Умные светофоры и алгоритмизированное регулирование

Если каких-нибудь 30 лет назад города будущего представлялись нам наводненными беспилотными электромобилями, управляемыми через беспроводную сеть, то уже сегодня подобные технологии начинают активно внедряться в мегаполисах и заметно изменяют дорожное движение, снижают аварийность.

Современные алгоритмы легко находят угнанные автомобили, предвидят заторы на дорогах, и помогают заблаговременно их избежать. Чем вам ни «умный» город будущего?

И это на самом деле так. Светофоры и датчики давно поумнели, и пристально следят за всем, что происходит на дорогах мегаполисов. Светофоры связаны с компьютером, программа на котором принимает решение о том, как данным светофорам следует взаимодействовать в текущий момент в зависимости от сложившейся дорожной ситуации. В Москве уже насчитывается 2500 умных светофоров, способных работать в различных режимах.

Железнодорожный семафор считается прародителем светофора. Семафоры и светофоры железных дорог и автомагистралей и шоссе являются важнейшими техническими средствами регулирования транспортных потоков на пересекающихся направлениях.

Светофор, как световое техническое регулирующее устройство, используемое для упорядочения движения пересекающегося пешеходных и наземных транспортных потоков, было изобретено в 1868 году британским специалистом Джейем Найтом.

Современный светофор, как многие другие электрические регулирующие устройства, пережил трансформацию от дискретного (цифрового) ручного переключения к аналоговому и обратно к цифровому адаптивному светофору, удаленно управляемому с помощью микроконтроллеров.

Развитие цифровых технологий также дает возможность создать перепрограммируемый адаптивный цифровой светофор в виде электронного LED экрана, сопряженного с микроконтроллером и его графическим интерфейсом и компьютерными сетями.

Обычный локальный режим работы светофора — это привычный нам режим, предназначенный для отдельно стоящего светофора, работающего по заранее заложенному в него сценарию: для утреннего часа пик, для дневного движения, и для вечернего часа пик.

Еще существует алгоритм координированного управления светофорами, когда несколько светофоров, взаимодействуя друг с другом, например на вылетной магистрали, обеспечивают оптимальную организацию движения для автомобилей.

Программа формирует синхронную работу светофоров, чтобы пропуская определенное количество автомобилей, поддерживать заданную интенсивность движения на том или ином участке дороги. По такому алгоритму уже работают около ста участков дорог на трех крупных шоссе города Москвы.

Есть так называемый адаптивный режим работы светофоров, когда поступающие на компьютер данные об интенсивности движения позволяют светофорам адаптироваться к текущей дорожной ситуации. Данные поступают от датчиков или индукционных петель.

Большинство оснащенных таким образом перекрестков имеют в своем дорожном полотне вмонтированные датчики. В результате автоматически определяется плотность потока автомобилей, а также типы автомобилей, подъезжающих к перекресткам.

Если, например, в общем потоке замечен общественный транспорт (автобус, троллейбус или трамвай), то на перекрестке включается зеленый свет, позволяющий ему проехать в первую очередь, тогда как другие автомобилисты вынуждены уступить дорогу.

За централизованное управление из ситуационного центра отвечает дежурная смена. Специалисты смены непрерывно взаимосвязаны со многими городскими службами, включая ГИБДД и МЧС. Это позволяет дежурным, в случае необходимости, вмешаться и осуществить регулирование вручную, скорректировать поток движения в наиболее загруженных направлениях.

Подобные системы особенно активно используются сегодня в Москве, в Санкт-Петербурге, а также в Ярославской и Кемеровской областях России.

В одной только Москве на дорогах уже установлено более 3000 разнообразных датчиков, призванных оперативно собирать информацию об автомобилях и о текущей загруженности дорог, с тем чтобы оптимально регулировать дорожное движение.

Датчики установлены на трассах, на перекрестках, кое-где они вмонтированы в асфальт — это так называемые индукционные петли, выполняющие роль электронного регулировщика, позволяющие, например, автоматически включить зеленый свет трамваю. Датчики считают машины на отдельных полосах, позволяют вычислить потоки машин применительно к каждой полосе.

Большое количество комплексов фотовидеофиксации устанавливаются в местах с высокой аварийностью, чтобы в режиме реального времени следить за дорожной обстановкой, собирать статистику для аналитики. Около 50 миллионов проездов обрабатывается такими системами ежесуточно в одной только Москве! В результате, лишь благодаря подобным решениям, в столице РФ удалось снизить аварийность более чем вдвое.

Кроме того, кое-где используется подсветка стоек, на которых установлены сами светофоры. Это решение также сильно снизило аварийность в Москве. Представьте, как часто рекламные щиты отвлекают внимание водителя, и он просто не замечает светофор.

Подсветка опоры светофора решила эту проблему. Теперь водитель может заметить сигнал светофора даже в дождь или в туман, и точно не пропустит место остановки перед пешеходным переходом. Это позволило снизить аварийность на очень опасных для пешеходов участках.

На опору светофора устанавливают светодиодную ленту и знаки с собственной подсветкой, кроме того специальные прожекторы подсвечивают непосредственно пешеходный переход (саму зебру) и прилегающую к нему зону тротуара, где могут находиться пешеходы.

На протяжении последних нескольких лет «умнеют» все больше и больше регулируемых перекрестков. Все чаще алгоритмизированное светофорное регулирование вынуждает водителей легковушек уступать дорогу общественному транспорту: зеленый свет трамваю или автобусу включается независимо от загруженности проезжей части.

Итог таков, что трамваи движутся по своим маршрутам на четверть времени быстрее чем это было без «умной» регулировки, а троллейбусы — вдвое быстрее. Так, если раньше один перекресток мегаполиса за единицу времени мог пройти лишь один автобус (трамвай, троллейбус), то сегодня за это же время проезжают четыре.

Не обошли «умные» светофоры вниманием и автомобилистов. Ночью, если на перекрестке нет движения, водителю всегда горит зеленый, чтобы не приходилось стоять на перекрестке, раз уж на примыкающих дорогах все равно нет движения.

Смотрите также: 10 примеров использования IoT (интернет вещей)