На улицах наших городов и на магистралях все чаще стали появляться электронные табло, знаки переменной информации, разнообразные датчики и видеокамеры. Светофоры стремительно «умнеют», а каждый уважающий себя город стремится организовать у себя «центр управления дорожным движением». Спрос рождает предложение, и некоторые компании начинают осваивать новое для них направление — автоматизацию дорожного движения.
Проекты в этой области из разряда «повесить оборудование на столбы и попилить бюджет» плавно смещаются в сторону «решить транспортные проблемы города перед выборами», что подразумевает более разумный подход к проектированию и достижение вполне практических и общественно полезных целей. И если раньше эти проекты были исключительно в руках строителей, то теперь к ним стали привлекать системных интеграторов и софтверных разработчиков. Именно по этой причине появилась эта публикация. Кто знает, что вам, коллеги, придется автоматизировать в следующий раз?
Сегодня мы посмотрим на дорожное «железо», устанавливаемое на магистралях.
Как и любая автоматизированная система управления, АСУДД получает информацию «с полей» или от оператора, обрабатывает ее и генерирует управляющие воздействия. Соответственно, можно разделить все, что стоит «в полях» на две группы. Первая группа собирает информацию, а вторая оказывает воздействие на транспортные потоки
Детекторы транспортного потока.
Задача детекторов транспортного потока заключается в сборе следующей информации о потоке:
интенсивность (количество машин в единицу времени)
средняя скорость за интервал
заполненность полосы или дороги (процент занятого автомобилями пространства дороги)
Детекторы транспортного потока оснащаются двумя или тремя датчиками разного типа («двойная» и «тройная» технологии). Так, в «тройных» детекторах микроволновый радар измеряет скорость, ультразвуковой детектор обеспечивает оценку габаритов и классификацию машин по классам, а многоканальный инфракрасный детектор обеспечивает подсчет машин, определение интенсивности и занятости.
Как правило, детектор может контролировать только одну полосу. Поэтому размещают их на опоре по нескольку штук сразу, по числу полос. Соответственно, интенсивности суммируют, а скорости и занятость усредняют.
По трем перечисленным показателям можно определить состояние потока на «сечении», то есть на участке под детекторами. Когда поток машин нарастает, например, в час пик, то интенсивность и скорость сначала растут. Потом скорость немного падает, а потом уже наступает то, что мы называем «пробка». Машины едут медленно и с остановками, интенсивность резко падает, скорость тоже. А занятость, наоборот, резко возрастает.
На следующем графике показана картина с реальных детекторов на четырехполосной магистрали за сутки.
Невооруженным глазом видно, как в вечерний час пик появляется «пробка». В общем-то нехитрая наука. Если сюда добавить анализ статистики за предыдущие периоды, получится полноценная система по сбору и первичной обработке информации о транспортных потоках.
Автоматические дорожные метеостанции (АДМС)
На магистралях иногда можно увидеть высокие мачты, на которых установлена эдакая бочка-«пепелац» (вариант — металлическая коробка), из которой торчат всякие любопытные штуки — флюгеры, антенны и объективы. Это автоматическая метеостанция. Она собирает информацию о погодных условиях и состоянии дорожного покрытия. Например, информацию о наличии на асфальте «черного льда», который на магистрали может привести к очень нехорошим последствиям. Список измеряемых параметров может достигать трех десятков позиций и выглядит весьма утомительно, чтобы его тут приводить.
Метеостанции периодически передают информацию о погодных условиях в виде текстового или XML файла заинтересованным сторонам. Например, в АСУДД. Погодная информация может повлиять на введение определенных скоростных ограничений, а также на запуск специфических управляющих сценариев в зоне «катаклизма»
Видеонаблюдение и автоматический анализ видео
Само видеонаблюдение на дороге нас, как разработчиков софта, мало интересует. Как правило, видеонаблюдение является отдельной подсистемой и не касается управляющего софта АСУДД. А вот то, что к видеопотоку можно подключить аналитический модуль, нам очень интересно. Потому что это дает возможность автоматически фиксировать всевозможные инциденты в области видимости, которые оператор может проглядеть. Например, сейчас существуют системы, которые могут определять ДТП, непредвиденную остановку автомобилей, выпавший груз, пожар и движение против потока. Всю дорогу покрывать этими системами смысла нет, так как это довольно дорогое удовольствие. Но вот в тоннелях или на горных серпантинах, использование этих систем вполне оправданно.
Системы автоматического обнаружения инцидентов состоят из закрепленных над дорогой и правильно «нацеленных» видеокамер и аналитического софта, который в сухом остатке сообщает оператору или системе место и тип зафиксированного инцидента.
Знаки и табло
Управление дорожным движением для автомобилистов выражается в привычной им форме — в виде дорожных знаков, сигналов светофора и всевозможной информации на электронных табло. Иногда используются автоматические шлагбаумы (на парковках, в тоннелях и на платных дорогах). На западе также принято ограничивать въезд на автострады (On-ramp metering).
Знаки и табло переменной информации представляют собой массивы светодиодов с довольно сложной начинкой. Так как они предназначены для работы в уличных условиях, в них предусмотрены режимы обогрева, охлаждения, защиты от конденсата и от обледенения. Они умеют контролировать свое состояние (как и все остальное дорожное оборудование) и сделаны из довольно прочного материала. Вблизи электронный дорожный знак выглядит устрашающе — это эдакий шкаф висотой с человека, светодиоды спрятаны внутрь углублений в прочной решетке. Знак должен быть хорошо видимым на расстоянии и в то же время не должен бликовать на солнце.
Знаки умеют отображать фиксированное количество картинок, в зависимости от моделей. Электронные табло также отличаются разнообразными ограничениями по шрифтам, числу строк и количеству «пикселей» по горизонтали. Некоторые умеют отображать буквы только в отдельных квадратиках, а некоторые предоставляют полную свободу в рамках своего «разрешения». Управлять всем этим помогают дорожные контроллеры.
Дорожные контроллеры
Вот фото типичного дорожного контроллера. Обычно эти бедолаги устанавливаются в уличных условиях в специальных железных шкафах.
Дорожные контроллеры это обычные компьютеры в промышленном исполнении. Как правило, внутри у них трудится «обкоцаный» Linux. По функциональным возможностям они значительно отличаются друг от друга. Экземпляр на фото умеет собирать телеметрическую информацию с детекторов транспортного потока и зажигать знаки и табло на одной опоре. Как видно на фото, у него есть контактный ЖК экранчик, который позволяет наладчику в полевых условиях провести конфигурирование устройства. Часто контроллеры снабжаются интерфейсами для быстрого бекапа и восстановления, что позволяет провести настройки в теплом офисе, а на холодном ветру на опоре только по-быстрому залить информацию в контроллер, если этого нельзя сделать по сети (например, в случае использования GPRS сетей). Некоторые контроллеры могут содержать дополнительные управляющие программы, позволяющие им действовать самостоятельно при обрыве связи с центром.
Интерфейсы и сетевые протоколы контроллеров жестко стандартизированы, вся документация открыта. Тогда как внутренний фирменный софт и управляющие алгоритмы защищаются «лучше форта Нокс».
А как же светофоры?
Исторически сложилось разделение оборудование на «магистральное» и «городское». Мы рассмотрели первую группу. А вот на городское оборудование отведем отдельный пост, так как там свои контроллеры, свои традиции и своя терминология.
В следующий раз мы рассмотрим как работают адаптивные схемы регулирования движения, как светофоры взаимодействуют друг с другом по сети и какие архитектурные решения используются на рынке для управления перекрестками в городах.
Еще интересно почитать:
