СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОФОРАМИ НА РЕГУЛИРУЕМОМ ПЕРЕКРЕСТКЕ
METHOD FOR AUTOMATIC CONTROL OF TRAFFIC LIGHTS ON CONTROLLED INTERSECTION

Изобретение относится к способам управления транспортными потоками с помощью светофоров и может быть использовано для оптимизации движения на пересекающихся транспортных магистралях, расположенных на одном уровне, с целью уменьшения дорожных «пробок».
Известен способ управления движением транспортных потоков через перекресток путем подачи с помощью светофоров, установленных на границах перекрестка, определенной последовательности управляющих световых сигналов: зеленого, разрешающего движение транспортного потока; красного, запрещающего движение, и желтого (красного - желтого), предупреждающего о смене сигнала. Этот способ основан на использовании статистической модели измерения интенсивностей транспортных потоков по всем направлениям транспортных магистралей в зависимости от определенного времени суток и дня недели [1, 2].
Недостаток данного способа заключается в том, что автоматическое переключение светофоров осуществляется независимо от текущего количества транспортных средств, находящихся на проезжей части перед регулируемым перекрестком. Это не обеспечивает оптимальный режим переключения светофоров, что, как правило, приводит к снижению пропускной способности перекрестка и созданию дорожных «пробок».
Известен также способ управления движением транспортных потоков на перекрестке, который может быть принят за прототип [3], заключающийся в измерении интенсивности движения транспортных потоков на каждом направлении перекрестка путем подсчета за период опроса количества транспортных средств на каждом направлении перекрестка и последовательном переключении светофорных сигналов в зависимости от полученных результатов. При этом определяют среднюю интенсивность транспортных потоков для каждой из возможных для данного перекрестка фазы управления путем подсчета за период опроса числа транспортных средств на всех направлениях движения каждой фазы и деления его на число направлений движения, участвующих в данной фазе. Причем для каждого направления движения перекрестка определяют абсолютное значение величины отклонения интенсивности транспортных потоков на нем от величины средней интенсивности транспортных потоков фазы регулирования, в которой участвует данное направление. Затем суммируют абсолютные отклонения интенсивностей движения для фаз, входящих в каждую из возможных программ регулирования, сравнивают полученные суммы и выбирают на следующий период опроса программу управления с наименьшей суммой отклонений интенсивностей движения транспортных средств по направлениям, входящим в данную программу управления, от величин средних интенсивностей транспортных потоков соответствующих фаз регулирования.
Недостатком данного способа является отсутствие достоверных данных о наличии транспортных средств перед перекрестком, что приводит к низкой пропускной способности перекрестка и образованию дорожных «пробок».
Предлагаемый способ автоматического управления светофорами на регулируемом перекрестке, заключающийся в определении интенсивности движения транспортных потоков в каждом направлении перекрестка путем подсчета за период опроса количества транспортных средств, имеющихся на каждой полосе движения, для чего в плоскости линий «Стоп» устанавливают основные датчики, формируют на следующий период опроса продолжительность фаз работы светофорных объектов, отличающийся тем, что на каждой полосе движения по направлению к перекрестку на одинаковом расстоянии от линии «Стоп» устанавливают дополнительные датчики, в каждом из которых за период опроса определяют количество транспортных средств, находящихся на всех полосах движения, как разность между показаниями дополнительных и основных датчиков, находят наибольшие значения разностей для всех фаз работы светофоров в периоде опроса, умножают их на среднее время проезда перекрестка одним транспортным средством, в результате чего получают продолжительность во времени каждой фазы работы светофорных объектов, просуммировав которые получают величину периода опроса их работы.
Предлагаемый способ основан на определении фактического количества транспортных средств, находящихся на каждой полосе движения по направлению к перекрестку, для чего, кроме основных датчиков в плоскости линии «Стоп», устанавливают дополнительные датчики на некотором, но одинаковом для всех полос движения расстоянии, и находят разности между показаниями дополнительных и основных датчиков. Чем больше транспортных средств (ТС) будет находиться перед светофором (линией «Стоп»), тем дольше для них должен будет гореть зеленый свет и наоборот. Таким образом, предлагаемый способ за счет автоматического определения количества ТС, находящихся перед светофорами, с разных сторон регулируемого перекрестка обеспечивает оптимальный режим работы светофоров на регулируемом перекрестке, а следовательно, позволит уменьшить дорожные «пробки».
Рассмотрим подробнее принцип работы предлагаемого способа. Предположим, что период работы светофорных объектов на данном перекрестке состоит из нескольких фаз движения (только прямо, только влево, прямо и вправо, переход пешеходов и т.п.). Причем фазы учитывают движение транспортных средств со всех сторон перекрестка. На конец периода опроса находят наибольшее количество транспортных средств (ТС), находящихся на одной из полос движения для каждой фазы. Например, движение только прямо разрешено одновременно по трем полосам. Следовательно, все эти полосы относятся к одной фазе периода работы светофоров. Среди этих полос находят полосу с наибольшей загруженностью для данного периода, то есть полосу, где между дополнительным и основным датчиками находится наибольшее количество ТС. Умножая эти наибольшие значения, полученные для каждой фазы, на среднее время проезда перекрестка одним транспортным средством, определяют времена каждой фазы, к сумме этих времен прибавляют время, необходимое для перехода пешеходов. В результате этого получают величину последующего периода опроса и времена фаз работы светофорных объектов в этом периоде.
Все установленные датчики (дополнительные и основные) сфокусированы на полотно дороги, чтобы эффективнее и достовернее подсчитывать количество ТС. Датчики могут быть акустическими, лазерными, ультразвуковыми, видеокамеры - это те, которые устанавливаются над дорогой, а также пневматическими, гидравлическими, механическими, которые можно устанавливать в полотне дороги.
Все дополнительные датчики устанавливают на фиксированном, но максимально возможном расстоянии от линий “Стоп” перекрестка для всех полос движения, а основные датчики располагают непосредственно в плоскости каждой из линий “Стоп”. Дополнительные датчики предназначены для подсчета ТС, подъезжающих к перекрестку, а основные датчики - для подсчета количества ТС, покидающих перекресток. Это позволит в каждом периоде определять количество ТС, находящихся в зоне между датчиками (в так называемом «кармане»). Максимально возможное расстояние для установки дополнительного датчика необходимо для большей достоверности определения количества ТС, находящихся в «кармане». Если в промежутке между дополнительным и основным датчиками имеются местные выезды или въезды, то они также должны быть оснащены датчиками. Все ТС, приближающиеся к светофорам, должны быть безошибочно зафиксированы как дополнительными, так и основными датчиками. Для этого необходимо, чтобы в пределах между дополнительными и основными датчиками имелись сплошные полосы разметки на дороге, пересечение которых является нарушением правил дорожного движения. В противном случае перестроение ТС в промежутках между дополнительными и основными датчиками приведет к неверным результатам при определении времени каждой из фаз периода опроса, а следовательно, и к нарушению оптимального проезда ТС через перекресток.
Использование данного способа позволит также определять общее количество ТС, проезжающих по контролируемой трассе (трассе, оснащенной датчиками), в течение любого промежутка времени (час, день, месяц или год).
Литература
1. Плотников A.M. Разработка схем организации движения транспортных и пешеходных потоков на регулируемых перекрестках. Учебное пособие для вузов. - СПб.: Нестор-История, 2010. - 110 с, 58 ил.
2. Руководство по регулированию движения в городах. М., 1974 г.; Ю.А. Кременец, Технические средства организации дорожного движения. М. 1990 г.
3. Авторское свидетельство СССР №1399800 A1, МПК G08G 1/01, опубл. 30.05.88. Бюл. №20.