Система автоматического контроля дорожного движения

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Февраля 2013 в 20:02, дипломная работа

Описание

Целью данной работы является анализ систем автоматизированного контроля и управления дорожного движения.

Содержание

Глава 1. Анализ систем автоматического контроля дорожного движения 7
1.1. Дорожные контроллеры 7
1.1.1. Назначение и классификация 7
1.1.2. Структурная схема контроллеров 9
1.1.3. Использование микропроцессорной техники для построения дорожных котроллеров 11
1.1.4. Характеристика контроллеров, находящихся в эксплуатации 13
1.1.5 Контроллеры управления дорожным движением 13
1.1.6 Общие характеристики 14
1.1.7 Требования электробезопасности 21
1.1.8 Общие характеристики ДК для его подключения к АСУДД 21
1.2. Детекторы транспорта 26
1.2.1. Назначение и классификация 26
1.2.2. Размещение детекторов 31
1.2.3.Основные характеристики детекторов 34
1.2.4 Видеокамеры 38
Глава 2. Анализ систем управления дорожным движением 48
2.1. Системы управления дорожным движением 48
2.1.1. Классификация систем 48
2.1.2.Структура систем и методы управления движением 50
2.1.3. Системы управления на дорогах с непрерывным движением 58
2.2. Дорожные светофоры 62
2.2.1. Значение и чередование сигналов 62
2.2.2.Типы светофоров 64
2.2.3. Светотехнические параметры 71
2.2.4.Конструкция светофоров 73
2.2.5.Размещение и установка светофоров 78
Заключение 81
Список литературы 82

Работа состоит из  1 файл

!ВКР1.doc

— 1.85 Мб (Скачать документ)

Связь вычислительного  модуля со всеми узлами ДКМП обеспечивается через интерфейсную магистраль — средство сопряжения ЭВМ с внешними устройствами.

Узел ввода-вывода связывает  вычислительный модуль с органами управления контроллером и детекторами транспорта. К этому узлу подключается инженерная панель, с которой можно осуществить ввод в ОЗУ новых параметров управления (при отладке режима), а также ручное включение режимов в соответствии с их приоритетом, заложенным в контроллере. На инженерную панель с помощью соответствующей индикации выводится информация о режиме функционирования контроллера и его исправности. Управлять движением на перекрестке вручную можно также с помощью выносного пульта, подключаемого к узлу ввода-вывода.

Важной особенностью ДКМП является осуществление операций, обусловленных требованиями безопасности движения: контроль перегорания ламп красного сигнала и одновременного горения зеленых сигналов в конфликтных направлениях. В этих случаях происходит перевод светофоров на режим желтого мигающего сигнала или их отключение. Указанные операции могут осуществляться без участия микропроцессора.

1.1.4. Характеристика контроллеров, находящихся в эксплуатации

Отечественной промышленностью  освоен серийный выпуск контроллеров различных типов, отличающихся конструктивным исполнением и реализуемой ими технологией управления движением. В зависимости от времени их выпуска и элементной базы, являющейся основой конструкции контроллера, можно наметить три этапа их производства или три поколения.

1.1.5 Контроллеры управления дорожным движением

Дорожный контроллер «Думка» (далее ДК) предназначен для автоматического и ручного управления сигналами светофоров как на отдельном (локальном) перекрестке, так и на перекрестках, входящих в систему центрового или бесцентрового координированного управления дорожным движением. Реализует локальные и сетевые алгоритмы адаптивного управления. Поддерживает работу со стандартными сетевыми протоколами, для подключения к современным АСУДД по разнообразным каналам связи.

Дорожный контроллер «Думка» в настоящее время производится в трех вариантах исполнения.

 1.1.6 Общие характеристики

  • ДК выполнен в климатическом исполнении У категории размещения 1 по ГОСТ 15150 с пределами рабочих температур окружающей среды от минус 50 до плюс 50°С и относительной влажностью до 95 % при температуре 25°С.  По защищенности от воздействия воды — в исполнении IPX4 по ГОСТ 14254.
  • ДК рассчитан на непрерывную круглосуточную работу в стационарных условиях на открытом воздухе.
  • ДК удовлетворяет требованиям ГОСТ 34.401–90
  • ДК имеет возможность подключения (в зависимости от модификации) не менее 16 выходных силовых каналов, а также возможность их расширения до 128.
  • ДК установлен в металлическом шкафу, имеющим систему автоматического поддержания микроклимата.
  • Мощность, потребляемая контроллером, не более 30 ВА (без включения в работу элементов терморегулирования).
  • ДК построен по модульному принципу, позволяющему проводить замену вышедших из стоя узлов, модулей и диагностику работоспособности контроллера непосредственно на месте эксплуатации.
  • Шкаф ДК имеет не менее 2-х уровней запирания.
  • Контроллер оборудован системой сигнализации со звуковой сиреной и возможностью передачи на ЦУП сигнала о несанкционированном доступе в контроллер.
  • В конструктиве контроллера предусмотрены места для установки электрического счётчика и коммутационных колодок связи, комплектуемых по необходимости.
  • Контроллер (С2.03-наиболее мощный) конструктивно разделён на два отсека процессорный и инженерный для разграничения доступа техперсонала разной квалификации

Рис. 3 Контроллер С2.03

  • Контроллер обеспечивает регулирование движения из набора до 15 фаз, сохраняемых в энергонезависимой памяти.
  • Интервал изменения длительности основных тактов от 1 до 255 с.
  • Интервал изменения длительности промежуточных тактов от 1 до 255 с.
  • Интервал изменения длительности минимального времени зеленого сигнала светофора от 1 до 255 с.
  • Интервал изменения длительности максимального времени красного сигнала светофора от 1 до 255 с.
  • Дискретность изменения временных установок — 1с.
  • Число миганий сигналов светофоров в режиме мигания от 55 до 65 миганий в минуту.
  • Контроллер обеспечивает переход в режим аварийного отключения светофоров (ОС) при появлении зеленых сигналов на конфликтных направлениях.
  • Контроллер обеспечивает контроль красных сигналов светофоров с автоматическим переходом в режим аварийного желтого мигания (ЖМ) при перегорании выбранного числа ламп красных сигналов одного направления.
  • Максимальный ток нагрузки на один силовой канал составляет 2А.
  • Максимальный суммарный ток нагрузки всех силовых каналов, коммутируемый в любой момент времени, составляет 32А.
  • Контроллер обеспечивает переход в режим аварийного отключения светофоров (ОС) при возникновении перегрузки в общей цепи электропитания светофорной сигнализации.
  • Контроллер обеспечивает защиту от перегрузок и короткого замыкания по каждому силовому выходу, с последующей блокировкой включения данного канала.
  • Контроллер обеспечивает вход в основной режим работы через режим «Все красные» («Кругом красные») при первичном включении контроллера или переходе из режима ОС, ЖМ в режим АПП.
  • Контроллер обеспечивает возможность вызова фазы от табло вызывного пешеходного (ТВП). Количество кнопок, подключаемых к каналу ТВП не менее 4 при длине линии связи не более 150м и сопротивлении кабеля не более 30Ом.
  • Контроллер осуществляет формирование и передачу на ТВП сигнала «ЖДИТЕ» с момента поступления вызова до включения запрашиваемого направления, а также сигнала «ДЛЯ ПЕРЕХОДА НАЖМИТЕ КНОПКУ» для привлечения внимания пешеходов к ТВП.
  • Контроллер имеет не менее 2-х независимых каналов (групп) ТВП, для вызова различных вызывных фаз каждой из групп ТВП
  • Контроллер обеспечивает переход в режим РУ с помощью органов управления выносного пульта управления (ВПУ). При этом обеспечивается перевод контроллера в режимы ЖМ, ОС и вызов любой из выбранных фаз регулирования.
  • Цепи входных двухпозиционных сигналов от ТВП и ВПУ питаются со стороны контроллера напряжением 12±5В и током 10±8мА.
  • Контроллер обеспечивает работу в составе АСУД по протоколу АСС УД. При нарушении связи с верхним уровнем управления контроллер переходит автономный режим по управлению светофорным объектом.
  • Контроллер осуществляет диагностику целостности нагрузки выходных силовых цепей.
  • Контроллер обеспечивает индикацию состояния каждой из выходных силовых цепей.
  • Контроллер обеспечивает ведение календаря и времени суток.
  • Контроллер обеспечивает сохранение информации о календаре и времени суток при перерывах электропитания.
  • Контроллер обеспечивает коррекцию хода часов по командам АСУДД, сигналам со спутников GPS, либо при синхронизации через Интернет или по радиосигналам точного времени.
  • Контроллер обеспечивает ведение архива, в котором регистрируются все изменения штатных режимов работы, а также аварийные или нештатные ситуации, обнаруженные системой диагностики контроллера, с указанием времени и даты их возникновения.
  • Контроллер обеспечивает возможность восстановления режима работы контроллера после исчезновения неисправность в силовых цепях в соответствии с заданным при конфигурировании периодом и количеством попыток.
  • В состав контроллера входит в зависимости от исполнения блок детекторов транспорта (ДТ) или адаптеров детекторов транспорта (АДТ). Контроллер обеспечивает при работе с ДТ или АДТ реализацию адаптивных алгоритмов управления транспортными потоками. При работе с ДТ контроллер диагностирует исправность детекторов транспорта (рамок). При работе с АДТ контроллер обеспечивает подключение внешних датчиков движения, имеющих выход типа «сухой контакт» с параметрами:
    • Напряжение на контактах 12±5В:
    • Сопротивление замкнутых контактов вместе с сопротивлением линии связи не более 100 Ом.
  • Контроллер обеспечивает выполнение следующих функций:
    • оперативный перевод светофоров в режимы ОС или ЖМ;
    • индикацию и установку часов и календаря (часы, минуты, секунды, день недели, число и месяц);
    • индикацию режима работы контроллера;
    • индикацию неисправностей, обнаруженных системой диагностирования;
    • индикацию номера текущей программы и фазы;
    • индикацию текущей длительности фазы и промежуточного такта;
    • индикацию состояния выбранного силового выхода.
  • Контроллер может быть укомплектован пультом, предназначенным для диагностирования основных режимов работы контроллера, а также предоставляющий управление режимами работы контролера.
  • Контроллер обеспечивает оперативное подключение «расширенного инженерного пульта», в качестве которого может использоваться IBM PC типа Notebook или КПК. Расширенный пульт обеспечивает следующие функции:
    • индикацию режима работы контроллера;
    • индикацию неисправностей, обнаруженных системой диагностирования;
    • индикацию номера текущей программы и фазы;
    • индикацию текущей длительности фазы и промежуточного такта;
    • индикацию состояния светофора по выбранному направлению;
    • чтение данных из архива контроллера;
    • ввод в контроллер параметров привязки контроллера к светофорному объекту.
    • иметь возможность беспроводного подключения к контроллеру на расстоянии не менее 10 метров.
  • Электрическое сопротивление изоляции цепей контроллера относительно корпуса и цепей между собой не менее: 
    • 20 Мом — при температуре окружающего воздуха (20 ± 5)°С и относительной влажности 80%; 
    • 5 Мом — при температуре окружающего воздуха 50°С и относительной влажности 65%; 
    • 1 Мом — при температуре окружающего воздуха 25°С и относительной влажности 95%.
  • Электрическая прочность изоляции цепей контроллера относительно корпуса и цепей между собой соответствует требованиям ГОСТ 21657.
  • Электрическое питание контроллера осуществляется от сети переменного тока с напряжением 220В с допустимыми отклонениями плюс 22В и минус 33В от номинального значения и частотой 50±1Гц.
  • По устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха контроллер соответствует климатическому исполнению У1 по ГОСТ 15150 (температура окружающего воздуха от минус 40 до плюс 50°С,  относительная влажность до 95% при температуре 25°С.
  • Контроллер имеет защитное антикоррозийное покрытие поверхностей по ГОСТ 9.032: наружных — класс IV, внутренних — класс V.
  • По стойкости к механическим воздействиям контроллер сделан в виброустойчивом исполнении L3 по ГОСТ 12997.
  • Степень защиты корпуса контроллера от попадания воды IPX4 по ГОСТ 14254.
  • Контроллер в упаковке для транспортирования устойчив к вибрации по группе 2 ГОСТ 12997.
  • Уровень радиопомех, создаваемых контроллером, не превышает значений, указанных "Общесоюзных нормах допускаемых индустриальных радиопомех« (Нормы 8–95).
  • Средняя наработка на отказ не менее 20 000ч. по каждой функции и каналу.
  • Средний срок службы контроллера не менее 8 лет.
  • Среднее время восстановления работоспособного состояния контроллера с использованием модулей, входящих в групповой ЗИП не более 1ч.
  • Перед предъявлением отделу технического контроля (ОТК) 100% контроллеров подвергаются технологической приработке по специальной программе.
  • Контроллер сохраняет работоспособность при замене в нем однотипных модулей, а также ЭРЭ, с параметрами в пределах допустимых отклонений на эти элементы.
  • Контроллер имеет возможность подключения к АСУД по беспроводным каналам связи GSM, GPRS, CDMA и др.
  • При подключении через GSM, GPRS или CDMA контроллер обеспечивает экономию трафика.
  • Контроллер имеет возможность построения бесцентровой координации локальных светофорных объектов.
  • Контроллер обеспечивает режим местного гибкого регулирования (МГР) как на локальном уровне, так и в составе АСУДД.

 1.1.7 Требования электробезопасности

По способу защиты от поражения электрическим током контроллер соответствует классу 01 по ГОСТ 12.2.007.00–75.

Электрическое сопротивление  между элементами корпуса контроллера  и зажимом защитного заземления не более 0,1 Ом.

1.1.8 Общие характеристики ДК для его подключения к АСУДД

ДК, подключаемый в систему, минимально обеспечивает:

  • Работу в режиме постоянного клиентского TCP/IP соединения с коммуникационным сервером АСУДД (reverse-Telnet)
  • Периодический контроль целостности логического соединения TCP/IP и восстанавливает его самостоятельно при обнаружении разрыва (механизм пульсаций)
  • Идентификацию и на коммуникационном сервере на этапе установления соединения согласно требованиям общей части протокола прикладного уровня периферийных устройств в АСУДД
  • Генерирование штампов локального времени при отправке информационного пакета в центр и имеет механизм синхронизации локальных часов с системными.
  • Наличие механизма учета штампа времени директив центра
  • Поддержку механизма квитирования директив центра на прикладном уровне (отклик на команду) согласно протоколу
  • Поддержку механизма ограничения срока действия команд установки режима и возможность смены значения этого параметра ( при необходимости удерживать режим центр дублирует команду с заданной периодичностью)
  • Наличие резерва мощностей контроллера связи для реализации шифрования SSL при использовании публичных каналов (GPRS, internet)
  • Поддержку полный прикладной протокол периферийных устройств АСУДД «СПЕКТР» или, как минимум, идеологию распределенного управления АСУДД «СПЕКТР»:
    • Все процессы, требующие быстрой реакции системы (Real Time) выполняются контроллером локально, центр только лишь задает параметры выполнения этих процессов.
    • Команды центром подаются только при необходимости смены режима (группа SET), необходимости запроса состояния (группа GET), или при периодическом контроле соединения.
    • Подмножество команд группы SET устанавливает параметры подписки на генерируемые ДК события (EVENT), которые интересуют центр.
    • Контроллер обеспечивает самостоятельную генерацию информационных пакетов по всем событиям, на которые центр произвел подписку.
    • Генерация событий осуществляется как реакция на изменение состояния ДК.
    • Осуществляется периодическая генерация событий с заранее заданным периодом (статистические данные детекторов транспорта и т.п.)
  • Устройства могут не иметь уникальных или фиксированных сетевых адресов IP (для случая GPRS)
  • Контроллер обеспечивает возможность установки счетчика электроэнергии, в том числе с последовательным интерфейсом RS-485 для считывания показаний и передачи в центр;
  • Контроллер обеспечивает возможность связи с центром по следующим каналам:
  • АСС-УД;
  • GSM — режим передачи данных;
  • GPRS — через интернет сервер;

Контроллеры первого  поколения разработаны в 60-х годах прошедшего столетия, выпускались промышленностью примерно до 1980 г. Некоторые из них находятся в эксплуатации в настоящее время. Их общие отличительные особенности - выполнение на дискретных элементах, узкая специализация по алгоритмам управления, отсутствие возможности управления по отдельным направлениям перекрестка (а следовательно, и реализации переходных интервалов, состоящих из двух промежуточных тактов и более), ограниченное число фаз регулирования (не более трех). Подобный подход имел свои преимущества: узкая специализация и ограничения в технологии управления позволяли создавать экономичные схемы с относительно малой стоимостью.

В рамках первого этапа  было освоено производство: локальных  контроллеров - упрощенные контроллеры  серии УК (УК-1, УК1-У1, УК-2), пешеходные и универсальные вызывные устройства (ПВУ-2М и УВУ-2М), счетно-программное решающее устройство транспорта (СПРУТ-1М);

системных контроллеров - бесконтактные контроллеры теле-механические (БКТ-ЗМ, БКТ-4, БКТ-5, БКТ-6, БКТ-7).

Следует отметить, что, хотя основным назначением контроллеров УК-1У1 и УК-2 является управление движением на отдельном перекрестке, они обладают возможностью работы в составе простых бесцентровых систем координированного управления. Контроллеры СПРУТ-1М и БКТ-7 являются адаптивными с возможностью реализации алгоритма поиска разрыва в транспортном потоке. Назначение контроллеров БКТ-ЗМ и БКТ-4 было практически одинаковым, поэтому последний выпускался сравнительно короткое время. В дальнейшем в соответствующих системах управления его функции заменил контроллер БКТ-ЗМ.

Рост интенсивности  движения и связанное с этим усложнение схем организации движения потребовали дальнейшего совершенствования технических средств управления. Этому препятствовал ряд крупных недостатков контроллеров первого поколения. Во-первых, чрезвычайно развитая номенклатура затрудняла освоение серийного выпуска и модернизацию изделий. Во-вторых, отсутствовала возможность наращивания функций установленных на перекрестках контроллеров в процессе их эксплуатации. В-третьих, отсутствие унификации в запасных изделиях и необходимость изучения службой эксплуатации развитой номенклатуры устройств ухудшали показатели надежности изделий.

Отличительной особенностью контроллеров второго поколения  явилось их построение из унифицированных функциональных блоков (агрегатный принцип). Указанная унификация позволила по сравнению с ранее выпускаемой техникой сократить число блоков примерно в 10 раз. Кроме этого, применение унифицированных шкафов и сопряжений сделало возможным менять назначение контроллера без его демонтажа путем лишь комбинации соответствующих блоков. Изменилась элементная база контроллеров — субблоки строились уже не на дискретных элементах, а на интегральных схемах. Значительно улучшилась технология управления: появилась возможность управлять движением по отдельным направлениям перекрестка, увеличилось число фаз регулирования, в контроллерах появились устройства, обеспечивающие безопасность движения при выходе из строя ламп красного сигнала или включении зеленых сигналов в конфликтующих направлениях.

В рамках второго поколения было освоено производство:

- локальных контроллеров (дорожных контроллеров локальных ДКЛ-А и модифицируемых ДКМ 4-4);

- системных контроллеров (дорожных контроллеров модифицируемых ДКМ 2С-4. ДКМ 5-4, ДКМ 5-8, ДКМ 6-4, ДКМ 6-8, контроллера для управляемых дорожных знаков ДК 7).

В названиях контроллеров слово модифицируемый означает изменение  типа контроллера путем установки  или изъятия в существующем контроллере функциональных блоков.

Контроллеры ДКМ 4-4, ДКМ 6-4 и ДКМ 6-8 в  своем составе имеют блоки, позволяющие реализовать адаптивный режим управления по поиску разрывов в транспортном потоке.

С 1985 г. освоено производство контроллеров третьего поколения с использованием микропроцессорной техники (ДКМП). Они существенно отличаются по конструктивному исполнению и технологии управления от контроллеров более ранних выпусков. Переход к производству контроллеров этого типа связан, с одной стороны, с широким внедрением микропроцессоров в сферу управления технологическими процессами в народном хозяйстве (переход на новую элементную базу), с другой, — с необходимостью реализации более эффективных режимов управления дорожным движением и построением разнообразных и гибких структур АСУД, приспособленных для городов с различной УДС в условиях высокой интенсивности транспортных и пешеходных потоков.

В соответствии с указанными этапами развития опишем отечественные контроллеры, уделив большее внимание контроллерам, находящимся в настоящее время в производстве.

Контроллеры первого  поколения. Наибольшее распространение получили контроллеры серии УК (упрощенные контроллеры), находящиеся в эксплуатации практически по всех городах РФ, где имеются светофорные объекты. Упрощенный контроллер размещается в металлическом шкафу навесного типа, который может быть установлен на стене здания, мачте освещения или специальной опоре. Передняя стенка шкафа имеет замки и уплотнения, препятствующие проникновению в контроллер пыли и влаги. Все контроллеры этой серии реализуют 2-3-фазную схему организации движения. Длительность промежуточного такта одинакова для всех фаз регулирования (устанавливается одним задатчиком времени). Ручное включение фаз с пульта контроллера не предусмотрено.

Контроллеры второго поколения (АСС УД). К локальным контроллерам относятся ДКЛ-А, ДКМ 4-4, к системным ДКМ 2С-4, ДКМ 5-4, ДКМ 5-8, ДКМ 6-4, ДКМ 6-8, ДК7. При этом ДКМ 2С-4 относится к классу программных контроллеров жесткого управления, остальные системные контроллеры — непосредственного подчинения. Особое место занимает ДК-7, управляющий дорожными знаками со сменными символами (УЗН).

Информация о работе Система автоматического контроля дорожного движения