A közúti közlekedés irányítása
Dr. Tettamanti Tamás, BME Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék, 2016. 09. 30.
Brief history of road traffic control • 1868: the first traffic light installed in London at the crossing of Bridge Street and New Palace Yard (designed by J. P. Knight railway engineer). • 1869: the gas lamp (inside) exploded and injured the policeman who operated it. • It has never been restored...
• 1912: an electric traffic light was developed in Salt Lake City: police officer Lester Wire designed and built a mounted box that housed green and red lights.
• 1914: an electric traffic light was put into service in Cleveland (USA) developed by James Hoge.
• In Budapest, the first traffic light was started operation in 1927 at Blaha Lujza Square, operated by policemen’s rod
• 1917: the first coordinated traffic signal („green wave”) started operation in Salt Lake City on arterial road.
• At the beginning, only red and green signals was applied. • 1918: amber (yellow) light was used in New York for the very first time. • 1928: the first semi-actuated signal was installed in Detroit: used a microphone to detect the sound of a car horn and assign right-of-way. • 1952: the first actuated signal system in Denver which adjusted timing based on traffic demand. • 1972: the first advanced traffic control system: – microprocessors, fiber optic cable and inductive loops; – actuated control at 113 intersections in Washington DC.
A közúti forgalomirányítás célja • A közlekedési folyamatok befolyásolása meghatározott célok elérése érdekében. • A forgalomirányító rendszer tervezésének első lépése az elérendő célok meghatározása: – – – – – –
Forgalombiztonság javítása Torlódás elkerülése Az infrastruktúra jobb kapacitás kihasználása Adott útvonalak tehermentesítése Környezeti terhelés csökkentése Makrogazdasági szempontok
Információáramlás a forgalomirányításban • Az általános szabályozási kör minden forgalomirányító rendszerben azonos
• A nagyobb irányítórendszereket szintekre oszthatjuk. • Az egyes szinteken más-más célfüggvények érvényesülnek. • A felsőbb szinteken: globális, stratégiai célok • Az alsóbb szinteken: lokális célok
• A szintek közötti kapcsolatot biztosítani kell!
A közúti közlekedésirányítás szabályozási köre
A jelzőlámpás közúti forgalomirányítás eszközei • Közúti Forgalomirányító Berendezés (FB)
• Jelzőfej
• Változtatható jelzésképű tábla (VJT)
• Detektorok
• Forgalomirányító központ, központi számítógéprendszer
• Kommunikációs hálózat, kábelek
Jelzésterv=fázisterv=program
Példa: egy valós csomópont jelzésterve
Forgalomirányítási stratégiák csoportosítása
A szabályozás típusa szerinti csoportosítás
Offline rendszerek
Fix programos
• fix fázistervek a különböző napszakokra • váltás a fázistervek között: előre meghatározott időterv szerint • alkalmazása kis forgalmú területen
Online rendszerek
Programválasztó
• fázistervek: több változat • váltás a fázistervek között: forgalomfüggően (detektorok), • ciklusonként frissíti az éppen futó fázistervet
A szabályozás típusa szerinti csoportosítás
Offline rendszerek
Online rendszerek • fázistervek: valós idejű adatok alapján a tárolt fázistervek módosítása, vagy teljesen új jelzésterv létrehozása • a jelzőberendezések real-time igazodnak a forgalom aktuális állapotához. (az online rendszereket ezért adaptív rendszereknek is hívják) • összetettebb online rendszerekben: forgalmi modell és előrebecslés • az online rendszerek adaptív képessége nagyban függ a rendelkezésre álló mérési adattól és az alkalmazott stratégiától
Az úthálózat típusa szerinti csoportosítás
Városi • összefoglaló néven: Városi Rendszerek
Autópálya Forgalomirányító
• angol nyelvű szakirodalomban: Urban Control Systems (UTCS)
Traffic
• Autópálya Forgalomirányító Rendszerek • autópályák, ill. városon kívüli autóutak, ahol dinamikus forgalomirányítás van (pl. városi bevezető utak, körgyűrűk,gyorsforgalmi utak)
Integrált az integrált forgalomirányító rendszer mindkét úthálózattípus szabályozását magában foglalja - összehangolt stratégia keretében
Az irányítás hatóköre szerinti csoportosítás
Lokális • cél: kizárólag az adott kereszteződés forgalmának szabályozása
• a lokális irányítású kereszteződéseket izolált csomópontoknak is hívják utalva a szabályozás hatókörére
Hálózati • cél: több kereszteződés együttes, optimális irányítása • a hálózat lehatárolás kérdése: néhány szomszédos csomóponttól egész városrészig is terjedhet
Az irányítási architektúra szerinti csoportosítás
Centralizált a hálózat összes forgalomirányító berendezéséhez az aktuális jelzésképek egy központból érkeznek
Decentralizált • decentralizált, vagy más néven elosztott irányítás esetén nincs központ • a szükséges számításokat a maguk végzik
Vegyes a feladatok megoszlanak a központ és egyes alközpontnak kijelölt terepi berendezések között
berendezések
Megvalósított távfelügyeleti/forgalomirányító rendszerek
• SWARCO OMNIA • SIGNALTERV KFT
Forgalomirányító algoritmusok tervezése: zárthurkú szimulációs keretrendszerben
Teszt hálózat: Budapest, VI. kerület :
VIDEO
Kutatásaink validációját ebben a teszthálózatban végezzük.
Néhány kutatási eredmény … a modern irányításelmélet alapjain!
Model predictive control (MPC) a városi forgalomirányításban • Célfüggvény:
J k
1 T x k Q xk g T k R g k min 2
• Optimalizálás a korlátok betartásával u z , min u z k u z , max
Oj
u k T z
j ,max
z =1
• Validáció egy 7 csomópontos kőbányai teszthálózaton 7
6
5
4
3
2
1
Forgalom a jelenlegi irányító rendszer alkalmazásával
Forgalom az MPC alapú irányító rendszer alkalmazása esetén
Az összes csomópont sorhosszainak alakulása
Autópálya forgalomirányító rendszerek •
Felhajtás-korlátozó rendszerek
•
Változtatható jelzésképű táblák (VMS)
Felhajtás-korlátozás
Detektor vagy kamera
qin
ρakt
r(k)
•
ALINEA (integráló szabályozás):
qout
Control algorithm
r(k 1) rk K crit(k ) akt (k )
Alkalmazás: instabil, torlódó forgalomáramlás esetén
VMS (variable message sign) •
változtatható sebesség-korlátozás
• utazási idő kijelzés
• útvonalajánlás(route guidance) • általános utazási információk
Autópálya forgalomszabályozás • felhajtókorlátozás és sebességkorlátozás összehangolt alkalmazásával
A forgalom alakulása felhajtóágnál szabályozás nélküli esetben
Felhajtás-korlátozás és változtatható sebesség-korlátozás összehangolt alkalmazása
6 M0
A felhajtó utáni kihaladó forgalomnagyság
Output flow after ramp
A felhajtó utáni átlagsebesség
Mean speed after ramp
Mobitelefon-hálózati események alkalmazása
• Pilot project Helsinkiben (Nokia Siemens Networks)
• Valós-idejű sebességbecslő algoritmus kizárólag GSM adatok felhasználásával
Valós-idejű sebességbecslés
Néhány kutatási projekt
Vegyes mérőrendszerekre támaszkodó forgalmi adatgyűjtő technológia fejlesztése TÁMOP-4.2.2.C-11/1/KONV-2012-0012 „Smarter Transport”
• A projekt fő célja a különböző típusú forgalmi adatforrások hatékony forgalomtechnikai felhasználhatóságának vizsgálata: – Floating Car Data – Mobiltelefon-cella adatok – Hagyományos mérési eszközökből származó adatok (hurokdetektor, videó) – Kikérdezéses adatok
• A heterogén adattípusok hatékony és együttes feldolgozhatóságának metodológiai kutatása
Pattern felismerés városi forgalomban EIT KIC 12-1-2012-0001
• Forgalmi modell készítése (VISSIM) budapesti Floating Car Data adatok alapján • A szimulált forgalmi „képeket” egy matematikai algoritmus (ELTE) segítségével analizáljuk és patterneket gyártunk.
• A patternek felhasználhatók közlekedési események felismerésére a jövőben, pl. közlekedési dugó kialakulásának a valószínűsége prediktálható
No comment…
Köszönöm a figyelmet!
Dr. Tettamanti Tamás, egyetemi adjunktus
[email protected] www.traffic.bme.hu BME, Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék
