Dziedzina, jaką jest inżynieria ruchu i zadania, jakie są przed nią stawiane obejmują szeroki zakres wiedzy. Obserwując wyraźny wzrost współczynnika motoryzacji można zauważyć, iż inwestycje w infrastrukturę drogową nie rozwiązują już podstawowego problemu związanego z wysoką kongestią ruchu. Rezerwy uzyskiwane w postaci przepustowości rozbudowywanego układu z jednej strony nie są wymierne do ponoszonych kosztów, z drugiej zaś – mało efektywne, ponieważ szybko wykorzystywane. Stawia to przed projektantami wyzwania, dotyczące poszukiwania wydajnych rozwiązań. Bardziej złożone metody sterowania ruchem drogowym zmierzają w kierunku wykorzystania zestawów aplikacji do projektowania programów sygnalizacji świetlnej, symulacji i analiz ruchu, a także planowania ruchu w ujęciu obszarowym. Kierunek kompleksowych rozwiązań nadają również specyfikacje poszczególnych systemów i warunki stawiane przez zamawiających.
PODSTAWOWE INFORMACJE
Zintegrowany System Zarządzania Ruchem TRISTAR obejmuje swym zakresem obszar trzech miast: Gdańska, Gdyni i Sopotu. Zamawiającym jest Gmina Miasta Gdyni, działająca w imieniu własnym oraz w imieniu i na rzecz: Gminy Miasta Sopot i Gminy Miasta Gdańsk. Generalnym Wykonawcą systemu jest firma QUMAK S.A.
Koncepcja systemu – będąca wstępem do dalszych prac – została opracowana w 2007 roku przez konsorcjum Fundacji Inżynierii Lądowej i Politechniki Gdańskiej. To na jej podstawie określono przedmiot zamówienia.
TRISTAR w swym docelowym zakresie to ponad 140 skrzyżowań z sygnalizacją świetlną, dwa centra zarządzania i sterowania ruchem, blisko 140 km kanalizacji technicznej i okablowania światłowodowego, integracja systemów na różnych poziomach.
PROJEKTOWANIE
Projektowanie programów sygnalizacji świetlnej odbywa się przy użyciu programu CROSSIG. Jest to wersja 5.xx różniąca się od poprzednich możliwością generowania algorytmów sterowania przy zastosowaniu metody optymalizacji pracy skrzyżowania izolowanego w zakresie akomodacji – EPICS oraz kalibracji parametrów sterowania obszarowego.
W procesie kompilacji, wprowadzone dane są każdorazowo sprawdzane – przy niespełnieniu parametrów bezpieczeństwa, program nie pozwoli na utworzenie plików wsadowych do sterownika sygnalizacji świetlnej. Dodatkowym etapem sprawdzenia programu na etapie projektowania jest test przy użyciu analogicznego oprogramowania jak to, które znajduje się w samym sterowniku. Tzw. stacja testowa TRENDS pozwala na odzwierciedlenie rzeczywistych wzbudzeń urządzeń detekcji i obserwację programów sygnalizacji w określonych sytuacjach.
TESTY
Poza stacją testową kolejnym etapem testowania programów jest wersja offline algorytmów sterowania (zarówno tego na poziomie lokalnym jak i obszarowym) w programie do mikrosymulacji VISSIM. Pliki wsadowe do sterownika sygnalizacji są jednocześnie plikami wsadowymi do modelu symulacyjnego.
Modele – zarówno mikro jak i makro – obejmują zakresem kolejne etapy budowy systemu.
POSZCZEGÓLNE POZIOMY – ZARYS
Strukturę systemu można podzielić na kilka poziomów. Zaczynając od poziomu serwisowego, gdzie operator jest w stanie sprawdzić parametry pracy samego sterownika, poprzez poziom lokalny, gdzie odbywa się pierwszy etap optymalizacji sterowania, do poziomu obszarowego sterowania i zarządzania ruchem. Mechanizmy integrowane przez Wykonawcę są dostarczane przez firmy: MSR TRAFFIC (poziom serwisowy), Gevas Software (poziom lokalny, obszarowy, interfejs użytkownika).
POZIOM SERWISOWY
System Monitorowania i Sterowania firmy MSR TRAFFIC odpowiada za zdalny podgląd pracy mikroprocesorowych sterowników i sygnalizacji świetlnych przez nie obsługiwanych. Poziom serwisowy zapewnia wizualizację urządzeń zarówno w formie podkładów mapowych w skali obsługiwanego miasta/obszaru, a także pojedynczego skrzyżowania, jak i w formie zestawień tabelarycznych opisujących ich parametry elektryczne. SMiS umożliwia zbieranie i przechowywanie informacji związanych z pracą urządzeń i transmisją danych. Poza wizualizacją pracy skrzyżowania, istnieje możliwość zdalnej ingerencji w jego pracę.
POZIOM LOKALNY
Pliki wygenerowane w procesie kompilacji w programie CROSSIG mają zastosowanie jako pliki wsadowe zarówno do sterowników sygnalizacji świetlnej jak modeli symulacyjnych. Na poziomie lokalnym zastosowanym algorytmem sterowania adaptacyjnego jest EPICS. Optymalizacja sterowania odbywa się w dwóch etapach:
- w pierwszym etapie ustalana jest kolejność faz (obliczenia prowadzone na najbliższe 5 sekund),
- w drugim etapie następuje optymalizacja momentów rozpoczęcia przejść międzyfazowych (obliczenia prowadzone w każdej sekundzie).
Pierwszy etap wykorzystuje zmodyfikowany algorytm Branch-and-Bound, drugi Hill-Climbing. Horyzont optymalizacji jest przewidziany na 100 s do przodu. Parametrami jakimi inżynier ruchu na etapie projektowania może ingerować w późniejszą pracę programu są: wagi pojazdów oraz koszty dotyczące faz ruchu. Podnoszenie wag pojazdów jest przydatne przy specyficznych warunkach geometrycznych na skrzyżowaniu. Koszty przy fazach ruchu służą do nadania pewnego priorytetu fazom głównym, wyspecyfikowania ważności faz wywoływanych na żądanie.
POZIOM OBSZAROWY
Sterowanie na poziomie sieci realizowane jest przez algorytm BALANCE (balancing adaptive network control method). Sama metoda została opracowana w ramach projektów badawczych: Munich COMFORT [MERTZ 1996] i TABASCO [FRIEDRICH ET AL. 1998]. Podobnie jak w przypadku algorytmu lokalnego, podstawowe parametry BALANCE definiowane są już na etapie projektowania. Funkcja celu i obliczany wskaźnik efektywności PI są jednak weryfikowane przy wyborze nadrzędnego celu sterowania. Istnieje możliwość grupowania skrzyżowań w obszary sterowania.
PODSUMOWANIE
Do każdego z opisanych poziomów użytkownik systemu ma dostęp z poziomu zintegrowanego interfejsu. W artykule zawarto podstawowe informacje o idei systemu. Wymienione algorytmy dotyczą jedynie warstwy sterowania ruchem. Całość zagadnienia stanowią rozbudowane struktury i opisy integracji. Nie poruszane tu były zagadnienia dotyczące priorytetów dla pojazdów komunikacji zbiorowej, wykrywania zdarzeń, stacji pomiarów ruchu, nadzoru wizyjnego, rozbudowanej warstwy zarządzania, analiz i raportowania i wielu innych, dzięki którym TRISTAR standardem nie odbieg od najbardziej zaawansowanych systemów zarządzania ruchem na świecie.
O autorze:
Martyna Abendrot jest absolwentką specjalności Sterowanie Ruchem Drogowym na Wydziale Transportu Politechniki Warszawskiej. Niemalże od początku projektu związana z wdrożeniem Zintegrowanego Systemu Zarządzania Ruchem TRISTAR. Od kwietnia bieżącego roku Kierownik Działu ITS w firmie QUMAK S.A.