управления для всех вышеперечисленных приемов может быть произведена в программном комплексе ArteryLite.