- PDF Free Download

Transkript

1 Vážení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, že není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umis ováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN technická literatura redakce@ben.cz

2 Optimalizace èasu zelené Bìhem optimalizace ofsetu jsou všechny fázové zmìny svìtelných signálù uzlu zaøazeny souèasnì, což má za dùsledek, že doba zelené každé signální skupiny je konstantní Pøi následné optimalizaci parametru PI je individuálnì optimalizována délka zelené pro všechny signální skupiny, pøièemž není dovoleno, aby délka zelené byla kratší, než je povolená minimální hodnota Redukce délky front Jako souèást výpoètù dopravního chování v linii poèítá TRANSYT odhady maximálních délek front, které je možno oèekávat pro dané nastavení svìtelných signálù U nìkterých krátkých linií mùže fronta dosáhnout z jedné køižovatky na druhou a tím jí blokovat Tento nebezpeèný efekt není zatím v metodì TRANSYT modelován, a pøedpokládá se, že k blokování pøedchozí køižovatky nedochází TRANSYT/8 již obsahuje programový modul, kde uživatel mùže nastavit limitní hodnoty délek front pro vybrané linie Modul optimalizace se pak pokusí nalézt takové parametry øízení, kdy se vytvoøí fronta menší než je zadaná hodnota Do výpoètu PI jsou pak zahrnuty dodateèné penalizace, jestliže nastavení zpùsobí pøevýšení limitní hodnoty délky fronty Optimalizace doby cyklu Optimalizace doby cyklu pro každý uzel v síti je složitá optimalizaèní úloha Jeho volba pùsobí spolu s jinými rozhodnutími na to, zda rozdìlit SSZ v oblasti do dvou nebo více suboblastí, ve kterých bude použita rùzná doba cyklu Vìtší poèet suboblastí pøináší užitek v tom, že lze použít kratší doby cyklù, než by bylo možné v celé oblasti se spoleènou dobou cyklu Toto øešení pøipouštìjící použití více dob cyklu vyžaduje složitìjší optimalizaci Typickým pøíkladem mùže být stav, že všechny dopravní uzly v oblasti mají optimalizovánu dobu cyklu na 70 s, ale menší Performance Index by byl dosažen po rozdìlení oblasti, kdy bude vìtšina øadièù pracovat s 90sekundovou dobou cyklu a na nìkolika vybraných køižovatkách bude použita polovièní doba cyklu Pøi návrhu dob cyklu, mùže dopravní inženýr využít svých zkušeností pøi výbìru kombinace suboblastí, doby cyklu, polovièního cyklu, opakované zelené a také sledu fází Použitím programu TRANSYT k testování rùzných možností navržených heuristicky a na základì zkušeností je možno dosáhnout zlepšení, v porovnání s jednotnou dobou cyklu udává se, že mùže být dosaženo až 10 % zlepšení v poètu zastavení a ve zdržení Závìr k metodì TRANSYT Metoda vychází z implicitního matematického modelu, který je uživatelsky pøístupný, srozumitelný a modifikovatelný TRANSYT lze využít pro návrh sestav signálních plánù s pevnými èasy v úrovni centrálního øízení dopravní oblasti Samozøejmým pøedpokladem je citlivý návrh oblastí a volba preferovaných smìrù 100 P PØIBYL, M SVÍTEK INTELIGENTNÍ DOPRAVNÍ SYSTÉMY A

3 TRANSYT se používá v desítkách aplikací na celém svìtì pro výpoèet a optimalizaci dopravních sítí v režimech pevných èasù Lze ho však použít i pro výpoèet limitních hodnot regulovaných velièin (maximální délky signálu Volno) v pøípadì dynamického øízení Znaèným pøínosem je, že je dostupný i na PC, takže umožòuje velmi operativní práci Program TRANSYT však u nás není souèástí klasických dopravnì-inženýrských pracoviš a není známo, že nìkde v Èeské republice pracuje efektivnì úplná a poslední verze programu V této kapitole je uvedena pomìrnì detailní analýza, nebo metoda mùže být i prostøedkem pro výpoèet sítì s modifikovanými vstupními parametry a umožòuje tak vypoèítat základní bázi regulovaných velièin i pro adaptivní øízení sítì Bližší popis této metody je v lit [33] 2 5 CENTRALIZOVANÁ INTELIGENCE Nejrozšíøenìjšími pøedstaviteli øízení v reálném èase s centralizovanou inteligencí jsou programy SCOOT a SCATS Oba tyto programy inkrementálnì, v reálném èase, optimalizují délku cyklu, fázové sekvence a ofset SCOOT (Split, Cycle and Ofset Optimalization Technique) je typickým a nejrozšíøenìjším pøedstavitelem on-line sí ovì pùsobících dopravních programù Metoda byla vyvinuta v Anglii laboratoøí TRL ve spolupráci s dalšími anglickými firmami Program on-line optimalizuje performance index pro sí (PI), pøièemž základní vstupní velièinou jsou mìøená dopravní data Programové vybavení SCOOT používá simulaèní makroskopický model jízdy vozidel, založený na Cyclic Flow Profile (dále CFP) podobnì, jak jej používá metoda TRANSYT Pomocí modelu se urèí kolik vozidel pøijede na èervenou Program predikuje délku front pro rùzné hypotetické zmìny dopravních parametrù Vždy nìkolik sekund pøed pøedpokládanou zmìnou fáze SCOOT pomocí modelu jízdy vozidel urèuje, zda je lepší fázi prodloužit nebo naopak pøejít ihned na další Podobnì je optimalizována doba cyklu a ofset Parametry pro øízení jsou nastavovány, pokud je to nutné, v každém následujícím cyklu, ale vždy po pevnì daných inkrementálních pøírùstcích Pøi optimalizaci se stává, že se program pohybuje v oblasti lokálního minima indexu PI a ne globálního minima Program mùže zlepšovat øízení pevnými èasy tím, že monitoruje tok vozidel a obsazenosti detektorù v oblasti a upravuje parametry øízení v reálném èase, dle okamžitých hodnot Tím je schopen reagovat na okamžité excesy v dopravì Na základì tìchto hodnot a na základì výzev, napø od vozidel MHD, nastavuje v daných èasových intervalech (2 4 s) délky jednotlivých fází øízení Model jízdy vozidel je tedy založen na CFP, pøièemž CFP jsou reálnì zmìøené hodnoty na pøíslušných vjezdech Program SCATS byl publikován v sedmdesátých letech v Austrálii laboratoøí Roads and Traffic Authority v Novém Jižním Walesu Vstupními parametry A 2 TELEMATICKÉ SYSTÉMY VE MÌSTECH 101

4 jsou intenzity a obsazenosti (rychlosti) na pøíslušném vjezdu køižovatky bìhem doby zelené Tyto hodnoty jsou pøenášeny na centrální poèítaè, kde jsou vypoèítány stupnì saturace Množina parametrù saturace je potom vstupem pro výpoèetní algoritmus optimalizující doby zelené a ofset V další kapitole je podrobnìji analyzován program SCOOT, jako typický pøedstavitel této kategorie programù Metoda SCOOT Základní konfigurace systému pøi øízení dopravy dle SCOOT je popsána v obr 2 13 Stejnì jako program TRANSYT používá dopravní model, který predikuje celkové zdržení a poèet zastavení pro jednotlivá nastavení signálních plánù øadièù V pøípadì metody TRANSYT je model off-line, to znamená, že predikce prùmìrných zpoždìní vychází ze zadaných prùmìrných intenzit vypoètených z historických dat U metody SCOOT je model on-line, to znamená, že predikce zpoždìní a zastavení jsou pøepoèítávány bìhem každých nìkolika vteøin z nejnovìjších mìøení dopravního proudu Optimalizaèní procedury u SCOOT a TRANSYT si jsou podobné v tom, že oba programy automaticky a soustavnì mìní stávající signální plány a provedou pouze ty zmìny, u kterých dopravní model pøedpoví že budou prospìšné Na rozdíl od TRANSYT však optimalizace u SCOOT pracuje v reálném èase a zmìny jsou provedeny okamžitì Obr 2 13 Základní konfigurace systému pøi øízení dle SCOOT Dopravní model SCOOT Dopravní model užívá data mìøená v reálném èase (aktuální délky zeleného signálu, doby èervených a mìøení pøítomnosti vozidel z detektorù) a data, která jsou pøedem nastavena pro øízenou oblast (umístìní detektorù na komunikaci a stupeò preference) Všechny tyto parametry jsou použity k predikci front vozidel, jejich zpoždìní a zastavení pro optimalizaèní výpoèty 102 P PØIBYL, M SVÍTEK INTELIGENTNÍ DOPRAVNÍ SYSTÉMY A

5 Detekce vozidel Informace o chování dopravy jsou získávány z dopravních detektorù (indukèních smyèek), které jsou umístnìny na pøístupech ke všem signalizovaným køižovatkám øízeným programem SCOOT Je možné použít i jiné detektory, které podají stejnou informaci o pøítomnosti vozidla (videodetekce, infra detektory, atd ) Detektory jsou umístìny nejenom standardnì pøed Stop-èárou, ale i co nejdále proti smìru pohybu vozidel (ideálnì, ihned za pøedchozí køižovatkou) tak, aby bylo možné detailnì sledovat pohyb vozidel smìrem ke Stop-èáøe Detailní pravidla pro umis ování dopravních detektorù vyplývají z konkrétního návrhu systému SCOOT pro konkrétní konfiguraci køižovatek Intenzitní profil cyklu Data z detektorù udávající intenzitu vozidel a obsazenost detektorù jsou používána v modelu SCOOT ve formì intenzitních profilù cyklu (CFP) a program pracuje pouze s tìmito profily Dopravní data jsou souèasnì mìøena on-line v každém jízdním pruhu SSZ a vytváøí tak typický obraz souèasného stavu dopravy Obr 2 14 ukazuje tøi pøíklady intenzitních profilù cyklu; každý profil je tvoøen histogramem intenzit vozidel pro zvolený èasový rastr Obr 2 14 zobrazuje tøi rozdílné typy intenzitních profilù Takovéto prùbìhy intenzit by se mohly vyskytnout na tøech rùzných komunikacích v oblasti øízené programem SCOOT nebo se mohou vyskytnout na pøíjezdu k jedné køižovatce v rùzných obdobích dne Profil A znázoròuje, že detektor vykazuje vysokou intenzitu vozidel bìhem první poloviny doby cyklu Jestliže nejsou žádné jiné dùvody, mùže být docíleno minimalizace zpoždìní tím, že zelený signál je navržen tak, aby propustil shluk vozidel právì v první polovinì cyklu Absolutní hodnoty intenzit v profilech A a B jsou shodné, nebo profil B je støední hodnotou celkové intenzity dopravy profilu A Podstatným rozdílem je, že je rùzné èasové rozložení intenzit v dobì cyklu: intenzity dopravy v profilu B jsou rozloženy rovnomìrnì a nevykazují žádné podstatnìjší zmìny bìhem doby cyklu Je zøejmé, že tam, kde jsou intenzitní profily tohoto tvaru a netvoøí se shluky vozidel, nemùže koordinace svìtelných signálù pøíliš zlepšit øízení Tento efekt lze pozorovat, jestliže jsou prùmìrné intenzity v øízené dopravní síti velké a dopravní sí je na mezi saturace Intenzitní profil mùže být plochý i pokud je pøedchozí køižovatka znaènì vzdálená (více než jeden kilometr) a vozidla pak nepøijíždìjí ve shlucích, ale náhodnì v dobì cyklu a rozložení závisí na vzdálenosti a skladbì dopravního proudu Profil C popisuje stav dopravy, kde se bìhem cyklu vytváøí dva shluky vozidel V této situaci mùže koordinace SSZ pøinést prospìch buï prvnímu nebo druhému shluku, ale ne obìma souèasnì, protože by bylo nutné mít na následující køižovatce dvì zelené fáze z jednoho smìru v jednom cyklu, což není prakticky možné Výše uvedené popisy profilù A, B a C ukazují, že intenzitní profil cyklu obsahuje informace potøebné ke koordinaci SSZ Úkolem modulu optimalizace je A 2 TELEMATICKÉ SYSTÉMY VE MÌSTECH 103

6 Obr 2 14 Intenzitní profily cyklu pak využívat informace vyvozené z tìchto profilù k optimálnímu nastavení naèasování signálù pro celou øízenou dopravní sí Samozøejmì se jedná o nejlepší možný kompromis pro koordinaci všech dopravních proudù v oblasti øízené SCOOT metodou V programu SCOOT mùže dopravní inženýr rozhodnout o seskupení SSZ do jedné nebo více suboblastí Doba cyklu mùže být rùzná v každé suboblasti, ale musí být zásadnì shodná pro všechny dopravní øadièe v této suboblasti nebo mùže být i polovièní Predikce front V každé èásti vozovky, na které je mìøen intenzitní profil cyklu, predikuje dopravní model SCOOT aktuální hodnoty délek front Obr 2 15 znázoròuje použité principy této predikce Dopravní detektor umístìný proti smìru jízdy na konci linie zaznamenává údaje o prùjezdu vozidel smìrem k následující SSZ Typický tvar intenzitního profilu cyklu je znázornìn v obrázku vedle detektoru Øídicí poèítaè využívá informace o intenzitì dopravy za celou dobu cyklu Na jeho konci je údaj nulován a proces aktualizace profilu pokraèuje s poèátkem dalšího cyklu Prùmìrný èas jízdy získaný z detektorù je jedním z údajù, které jsou požadovány pro zpøesnìní optimalizace Doba jízdy je použita k pøedpovìdi, kdy shluky vozidel, které jsou zaznamenány detektorem na konci linie dosáhnou ke Stop-èarám následující SSZ Poèítaè SCOOT pøímo ovládá spínání èervených a zelených signálù, a proto zná jejich souèasné hodnoty Tím je možné urèit délku fronty, která vznikne pøíjezdem vozidel na Stop-èáru bìhem èerveného signálu Tyto fronty narùstají až do dalšího sepnutí zeleného signálu, kdy se fronty vyklízí Rychlost vyklízení je dána saturaèním tokem zeleného signálu, který specifikuje dopravní inženýr na základì konkrétní situace daného vjezdu Je zøejmé, že tyto predikce délky front nemohou být zcela pøesné z nìkolika dùvodù Napøíklad nìkterá vozidla, která projíždí pøes vzdálený detektor mohou pøed následující Stop-èárou zaparkovat nebo odboèit Dále mohou vozidla ze Stop-èáry odjíždìt dle jiného dopravního modelu, respektive v jiném saturo- 104 P PØIBYL, M SVÍTEK INTELIGENTNÍ DOPRAVNÍ SYSTÉMY A