Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса»
(ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС»)
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой ОБД
___________(Б.Ю.Калмыков)
(подпись)
« » ____________2012 г.
На правах рукописи
Технические средства организации
дорожного движения
Учебное пособие
Электронный образовательный ресурс
Для студентов всех форм обучения специальности 190702 «Организация и безопасность движения»
Автор ст. преп. Юршин Ю.Г.
Рассмотрен и рекомендован для использования в учебном процессе на 2012/2013 – 2015/2016 уч. г. на заседании кафедры ОБД.
Протокол № 1 от 30 08 2012 г.
ШАХТЫ 2012
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
АСКУ — автоматизированная система координированного управления
АССУД — агрегатная система средств управления дорожным движением
АСУД — автоматизированная система управления дорожным движением
БВСП — блок выбора и синхронизации программ
БДКУ — блок диспетчерского контроля и управления
БКТ — бесконтактный контроллер телемеханический
БМГР — блок местного гибкого регулирования
БМЗУ — блок маршрутных зеленых улиц
БНПП — блок накопителя постоянной памяти
БОИП — блок обмена информацией периферийный
БОИЦ — блок обмена информацией центральный
БПКУ — блок программного координированного управления
БПСС — блок переключения светофорных сигналов
БПУ — блок питания унифицированный
БСТ — блок связи с телемеханикой
БУ — блок управления
БУЗ — блок управления знаком
БУСО — блок управления светофорным объектом
ВКУ — видеоконтрольное устройство
ВПУ — выносной пульт управления
ВУ — выходное устройство
ДК — дорожный контроллер
ДКЛ — дорожный контроллер локальный
ДКМ — дорожный контроллер модифицируемый
ДКМП — дорожный контроллер с микропроцессором
ДТ — детектор транспорта
ДТП 1 — блок детектора транспорта
ДУ — диспетчерское управление
ЖМ — желтое мигание
ЗВ — зеленая волна
ЗИП — запасные части, инструменты и принадлежности
ЗУ — зеленая улица
ИП — инженерная панель
ИР — индуктивная рамка
КДА — контрольно-диагностическая аппаратура
КДУ — комплекс средств диспетчерского управления
КЗЦ — контроллер зонального центра
КЗЦ 1 — контроллер районного центра
КИП — контрольно-испытательный пункт
КР — координатор
КУ — координированное управление
МГР — местное гибкое регулирование
МнСх — мнемосхема
МП — микропроцессор
ОЗУ — оперативное запоминающее устройство
ОС — отключение светофоров
ПВУ — пешеходное вызывное устройство
ПЗУ — постоянное запоминающее устройство
ПКА — передвижной комплект аппаратуры приоритетного пропуска
ПКУ — пульт контроля и управления
ППЗУ — полупостоянное запоминающее устройство
ПУ — пульт управления
РКУ — резервная программа координированного управления
РП — резервная программа
РПУ — резервное программное устройство
РУ — ручное управление
СКА — стационарный комплект аппаратуры приоритетного пропуска
СМЭ — специализированное монтажно-эксплуатационное подразделение
СО — светофорный объект
СПРУГ — счетно-программное решающее устройство транспорта
СУ — синхронизирующее устройство
ТВП — табло вызова пешеходом
ТО — техническое обслуживание
ТСКУ — телемеханическая система координированного управления
УВВ — устройство ввода-вывода данных
УВК — управляющий вычислительный комплекс
УВО — устройство выборочного опроса периферийное
УВУ — универсальное вызывное устройство
УЗН — управляемый дорожный знак
УК — упрощенный контроллер
УОИП — устройство обмена информацией периферийное
УП — управляющий пункт
УС — устройство связи
УСК — указатель скорости
УТ — устройство телемеханики
ЦП — центральный процессор
ЧЭ — чувствительный элемент
ШКТУП — шкаф управляющего пункта
Введение
Рост автомобильного парка и объема перевозок ведет к увели чению интенсивности движения, что в условиях городов с исто рически сложившейся застройкой приводит к возникновению транс портной проблемы. Особенно остро она проявляется в узловых пунктах улично-дорожной сети. Здесь увеличиваются транспорт ные задержки, образуются очереди и заторы, что вызывает сни жение скорости сообщения, неоправданный перерасход топлива и повышенное изнашивание узлов и агрегатов транспортных средств.
Переменный режим движения, частые остановки и скопления автомобилей на перекрестках являются причинами повышенного загрязнения воздушного бассейна города продуктами неполного сгорания топлива. Городское население постоянно подвержено воздействию транспортного шума и отработавших газов.
Рост интенсивности транспортных и пешеходных потоков не посредственно сказывается также на безопасности дорожного движения. Свыше 60% всех дорожно-транспортных происшест вий (ДТП) приходится на города и другие населенные пункты. При этом на перекрестках, занимающих незначительную часть территории города, концентрируется более 30% всех ДТП.
Обеспечение быстрого и безопасного движения в современ ных городах требует применения комплекса мероприятий архитек турно-планировочного и организационного характера.
К числу архитектурно-планировочных мероприятий относятся строительство новых и реконструкция существующих улиц, проез дов и магистралей, строительство транспортных пересечений в разных уровнях, пешеходных тоннелей, объездных дорог вокруг городов для отвода транзитных транспортных потоков и т. д.
Организационные мероприятия способствуют упорядочению движения на уже существующей (сложившейся) улично-дорож ной сети. К числу таких мероприятий относятся введение одно стороннего движения, кругового движения на перекрестках, орга низация пешеходных переходов и пешеходных зон, автомобиль ных стоянок, остановок общественного транспорта и др.
В то время как реализация мероприятий архитектурно-плани ровочного характера требует, помимо значительных капитало вложений, довольно большого периода времени, организационные мероприятия способны привести хотя и к временному, но сравнительно быстрому эффекту. В ряде случаев организационные мероприятия выступают в роли единственного средства для ре шения транспортной проблемы. Речь идет об организации дви жения в исторически сложившихся кварталах старых городов, которые часто являются памятниками архитектуры и не подлежат реконструкции. Кроме того, развитие улично-дорожной сети не редко связано с ликвидацией зеленых насаждений, что не всегда является целесообразным.
При реализации мероприятий по организации движения осо бая роль принадлежит внедрению технических средств: дорож ных знаков и дорожной разметки, средств светофорного регули рования, дорожных ограждений и направляющих устройств. При этом светофорное регулирование является одним из основ ных средств обеспечения безопасности движения на перекрестках. Количество перекрестков, оборудованных светофорами, в круп нейших городах мира с высоким уровнем автомобилизации непрерывно возрастает и достигает в некоторых случаях соотно шения: один светофорный объект на 1,5—2 тыс. жителей города.
За последние годы в нашей стране и за рубежом интенсивно ведутся работы по созданию сложных автоматизированных си стем с применением управляющих ЭВМ, средств автоматики, телемеханики, диспетчерской связи и телевидения для управления движением в масштабах крупного района или целого города. Опыт эксплуатации таких систем убедительно свидетельствует об их эффективности в решении транспортной проблемы.
Первая установка для регулирования дорожного движения была разрабо тана английской фирмой, выпускавшей железнодорожные семафоры, и установ лена в центре Лондона в 1868 г. Она представляла собой устройство семафор ного типа, управляемое при помощи системы приводных ремней. Через короткое время установка вышла из строя и в течение последующих 50 лет практически не было предпринято никаких попыток повторения такого опыта.
Лишь в 1914 г. в г. Кливленде (США), а затем в Нью-Йорке и Чикаго появились первые электрические светофоры. Сначала они имели только два сиг нала — красный и зеленый; желтый сигнал заменялся предупредительным свист ком полицейского. К 1930 г. относится появление в Нью-Йорке трехцветных све тофоров. В Москве и Ленинграде первые светофоры появились в 1930 г. При мерно в это же время в ряде стран была предпринята попытка использования стрелочных светофоров. Их единственная секция была оснащена цветными стек лами — секторами, на которые попеременно указывала стрелка, движущаяся с постоянной угловой скоростью. При подобной системе было трудно распознать сигналы из-за плохой различимости стрелки и одновременного свечения в одном направлении всех трех разноименных сигналов. Такие светофоры в силу несовер шенства их конструкции были вытеснены трехцветными светофорами современ ного типа, которые в практике организации дорожного движения быстро полу чили повсеместное распространение.
Применение электрических светофоров позволило вынести пульт управле ния сигналами за пределы проезжей части и значительно облегчить труд регули ровщиков. Однако управление работой этих светофоров по-прежнему осуществ лялось вручную. Рост интенсивности движения привел к быстрому увеличению числа перекрестков улично-дорожной сети, нуждающихся в оснащении свето форами. Это, в свою очередь, привело к увеличению штата регулировщиков, за нятых ранее контролированием соблюдения установленных правил движения. Поэтому естественным был дальнейший переход процесса механизации труда регулировщиков в процесс его автоматизации.
В начале 20-X годов появились устройства автоматического переключения сигналов светофоров — контроллеры, применение которых в настоящее время практически вытеснило ручное регулирование. Контроллеры работали по жесткой временной программе, характеризуемой постоянной длительностью сигналов светофора и не зависящей от интенсивности движения транспортных средств. Таким образом, программа являлась оптимальной лишь для относительно небольшого промежутка времени в течение суток (обычно для часа пик). В остальное же время сигнализация вызывала необоснованные задержки участников движения.
Увеличение гибкости регулирования шло по двум направлениям: создание многопрограммных контроллеров и разработка систем адаптивного регулирова ния, способных изменять длительность сигналов в зависимости от колебаний интенсивности движения.
Первые попытки создания систем адаптивного регулирования относятся к концу второго десятилетия. В 1928 г. в Нью-Йорке вводится в действие первое автоматическое устройство регулирования дорожного движения, оборудованное датчиками педального типа для регистрации транспортных средств. Длительность сигналов свето фора распределялась в соответствии с фактической интенсивностью движения на подходах к перекрестку. В 1929 г. в г. Лос-Анджелесе были установлены первые светофоры с вызывным устройством для пешеходов. В Москве подобные свето форы также испытывались в довоенные годы: на ул. Петровке — для регулирования транспортных потоков, на ул. Солянке и в других местах—для пропуска пешеходов.
60-е годы положили начало использованию электронных контроллеров и счетно-решающих устройств для управления работой светофоров. В эти же годы нача лись разработка и внедрение магистральных и общегородских систем управления дорожным движением с использованием ЭВМ, получивших в настоящее время самое широкое распространение.
Наряду с развитием средств светофорного регулирования совершенствовались дорожные знаки и дорожная разметка. С ростом интенсивности движения увеличивалось число знаков и видов разметки, изменялись условия их применения, конструкция, технология производства и используемые материалы. В последнее время получили распространение знаки с внутренним освещением и с световозвращающей поверхностью. Наряду с традиционной белой эмалью, используемой в течение длительного времени для дорожной разметки, в настоящее время широко применяются различные виды термопластиков, которые позволили значительно увеличить ее долговечность.
В 1926 г. в СССР были разработаны первые технические условия на дорожные знаки (только предупреждающие), а с 1935 г, на дорогах нашей страны стала применяться разметка проезжей части.
Рост междугородных перевозок и туризма привел к необходимости упорядо чения правил движения, дорожных знаков и разметки в международном масштабе. В 1909 г. на 1-й Международной конференции по дорожному движению в Париже было решено запрещать обозначение опасных мест щитами, по форме соответ ствующими указателям; рекомендовано устанавливать знаки за 250 м от опасного участка под прямым углом к направлению дороги, а не параллельно ей, как это было принято раньше во многих странах. На конференции были утверждены всего четыре предупреждающих знака: «Извилистая дорога», «Неровная дорога», «Пе ресечение с железной дорогой» и «Пересечение дорог». Вопросы о форме и цвете знаков остались нерешенными. В 1926 г. на Международной конференции, созван ной под эгидой Лиги Наций, были утверждены еще два знака: «Неохраняемый железнодорожный переезд» и «Остановка обязательна». В последующие годы число унифицированных в международном масштабе знаков увеличилось. В 1931 г. на конференции в Женеве (при участии представителей СССР) число утвержден ных знаков было увеличено до 26.
Протоколом о дорожных знаках и сигналах, принятым на Женевской конференции в 1949 г., дорожные знаки были разделены на три категории: предупреждающие об опасности; ограничивающие водителя в определенных действиях (за прещающие и предписывающие); дающие указания. В Протоколе содержались рекомендации о размещении дорожных знаков, об их размерах, о форме, цвете фона.
Несмотря на стремление к унификации знаков в международном масштабе, многообразие местных условий привело к отличию дорожных знаков разных стран. Так, к началу 50-х годов существовало несколько систем знаков.
Наличие различных систем, разнообразие, а иногда и прямое противоречие в знаках и сигналах в значительной мере затруднило все более развивающиеся международные перевозки. В этой связи принятые на Венской конференции 1968 г. Конвенция о дорожных знаках и сигналах и в последующем на Женевском со вещании 1971 г. дополнительное Европейское соглашение явились основой для национального законодательства по дорожному движению в странах, подписавших эти документы, и способствовали дальнейшей унификации дорожных знаков и разметки.
Советский Союз присоединился как к Конвенциям 1949 г. и 1968 г., так и к Европейскому соглашению. Поэтому действующие на территории нашей страны нормативные положения, касающиеся технических средств организации дорожного движения, учитывают основные предписания этих документов.
Учитывая рост интенсивности и связанные с этим изменения условий движе ния, а также непрерывное развитие технических средств организации движения, в последние годы в СССР выполнена большая работа по совершенствованию соот ветствующих нормативных положений. Внесены изменения и дополнения в ГОСТ «Знаки дорожные» и «Разметка дорожная», переработан и выпущен в новой ре дакции ГОСТ «Технические средства организации движения. Правила примене ния». Вместо ранее действующих технических условий утвержден ГОСТ «Свето форы дорожные. Общие технические условия», выпущены государственные стан дарты, касающиеся структуры и требований к автоматизированным системам управ ления дорожным движением (АСУД).
Материалы, изложенные в настоящем учебнике, содержат необ ходимые сведения по устройству и тактике применения техниче ских средств, методам инженерных расчетов, связанных с их внед рением. Курс основан на исследованиях и разработках, проводимых в течение ряда лет в МАДИ, ВНИЦБД МВД СССР, НИИСТ МВД СССР, Омском НПО «Автоматика», Мосгортрансниипроекте, Гипродорнии и других организациях, и учитывает зарубежный опыт, а также существующие нормативные положения по дорожному движению. В учебнике применяются сокращения и обозначения, широко используемые разработчиками технических средств и систем управления дорожным движением и нашедшие отражение в спе циальной литературе.
Глава 1
Основные понятия об управлении дорожным движением
1.1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Из курса «Организация дорожного движения» известно, что на уровне служб дорожного движения она представляет комплекс инженерных и организационных мероприятий на существующей улично-дорожной сети, обеспечивающих безопасность и достаточ ную скорость транспортных и пешеходных потоков. К числу таких мероприятий относится управление дорожным движением, которое, являясь составной частью организации движения, как правило, решает более узкие задачи. В общем случае под управлением понимается воздействие на тот или иной объект с целью улучшения его функционирования. Применительно к дорожному движению объектом управления являются транспортные и пешеходные потоки. Частным видом управления движением является регулирование (от латинского слова regulare — подчинить определенному порядку, правилу, упорядочивать), т. е. поддержание параметров движения в заданных пределах.
С учетом того, что регулирование является лишь частным слу чаем как управления, так и организации движения, а целью при менения технических средств является реализация ее схемы, в учебнике используется термин технические средства организации движения или технические средства управления движением. Это соответствует принятой в настоящее время терминологии, зафикси рованной в нормативных документах (ГОСТ 23457—86), и на званию учебной дисциплины «Организация дорожного движения», логическим продолжением которой являются изложенные в данном учебнике материалы.
Вместе с тем термин регулирование в силу сложившейся тра диции получил распространение. Например, в Правилах дорож ного движения перекрестки и пешеходные переходы, оборудо ванные светофорами, называются регулируемыми в отличие от нерегулируемых, где светофоры отсутствуют. Существуют также термины цикл регулирования, регулируемое направление и т. п. В специальной литературе нередко перекресток, оборудованный светофором, называется светофорным объектом. С учетом этого обстоятельства в учебнике применительно к каждому конкретному случаю использованы термины, получившие наибольшее распространение, и поэтому наиболее понятные читателю.
Сущность управления движением заключается в том, чтобы обязывать водителей и пешеходов, запрещать или рекомендовать им те или иные действия в интересах обеспечения скорости и безопасности. Оно осуществляется путем включения соответствую щих требований в Правила дорожного движения, а также приме нением комплекса технических средств и распорядительными действиями инспекторов дорожно-патрульной службы ГАИ и других лиц, имеющих соответствующие полномочия.
Объект управления, комплекс технических средств и коллек тивы людей, вовлеченные в технологический процесс управления движением, образуют контур управления (рис. 1.1).
Поскольку часть функций в контуре управления часто выполняется автома тическим оборудованием, сложилось употребление терминов авто матическое управление или системы управления.
Автоматическое управление осуществляется без участия че ловека по заранее заданной программе, автоматизированное — с участием человека-оператора. Оператор, используя комплекс технических средств для сбора необходимой информации и поиска оптимального решения, может корректировать программу работы автоматических устройств. Как в первом, так и во втором случае в процессе управления могут быть использованы ЭВМ. И, нако нец, существует ручное управление, когда оператор, оценивая транспортную ситуацию визуально, оказывает управляющее воз действие на основе имеющегося опыта и интуиции. Контур автоматического управления может быть как замкнутым, так и ра зомкнутым.
При замкнутом контуре существует обратная связь между средствами и объектом управления (транспортным потоком). Авто матически она может осуществляться специальными устройствами сбора информации — детекторами транспорта. Информация вво дится в устройства автоматики, и по результатам ее обработки эти устройства определяют режим работы светофорной сигнали зации или дорожных знаков, способных по команде менять свое значение (управляемые знаки). Такой процесс получил название гибкого или адаптивного управления.
При разомкнутом контуре, когда обратная связь отсутствует, управляющие светофорами устройства — дорожные контроллеры (ДК) переключают сигналы по заранее заданной программе. В этом случае осуществляется жесткое программное управление.
На рис.1.1. цепь обратной связи, замыкающая контур авто матического управления, показана штриховой линией с учетом, что эта связь может существовать или отсутствовать. При ручном управлении обратная связь существует всегда (в силу визуаль ной оценки оператором условий движения), поэтому ее цепь на рис.1.1 показана сплошной линией.
В соответствии со степенью централизации можно рассматри вать два вида управления: локальное и системное. Оба вида реали зуются вышеописанными способами.
При локальном управлении переключение сигналов обеспечи вает контроллер, расположенный непосредственно на перекрестке. При системном контроллеры перекрестков, как правило, выпол няют функции трансляторов команд, поступающих по специальным каналам связи из управляющего пункта (УП). При временном отключении контроллеров от УП они могут обеспечивать и локаль ное управление. Оборудование, расположенное вне управляющего пункта, получило название периферийного (светофоры, контрол леры, детекторы транспорта), на управляющем пункте — централь ного (средства вычислительной техники, диспетчерского управления, устройства телемеханики и т. д.).
На практике применяют термины — локальные контроллеры и системные контроллеры. Первые не имеют связи с УП и работают самостоятельно, вторые такую связь имеют и способны реализовать локальное и системное управление.
При локальном ручном управлении оператор находится непо средственно на перекрестке, наблюдая за движением транспорт ных средств и пешеходов. При системном он располагается в управ ляющем пункте, т. е. вдали от объекта управления, и для обеспе чения его информацией об условиях движения могут быть исполь зованы средства связи и специальные средства отображения ин формации. Последние выполняют в виде светящихся карт города или его районов — мнемосхем, устройств вывода с помощью ЭВМ графической и алфавитно-цифровой информации на электронно лучевую трубку — дисплеев и телевизионных систем, позволяющих непосредственно наблюдать за контролируемым районом.
Локальное управление чаще всего применяется на отдельном или, как говорят, изолированном перекрестке, который не имеет связи с соседними перекрестками ни по управлению, ни по потоку, имена сигналов светофоров на таком перекрестке обеспечивается по индивидуальной программе независимо от условий движения на соседних перекрестках, а прибытие транспортных средств к этому перекрестку носит случайный характер.
Организация согласованной смены сигналов на группе пере крестков, осуществляемая в целях уменьшения времени движе ния транспортных средств в заданном районе, называется коор динированным управлением (управлением по принципу «зеленой волны» — ЗВ). В этом случае, как правило, используется системное управление.
Любое устройство автоматического управления функционирует в соответствии с определенным алгоритмом, который представ ляет собой описание процессов переработки информации и выработки необходимого управляющего воздействия. Применительно к дорожному движению перерабатывается информация о пара метрах движения и определяется характер управления светофо рами, воздействующими на транспортный поток. Алгоритм управ ления технически реализуется контроллерами, переключающими сигналы светофоров по предусмотренной программе. В автомати зированных системах управления с использованием ЭВМ алго ритм решения задач управления реализуется также в виде набора программ ее работы.
Технические средства организации движения по их назначению можно разделить на две большие группы. К первой относятся технические средства, непосредственно воздействующие на транс портные и пешеходные потоки с целью формирования их необхо димых параметров. Это — дорожные знаки, дорожная разметка, светофоры и направляющие устройства.
Ко второй группе относятся средства, обеспечивающие работу средств первой группы по заданному алгоритму. Это — дорожные контроллеры, детекторы транспорта, средства обработки и пере дачи информации, оборудование управляющих пунктов АСУД, средства диспетчерской связи и т. д.
Характер воздействия технических средств первой группы на объект управления может быть двояким. Неуправляемые дорож ные знаки, разметка проезжей части, и направляющие устройства обеспечивают постоянный порядок движения, изменить который можно лишь соответствующей заменой этих средств (например, установкой другого знака или применением другого вида разметки). Напротив, светофоры и управляемые дорожные знаки способны обеспечить переменный порядок движения (поочередный пропуск транспортных потоков через перекресток с помощью сигналов све тофора или, например, временное запрещение движения в каком-то направлении путем смены символа управляемого знака). Работа последних связана с использованием технических средств второй группы.
На рис. 1.2 приведена структурная схема, повторяющая в бо лее развернутом виде контур управления и поясняющая указанный принцип общей классификации.
Дорожные контроллеры имеют различное исполнение в зави симости от характера выполняемых ими задач и подразделяются (как было указано выше) на контроллеры локального и систем ного управления. И те, и другие могут обеспечивать жесткое программное управление, а при наличии обратной связи с транспорт ным потоком — адаптивное.
При автоматическом управлении обратная связь осуществ ляется с помощью детекторов транспорта. Так как эта связь при меняется не во всех случаях, на рис. 1.2 она показана пунктирной линией. При ручном управлении (если оператор не находится на перекрестке) для обратной связи могут быть использованы сред ства телевизионного обзора, телефонной связи или средства отоб ражения информации управляющего пункта. Последние исполь зуют информацию, поступающую от детекторов транспорта.
Технические средства обеих групп имеют свою классифика цию. Например, деление знаков на группы, разметки на виды, светофоров и детекторов на типы и т. д. Подобная классификация приведена в соответствующих разделах учебника.
В последние годы средства и методы организации дорожного движения интенсивно развиваются, поэтому приведенная в учеб нике классификация не может считаться исчерпывающей, а тер минология — установившейся. Здесь сформулирован лишь ряд общих принципиальных положений, позволяющих определить на значение различных видов технических средств.
1.3. ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
Технические средства организации движения воздействуют на транспортные и пешеходные потоки. При этом параметры по токов меняются. Эти изменения могут быть положены в основу показателей, используемых для оценки эффективности применения как отдельного технического средства, так и их совокупности.
В общем виде, принимая во внимание задачи управления дви жением, показатели эффективности должны отражать производи тельность транспортного процесса и безопасность движения. Вместе с тем поиски единого показателя, который был бы уни версальным, измеримым в реальных условиях движения и имел бы стоимостное выражение, связаны с определенными трудностями.
Для разных «потребителей» систем управления на первый план могут быть выдвинуты различные показатели: число и тяжесть ДТП, пропускная способность улично-дорожной сети, транспорт ные задержки, число остановок транспортных средств, длина оче редей перед перекрестками, время выполнения поездки, скорость сообщения, степень загазованности окружающей среды и уровень шума, создаваемого транспортными средствами. Между перечис ленными показателями существует взаимозависимость, однако явный вид этих зависимостей пока неизвестен. Кроме этого, неко торые показатели не могут быть определены сразу. Например, для определения числа и тяжести ДТП необходимо время для сбора статистических данных.
В зависимости от цели оценки (например, оценка уровня безопасности движения или загазованности воздуха) используют ся те или иные показатели или их совокупность. Для расчетов экономической эффективности внедрения технических средств ор ганизации движения целесообразно учитывать множество показа телей в их стоимостном выражении. Для целей оптимизации ра боты технических средств можно ограничиться использованием одного - двух показателей, поскольку практика показывает, что минимизация одного из ведущих показателей эффективности при водит к снижению (или увеличению) других. Так, снижение за держки транспортных средств приводит к увеличению скорости сообщения, уменьшению времени движения, расхода топлива, загазованности и шума.
При выборе ведущего показателя необходимо учитывать, что в наиболее явном виде об эффективности управления можно судить по характеру работы перекрестков, пропускная способность кото рых во многом определяет производительность всей транспортной системы.
Для перекрестка таким показателем является среднее время обслуживания или средняя задержка автомобиля. Этот показатель чаще всего используется как характеристика эффективности раз личных систем массового обслуживания. Задержка может быть сравнительно просто определена в реальных условиях движения и имеет стоимостное выражение.
К сожалению, средняя задержка непосредственно не отражает степень безопасности движения. Известно, что снижение задержек уменьшает раздраженность и психологическую утомляемость води телей, что в конечном счете уменьшает и вероятность возникно вения ДТП. Тем не менее только путем уменьшения средних за держек транспортных средств добиться снижения числа ДТП невозможно. Поэтому, принимая указанный критерий в качестве основного, следует учитывать и другие показатели, соответствую щие характеру и направленности анализа систем управления. В ряде случаев параметры систем, рассчитанные по критерию сред ней задержки, могут быть ограничены с учетом интересов безопас ности движения, например длительность минимального разрешаю щего, максимального запрещающего и промежуточного сигналов светофоров, расчетная скорость движения и т. д. Кроме этого, показатель безопасности предъявляет определенные требования и к техническим средствам организации движения с точки зрения их безотказности в работе и информативности.
С учетом роста уровня автомобилизации особое значение при обретают экологические показатели. Частые торможения и оста новки транспортных средств повышают вероятность использования водителями понижающих передач и работы двигателя на не эконо мичных режимах. Это способствует загрязнению атмосферы про дуктами неполного сгорания топлива и увеличению транспортного шума. Поэтому параметры управления движением должны обеспе чивать стабильность скоростного режима и снижение числа и про должительности остановок транспортных средств.
Контрольные вопросы
Глава 2
Светофоры
2.1. ЗНАЧЕНИЕ И ЧЕРЕДОВАНИЕ СИГНАЛОВ
Светофоры предназначены для поочередного пропуска участ ников движения через определенный участок улично-дорожной сети, а также для обозначения опасных участков дорог. В зави симости от условий светофоры применяются для управления движе нием в определенных направлениях или по отдельным полосам данного направления:
Порядок чередования сигналов, их вид и значение, принятые в СССР, соответствуют международной Конвенции о дорожных знаках и сигналах. Сигналы чередуются в такой последователь ности: красный — красный с желтым — зеленый — желтый — красный...
При отсутствии дополнительных секций красный немигающий сигнал запрещает движение по всей ширине проезжей части. Остальные разновидности красного сигнала имеют специальное назначение:
Желтый немигающий сигнал обязывает к остановке перед стоп-линией всех водителей, за исключением тех, которые уже не могли бы остановиться с учетом требований безопасности движения. Желтый сигнал, подключенный к красному, предупреждает о не замедлительном включении зеленого сигнала. Желтый мигающий сигнал не запрещает движение и применяется для обозначения перекрестков, которые могут быть не замечены водителями на расстоянии, достаточном для остановки транспортного средства.
Зеленый немигающий сигнал при отсутствии каких-либо до полнительных ограничений, а также дополнительных секций све тофора разрешает движение но всей ширине проезжей части во всех направлениях. Зеленый мигающий сигнал предупреждает о конце разрешающего такта.
Разновидности зеленого! сигнала и их назначение следующие:
Зеленая стрелка дополнительной секции светофора разрешает движение в сторону, указываемую стрелкой, независимо от сигнала основного светофора. При этом красный сигнал основного свето фора лишает водителей, движущихся в сторону включенной зе леной стрелки дополнительной секции, преимущественного права проезда. Выключенная секция запрещает движение в направлении стрелки этой секции даже при зеленом сигнале основного свето фора.
Разрешенное направление движения для транспортных средств общего пользования зависит от сочетания включенных сигналов верхнего и нижнего ряда специального светофора (в случае его применения). При выключенном нижнем сигнале движение запре щено во всех направлениях.
2.2. ТИПЫ СВЕТОФОРОВ
Светофоры можно классифицировать по их функциональному назначению (транспортные, пешеходные); по конструктивному исполнению (одно-, двух- или трёхсекционные, трехсекционные с дополнительными секциями); по их роли, выполняемой в процессе управления движением (основные, дублеры и повторители).
На цветной вклейке показаны некоторые светофоры, приме няемые в нашей стране для управления дорожным движением. В соответствии с ГОСТ 25695—83 «Светофоры дорожные. Общие технические условия» они делятся на две группы: транспортные и пешеходные. Светофоры каждой группы, в свою очередь, под разделяются на типы и разновидности исполнения. Имеются семь типов транспортных светофоров и два типа пешеходных. Каждый светофор имеет свой номер. Первая цифра номера означает группу (1 —транспортный светофор, 2— пешеходный), вторая цифра — тип светофора, третья цифра (или число) — разновидность его исполнения.
Транспортные светофоры типа 1 (без учета сигналов допол нительных секций) и типа 2 имеют три сигнала круглой формы диаметром 200 или 300 мм, расположенных вертикально. Как ис ключение, допускается для светофоров типа 1 горизонтальное расположение сигналов. Последовательность расположения сверху вниз (слева направо): красный, желтый, зеленый.
Дополнительные секции применяются только со светофорами типа 1 с вертикальным расположением сигналов и имеют сигнал в виде стрелки на черном фоне круглой формы.
Для лучшего распознавания водителем дополнительной сек ции (особенно в темное время суток) на линзе основного зеленого сигнала светофора наносят контуры стрел, указывающих разре шенные этим сигналом направления движения. С этой же целью при наличии дополнительных секций светофор оборудуется белым прямоугольным экраном, выступающим за габариты светофора. Расположение секций зависит от направления стрелки.
Для транспортных светофоров типа 2 контуры стрелок, ука зывающих разрешенное (запрещенное) направление движения, наносят на всех линзах. При этом в отличие от красного и желтого сигналов зеленый сигнал светофоров этого типа представляет собой зеленую стрелку на черном фоне. Под светофорами или над ними располагают таблички белого цвета с изображением стрелок, указывающих то же направление, что и контуры стрелок на линзах.
Светофоры типа 1 применяют для регулирования всех направ лений движения на перекрестке. Допускается их использование и перед железнодорожными переездами, пересечениями с трам вайными и троллейбусными линиями, сужениями проезжей ча сти и т. д. Светофоры типа 2 применяют для регулирования дви жения в определенных направлениях (указанных на линзах стрелками) и только в тех случаях, когда транспортный поток в этих направлениях не имеет пересечений или слияний с другими транс портными или пешеходными потоками (бесконфликтное регулирование). При достаточно широкой проезжей части с числом полос на подходе к перекрестку более четырех целесообразно светофоры этого типа использовать для регулирования движения по полосам.
Специфика использования светофоров типа 2, связанная с бес конфликтным регулированием, не позволяет их совместную уста новку со светофорами типа 1 на одном подходе к перекрестку. Исключение составляет случай, когда транспортные потоки отде лены друг от друга приподнятыми островками или разделитель ными полосами. Таким образом, в пределах одной проезжей части водитель должен видеть светофоры только одного типа.
Транспортные светофоры типа 3 применяют в качестве повто рителей сигналов светофоров типа 1. По своему внешнему виду они напоминают светофоры этого типа, однако в отличие от них имеют меньшие габаритные размеры и диаметры сигналов 100 мм. Если основной светофор (типа 1) имеет дополнительную секцию, то светофор-повторитель также оборудуется дополнительной сек цией естественно уменьшенного размера.
Светофор типа 3 размещают под основным светофором на вы соте 1,5—2 м от проезжей части, если затруднена видимость сиг налов основного светофора для водителя, остановившегося у стоп-линий. Светофоры этого типа могут применяться также для управления велосипедным движением в местах пересечения дороги с велосипедной дорожкой. В этом случае под ними укрепляют табличку белого цвета с изображением символа велосипеда.
Транспортные светофоры типа 4 применяют для управления въездами на отдельные полосы движения. Такая необходимость возникает, например, при организации реверсивного движения. Светофоры этого типа устанавливают над каждой полосой в ее начале. Они имеют горизонтальное расположение сигналов: сле ва — в виде косого красного креста; справа — в виде зеленой стрелки, направленной острием вниз. Оба сигнала выполняются на черном фоне прямоугольной формы. Габаритные размеры каж дого символа 450X500 мм.
Светофоры типа 4 могут применяться вместе со светофорами типа 1, если реверсивное движение организовано не, по всей ши рине проезжей части. В этом случае действие светофоров типа 1 не распространяется на полосы с реверсивным движением. Запре щается въезд на полосу, ограниченную с обеих сторон двойной прерывистой линией (разметка 1.9), при отключенном светофоре типа 4, расположенном над этой полосой. В противном случае воз никает возможность выезда навстречу движению (например, при перегорании ламп красного сигнала одного из светофоров полосы).
Транспортный светофор типа 5 имеет четыре сигнала бело-лунного цвета круглой формы диаметром 100 мм. Подобный све тофор применяют в случаях бесконфликтного регулирования дви жения транспортных средств общего пользования (трамваев, маршрутных автобусов, троллейбусов), движущихся по специально выделенной полосе. Однако даже в этих случаях необходимость в установке светофоров типа 5 нередко отпадает: схема органи зации движения на перекрестке обеспечивает бесконфликтный пропуск транспортных средств указанных видов вместе с общим потоком, и светофоры типа 5 лишь повторяют значения сигналов светофоров типа 1 или 2.
При отсутствии специально выделенных полос для транспорт ных средств общего пользования или возможности их бесконфликт ного пропуска применение светофоров типа 5 становится бессмыс ленным. Управление движением осуществляется только светофо рами тина 1 или 2.
Транспортные светофоры типа б имеют два (реже один) крас ных сигнала круглой формы диаметром 200 или 300 мм, располо женных горизонтально и работающих в режиме попеременного мигания. При разрешении движения транспортных средств сигналы выключаются. Светофоры этого типа устанавливают перед железнодорожными переездами, разводными мостами, причалами паромных переправ, в местах выезда на дорогу транспортных средств спецслужб.
Светофор типа 7 имеет один сигнал желтого цвета, постоянно работающий в режиме мигания. Его применяют на нерегулируе мых перекрестках повышенной опасности.
Транспортные светофоры типа 8 имеют два расположенных вертикально сигнала красного и зеленого цветов круглой формы диаметром 200 или 300 мм. Их применяют при временном сужении проезжей части, когда организуют попеременное движение по одной полосе, а использование для этих целей знаков приоритета затруднено в силу ограниченной видимости на этом участке до роги. Кроме этого, светофоры типа 8 применяют также для управ ления малоинтенсивным движением на внутренних территориях гаражей, предприятий и организаций, где, как правило, введены ограничения скорости. В перечисленных случаях допускается и использование наиболее распространенных светофоров типа 1, однако светофоры типа 8, отличающиеся от них отсутствием жел того сигнала, указывают на специфику условий движения.
Пешеходные светофоры имеют два вертикально расположен ных сигнала круглой или квадратной формы с диаметром круга или стороной квадрата 200 или 300 мм. Верхний сигнал — красный силуэт стоящего пешехода, нижний — силуэт идущего пешехода. Оба силуэта выполняются на черном фоне.
Согласно ГОСТ 23457—86, пешеходными светофорами обору дуют все пешеходные переходы на управляемом светофорами перекрестке. При этом, если не обеспечен бесконфликтный пропуск пешеходов, зеленый сигнал должен работать в мигающем режиме, предупреждая пешеходов и водителей о возможности просачива ния транспортных средств через пешеходные потоки.
Для всех типов светофоров при наличии двух вариантов сиг нала (200 или 300 мм) светофоры с большим размером сигнала устанавливают на магистральных улицах и площадях, на дорогах с максимально допустимой скоростью движения более 60 км/ч, а также при неблагоприятных условиях видимости. Таким обра зом обеспечивается лучшее восприятие сигналов участниками движения. Кроме этого, увеличенные размеры сигналов подчер кивают характер дороги, на которой находится водитель. С этой же целью перед пересечениями с указанными дорогами со стороны, где были светофоры с диаметром сигнала 200 мм, устанавливают светофор с увеличенным диаметром (300 мм) красного сигнала.
2.3. СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
Дальность видимости светофора определяется из условии свое временной остановки транспортных средств на запрещающий сиг нал. При этом остановочный путь рассчитывают исходя не из аварийного, а из служебного торможения (замедление 2—4 м/с2). Он должен учитывать время, необходимое водителю на поиск сиг нала, и его восприятие. Принятое в настоящее время в качестве нормативного минимальное расстояние видимости сигнала — 100 м. Расстояние видимости определяет светотехнические параметры светофора. Сила света его оптической системы и указанное рас стояние связаны зависимостью
(2.1)
где Lс — расстояние видимости сигнала, м; I, — сила света оптической системы под углом а к ее оси, кд; τ — коэффициент прозрачности атмосферы; Еn — по роговая освещенность на зрачке глаза водителя, при которой он уверенно опознает сигнал, лк (в зависимости от цвета сигнала. Еn = 6·10-4÷12·10-4 в дневное время и Еn = 0,8·10-6 ÷2·10-6 в сумерки); kп — поправочный коэффициент, за висящий от углового размера светового сигнала.
При расчете силы света, необходимой для обеспечения нор мативного расстояния видимости, можно принять коэффициенты kп ≈1 и , учитывая, что для наиболее типичных условий τ = 0,5 ÷ 0,8, а kп существенно возрастает лишь при больших угло вых размерах сигнала (близком расстоянии от светофора). Таким образом, применительно к рассматриваемому случаю фор мулу (2.1) можно упростить
На практике расчетное значение силы света увеличивают, при нимая во внимание колебания напряжения в сети, возможность загрязнения линзы и отражателя света, а также условия адаптации при ярком фоне. Кроме этого, показатель Iа представляет собой силу света под заданным углом к оптической оси. Осевая сила света, являющаяся одной из основных светотехнических харак теристик светофора, должна быть больше (рис. 2.1). Исходя из высоты установки светофора, ширины проезжей части и особен ности бокового зрения водителя считается достаточным иметь ши рину светового пучка сигнала ±100 в горизонтальной плоскости и 80 в вертикальной (вниз от нуле вого значения).
Осевая сила света современ ных светофоров в среднем состав ляет 200 кд. Рассматриваются конструктивные решения, позво ляющие уменьшить силу света сигналов в ночное время до 60 кд, учитывая, что в этих условиях меняются пороговая освещен ность и характер адаптации. Ва риантом таких решений может быть понижение напряжения в сети или применение двухнитевых ламп.
2.4. КОНСТРУКЦИЯ СВЕТОФОРОВ
Светофор состоит из отдельных секций, каждая из которых предназначена для определенного сигнала. В зависимости от типа светофора секции могут иметь различные конструктивные особен ности (форма и размеры сигнала, особенности символа, источника света, светофильтра и т. д.). Общим для всех секций является наличие оптического устройства.
Светофор (рис. 2.2) состоит из секций, соединенных между собой резьбовыми пустотелыми втулками 1, через которые про пущены провода. Секция представляет собой корпус 8 с крышкой 6 и противосолнечным козырьком 4 из листовой стали или ударо прочной пластмассы (например, полистирола). Имеется опыт изготовления корпуса из легких сплавов. В крышке смонтировано оптическое устройство, состоящее из отражателя 7, цветного све тофильтра 3, резинового кольца-уплотнителя 5 и подвижного ста кана 10 с электролампой. При перемещении стакана нить лампы устанавливается в фокусе отражателя. Оптическое устройство крепится к крышке четырьмя лапками 2. В закрытом положении крышка удерживается двумя пружинными замками. В нижней секции установлена распределительная колодка 9 для подключения питания и электромонтажа внутри светофора. Отражатели должны иметь заземление.
Тенденция развития современных конструкций светофоров за ключается в совершенствовании основных элементов светооптической системы: источника света, светофильтра, отражателя, а также надежности конструкции в целом.
Источники света. В качестве источников света применяют лам пы накаливания общего и специ ального назначения. Известны конструкции, где в качестве источ ника света используют газосвет ные трубки или излучающие ди оды. Основными недостатками ламп накаливания общего назна чения являются большая протя женность нити, которая плохо поддается фокусировке, и низкая виброустойчивость ламп. Кроме того, они имеют сравнительно ма лый срок службы (500—800 ч), обусловленный специфическим ре жимом работы.
Специальные исследования по казали, что перегорание нити ча ще всего связано с неоднород ностью по диаметру проволоки, шагу спирали, электрическому сопротивлению и скорости испарения. Повышение срока службы ламп идет по пути применения специальных наполнителей (криптон), усложнения технологии изготовления нити накаливания, увеличения числа держателей нити (в некоторых случаях до 9—11). Существенно повышается долго вечность ламп при подкалке нити для ее подогрева в период вы ключения сигнала. Очень важным с точки зрения фокусировки является выдерживание постоянного размера между нитью лампы и ее цоколем. Практика эксплуатации светофоров показала, что не во всех случаях выполняется операция по правильной уста новке лампы в отражателе, что приводит к резкому снижению силы света оптического устройства.
В некоторых конструкциях светофоров в качестве источника света используют низковольтные галогенные лампы. Обладая при малых размерах повышенной удельной светоотдачей и компакт ной нитью, эти лампы хорошо фокусируются. Однако широкого распространения они не получили вследствие их сравнительно высокой стоимости и необходимости применения понижающих транс форматоров.
Иногда в целях повышения надежности светофора для одного сигнала используют две одновременно работающие лампы (рис.2.3,а). Это требует установки специального отражателя и бифокальной линзы. Подобное решение связано также с усложне нием и удорожанием конструкции.
На рис. 2.3, б показана изогнутая газосветная трубка, приме няемая в качестве источника света в светофорах французской фирмы «Силек». В трубках содержится наполнитель красного, желтого или зеленого цвета, что исключает необходимость исполь зования цветного светофильтра. Для свечения трубки требуется напряжение свыше 2000 В, поэтому необходимо использование трансформатора. Несмотря на сравнительно большой срок службы, светофоры с газосветными трубками уступают в 5—б раз по силе света сигналов современным светофорам с лампами накалива ния. Кроме того, надежно эксплуатировать их можно лишь в райо нах с умеренным климатом.
Светофильтры. Применяются светофильтры-рассеиватели и светофильтры-линзы. Первые обеспечивают необходимое пере распределение светового потока в пространстве. Для этих целей на их внутренней стороне формируется узорчатый, ромбический, призматический или каплевидный рисунок. Важной характеристи кой является угол светорассеяния — наибольший угол, в пределах которого сила света уменьшается вдвое по сравнению с ее осевым значением.
Для современных светофильтров этот угол находится в пре делах 5... 15°, что обеспечивает нормативную дальность видимости сигнала на многополосных дорогах 100 м.
Светофильтры-линзы способствуют концентрации светового потока. Их использование позволяет отказаться от отражателя и уменьшить диаметр сигнала до 100 мм (транспортные светофоры типов 3 и 5). Светофоры с такими светофильтрами применяют, когда видимость сигнала должна быть обеспечена в достаточно узких пределах — на 1—2 полосах движения.
В последние годы все большее распространение получают пласт массовые светофильтры. Их преимущества перед стеклянными заключаются в простоте изготовления, более высокой прочности при воздействии ударных и вибрационных нагрузок, а также в меньшем весе (примерно в 3 раза). В большинстве случаев материалом для производства служит поликарбонат, обладающий необходимой прозрачностью (светопропускание 90%) и долговеч ностью.
Отражатели. Конструкция отражателя (рис. 2.4) характери зуется двумя основными внутренними поверхностями: параболоидной 1, обеспечивающей концентрацию светового потока, и конической (или цилиндрической) 2, предназначенной для увеличения глубины отражателя и тем самым уменьшения вы горания красителя светофильтра. При ко ротком фокусном расстоянии f появля ется опасность возникновения ложного сигнала светофора (фантомный эффект), когда луч от постороннего источника света, попадая на отражатель, вновь воз вращается к наблюдателю. Уменьшение расстояния i от линзы до фокуса К за счет ликвидации конической части отра жателя способствует снижению фантом ного эффекта, но требует применения специальных малогабаритных ламп, на пример галогенных.
В конструкциях современных отража телей фокальную плоскость АА максимально приближают к плоскости светового отверстия, за которой начинается балластная (нерабочая) коническая поверхность. При этом, как правило, выдерживаются следующие соотношения:
где D —диаметр светового отверстия отражателя, мм.
Все большее распространение получают пластмассовые отра жатели с рабочей поверхностью, полученной методом напыления в вакууме. В этом случае отражатель получается с более гладкой поверхностью и не подвержен коррозии.
Антифантомные устройства. В известной мере роль антифан томного устройства выполняет противосолнечный козырек. Однако при низком положении солнца (в направлениях восток—запад, запад — восток) может возникнуть одновременно свечение всех сигналов светофора. Известно несколько методов, позволяющих устранить фантомный эффект и получивших распространение в практике регулирования. Как правило, они связаны с некоторыми изменениями конструкции отражателя или светофильтра.
Отражатель с так называемым антифантомным крестом (рис.2.5, а) представляет собой взаимно перпендикулярные сег ментные пластины с прорезями для размещения галогенной лампы. Луч света, попадающий от постороннего источника на отражатель, отклоняется и поглощается зачерненной поверхностью пластин. В то же время пластины практически полностью пропускают лучи от лампы светофора.
Другим решением (рис.2.5,б) является установка перед светофильтром-рассеивателем 1 специальной антифантомной линзы, состоящей из двух частей 2 и 3, каждая из которых имеет пило образный профиль. Луч солнца, попадая на наклонную поверх ность 4, отбрасывается на горизонтальную зачерненную ступень ку 5 и поглощается.
Известны также методы устранения фантомного эффекта пу тем установки перед внутренней поверхностью светофильтра пере городки сотовой конструкции, которая пропускает горизонталь ный световой поток оптического устройства светофора, однако задерживает солнечные лучи, если они имеют хотя бы небольшое отклонение от горизонтали.
2.5. РАЗМЕЩЕНИЕ И УСТАНОВКА СВЕТОФОРОВ
Светофоры устанавливают на колонках, кронштейнах, при крепляемых к существующим опорам или стенам зданий, на спе циальных консольных опорах и тросах-растяжках. Для предотвра щения наезда на опоры их располагают вне проезжей части или защищают ограждениями.
Светофоры располагают таким образом, чтобы обеспечить наилучшую видимость их сигналов участниками движения. С этой же целью применяют, помимо основных, светофоры-дублеры и светофоры-повторители. Дублируют, как правило, транспортные светофоры типов 1, 2 и 8, если управляемое ими движение осуществляется по двум полосам и более.
Наилучшая видимость сигналов достигается при установке светофоров над проезжей частью на высоте 5—6 м или сбоку от нее на высоте 2—3 м (для пешеходных светофоров 2—2,5 м). При этом транспортные светофоры типа 1 с горизонтальным располо жением сигналов и типа 4 располагают только над проезжей частью в силу их конструктивных особенностей или назначения. Но тем же соображениям пешеходные светофоры, светофоры-повторители, а также транспортные светофоры типа 1 с дополнительными сек циями над проезжей частью не устанавливают.
В плане транспортные светофоры устанавливают за стоп-линией. Расстояние от нее до светофора не должно быть менее 10 м, если светофор расположен над проезжей частью, и 3 м при его установке сбоку. В противном случае водитель, остановившийся непосредственно у стоп-линий, может не увидеть их сигналов. Уменьшить эти расстояния соответственно до 5 и 1 м можно, используя светофоры-повторители. Пешеходные светофоры не долж ны отстоять от ближайшей границы пешеходного перехода более чем на 1 м.
Основной светофор, если он не имеет левоповоротной секции, устанавливают справа перед перекрестком. При наличии этой секции необходимо дополнительно к расположенному справа све тофору установить светофор с левоповоротной секцией перед пере крестком на центральной разделительной полосе или островке безопасности. При их отсутствии светофор типа 1 с левой допол нительной секцией может быть установлен за перекрестком на разделительной полосе или там же за перекрестком слева от проез жей части. При наличии разделительной полосы слева на пере секающей дороге он может быть установлен на ней. Что же ка сается светофора типа 2, то для рассматриваемого случая при отсутствии перед перекрестком центральной разделительной полосы или островка безопасности его располагают над проезжей частью. На дорогах с односторонним движением светофоры с левоповоротной секцией могут быть установлены перед перекрестком слева от дороги.
Таким образом, достигается наилучшая видимость основного разрешающего сигнала: при движении прямо или направо води гель видит его справа, при движении налево — перед собой или слева.
Этот же принцип положен в основу установки дублирующих светофоров типа 1. Для движе ния в прямом направлении или на лево дублирующий светофор устанавливают перед водителем или слева от него, для движения на право, как правило, справа от во дителя. При этом светофор может располагаться перед перекрест ком, на его территории или за ним в зависимости от наличия или отсутствия центральных разде лительных полос или островков безопасности. Примеры установки основных и дублирующих светофоров этого типа показаны на рис. 2.6. В соответствии с общепринятыми обозначениями транс портный светофор показан в виде полукруга, дополнительная сек ция снабжена стрелкой, указывающей направление ее действия, пешеходный светофор обозначен прямоугольником.
Дублирующие светофоры типа 2 размещают перед перекрест ком над проезжей частью. При управлении движением по поло сам, когда режим работы светофорного объекта предусматривает различную длительность и последовательность сигналов для этих полос, светофоры этого типа размещают соответственно над каж дой полосой. Необходимость в дублирующих светофорах в этом случае отпадает.
Способы размещения светофоров в особых условиях: желез нодорожные переезды, места производства работ на проезжей части, управление движением транспортных средств общего поль зования описаны в главе 11.
Контрольные вопросы
Глава 3
Режимы работы светофорной сигнализации на перекрёстке
3.1. КРИТЕРИИ ВВОДА СВЕТОФОРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
Введение светофорного регулирования ликвидирует наиболее опасные конфликтные точки, что способствует повышению безопас ности движения. Вместе с тем появление светофора на перекрест ке вызывает транспортные задержки даже на главной дороге, порой весьма значительные из-за характерной для этой дороги высокой интенсивности движения и господствующего в настоящее время жесткого программного регулирования. Таким образом, введение светофорного регулирования является не всегда оправ данным и зависит, прежде всего, от интенсивности конфликтую щих потоков и от числа и тяжести ДТП.
В соответствии с ГОСТ 23457—86 «Технические средства орга низации дорожного движения. Правила применения» транспорт ные светофоры типов 1 и 2, а также пешеходные светофоры сле дует устанавливать на перекрестках и пешеходных переходах при наличии хотя бы одного из следующих условий.
Условие 1 задано в виде сочетаний критических интенсивностей движения на главной и второстепенной дорогах (табл. 3.1). Введение светофорного регулирования считается оправданным, если наблюдаемая на перекрестке интенсивность конфликтующих транспортных потоков в течение каждого из любых 8 ч обычного рабочего дня не менее заданных сочетаний.
Условие 2 задано в виде сочетания критических интенсивностей конфликтующих транспортного и пешеходного потоков. Вве дение светофорного регулирования считается оправданным, если в течение каждого из любых 8 ч обычного рабочего дня по дороге в двух направлениях движется не менее 600 ед/ч (для дорог с разделительной полосой 1000 ед/ч) транспортных средств (В отличие от размерности интенсивности в физических единицах — автомо билей в час (авт/ч) через размерность ед/ч обозначается интенсивность, под считанная в приведенных транспортных единицах путем использования коэффи циентов приведения к условному легковому автомобилю) и в то же время эту улицу переходят в одном, наиболее загруженном на правлении не менее 150 чел/ч.
Для населенных пунктов с населением менее 10 тыс. чел. сни жаются на 30% значения критических интенсивностей движения, оговоренные условиями 1 и 2.
Таблица 3.1
|
Число полос движения в одном направлении |
Интенсивность движения по главной дороге в двух направлениях, ед/ч |
Интенсивность движения по второстепенной дороге в одном наиболее загруженном направлении, ед/ч |
|
|
Главная (более загруженная) дорога |
Второстепенная (менее загруженная) дорога |
||
|
1 |
1 |
750 670 580 500 410 380 |
75 100 125 150 175 190 |
|
2 или более |
1 |
900 800 700 600 500 400 |
75 100 125 150 175 200 |
|
2 или более |
2 или более |
900 825 750 675 600 525 480 |
100 125 150 175 200 225 240 |
Условие 3 заключается в том, что светофорное регулирование вводится, когда условия 1 и 2 целиком не выполняются, но оба выполняются не менее чем на 80%.
Условие 4 задано определенным числом ДТП. Введение свето форного регулирования считается оправданным, если за послед ние 12 месяцев на перекрестке произошло не менее 3 ДТП (которые могли бы быть предотвращены при наличии светофорной сигна лизации) и хотя бы одно из условий 1 и 2 выполняется не менее чем на 80%.
Перевод светофоров на режим желтого мигающего сигнала (или применение для этих целей специального транспортного све тофора типа 7) осуществляют при снижении интенсивности дви жения до 50% от норм, оговоренных условиями 1 и 2. Кроме этого, светофоры типа 7 могут применяться и при более низкой интенсивности на опасных участках, где не обеспечена видимость на расстоянии, достаточном для остановки транспортного средства в случае необходимости.
Перечисленные положения разработаны с учетом зарубеж ного опыта и специфики наших условий. Соблюдение этих поло жений в принципе должно обеспечить экономическую целесооб разность введения светофорного регулирования. Вместе с тем, в ка ком бы виде не были представлены указанные нормативы, они не смогут охватить всего многообразия случаев, встречающихся на практике. Поэтому, рассматривая условия 1—4 в качестве кри териев введения светофора, необходимо в каждом конкретном случае проводить технико-экономический анализ. При соответствующем обосновании светофоры могут быть установлены на перекрестке и при невыполнении условий 1—4.
Сущность технико-экономического анализа заключается в срав нении годовых суммарных приведенных затрат, связанных с движением через перекресток конфликтующих транспортных потоков для случаев отсутствия и наличия на том же перекрестке свето форного регулирования.
На нерегулируемом перекрестке суммарные, приведенные к году затраты (ПЗН) складываются из потерь народного хозяйства, связанных с транспортными задержками на второстепенной до роге, и ущерба от ДТП. При наличии светофорной сигнализации суммарные затраты (ПЗР) складываются из потерь от транспорт ных задержек на главной и второстепенной дорогах, ущерба от ДТП, а также из затрат, связанных со стоимостью, установкой и эксплуатацией технических средств.
Введение светофорного регулирования на перекрестке является целесообразным, если отношение ПЗН / ПЗР>1.
3.2. ОСНОВЫ ЖЕСТКОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Структура светофорного цикла. Поочередное предоставление права на движение предполагает периодичность или цикличность работы светофорного объекта. Для количественной и качествен ной характеристики его работы существуют понятия такта, фазы и цикла регулирования.
Тактом регулирования называется период действия опреде ленной комбинации светофорных сигналов. Такты бывают основ ные и промежуточные. В период основного такта разрешено (а в конфликтующем направлении запрещено) движение опреде ленной группы транспортных и пешеходных потоков. Во время промежуточного такта выезд на перекресток запрещен, за исклю чением транспортных средств, водители которых не смогли свое временно остановиться у стоп-лини. Идет подготовка перекрестка к передаче права на движение следующей группе потоков. Ука занная подготовка означает освобождение перекрестка от транс портных средств и пешеходов, имевших право на движение во вре мя предыдущего такта. Целью применения промежуточного такта является обеспечение безопасности движения в переходный пе риод, когда движение предыдущей группы потоков уже запрещено, а последующая группа разрешение на движение через перекресток еще не получила.
Фазой регулирования называется совокупность основного и следующего за ним промежуточного такта. Минимальное число фаз равно двум (в противном случае отсутствуют конфликтующие потоки, и необходимость в применении светофоров отпадает).
Обычно число фаз регулирования соответствует числу наиболее загруженных конфликтных направлений движения на перекрестке.
Циклом регулирования называется периодически повторяю щаяся совокупность всех фаз.
Под режимом светофорного регулирования (светофорной сиг нализации) понимаются длительность цикла, а также число, по рядок чередования и длительность составляющих цикл тактов и фаз. В аналитическом виде режим светофорного регулирования можно представить в виде выражения:
(3.1)
где Тц — длительность цикла регулирования, с; — длительности основного такта, с; — длительности промежуточного такта, с; п — число фаз.
Обычно промежуточный такт обозначается желтым сигналом в направлении, где ранее (во время основного такта) осуществ лялось движение (рис. 3.1, а). Учитывая, что в период его действия возможно движение транспортных средств, водители которых, на ходясь в непосредственной близости от стоп-линий, не смогли свое временно остановиться в момент его включения, длительность желтого сигнала iЖ не должна быть менее 3 с. С другой стороны, с позиций безопасности движения (для предотвращения злоупо треблений водителями правом проезда на желтый сигнал) его длительность не делают более 4 с. Таким образом,
Вместе с тем встречаются случаи, когда транспортному сред ству, проехавшему стоп-линию в момент выключения разрешаю щего сигнала, требуется для освобождения зоны перекрестка бо лее 4 с. Это может быть связано с широкой проезжей частью в зоне перекрестка или сравнительно низкой скоростью транспортных средств. В таких случаях после основного такта, как правило, включаются последовательно два промежуточных: по истечении 4 с желтый сигнал в рассматриваемом направлении заменяется на красный. В поперечном (конфликтующем) направлении про должает действовать красный сигнал, который заменяется на красный с желтым непосредственно перед включением зеленого сигнала (за 3—4 с). Таким образом, на перекрестке в течение определенного времени может по всем направлениям действовать красный сигнал (рис. 3.1,6).
Промежуточные такты, образованные вышеописанными мето дами, получили название переходных интервалов. Структура пере ходного интервала может быть и более сложной. Это зависит от конфигурации перекрестка, параметров транспортных и пешеход ных потоков и от принятой схемы организации движения. В целях снижения транспортной задержки длительность переходных интер валов не назначают более 8 с. При больших значениях переход ных интервалов следует рассматривать возможность устройства промежуточных стоп-линий.
Потерянное время в цикле регулирования. В течение фазы ре гулирования транспортные средства движутся в направлении, в котором включен разрешающий сигнал, в период основного так та t0. В период промежуточного такта tП интенсивность движения в сечении стоп-линий постепенно падает до нуля. Вместе с тем в начале основного такта ожидающие разрешающего сигнала транспортные средства начинают движение с некоторой задерж кой, которая связана с реакцией водителя на разрешающий сиг нал и с разгоном транспортных средств. При этом интенсивность движения N в сечении стоп-линий постепенно нарастает и дости гает через некоторое время приблизительно постоянного значения Мн, равного пропускной способности данного направления. За держка в движении в начале такта t0 называется стартовой за держкой (tст). Это потерянное время в фазе, так как практически движение в этот период отсутствует. К потерянному времени сле дует отнести и промежуточный такт за вычетом времени tр — «прорыва» на желтый сигнал транспортных средств, которые не смогли своевременно остановиться у стоп-линий.
Таким образом, движение начинается позже момента вклю чения разрешающего сигнала и заканчивается позже момента его окончания. Время, в течение которого фактически осуществляется движение, называется эффективной длительностью фазы tэф.
На рис. 3.2 показан процесс разъезда очереди бесконечной длины в течение фазы регулирования (полностью насыщенная фаза). Число транспортных средств, покинувших перекресток в среднем в течение tэф, равно их числу, покинувшему перекресток за время фазы. Тогда интенсив ность движения в сечении стоп-линий в данном направлении мо жет быть представлена прямо угольником с высотой Мн, основа нием которого является Тэф.
Потерянное время в фазе , а длительность фазы (to+ tП) будет равна сумме эффективной ее длительности и потерянного времени (tэф + tПТ).
Показатель Мн является максимальной интенсивностью разъез да очереди при полностью насыщенной фазе. В специальной лите ратуре он получил название потока насыщения. Полностью насы щенные фазы наблюдаются при высокой интенсивности движения обычно в часы пик. В большинстве случаев при включении зеленого сигнала очередь вначале разъезжается, а затем транспортные средства движутся свободно. Поэтому поток насыщения обычно определяется как интенсивность разъезда очереди транспортных средств, ранее остановленных запрещающим сигналом.
Потерянное время в цикле регулирования ТПТ складывается из потерянных времен в каждой его фазе
где i — номер фазы.
Экспериментальные исследования показывают, что tp в сред нем больше tсг на 1 с, т. е. эффективная деятельность фазы не сколько больше длительности разрешающего сигнала. Однако для практических расчетов обычно принимают tСТ ≈ tp и, таким образом, tПТ ≈ tП. Поэтому потерянное время в цикле можно при ближенно считать равным сумме промежуточных тактов (пере ходных интервалов), входящих в состав цикла.
3.3. ПОФАЗНЫИ РАЗЪЕЗД ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Пофазный разъезд обеспечивает разделение конфликтующих потоков по времени. Число фаз, а следовательно, и выделенных групп транспортных и пешеходных потоков в соответствующих фазах зависит от характера конфликтных точек на перекрестке и интенсивности движения в каждом направлении. С точки зрения безопасности движения число фаз должно быть таким, чтобы не было ни одной конфликтной точки. Вместе с тем увеличение числа фаз ведет к увеличению длительности цикла и, что особенно важно, к увеличению его непроизводительных составляющих — числа и суммарной длительности промежуточных тактов.
В процессе пофазного разъезда каждый участник движения получает право на пересечение стоп-линий, как правило, лишь в одной фазе. С ростом их числа время ожидания права проезда каждого участника движения увеличивается, следовательно, уве личивается суммарная задержка на перекрестке. Кроме того, каж дой фазе должна соответствовать минимум одна своя полоса дви жения на подходах к перекрестку. В противном случае реализо вать пофазный разъезд не удается. Типичной ошибкой, нередко встречающейся в практике организации движения, является по пытка обеспечить выезд транспортных средств, получающих право на движение в различных фазах, из одной полосы. В конечном результате такая полоса оказы вается выключенной в течение всего цикла из работы пере крестка. Первое же транспорт ное средство, остановившееся у стоп-линий в ожидании своей фазы, лишит возможности остальных участников движе ния, находящихся на этой по лосе и обладающих в данный момент правом проезда, вос пользоваться этим правом.
Выделение для каждой фазы своей полосы (или полос) дви жения в свою очередь приводит к недоиспользованию пропускной способности полосы. Следствием этого является уменьшение с ро стом числа фаз пропускной способности перекрестка.
Таким образом, определение оптимального числа фаз регули рования является решением компромиссным. В интересах высокой пропускной способности следует всегда стремиться к минималь ному числу фаз настолько, насколько позволяют условия безопас ности движения.
В простейшем случае, когда преобладает движение в прямых направлениях, разъезд транспортных средств может быть органи зован по двухфазному циклу (рис. 3.3). Все участники движения делятся на две группы. Очередность их движения ликвидирует на перекрестке наиболее опасные конфликтные точки. Правые и левые повороты, а также движение пешеходов осуществляются при наличии конфликтов в соответствии с порядком, предусмот ренным Правилами дорожного движения. Так как непременным условием применения двухфазного регулирования является сравнительно небольшая интенсивность в этих направлениях, интересы безопасности движения соблюдаются.
На рис. 3.3 так же, как и на последующих рисунках, связанных с организа цией движения на перекрестках, в целях упрощения схем светофоры условно рас положены только на ближайшей стороне перекрестка справа (по ходу движения) и показаны односторонними. Черный цвет светофора на рисунке обозначает крас ный сигнал или выключенную стрелку дополнительной секции, отсутствие окраски — зеленый сигнал или включенную стрелку. Не показаны пешеходные светофоры, зеленый сигнал которых работает в мигающем режиме (существует конфликт между пешеходными и транспортными потоками). В целях упрощения на рисун ках показаны только основные такты каждой фазы регулирования. Номера фаз обозначены цифрами.
Применение трех и более фаз связано, как правило, с высо кой интенсивностью левоповоротных потоков или пешеходного движения. Транспортное средство, поворачивающее налево при двухфазном регулировании и интенсивном встречном потоке, вы нуждено находиться в центре перекрестка до конца разрешаю щей фазы. Завершить поворот удается лишь в период промежу точного такта, когда желтый сигнал прерывает движение во встреч ном направлении. В этот сравнительно короткий момент времени успевают повернуть налево лишь одно- два транспортных средства. Учитывая среднюю длительность существующих двухфазных циклов, избежать третьей фазы можно лишь при интенсивности левоповоротного потока не более 120 авт/ч.
Естественно, если встречный поток прямого направления яв ляется малоинтенсивным, то предельная интенсивность левоповоротного потока может быть увеличена пропорционально соотно шению интенсивностей встречного и попутного потоков в прямом направлении. В данном случае длительность фазы будет определяться интенсивностью потока попутного направления. Во встреч ном направлении появляется избыток зеленого сигнала, позво ляющий некоторым транспортным средствам завершить левый поворот до окончания фазы.
Появление третьей фазы открывает возможность для различ ных вариантов организации движения. Выбор варианта зависит от интенсивности конфликтующих потоков и числа полос движе ния перед стоп-линией. В одном из типичных вариантов (рис.3.4) специальная фаза может обслуживать два встречных левопово ротных потока. Другим вариантом является объединение левоповоротного потока с потоком в прямом попутном направлении, если последний отличается высокой интенсивностью и пропустить его полностью в первой фазе не удается. Часто с целью повышения безопасности пешеходов третья фаза используется для пропуска правоповоротных потоков. Такой прием возможен при наличии достаточного числа полос на подходе к перекрестку и редко рас сматривается в качестве главной задачи (правые повороты объеди няются с каким-то главным направлением, которое обслуживается данной фазой). Естественно, возможны и другие варианты. В каж дом конкретном случае характер пофазного разъезда определяют местные условия.
Многофазное регулирование (4 фазы и более) является весьма нежелательным, учитывая связанные с этим рост транспортной задержки и снижение пропускной способности перекрестка. Обыч но во избежание 4 фаз и более прибегают к запрещению отдельных маневров, сокращению числа пешеходных переходов или устрой ству подземных пешеходных тоннелей.
Полная безопасность движения пешеходов может быть обеспе чена лишь путем ликвидации всех конфликтных точек между транс портными и пешеходными потоками. Однако в целях повышения пропускной способности перекрестка часто такие конфликты до пускаются, если суммарная интенсивность пешеходных потоков на одном переходе не превышает 900 чел/ч, а интенсивность транс портных лево- и правоповоротного потоков, конфликтующих с пе шеходами, не более 120 авт/ч.
Превышение указанной предельной интенсивности пешеходных потоков приводит к резкому увеличению числа ДТП, связанных с пешеходами. При интенсивности пешеходного движения на одном переходе более 1000 чел/ч, целесообразно обеспечить их бескон фликтный пропуск. На перекрестке это достигается различными организационными методами (рис. 3.5). В идеальном случае в цикле регулирования выделяется специальная (пешеходная) фаза, в течение которой на перекрестке по всем направлениям вклю чается красный сигнал в транспортных светофорах, в то время как пешеходные светофоры разрешают движение (рис. 3.6). К со жалению, указанный прием применяется редко, так как приводит к увеличению транспортной задержки. Такой метод регулирования является целесообразным при интенсивных пешеходных потоках на всех переходах перекрестка.
Подводя итоги, можно сформулировать основные принципы пофазного разъезда.
3.4. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ПО ОТДЕЛЬНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ ПЕРЕКРЕСТКА
Пофазный разъезд транспортных средств является сравни тельно простым методом организации движения на перекрестке. В течение фазы длительность основных тактов по всем направ лениям перекрестка одинакова, что существенно упрощает кон струкцию контроллера и коммутацию ламп светофоров.
Вместе с тем длительность основного такта в каждом направ лении зависит от интенсивности движения. Фазу (основной такт), как правило, определяет наиболее загруженное направление. В остальных, менее загруженных направлениях фаза ненасыщен ная, т. е. существует избыток зеленого сигнала. Это приводит к некоторому увеличению длительности цикла и к снижению про пускной способности перекрестка. Появление контроллеров с про граммным обеспечением отдельных направлений позволяет ликви дировать этот недостаток и повысить гибкость процесса управ ления движением на перекрестке. В этом случае обеспечивается соответствие загрузки направлений и длительности зеленых сиг налов. Для менее загруженного направления разрешающий дви жение сигнал может быть выключен раньше и, следовательно, раньше может начаться движение в направлении, конфликтующем с предыдущим.
Для случаев управления движением по направлениям пере крестка основные принципы пофазного разъезда, сформулирован ные в подразд. 3.3, сохраняются.
На рис. 3.7 показаны два варианта организации движения на перекрестке, где интенсивность движения в направлении юг — север значительно превышает интенсивность в направлении север — юг. Этот случай является характерным для утренних и ве черних часов пик, когда высокая интенсивность движения наблю дается в одном из направлений (например, с периферии в центр города, или наоборот).
Первый вариант (см. рис.3.7,а) реализован на основе по фазного разъезда. Учитывая высокую интенсивность лево- и право-поворотного потоков с южного направления, повороты вынесены в специальную фазу. Малая интенсивность движения во встреч ном направлении приводит к неэффективному использованию в этом направлении проезжей части (к ненасыщенным первой и второй фазам). Поэтому первый вариант следует признать нерацио нальным.
Второй вариант (рис. 3.7,б) позволяет выпустить интенсив ные лево- и правоповоротные потоки раньше, после пропуска мало интенсивного встречного потока прямого направления. В этот же момент могут начинать движение транспортные средства правоповоротного потока встречного направления. Левоповоротный по ток встречного направления выпускается позже, по истечении времени, необходимого для пропуска через перекресток интенсив ного потока прямого направления. Таким образом, вторая фаза как бы внедряется в первую, что приводит к уменьшению длитель ности зеленого сигнала в малозагруженных направлениях, к рациональной загрузке полос движения и в конечном итоге к сни жению длительности цикла регулирования.
В рассматриваемом случае для реализации, как первого, так и второго вариантов необходимо иметь в каждом направлении (север — юг и юг — север) минимум по три полосы движения. При отсутствии такой возможности, например при наличии на каждом подходе к перекрестку лишь по одной полосе движения, может быть применен метод пропуска интенсивного левоповорот ного потока с частичным конфликтом (рис. 3.8).
Для реализации управления движением по отдельным направ лениям важно располагать данными о необходимой длительности зеленых сигналов в каждом направлении и о возможностях при меняемого контроллера.
3.5. РАСЧЕТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ЦИКЛА И ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Последовательность расчета. Определение длительности цикла и основных тактов регулирования основано на сопоставлении фактической интенсивности движения на подходах к перекрестку и пропускной способности (потокам насыщения) этих подходов. Поэтому эти параметры следует рассматривать в качестве основ ных исходных данных расчета (рис. 3.9).
Как интенсивность, так и потоки насыщения рассматриваются для каждого направления движения данной фазы. Следовательно, расчету режима регулирования должно предшествовать форми рование схемы организации движения на перекрестке (проект пофазного разъезда транспортных средств).
Число фаз регулирования определяет количество основных и промежуточных тактов. Основной такт является частью цикла ре гулирования, пропорциональной фазовому коэффициенту, расчет ное значение которого соответствует максимальному отношению интенсивности к потоку насыщения для различных подходов к перекрестку в данной фазе. Промежуточный такт, учитывая его назначение (см. подразд. 3.2), мало зависит от интенсивности движения, а определяется планировочной характеристикой пере крестка и скоростью движения транспортных средств в его зоне. Данные о промежуточных тактах (потерянном времени) и расчетных фазовых коэффици ентах лежат в основе расчета длительности цикла регулирова ния, которая может быть скор ректирована с учетом требова ний пешеходного или трамвай ного движения. Завершающим этапом работы является построение графика режима рабо ты светофорной сигнализации, на котором отражаются дли тельность и порядок чередова ния сигналов.
Исходные данные. Исходны ми данными для расчета явля ются планировочные и транс портные характеристики пере крестка: ширина проезжих час тей, число и ширина полос в каждом направлении движе ния; ширина разделительных полос; ширина тротуаров и ра диусы их закругления; продоль ный уклон на подходах к перекрестку; состав транспортных потоков; картограмма интенсивно сти транспортных и пешеходных потоков для рассматриваемых периодов суток (транспортная интенсивность выражается в при веденных единицах); средняя скорость движения транспортных средств на подходе и в зоне перекрестка (без торможения).
Потоки насыщения. Ноток насыщения для каждого направ ления данной фазы регулирования определяют путем натурных наблюдений в периоды, когда на подходе к перекрестку форми руются достаточно большие очереди транспортных средств. Порядок определения потока насыщения должен быть следующим:
(3.2)
где — поток насыщения для данной полосы в данной фазе и данном направ лении движения, ед/ч; п — число замеров; т — число приведенных транспортных единиц, прошедших через стоп-линию за время t; t1, ..., tn — показания секундо мера, с; j — номер направления движения; k — номер полосы.
Поток насыщения является показателем, зависящим от многих факторов: ширины проезжей части (полосы движения), продоль ного уклона на подходах к перекрестку, состояния дорожного по крытия, видимости перекрестка водителем, наличия в зоне пере крестка пешеходов и стоящих автомобилей и т. п. Поэтому для каждого перекрестка (и даже для каждого характерного часа суток и периода года, для которых рассчитывается программа регулирования) он должен определяться экспериментально по при веденной методике.
Вместе с тем методика экспериментального определения по тока насыщения требует существенных затрат времени. Кроме этого, она неприменима для вновь проектируемых перекрестков. Для ориентировочных расчетов (до проведения натурных наблю дений) может быть использован приближенный эмпирический метод определения потоков насыщения, сущность которого заклю чается в следующем.
Для случая движения в прямом направлении по дороге без продольных уклонов поток насыщения рассчитывают по эмпири ческой формуле, которая связывает этот показатель с шириной проезжей части, используемой для движения транспортных средств в данном направлении рассматриваемой фазы регулирования:
(3.3)
где — поток насыщения, ед/ч; ВПЧ — ширина проезжей части в данном направлении данной фазы, м.
Формула (3.3) применима при 5,4 м ≤ ВПЧ ≤ 18,0 м. Если ши рина проезжей части меньше 5,4 м, для расчета можно исполь зовать следующие данные:
|
1850 |
1875 |
1950 |
2075 |
2475 |
2700 |
|
|
ВПЧ |
3,0 |
3,3 |
3,6 |
4,2 |
4,8 |
5,1 |
Если перед перекрестком полосы обозначены дорожной раз меткой, поток насыщения можно определить в соответствии с при веденными данными отдельно для каждой полосы движения.
В зависимости от продольного уклона дороги на подходе к перекрестку изменяется расчетное значение потока насыщения. Каждый процент уклона на подъеме снижает (на спуске — увели чивает) поток насыщения на 3%. При этом расчетным уклоном считают средний уклон дороги на участке от стоп-линий до точки, расположенной от нее на расстоянии 60 м на подходе к пере крестку.
Для случая движения транспортных средств прямо, а также налево и (или) направо по одним и тем же полосам движения, если интенсивность лево- и правоповоротного потоков составляет более 10% от общей интенсивности движения в рассматриваемом направлении данной фазы, поток насыщения, полученный по формуле (3.3) или из приведенных данных, корректируют:
(3.4)
где а, b и с — интенсивность движения транспортных средств соответственно прямо, налево и направо в процентах от общей интенсивности в рассматриваемом направлении данной фазы регулирования.
Необходимость коррекции связана с уменьшением потока на сыщения, так как автомобили, поворачивающие налево или на право из общей полосы движения, задерживают основной поток прямого направления.
Таблица 3.2
|
Условия движения |
Описание условия |
Поправочный коэффициент |
|
Хорошее |
Отсутствует влияние пешеходов и стоящих автомобилей. Хороший обзор, достаточная ширина проезжей части на выходе с перекрестка. В темное время суток осве щение перекрестка в пределах норм |
1,2 |
|
Среднее |
Наличие характеристик из групп «хорошие» и «плохие» условия |
1,0 |
|
Плохое |
Низкая средняя скорость движения. Неудовлетворительные ровность и сцепные качества покрытия. Имеется влияние стоящих автомобилей, конфликтов с транспортными потоками при поворотном движении, пешеходов. Плохой обзор перекрестка, слабая освещенность проез жей части |
0,85 |
Для право- и левоповоротных потоков, движущихся по спе циально выделенным полосам, поток насыщения опреде ляется в зависимости от радиуса поворота R:
(3.5)
(3.6)
Радиус поворота может быть определен по плану перекрестка, вычерченного в масштабе. При двухрядном движении в форму лу (3.6) подставляют среднее значение радиуса.
Остальные перечисленные факторы, влияющие на поток на сыщения, учитывают с помощью поправочных коэффициентов. Эти коэффициенты отражают условия движения на перекрестке (табл. 3.2), которые можно подразделить на три группы: хорошие, средние и плохие. Отнесение условий на данном направлении дви жения через перекресток к одной из групп влечет за собой изме нение потока насыщения. Его значение, определенное по форму лам (3.3) — (3.6) или по вышеприведенным данным (см. с. 42), должно быть умножено на соответствующий поправочный коэф фициент.
Фазовые коэффициенты. Фазовые коэффициенты определяют для каждого из направлений движения на перекрестке в данной фазе регулирования
(3.7)
где уij — фазовый коэффициент данного направления; Nij и Mij — соответственно интенсивность движения для рассматриваемого периода суток и поток насыщения в данном направлении данной фазы регулирования, ед/ч.
За расчетный (определяющий длительность основного такта) фазовый коэффициент у, принимается наибольшее значение уij в данной фазе. Меньшие значения могут быть использованы в дальнейшем для определения минимально необходимой длитель ности разрешающего сигнала в соответствующих этим коэффициен там направлениях движения.
При пофазном регулировании и пропуске какого-либо транс портного потока в течение 2 фаз и более для него отдельно рас считывают фазовый коэффициент, который независимо от значе ния не принимают в качестве расчетного. Однако этот фазовый коэффициент должен быть не более суммы расчетных фазовых коэффициентов тех фаз, в течение которых этот поток пропускает ся. Бели это условие не соблюдается, то один из расчетных фазо вых коэффициентов, входящих в эту сумму, должен быть искус ственно увеличен.
Например, если на перекрестке организовано трехфазное ре гулирование (расчетные фазовые коэффициенты соответственно равны у1, у2 и у3), а один из потоков пропускается во 2-й и 3-й фа зах (фазовый коэффициент y2-3), то должно соблюдаться соот ношение y2-3 ≤ у2+ у3 . В противном случае у2 или уз необходимо увеличить. Указанное требование связано с тем, что расчетные фазовые коэффициенты определяют длительность основных тактов, а следовательно, и длительность разрешающего сигнала для по тока, пропускаемого в две фазы и более.
Промежуточные такты. В соответствии с назначением проме жуточного такта (см. подразд. 3.2) его длительность должна быть такой, чтобы автомобиль, подходящий к перекрестку на зеленый сигнал со скоростью свободного движения, при смене сигнала с зеленого на желтый смог либо остановиться у стоп-линий, либо успеть освободить перекресток (миновать конфликтные точки пе ресечения с автомобилями, начинающими движение в следующей фазе).
Остановиться у стоп-линий автомобиль сможет только в том случае, если расстояние от него до стоп-линий на проезжей части будет равно или больше остановочного пути.
Таким образом, если рассмат ривать крайний случай, когда ав томобиль в момент смены сигна лов находился от стоп-линий на расстоянии остановочного пути, то длительность промежуточного такта должна включать в себя не только время, необходимое для освобождения автомобилем пере крестка, но и время его движения в пределах расстояния, равного остановочному пути. С другой стороны, автомобилю, начинаю щему движение в следующей фазе, также необходимо определенное время, чтобы достигнуть точки конфликта с автомобилем предыдущей фазы. Это способствует уменьшению длительности промежуточного такта. Учитывая, что время проезда расстояния, равного остановочному пути, состоит из времени реакции водителя на смену сигналов светофора и вре мени торможения, можно в общем виде представить формулу про межуточного такта (рис. 3.10).
(3.8)
где — длительность промежуточного такта в данной фазе регулирования, с; — время реакции водителя на смену сигналов светофора, с; — время, необходимое автомобилю для проезда расстояния, равного тормозному пути, с; — время движения автомобиля до самой дальней конфликтной точки, ДКТ, с; — время, необходимое для проезда от стоп-линий до ДКТ автомобилю, начинаю щему движение в следующей фазе.
Так как составляющие формулы (3.8) и в большинстве случаев по значению близки друг к другу, на практике обычно их исключают из расчета. С учетом этого обстоятельства, а также предположения о постоянном замедлении при торможении авто мобиля перед стоп-линией формулу для определения длительно сти промежуточного такта можно представить в следующем виде:
(3.9)
где Vа—средняя скорость транспортных средств при движении на подходе к перекрестку и в зоне перекрестка без торможения (с ходу), км/ч; аT—среднее замедление транспортного средства при включении запрещающего сигнала (для практических расчетов аT = 3 ÷ 4 m/c2); li, — расстояние от стоп-линий до самой ДКТ, м; la — длина транспортного средства, наиболее часто встречающегося в потоке, м.
В период промежуточного такта заканчивают движение и пе шеходы, ранее переходившие улицу на разрешающий сигнал све тофора. За время пешеход должен или вернуться на тротуар, откуда он начал движение, или дойти до середины проезжей части (островка безопасности, центральной разделительной полосы, линии, разделяющей потоки встречных направлений). Максималь ное время, которое потребуется для этого пешеходу,
(3.10)
где ВПШ — ширина проезжей части, пересекаемой пешеходами в i-фазе регулиро вания, м; VПШ — расчетная скорость движения пешеходов (обычно принимается 1,3 м/с).
В качестве промежуточного такта выбирают наибольшее зна чение из и
Цикл регулирования. В простейшем случае при равномерном прибытии транспортных средств к перекрестку (через равные ин тервалы времени) минимальная длительность цикла может быть определена из следующих соображений. Транспортные средства, которые прибывают к перекрестку в j-м направлении за период, равный циклу регулирования ТЦ, покидают перекресток в течение основного такта i-й фазы с интенсивностью, равной потоку насыщения . Тогда справедливо соотношение . Отсюда длительность основного такта
(3.11)
Так как в данном случае фаза будет полностью насыщенной, . С учетом этого замечания, подставляя в формулу (3.1) значение , определенное по формуле (3.11), получаем:
(3.12)
Обозначив и , после преобразования выражения (3.12) получим
(3.13)
На практике равномерное прибытие транспортных средств к перекрестку является весьма редким случаем. Чаще для изолиро ванного перекрестка характерным является случайное прибытие (интервалы между последовательно прибывающими транспорт ными средствами не одинаковы).
Случайному прибытию транспортных средств соответствует формула цикла
(3.14)
предложенная английским исследователем Ф. Вебстером на основе минимизации транспортной задержки (см. подразд. 3.7). Методика Ф. Вебстера получила достаточную практическую проверку в реаль ных условиях движения, поэтому формула (3.14) широко исполь зуется для инженерных расчетов во многих странах мира, в том числе и в СССР.
При высокой интенсивности движения и недостаточной про пускной способности перекрестка (низкие значения Мн) сумма расчетных фазовых коэффициентов У стремится к единице, а дли тельность цикла к бесконечности.
По соображениям безопасности движения длительность цикла больше 120 с считается недопустимой, так как водители при про должительном ожидании разрешающего сигнала могут посчитать светофор неисправным и начать движение на запрещающий сигнал. Если расчетное значение ТЦ превышает 120 с, необходимо добиться снижения длительности цикла путем увеличения числа полос дви жения на подходе к перекрестку, запрещения отдельных манев ров, снижения числа фаз регулирования, организации пропуска интенсивных потоков в течение двух и более фаз. По тем же соображениям нецелесообразно принимать длительность цикла менее 25 с.
Основные такты. Длительность основного такта в i-й фазе регулирования пропорциональна расчетному фазовому коэффи циенту этой фазы. Поэтому, если сумма основных тактов равна ТЦ - ТП, то
(3.15)
По соображениям безопасности движения обычно прини мают не менее 7 с. В противном случае повышается вероятность цепных ДТП при разъезде очереди на разрешающий сигнал све тофора. Поэтому, если длительность основного такта, рассчитан ная по формуле (3.15), получается менее 7 с, ее следует увеличить до минимально допустимой. Расчетную длительность основных так тов необходимо проверить на обеспечение ими пропуска в соответ ствующих направлениях пешеходов и трамвая.
Время, необходимое для пропуска пешеходов по какому-то определенному направлению tПШ, рассчитывают по эмпирической формуле, получившей широкое распространение в мировой прак тике и учитывающей суммарные затраты времени на пропуск пе шеходов,
(3.16)
Время, необходимое для пропуска трамвая через перекресток, зависит от пути, проходимого трамваем от стоп-линий до самой ДКТ перекрестка, и его скорости
(3.17)
где tТР — длительность такта регулирования, обеспечивающего Пропуск трамвая, с; li — путь движения трамвая от стоп-линий до самой ДКТ с транспортными сред ствами, начинающими движение в следующей фазе, м; lТР —длина трамвайного поезда, м; VТР —скорость движения трамвая в зоне перекрестка (в расчетах мо жет быть принята равной 20 км/ч).
Если какие-либо значения tПШ и (или) tТР оказались больше рассчитанной по формуле (3.15) длительности соответствующих основных тактов, то окончательно принимают новую уточненную длительность этих тактов, равную наибольшим значениям tПШ или tТР . При этом не будет оптимального соотношения фаз в цикле регулирования, так как нарушается условие пропорциональности между и уi. При большем значении в конфликтующем на правлении накапливается в ожидании разрешающего сигнала большее число транспортных средств, которые получают право на движение в других фазах, где основные такты могли остаться без изменения.
Такое нарушение пропорциональности не приводит к сущест венному возрастанию транспортной задержки, если и (или ) незначительно отличаются друг от друга (на 4—5 с). В этом случае можно увеличить до (или ) и соответственно увеличить длительность цикла.
При существенном отличии указанных параметров требуется восстановить оптимальное соотношение длительности фаз в цикле. Для этого необходимо изменить также и длительность основных тактов, не уточнявшихся по условиям пешеходного или трамвай ного движения, т. е. скорректировать структуру цикла.
Существуют два способа коррекции.
Использование первого способа при всей его простоте приводит, как правило, к неоправданно увеличенному циклу регулирования. Поэтому ниже приводится второй способ корректировки структуры цикла, получивший распространение в практических расчётах.
В связи с отсутствием методики определению потоков насыщения для пешеходного и трамвайного движения непосредственный расчёт фазовых коэффициентов для указанных случаев затруднителен. Поэтому для определения новой, скорректированной длительности цикла составим систему управлений с использованием выражений (3.14) и (3.15):
(3.18)
где - новая, скорректированная длительность цикла регулирования, с; и - суммы фазовых коэффициентов, основные такты которых соответственно не уточнялись и уточнялись (получили новое значение) по условиям пешеходного и трамвайного движения; - суммарная длительность основных тактов, уточнённая по условиям пешеходного и трамвайного движения, с.
В системе уравнений (3.18) два неизвестных члена и . Решая систему уравнений относительно , получаем квадратное уравнение:
,
где
,
откуда
(3.19)
Зная скорректированное значение цикла регулирования , можно определить новую длительность основных тактов , не уточнявшихся по пешеходному или трамвайному движению. Для этого в формулу (3.15)надо подставить скорректированное значение Y, полученное после преобразования фрмулы (3.14):
(3.20)
Коррекция цикла приводит к его увеличению и, следовательно, к росту транспортной задержки. Избежать коррекции можно путём организации поэтапного пропуска пешеходов через проезжую часть (см. рис. 3,5, в). Это позволяет уменьшить длину перехода ВПШ и, таким образом, снизить время tПШ. Однако в этом случае необходимо устройство на проезжей части островков безопасности.
При управлении движением по отдельным направлениям перекрёстка длительность ТЦ, как правило, уменьшается. Необходимые для её расчёта по формуле (3.14) значения Y и ТЦ могут быть получены с помощью графика фазовых коэффициентов, отражающего последовательность пропуска транспортных потоков в соответствии с разработанной с учётом этого метода схемой организации движения. В состав Y включают только фазовые коэффициенты так называемых определяющих потоков, в период движения которых пропускаются потоки всех остальных направлений. Определяющие потоки являются конфликтующими, поэтому они отделяются друг от друга промежуточными тактами. По числу и длительности этих тактов рассчитывается длительность ТП. основные такты для каждого направления рассчитывают по формуле (3.15), куда подставляют полученные таким образом значения ТЦ, ТП и Y, а также фазовый коэффициент рассматриваемого направления.
Качество различных вариантов схем организации движения на перекрёстке оценивают средней задержкой транспортных средств (см. подразд. 3.7). С этим показателем непосредственно связана степень насыщения направления движения х, представляющая собой отношение среднего числа прибывающих в данном направлении к перекрёстку в течение цикла транспортных средств к максимальному числу покинувших перекрёсток в том же направлении в течение разрешающего сигнала:
(3.21)
где и - соответственно интенсивность движения и поток насыщения в данном
направлении, ед/ч; - длительность основного такта в том же направлении, с; j – номер направления.
Заторовое состояние в рассматриваемом направлении возникает при х > 1. Для обеспечения некоторого резерва пропускной способности следует стремится к значению х, не превышающему 0,85-0,90. Немаловажным с точки зрения максимального использования пропускной способности перекрёстка является отсутствие малонасыщенных направлений и их равномерная загрузка.
График режима светофорной сигнализации. Порядок чередования и длительность сигналов для каждого светофора, установленного на перекрёстке, отражают график режима светофорной сигнализации. Это позволяет использовать его для коммутации ламп светофоров в период монтажных работ. Каждая строка графика соответствует одному или нескольким светофорам с одинаковым режимом работы. В левой части графика указывают номера светофоров и дополнительных секций, присваиваемых им в процессе проектирования светофорного объекта. В средней части графика соответствующими цветами показано чередование сигналов светофоров. Эту часть графика выполняют в масштабе, который отражает длительность сигналов, записанных в правой части графика. Масштаб выбирают произвольно. Перед выполнением графика вычерчивают генплан перекрёстка с нанесёнными на нём техническими средствами организации движения.
Необходимое число программ жёсткого управления. Из-за суточных колебаний интенсивности движения меняются фазовые коэффициенты, а следовательно, и цикл (программа управления). С точки зрения оптимальности управления каждому значению интенсивности должна соответствовать своя программа. На прак тике обычно ограничиваются использованием в течение активного периода суток (например, с 7 до 21 ч) двух-трех программ. При этом исходят из того, что отклонение фактической длительности цикла от оптимальной на 25% в любую сторону допустимо, так как это не приводит к значительному увеличению задержек.
Первую программу рассчитывают по интенсивности, соответ ствующей пиковому периоду. Для определения момента перехода ко второй программе необходимо уменьшить длительность ТЦ пер вой на 25% и по формуле (3.14,) рассчитать новое значение Y. Пропорционально уменьшению Y следует уменьшить фазовый коэффициент для наиболее загруженного направления. По этому направлению, используя формулу (3.7), определяют интенсивность движения, которая является ориентировочно нижней границей применения первой программы. Аналогично определяют моменты перехода к следующим программам.
При однопрограммном управлении нецелесообразно рассчи тывать цикл исходя из пиковой интенсивности, так как он будет избыточным в период ее спада. Цикл уменьшают на 20—25% по сравнению с расчетным значением, соответствующим макси мальному значению интенсивности. Естественно, искусственное уменьшение цикла вызовет увеличение степени насыщения х в пи ковые периоды суток. Поэтому для наиболее загруженных направ лений перекрестка необходима проверка по условию возникновения затора. В формулу (3.21) подставляется значение нового (уменьшенного) цикла и соответствующего ему основного такта, а ин тенсивность Nj принимают равной максимально наблюдаемой.
Пример расчета. Расчет режима работы светофорной сигнализации приведен для пересечения двух улиц, условно названных Горизонтальной и Вертикальной (рис. 3.11). Ширина проезжих часки позволяет организовать движение на Горизонтальной ул. в 4 ряда и на Вертикальной в б рядов при ширине полосы движения 3,75 м. Перекресток расположен на горизонтальном участ ке дороги. Условия движения средние (см. табл. 3.2). В потоке преобладают легковые автомобили.
Анализ картограммы интенсивности дви жения (рис. 3.12) указывает на необходи мость бесконфликтного пропуска пешеходных потоков 5 и 13, учитывая их высокую интенсив ность, а также интенсивность право- и левоповоротного потоков 14 и 16. Право- и левоповоротные потоки 1, 3, 9 и 11 малоинтенсивные. С учетом этого и принимая во внимание интен сивность транспортных 2, 10 и пешеходных 4, 12 потоков, указанные правые и левые по вороты могут быть организованы методом «просачивания» (в соответствии с правилами пофазного разъезда конфликтные точки счи таются допустимыми).
Таким образом, движение на перекрестке может быть организовано в три фазы с пропуском: в 1-й фазе по Вертикальной ул. транспортных потоков прямого направления и пешеходов; во 2-й фазе поворотных потоков, выходящих с Вертикальной ул.; в 3-й фазе транспортных и пешеходных потоков, следующих по Гори зонтальной ул. Так как на Вертикальной ул. поворотные потоки и потоки прямого направления организованы в разных фазах, полосы на подходах к перекрестку необходимо специализировать: левая полоса предназначена для движения только налево, средняя — прямо, правая — только направо.
После определения числа фаз и порядка разъезда транспортных средств рас считывают потоки насыщения и фазовые коэффициенты для каждого направле ния в каждой фазе регулирования. Номера фаз и направлений движения обозна чены соответствующими индексами (см. рис. 3.7 и 3.12). В расчетах для отличия индексов фаз от индексов направлений последние заключены в скобки.
Для движения в прямом направлении и при ширине полосы 3,75 м поток насыщения может быть принят равным 1970 ед/ч (см. с. 42). Потоки насыщения для лево- и правоповоротных направлений рассчитаны по формуле (3.5). При этом радиус поворота R определяют по плану перекрестка, вычерченного в масштабе. Для правого поворота R=7 м, для левого R = 15 м. В 3-й фазе потоки в прямом направлении и поворачивающие пропускают вместе. Так как интенсивность по следних составляет более 10% от общей интенсивности движения на соответствую щем подходе к перекрестку, то применена коррекция потоков насыщения по фор муле (3.4).
В расчетах потоки насыщения, длительности циклов и тактов регулирования округлены до целых значений, фазовые коэффициенты и степени насыщения направлений — до второго знака после запятой.
*Интенсивность составляет в прямом направлении 70%, левоповоротного потока 12% и правоповоротного 18% от общей интенсивности движения 570 ед/ч (см. рис. 3.12).
**Интенсивность составляет в прямом направлении 79%, левоповоротного потока 12% и правоповоротного 9% от общей интенсивности 680 ед/ч.
В качестве расчетных для каждой фазы выбраны наибольшие фазовые коэффициенты, т. е. y1 = 0,32; у2 = 0,24; у3 = 0,19. Их сумма Y = 0,32 + 0,24 + 0,19 = =0,75.
Промежуточные такты рассчитаны по формуле (3.9) при скорости движения в прямом направлении 50 км/ч и в поворотном 25 км/ч. С учетом преимуществен но легкового движения принято, что длина lа = 5 м и среднее замедление ат = 4 м/с2. При определении длины li, учитывалось, что стоп-линия расположена на расстоянии 10 м от пересекаемой проезжей части (пешеходный переход в 5 м от проезжей части у начала закругления тротуара, его ширина в соответствии с требованиями ГОСТ 23457—86 принята равной 4 м и расстояние от него до стоп-линий 1 м). По плану перекрестка определено местоположение дальних конфликтных точек пересечения с транспортными средствами, начинающими движение в следующих фазах. Приблизительно они удалены от стоп-линий для 1-й, 2-й и 3-й фаз соот ветственно на 17, 16 и 27 м.
Таким образом,
Длительности цикла и основных тактов регулирования рассчитаны по формулам (3.14) и (3.15):
Структура цикла регулирования: 92 = 34 + 4 + 26 + 4 + 20 + 4.
В 1-й фазе пешеходы переходят проезжую часть шириной 15 м, в 3-й — 23 м. Время, необходимое для их движения, рассчитано по формуле (3.16):
В 3-й фазе пешеходы не успевают закончить переход проезжей части, так как . Поэтому необходимо либо скорректировать цикл, приняв j, либо организовать их поэтапный переход Вертикальной ул. в период 2-й и 3-й фаз с устройством на этой улице островков безопасности. Такая возможность имеется. На Вертикальной ул. для движения в прямом направлении используется только по одной полосе (потоки 7 и 15 на рис. 3.12), и островки безопасности могут быть устроены за счет крайней левой полосы на выходе с перекрестка так, как это по казано на рис. 3.13. При этом во 2-й фазе пешеходы будут переходить проезжую часть шириной 7,5 м, а в 3-й фазе 11,25 м. Соответственно
и
Полученные значения меньше и , поэтому приведенная выше структура цикла может быть оставлена без изменений и положена в основу окончательной схемы организации движения и графика режима работы светофорной сигнализации (см. рис. 3.7, а и 3.14, а).
а)
|
Номера светофоров |
График включения сигналов |
Длительность, с |
||||||
|
t3 |
tЖ |
tК |
tКЖ |
|||||
|
7,11,14,22,25,28 |
34 |
4 |
50 |
4 |
||||
|
6,9,12,21,23,26 |
26 |
- |
- |
- |
||||
|
2,3,16,17 |
20 |
4 |
64 |
4 |
||||
|
4,5,18,20 |
34 |
- |
54 |
- |
||||
|
1,13,15,24 |
26 |
- |
62 |
- |
||||
|
8,10,19,27 |
20 |
- |
68 |
- |
б)
|
Номера потоков |
Фазовые коэффициенты |
||||
|
|
0,18 |
||||
|
7 |
|||||
|
0,32 |
|||||
|
15 |
|||||
|
0,24 |
|||||
|
16 |
|||||
|
0,22 |
|||||
|
14 |
|||||
|
0,9 |
|||||
|
6 |
|||||
|
0,12 |
|||||
|
8 |
|||||
|
0,19 |
|||||
|
9 – 11 |
|||||
|
0,16 |
|||||
|
1 - 3 |
|||||
в)
|
Номера светофоров |
График включения сигналов |
Длительность, с |
||||||
|
t3 |
tЖ |
tК |
tКЖ |
|||||
|
7,11,25 |
17 |
4 |
39 |
4 |
||||
|
14,22,28 |
26 |
4 |
30 |
4 |
||||
|
6,9,21,23 |
20 |
- |
- |
- |
||||
|
12,26 |
11 |
- |
- |
- |
||||
|
2,3,16,17 |
15 |
4 |
41 |
4 |
||||
|
4,5,18,20 |
17 |
- |
43 |
- |
||||
|
1,13,15,24 |
11 |
- |
49 |
- |
||||
|
8,10,19,27 |
15 |
- |
45 |
- |
При использовании контроллера, обеспечивающего управление движением по отдельным направлениям перекрестка, возможно уменьшение длительности цикла за счет раннего выпуска интенсивного левоповоротного потока 16 после пропуска малоинтенсивного потока прямого направления 7 (см. рис. 3.7,6 и 3.12). Для этого строят график фазовых коэффициентов, отражающий последовательность пропуска через перекресток потоков различных направлений (рис. 3.14,б). Определяющими будут потоки 15, 8 и 9—11 (на рис. 3.14,б их фазовые коэффициенты отделены прерывистыми линиями), поэтому Y = 0,32 + 0,12 + 0,19 = 0,63.
Так как число определяющих потоков равно трем и длительность промежуточного такта равна 4 с, то ТП = 12 с, а
ТЦ = (1,5·12+5)/(1-0,63)=62 с
Длительности основных тактов для каждого направления, рассчитанные по формуле (3.15), следующие:
|
Номер потока |
1-3 |
6 |
7 |
8 |
9-11 |
14 |
15 |
16 |
|
Расчетная длительность такта, с |
13 |
7 |
15 |
10 |
15 |
18 |
26 |
19 |
В такте 1а (см. рис. 3.7,б) пропускаются поток 7, частично поток 15 и пешеходные потоки 5 и 13. Для пропуска пешеходных потоков требуется 17 с, что больше , равного 15 с. Поэтому длительность такта 1а принимается равной 17 с.
После такта 1а в течение 4 с транспортный поток 7 и пешеходные 5 и 13 освобождают перекресток, а поток 15 продолжает движение.
В такте 16 могут быть выпущены левоповоротный поток 16 и правоповоротные 6 и 14. Одновременно продолжается пропуск потока 15. Гак как он уже на ходился в движении 21 с (17 с + 4 с), а с, то длительность такта 16 со ставит 5 с.
Далее через 4 с, необходимые для освобождения перекрестка потоком 15, в такте 1в может быть совместно с потоками 6, 14 и 16 выпущен поток 8. Длитель ность этого такта определяют по максимальному времени, необходимому для пропуска этих потоков: Так как потоки 6, 14 и 16 уже находились в движении 9 с (5 с + 4 с), то длительность такта определяется более интенсивным потоком 9-11 и должна быть принята равной 15 с.
Пешеходы (потоки 4 и 12) переходят Вертикальную ул. поэтапно (см. рис. 3.7, б). В такте 1в им требуется для этого 11 с, поэтому его длительность необходимо увеличить на 1 с. В такте 2 пешеходам необходимо 14 с, что меньше 15 с, в силу чего его длительность остается без изменений.
После такта 2 спустя 4 с, необходимые для освобождения перекрестка по токами 1—3 и 9—11, выпускаются транспортные 7 и 15 и пешеходные 5 и 13 по токи, т. е. процесс повторяется.
Просуммировав длительности всех основных и промежуточных тактов (с уче том увеличения такта 1в на 1 с), можно получить окончательную длительность цикла, которая составит 64 с. Последовательность и длительность сигналов свето форов для этого случая показаны на рис. 3.14, в. Использование в данном примере метода управления движением по отдельным направлениям позволяет уменьшить длительность цикла по сравнению с пофазной организацией движения на 28 с.
Данные о степени насыщения х направлений движения, рассчитанной по формуле (3.21), следующие:
|
Номер потока |
1-3 |
6 |
7 |
8 |
9-11 |
14 |
15 |
16 |
|
х при пофазном разъезде |
0,74 |
0,32 |
0,49 |
0,42 |
0,87 |
0,78 |
0,87 |
0,85 |
|
х при регулировании по направлениям |
0,68 |
0,29 |
0,68 |
0,70 |
0,81 |
0,70 |
0,79 |
0,77 |
Таким образом, при управлении движением по отдельным направлениям сте пень насыщения направлений выравнивается, что способствует повышению про пускной способности перекрестка.
3.6. СВЕТОФОРНЫЙ ЦИКЛ С ПОЛНОСТЬЮ ПЕШЕХОДНОЙ ФАЗОЙ
В практике организации движения нередко встречаются слу чаи, когда на всех переходах перекрестка наблюдаются интенсив ные пешеходные потоки, требующие бесконфликтного пропуска. При этом отсутствуют возможности устроить подземные пешеход ные переходы и запретить левые и правые повороты транспорт ных средств. Такая ситуация, как правило, является характер ной для центральных районов городов со старой сложившейся застройкой.
Типичным приемом в указанных случаях является примене ние трех фаз регулирования, из которых две фазы предназначены для движения транспортных средств и одна — для бесконфликт ного пропуска пешеходов (см. рис. 3.6). При интенсивных левоповоротных потоках число транспортных фаз может быть больше.
В связи с наличием полностью пешеходной фазы, для которой определение фазового коэффициента связано с определенными трудностями, для расчета цикла регулирования применяют фор мулу (3.19). При этом используемое в расчетах значение ун опре деляется как сумма расчетных фазовых коэффициентов для фаз, предназначенных для пропуска транспортных потоков, а .Значение tПШ рассчитывают по формуле (3.16) для всех направ лений движения пешеходов. В качестве расчетной принимают наибольшее из полученных значений. Это будет основной такт пешеходной фазы.
Длительности промежуточных тактов для транспортных фаз определяют по формуле (3.9), а для пешеходной фазы — по формуле (3.9). Основные такты, предназначенные для пропуска транс портных потоков, определяют по формуле (3.20).
Частным случаем описанного метода организации движения является режим светофорного регулирования на пешеходном пере ходе, расположенном на перегоне улицы. Здесь конфликтующие транспортные и пешеходные потоки пропускаются поочередно в две фазы (рис. 3.15, а). Таким образом, одна из фаз является полностью пешеходной и режим регулирования рассчитывают ана логично изложенному ранее: цикл определяют по формуле (3.19); ун равен расчетному фазовому коэффициенту транспортной фазы;
Так как цикл регулирования состоит только из двух фаз, исполь зование формулы (3.20) для определения основного такта транс портной фазы , не является обязательным. Его длительность рассчитывают, вычитая из цикла уже известные и :
В расчетах режима светофорного регулирования на пешеход ных переходах, расположенных на перегонах улиц, следует обра щать внимание на время ожидания пешеходами разрешающего сигнала . Оно не должно превышать среднее время «терпеливого ожидания» пешеходов, обычно принимаемого рав ным 30 с. Если toж> 30 с, то следует уменьшить значение . В исключительных случаях при высокой интенсивности транспорт ного потока, превышающей 700 ед/ч на полосу движения, время toж может быть увеличено, но не более чем до 40 с.
При широкой проезжей части и наличии центральной разде лительной полосы или островка безопасности может быть орга низован поэтапный переход пешеходами проезжей части (рис. 3.15,б). Это способствует снижению длительности цикла и, следовательно, времени ожидания пешеходами разрешающего сигнала. В этом случае полностью пешеходная фаза отсутствует и цикл регулирования, а также основные такты рассчитывают по формулам (3.14) и (3.15) с последующей проверкой основных тактов по условиям пешеходного движения.
3.7. ЗАДЕРЖКИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Задержки на нерегулируемых перекрестках. На нерегулируе мых перекрестках (при наличии знаков приоритета) движение по главной дороге обеспечивается практически без задержек. На вто ростепенной дороге водитель, не обладающий преимущественным правом проезда, вынужден для дальнейшего движения ожидать появления приемлемого для него интервала времени между транс портными средствами на главной дороге.
В диапазоне минимальных значений приемлемых интервалов находится граничный интервал времени tгр, который определяется из условия, что он с одинаковой вероятностью может быть принят или отвергнут водителями. Граничный интервал зависит от многих факторов и прежде всего от вида маневра, который совершает автомобиль, выезжающий на перекресток с второстепенной дороги. По данным исследований при пересечении двухполосной дороги tгр находится в пределах 6—8 с, при левом повороте 10—13 с, при правом повороте 4—7 с.
Задержка автомобиля на второстепенной дороге зависит от продолжительности ожидания водителем приемлемого интервала (как минимум tгр), продолжительности пребывания в очереди и степени изменения автомобилем скорости движения, обусловленного торможением перед перекрестком.
Составляющие потерь даже при постоянных интенсивностях движения на пересекающихся дорогах изменяются в широких пределах и для каждого автомобиля различны. Учитывая влияние большого числа случайных факторов, потери времени обычно оце нивают средней задержкой одного автомобиля , рассчитываемой при наличии некоторых допущений. В общем виде
где — среднее время ожидания приемлемого интервала, с; и — средние задержки, связанные соответственно с пребыванием автомобилей в очереди, образующейся на второстепенной дороге, и с торможением автомобиля перед перекрестком, с.
Методы определения и рассматриваются в теории транс портных потоков и заключаются в следующем. Среднее время | принимают равным отношению суммарной продолжительности неприемлемых интервалов к числу приемлемых. Средняя задерж ка зависит от числа автомобилей в очереди перед главной дорогой, которое может быть определено с использованием основ ных положений теории массового обслуживания, когда примыкаю щий к перекрестку участок второстепенной дороги можно пред ставить как канал обслуживания с экспоненциальным распреде лением времени поступления требований и времени обслуживания. Среднюю задержку определяют как разность между временем, необходимым на торможение перед перекрестком и последующий разгон автомобиля, и временем его движения в свободных усло виях (без торможения).
При условии постоянных замедления и ускорения в процессе изменения скорости и экспоненциального распределения времен ных интервалов между автомобилями на главной дороге средняя задержка автомобиля на данном направлении второстепенной дороги
(3.22)
где е — основание натурального логарифма; NГ — интенсивность транспорт ного потока на главной дороге в обоих направлениях, авт/с; NВ — интенсивность, приходящаяся в среднем на одну полосу второстепенной дороги в рассматриваемом направлении движения, авт/с; аТ и аР — соответственно замедление и ускорение автомобиля (в расчетах можно принять аТ = 3 ÷ 4 м/с2, аР = 1,0 ÷ 1,5 m/c2).
Среднюю задержку автомобиля на перекрестке в целом определяют как средневзвешенное значение задержек для всех направлений (подходов к перекрестку) второстепенной дороги, рассчитываемых по формуле (3.22):
(3.23)
где Nj — интенсивность движения на j-м направлении второстепенной дороги, авт/ч; п — число направлений (подходов к перекрестку) второстепенной дороги.
Задержка на регулируемых перекрестках. Она зависит в основ ном от режима работы светофорной сигнализации и возникает на второстепенной и главной дорогах в силу действия запрещаю щего сигнала. Как и в предыдущем случае, она оценивается сред ней задержкой одного автомобиля в рассматриваемом направле нии движения.
Эту задержку иногда определяют по приближенной формуле
(3-24)
Формула получена на основе предположения, что задержка автомобиля, прибывающего к перекрестку в начале запрещающего сигнала, равна длительности этого сигнала. Если автомобиль при бывает в момент окончания запрещающего сигнала, задержка равна нулю.
Использование формулы (3.24) приводит к ощутимым погреш ностям при определении задержки, учитывая, что эта формула справедлива лишь при условии прибытия автомобилей к пере крестку регулярно через постоянные интервалы времени. Это ха рактерно для потоков высокой интенсивности, близкой к пропускной способности дороги. Обычно же для изолированного перекрестка (не имеющего связи с соседним по потоку и управлению) прибы тие автомобилей является случайным. Это учитывает формула для определения задержки Ф. Вебстера, получившая широкое распро странение в практике управления дорожным движением в СССР и других странах:
где λ — отношение длительности разрешающего сигнала к циклу (λ = t0 /ТЦ); N — интенсивность движения транспортных средств в рассматриваемом направле нии, ед/с.
Первая составляющая формулы (3.25) позволяет определить задержку при регулярном прибытии автомобилей к перекрестку. При полностью насыщенной фазе (х=1) она после простейших преобразований превращается в формулу (3.24).
Вторая составляющая учитывает случайный характер прибы тия. Она получена на основе теории массового обслуживания и позволяет определить среднюю задержку в данном направлении перекрестка, который представляется одноканальной системой обслуживания, куда поступает поток заявок с постоянной интен сивностью.
Третья составляющая является корректирующим членом. Она позволяет учесть погрешность при расчете задержки по первым двум составляющим формулы (3.25) по сравнению с ее значением, определенным экспериментально. В среднем эта погрешность со ставляет 10%, поэтому для практических расчетов обычно при меняют упрощенную формулу
(3.26)
Естественно, при машинных методах расчета задержки лучше использовать формулу (3.25). Она дает более точные результаты.
В целом для регулируемого перекрестка средневзвешенную задержку определяют так же, как и для нерегулируемого [см. формулу (3.23)], с той лишь разницей, что учитывают все направ ления не только второстепенной, но и главной дороги.
Экспериментальные методы определения задержки. Изложен ные ранее расчетные методы основаны на моделях, содержащих известные допущения. Поэтому использование расчетных методов приводит к погрешностям, особенно при режиме работы перекрест ка, близким к насыщению. Более точные результаты дают экспериментальные методы определения задержки, которую и здесь оце нивают средним значением, приходящимся на один автомобиль.
Широкое распространение получили простые методы, не тре бующие специального аппаратурного обеспечения. Один из них основан на сравнении времени проезда автомобиля через пере кресток с определенной интенсивностью движения и работающей светофорной сигнализацией (для регулируемого перекрестка) со временем, необходимым для проезда того же перекрестка в свободных условиях (интенсивность движения близка нулю, проезд осуществ ляется на зеленый сигнал или при выключенных светофорах).
Другим методом является подсчет стоящих автомобилей nст на входе перекрестка через равные, достаточно малые промежутки времени δ. Средняя задержка автомобиля
(3.27)
где п — число замеров, выполненных за определенный период наблюдения; пПР — число автомобилей, проехавших перекресток за тот же период; j — номер направления движения (входа перекрестка); i — номер замера.
Обычно рекомендуется подсчитывать стоящие автомобили каждые 15 с в течение 5-минутного периода наблюдений.
Последовательность операций при определении задержки сво дится к следующему:
данные подсчетов свести в таблицу по следующей форме:
|
Время наблюдения |
Число автомобилей, стоящих на данном подходе к перекрёстку в указанные моменты времени, с |
Общее число автомобилей, проследовавших через перекрёсток с рассматриваемого подхода |
|||
|
0 |
15 |
30 |
45 |
||
|
1-я минута 2-я минута ………….. 5-я минута |
|||||
|
Итого |
Σ nСТ |
nПР |
5) определить среднюю задержку автомобиля в данном направ лении перекрестка по формуле (3.27).
Точность определения задержки существенно повышается при уменьшении промежутка времени 6. Рекомендуется каждую минуту наблюдений разбивать на 10- и даже 5-секундные интервалы. Одна ко это требует опыта и тренировки наблюдателей.
3.8. ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕЖИМА СВЕТОФОРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
Расчет режима светофорной сигнализации при достаточно сложной схеме организации движения на перекрестке является довольно трудоемким, особенно, если учесть, что для активного периода суток необходимо несколько программ управления. По добные расчеты необходимо выполнить несколько раз с анализом критерия качества управления. Применение для этих целей ЭВМ позволяет не только резко сократить трудоемкость расчетов, но и осуществить автоматизирован ный поиск оптимальных вари антов решений.
В простейшем случае ЭВМ применяется для расчетных опeраций, связанных с определени ем цикла регулирования, дли тельности промежуточных и основных тактов, транспортных задержек. При этом схема орга низации движения на пере крестке должна быть намечена предварительно. Типичный ал горитм таких расчетов представлен на рис. 3.16.
Программа расчета предус матривает ввод в память ЭВМ следующих исходных данных:
При наличии трамвайного движения дополнительно необ ходимы длина трамвая и его скорость движения в пределах перекрестка и путь движения трамвая от стоп-линий до самой даль ней конфликтной точки.
При расчете предпочтительным является диалоговый режим, так как он позволяет оперативно исправлять ошибки, которые могут появляться при вводе данных. Обычно данные вводят от дельно для каждой фазы регулирования. При этом предварительно необходимо ввести информацию о наличии или отсутствии пол ностью пешеходной фазы в цикле. При наличии полностью пеше ходной фазы расчет ведут по правой части алгоритма (см. рис. 3.16) в соответствии с методикой, изложенной в подразд. 3.6. В этом случае цикл корректируют только по условиям трамвайного движения.
В процессе ввода данных в диалоговом режиме возможно их варьирование с целью прикидочного поиска наилучшей схемы организации движения. Критерием служит средневзвешенная за держка, которая выводится на печать вместе с режимом регули рования. Критерием неудачного решения может быть также появ ляющаяся на экране надпись «Затор», свидетельствующая о том, что степень насыщения рассматриваемого направления больше единицы. Путем изменения специализации полос движения на подходах к перекрестку или запрета движения в отдельных направлениях какой-либо из фаз регулирования возможны ликвида ция заторов и снижение задержки. Необходимость этих меро приятий может возникнуть либо в процессе ввода данных (появ ление надписи «Затор»), либо после анализа результатов расчета. Таким образом, схемы организации движения при использовании данного алгоритма можно совершенствовать путем нескольких просчетов режима светофорного регулирования.
В программу расчета закладываются ограничения, связанные с максимальной и минимальной длительностями цикла, а также с минимальным основным тактом (см. подразд. 3.5).
Данные расчета, выводимые на печать, являются достаточными для построения графика режима работы светофорной сигнализации.
Как показывает практика, решение подобных задач не требует большой памяти и машинного времени. Для этих целей можно использовать микроЭВМ. Задача значительно усложняется, если наряду с расчетом режима регулирования ведется автоматический поиск оптимальной схемы организации движения на перекрестке. В этом случае ЭВМ перебирает все возможные варианты по за данному критерию эффективности (как правило, по задержке транс портных средств и пешеходов).
Помимо уже перечисленных исходных данных, в память ЭВМ вводят число подходов к перекрестку и количество полос на каж дом подходе, а также ограничения, связанные с допустимостью транспортных и транспортно-пешеходных конфликтов (см. под разд. 3.3), максимальной загрузкой полосы, возможностями конт роллера (максимальное число фаз регулирования, максимальное число регулируемых направлений), требования однократного про пуска в течение цикла транспортных средств или пешеходов в опре деленных направлениях.
Варианты перебирают путем объединения геометрических на правлений движения в регулируемые направления. Последние яв ляются совокупностью геометрических направлений, для которых моменты включения и выключения сигналов одинаковы. Схема орга низации движения составляется из отдельных элементов—групп одновременно обслуживаемых регулируемых направлений.
Если учесть, что на каждом подходе к перекрестку могут в принципе существовать 4 варианта специализации полос дви жения (прямо, направо и налево — одно направление; прямо и направо, налево — два направления; прямо и налево, направо — два направления; прямо, направо, налево — три направления), то для обычного четырехстороннего перекрестка в поисках опти мальной схемы организации движения необходим направленный перебор 256 вариантов. Практически их значительно меньше, учи тывая возможности современных контроллеров и допустимость определенных конфликтных точек на перекрестке.
Компоновка каждого варианта схемы организации движения, расчет соответствующих ему режима регулирования и показа телей эффективности, сравнение полученных результатов с дан ными расчетов для альтернативных вариантов являются весьма трудоемкими операциями. Это требует соответствующих памяти и быстродействия ЭВМ.
Алгоритм и программа решения указанной задачи были раз работаны МАДИ совместно с Омским МПО «Автоматика» в рам ках системы автоматизированного проектирования АСУД. Задача решается на машинах среднего класса.
3.9. АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
Наблюдаемое в течение суток изменение интенсивности дви жения требует соответствующего изменения длительности цикла и разрешающих сигналов. В противном случае задержка транс портных средств неоправданно возрастает. Многопрограммное жесткое управление способствует снижению задержки, однако не является оптимальным. Оно не способно учитывать кратковре менные случайные колебания в числе автомобилей, подходящих к перекрестку.
Параметры управления должны учитывать как суточное изме нение интенсивности, так и ее колебания в один и тот же период времени (случайное прибытие транспортных средств к перекрестку). Это возможно при использовании адаптивного управления, имею щего обратную связь с транспортным потоком. Она реализуется с помощью детекторов транспорта, расположенных в зоне пере крестка и обеспечивающих непрерывную информацию о пара метрах потока.
Но способу переработки этой информации алгоритмы адаптив ного управления можно разделить на три группы.
Реализация алгоритмов 2-й и 3-й групп требует применения быстродействующих ЭВМ. Они еще не нашли широкого распро странения в практике управления дорожным движением. Внедре ние микропроцессоров в контроллеры перекрестка открывает воз можность для их реализации в самом ближайшем будущем.
Алгоритмы 1-й группы отличаются сравнительной простотой. Проще и их техническая реализация. Поэтому некоторые из них получили более широкое распространение. К ним относятся сле дующие алгоритмы.
Алгоритм поиска разрыва в транспортном потоке в направ лении действия разрешающего сигнала при фиксированных зна чениях управляющих параметров (время, определяющее разрыв в потоке, минимальная и максимальная длительности разрешаю щего сигнала). Сигнал переключается с разрешающего на запре щающий при обнаружении временного интервала между прибы вающими к перекрестку автомобилями, большего или равного за данному. В противном случае длительность разрешающего сигнала продлевается на длительность заданного интервала.
Алгоритм поиска разрыва при переменных управляющих пара метрах, зависящих от условий движения. Такой способ управле ния является более гибким, так как при этом используется боль шая информация о параметрах потока. В частности, интервал времени, определяющий разрыв в потоке, задается в зависимости от скорости прибывающих к перекрестку автомобилей, минималь ная и максимальная длительности разрешающего сигнала зависят от очереди автомобилей соответственно в рассматриваемом и конфликтующем направлениях.
Алгоритмы сравнения плотности потока на подходе к пере крестку в направлении разрешающего сигнала с транспортной за держкой в конфликтующем направлении. Сигналы переключаются, если задержка за данный такт регулирования достигнет опреде ленной длительности, превышающей текущее значение плотности потока. Фактически подобный метод управления преследует цель минимизации общей задержки на перекрестке.
Алгоритм, предусматривающий лишь пропуск очередей, образо вавшихся в период действия запрещающего сигнала. Сигналы переключаются сразу после проезда стоп-линий последним автомо билем очереди. Реализация алгоритма основана на информации о потоках насыщения на всех подходах к перекрестку. По потоку насыщения определяют временной интервал между автомобилями очереди, покидающей перекресток. Превышение этого интервала означает, что интенсивность движения стала меньше потока на сыщения, следовательно, наступил момент смены сигналов.
Алгоритм, предусматривающий перераспределение длитель ности фаз внутри цикла на основе анализа текущих фазовых коэффициентов в конфликтующих направлениях. Длительность разрешающих сигналов при этом способе управления соответ ствует фактической загрузке направлений движения. Возможно применение этого алгоритма как с постоянным циклом регулирования, так и с переменным, рассчитываемым заново на каждом шаге управления.
На практике исключительно широкое применение получил лишь алгоритм поиска разрыва в потоке при фиксированных значениях управляющих параметров. Это объясняется простотой самого алгоритма, а также реализующих его автоматических устройств, не требующих использования средств вычислительной техники. Кроме этого, для отработки алгоритма требуется минимум инфор мации о параметрах потока. В любой момент времени важен лишь факт наличия или отсутствия транспортных средств на подходе к перекрестку. При этом информация не накапливается: с прибытием к перекрестку очередного автомобиля информация о преды дущем автомобиле не требуется. В силу этого работа по указан ному алгоритму меньше подвержена влиянию погрешности детек торов транспорта (нет накопления ошибок). Один детектор может быть использован для нескольких полос обслуживаемого направ ления движения. К достоинствам алгоритма относится также обес печение необходимого уровня безопасности движения, ибо при появлении разрыва в потоке в момент выключения разрешающего сигнала есть гарантия отсутствия автомобиля в зоне перекрестка.
Учитывая широкое применение на практике алгоритма поиска разрывов, опишем его более подробно.
Основными параметрами управления, используемыми в рамках данного алгоритма, являются: минимальная длительность основ ного такта t3min; максимальная длительность основного такта t3mах; экипажное время (интервал, определяющий разрыв в потоке) tЭК. Эти параметры заранее определяют расчетом. На всех под ходах к перекрестку устанавливают детекторы транспорта. Рас стояние от места их установки до стоп-линий в зависимости от скорости автомобилей находится в пределах 30—50 м.
При включении разрешающего сигнала вначале отрабаты вается длительность t3min. Это время необходимо для пропуска транспортных средств, ожидавших разрешающего сигнала и на ходившихся между стоп-линией и детектором транспорта. Кроме того, 4mm должно обеспечить пешеходам возможность перехода проезжей части (минимум до осевой линии).
Если до истечения времени t3min в зоне детектора не появится ни одного автомобиля, сигналы переключаются с разрешающего на запрещающий (рис. 3.17, а), т. е. происходит переход к следую щей фазе регулирования. Если до истечения времени t3min в зоне детектора появится автомобиль, разрешающий сигнал продле вается на время tЭК, которое позволит этому автомобилю пройти расстояние от детектора до стоп-линий. Если до истечения экипаж ного времени в зоне детектора появится еще один автомобиль (отсутствие разрыва в потоке), то начинается отсчет нового tЭК и т. д. Таким образом, каждый последующий автомобиль, проезжающий в зоне детектора до истечения предыдущего времени tЭК, продле вает действие разрешающего сигнала. Переключение сигналов с разрешающего на запрещающий произойдет в том случае, если временной интервал между двумя следующими друг за другом автомобилями окажется больше экипажного времени (рис. 3.17,6).
При высокой интенсивности прибывающего к перекрестку по тока временные интервалы между автомобилями могут быть мень ше экипажного времени в течение достаточно большого периода. Это вызовет неоправданное по отношению к конфликтующем} направлению увеличение разрешающего сигнала. Поэтому его длительность должна быть ограничена разумными пределами — не превышать t3mах.
Таким образом, если в направлении действия разрешающего сигнала в течение t3mах не будет обнаружен разрыв в потоке, сигналы переключаются (рис. 3.17, в).
Очевидно, что при высокой интенсивности движения на всех подходах к перекрестку (отсутствие разрывов в потоках), на пе рекрестке автоматически произойдет переход к жесткому регули рованию с основными тактами, равными соответствующим дли тельностям t3mах.
Данный алгоритм реализуется как при пофазном управлении, так и при управлении движением по отдельным направлениям независимо от числа полос, предназначенных для движения в опре деленном направлении. При пофазном управлении, когда длитель ность основного такта t0 является одинаковой для всех направ лений этой фазы, он продлевается или ограничивается до t3mах, если даже в каком-то одном из направлений этой фазы не обна ружен разрыв в потоке.
Исходя из назначения основных параметров управления, их рассчитывают следующим образом:
(3.28)
где п0 — число автомобилей, стоящих в ожидании разрешающего сигнала между стоп-линией и детектором транспорта и в среднем приходящихся на полосу дви жения (определяется путем наблюдений); МН — среднее значение потока насыще ния, приходящегося на одну полосу движения в данной фазе (для приближенных расчетов отношение 3600/ МН, можно принять равным 2 с), ед/ч;
или
(3.29)
где — расстояние от тротуара до островка безопасности или линии разметки, разделяющей потоки противоположных направлений, м.
В качестве расчетного принимают большее значение t3min из полученных по формулам (3.28) и (3.29). Обычно t3min лежит в пре делах 7—12 с.
Длительность
(3.30)
где to — длительность основного такта данной фазы, рассчитанная для случая жесткого управления по формуле (3.15) в условиях пикового периода часов суток.
Как видно из формулы (3.30), t3mах больше t0 на 20—З0 %. Это делается для облегчения условий движения в наиболее загру женных направлениях, учитывая, что высокая интенсивность дви жения (когда длительное время отсутствует разрыв в транспорт ном потоке) обычно наблюдается не на всех подходах к пере крестку.
Как уже упоминалось, в течение экипажного времени автомо биль должен успеть пройти расстояние от детектора до стоп-линий. Это зависит от скорости автомобиля, которую определяют натур ными наблюдениями. Затем принимают, что автомобиль с момента пересечения детектора движется до стоп-линий с постоянной ско ростью. С учетом этих замечаний экипажное время
(3.31)
где — расстояние от места установки детектора транспорта до стоп-линий, м; Va — средняя скорость движения автомобиля на подходе к перекрестку (без торможения), км/ч.
Значения tэк необходимо рассчитать для всех направлений дан ной фазы регулирования и в качестве управляющего параметра принять наибольшее из полученных. Обычно tэк находится в пре делах 4—5 с.
Промежуточные такты рассчитывают по формуле (3.9) в со ответствии с методикой, изложенной в подразд. 3.5. Необходимо лишь отметить, что при низкой интенсивности движения, когда длительность разрешающего сигнала редко достигает максималь ного значения, рассчитанный по этой формуле промежуточный такт может оказаться избыточным. Это объясняется тем, что время tэк частично выполняет роль промежуточного такта и гарантирует достижение автомобилем стоп-линий еще при зеленом сигнале све тофора.
Алгоритм поиска разрывов в потоке по сравнению с жестким управлением обеспечивает снижение задержки на 10—60%. Это во многом определяется загрузкой перекрестка. Высокая эффек тивность алгоритма наблюдается при малоинтенсивном движении, что достигается за счет снижения числа ненасыщенных направ лений движения.
Контрольные вопросы
Глава 4
Дорожные контроллеры
4.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ
Дорожные контроллеры предназначены для переключения сиг налов светофоров и символов управляемых дорожных знаков. По мимо этого, в зависимости от конструкции ДК могут сигнализи ровать о выполнении команд, поступающих из центра управле ния, об исправности самого контроллера, выступать в роли команд ного устройства для группы других контроллеров при объединении нескольких перекрестков в единую систему управления.
Контроллеры делятся на локальные и системные. Локальные контроллеры управляют светофорной сигнализацией только с уче том условий движения на данном перекрестке. Обмен информа цией с контроллерами других перекрестков и управляющим пунк том не предусмотрен.
К локальным относятся следующие типы ДК.
Системные контроллеры переключают сигналы светофоров по командам управляющего пункта или какого-либо контроллера, включенного в систему и выполняющего роль координатора.
К ним относятся следующие типы:
Помимо этой классификации, все ДК, находящиеся в эксплуа тации, можно разделить на две группы: контроллеры, обеспечи вающие только пофазное управление (длительности разрешающих сигналов для всех направлений данной фазы одинаковы); конт роллеры, имеющие возможность обеспечивать, помимо пофазного, управление по отдельным направлениям перекрестка. Последние получают наибольшее распространение, так как увеличивают гиб кость, а следовательно, и эффективность управления.
По конструктивному признаку ДК могут быть выполнены на базе электромеханических, электронно-релейных или полностью электронных схем. Последние изготавливают на дискретных эле ментах (потенциально-импульсные схемы) или на интегральных микросхемах. Отличительной особенностью контроллеров, выпу скаемых в настоящее время в СССР и других странах, является также использование в их конструкции микроЭВМ (микропро цессоров). Выпуск электромеханических контроллеров прекращен.
4.2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА КОНТРОЛЛЕРА
Исходя из назначения ДК (рис. 4.1) основными его устрой ствами являются блок управления (программно-логическое устрой ство) и силовая часть (исполнительное устройство). Блок управления предназначен для формирования длительности основных и промежуточных тактов регулирования, силовая часть — для переключения сигналов светофоров. Гак как на перекрестке одно временно могут быть включены несколько десятков ламп, силовая часть контроллера коммутирует токи большой величины. Работа блока управления основана на слаботочных устройствах, дейст вующих при напряжении 5—12 В. Поэтому в любом контроллере блок управления и силовая часть представляют отдельные его части. Причем силовая часть работает по командам блока управ ления.
Управление светофорным объектом происходит автоматически. Однако нередко возникает необходимость в ручном управлении перекрестком (спецрежимы, наладка контроллера). Для этого существует пульт управления (блок 4 на рис. 4.1), который может быть встроенным или выносным. Последний предусмотрен для удоб ства работы оператора — инспектора ГАИ, управляющего дви жением непосредственно на перекрестке.
Таким образом, в простейшем случае для работы контроллера в локальном режиме необходимы блоки 3, 4 и 6 (блок 2 может быть объединен с блоком 3).
Так были построены электромеханические контроллеры, находившиеся в эксплуатации в 50—60-х годах, где роль программно-логического устройства выполняли моторные автоматы, а исполнительного устройства — мощные реле. Основ ным недостатком этих контроллеров была низкая надежность релейно-контактных схем, так как реле работали циклично с достаточно высокой частотой. При этом коммутация ими высоких токов способствовала их частому выходу из строя. В на стоящее время эти контроллеры сняты с производства, не используются в эксплуатации, поэтому в данном учебнике они не рассматриваются.
Современный локальный контроллер содержит все блоки, по казанные на рис. 4.1, кроме блока 1, который используется, если контроллер подключается к системе управления. В этом случае блок 1 расшифровывает посту пающую с управляющего пунк та информацию, формирует от ветную телесигнализацию для передачи ее в линию связи. Кроме этого, здесь формируют ся служебные сигналы для контроллера и сигналы синфазирования. Последние нужны для гарантии правильности рас шифровки команд телеуправле ния и телесигнализации. Это необходимо в связи с тем, что в ряде устройств управляюще го пункта и контроллера при менены генераторы импульсов, использующие в качестве исходной частоту сети 50 Гц. В отдельных частях города она имеет различный сдвиг по фазе. Узел синфазирования обеспечивает автоматическую подстройку фаз с постоянной точностью.
Блок опорных импульсов формирует импульсы, необходимые как для работы самого контроллера, так и его телеуправления.
В блоке управления формируется временная программа управ ления перекрестком с помощью задатчика времени, позволяющего заранее установить длительность сигналов в различных фазах движения. Такты переключаются либо в соответствии с програм мой блока управления, либо при подаче сигналов от управляю щего пункта, либо от внешних устройств, например ВПУ (блок 4 на рис. 4.1). Подключение к блоку управления детекторов транс порта позволяет продлить действие разрешающих сигналов, если не обнаружен разрыв в транспортном потоке в направлении, где включен зеленый сигнал. Переключение сигналов блоком 3 может произойти и по запросу пешехода с помощью ТВП. Кроме этого, с помощью этого же блока перекресток может быть переведен на режим желтого мигающего сигнала. Таким образом, блок управления может реализовать различные режимы управления по требованию задатчика времени, запросов УП или внешних устройств.
Блок контроля следит за правильностью отработки тактов светофорной сигнализации, а также за исправностью силовых цепей контроллера. Исправность фиксируется узлом индикации, выводимой на лицевую панель контроллера и выносного пульта управления. При системном управлении эта информация посту пает также в УП. Сигнал о неисправности контроллера служит основой для принятия решения по управлению в критических си туациях.
Силовая часть имеет узел силовых переключателей, позво ляющих коммутировать цепи включения светофорных ламп. Кроме того, каждый контроллер имеет защиту от коротких замыканий и схему заземления.
4.3. ПРОГРАММНО-ЛОГИЧЕСКИЕ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Блок управления формирует длительности основных и проме жуточных тактов, по окончании отсчета которых поступает коман да в исполнительное устройство контроллера о переключении сиг налов светофора. Для отсчета длительности и числа тактов необ ходим генератор импульсов, частота которого подбирается в зависимости от заданной точности отсчета времени. Если эта точ ность составляет 1 с, то частота генератора выбирается равной 1 Гц, что соответствует одному импульсу в 1 с.
Необходимая частота генератора формируется в блоке опор ных импульсов. В качестве генератора импульсов (рис. 4.2, а) используется схема, формирующая сигналы из частоты промыш ленной сети переменного тока 50 Гц. Эта частота выдерживается достаточно стабильной (по нормам допустимое отклонение равно ±1 Гц). Напряжение сети выпрямляется однополупериодным выпрямителем, на выходе которого действует уже пульсирующее напряжение с той же частотой 50 Гц. Это напряжение поступает на вход схемы формирователя, который каждую полуволну напряжения синусоидальной формы превращает в прямоугольный импульс напряжения. Поэтому на его выходе постоянно имеется последовательность прямоугольных импульсов с частотой также в 50 Гц. Если точность отсчета времени 1 с, то с выхода формиро вателя импульсы поступают на вход счетчика импульсов, который имеет предельное число счета, равное 50. При достижении этого числа он выдает импульс в счетчик времени. Очевидно, что частота этих импульсов равна теперь 1 Гц.
Основой для построения программно-логических устройств являются счетно-переключающие схемы. Обобщенная структурная схема одного из вариантов устройств такого типа приведена на рис. 4.2, б.
С выхода генератора импульсов они поступают с необходимой частотой на вход счетчика импульсов блока управления. Число, до которого в данном такте счетчик должен досчитать, задается заранее задатчиком времени. Как только счетчик импульсов до считает до заданного числа, схема формирования сигналов пере ключения, связанная со счетчиком, вырабатывает импульс, кото рый поступает в счетчик тактов. Текущее число, записанное в этот счетчик, означает номер действующего в данный момент на пере крестке такта. С каждым новым импульсом, поступающим на вход счетчика тактов, его показатель увеличивается на 1, следователь но, изменяется и такт. Изменение происходит только в тот момент, когда счетчик времени заканчивает отсчет длительности очеред ного такта. Задатчик времени поочередно задает счетчику вре мени в зависимости от текущего номера такта то число импульсов, до которого он должен досчитать. Например, при двухфазной схеме организации движения имеются четыре такта — два основных и два промежуточных, поэтому счетчик тактов в этом случае досчитывает до четырех, а затем вновь сбрасывается до исход ного положения.
Для определения текущего состояния счетчика тактов исполь зуется специальная схема — дешифратор. Эта схема выдает сиг налы, соответствующие каждому состоянию, в исполнительные устройства и в задатчик времени.
Задатчик времени может быть выведен на лицевую панель конт роллера в виде переключателя, задающего длительность тактов в каждой фазе регулирования. Другим вариантом исполнения может быть коммутатор, также выведенный на лицевую панель или расположенный в блоке управления, где с помощью пере мычек запаивается необходимая длительность тактов. Учитывая, что в последние годы получили распространение контроллеры с 2—3 программами управления (что потребовало бы большое число переключателей), широкое применение получил последний вариант исполнения задатчика времени.
В электронных контроллерах, выпускавшихся ранее, счетчик импульсов работал на зарядной емкости, время заряда которой зависело от подключенного к емкости сопротивления. Меняя задатчиком времени сопротивление, можно было увеличить или уменьшить время заряда емкости и таким образом длительность такта регулирования. При полном заряде емкости срабатывало исполнительное устройство, т. е. переключались сигналы светофора. Указанный метод обладал погрешностью при определении дли тельности такта. Погрешность увеличивалась по мере увеличения срока эксплуатации контроллера. Это определило переход к дру гой схеме работы счетчика импульсов.
В современных контроллерах счетчик импульсов работает на триггерной схеме. Как известно, каждый триггер имеет два со стояния: логическая единица — наличие напряжения на выходе или логический нуль — отсутствие напряжения на выходе. В схеме счетчика импульсов задействовано несколько триггеров. Поступ ление очередного импульса (из блока опорных импульсов) меняет состояние одного из триггеров. Число различных комбинаций за висит от числа задействованных триггеров и определяется зна чением 2n, где п — число задействованных триггеров. Задатчик времени заранее настроен на определенную комбинацию их со стояний. Окончание такта (отсчета импульсов) соответствует совпа дению определенной комбинации состояний и настройке задатчика времени.
Для контроллеров адаптивного управления, работающих по алгоритму поиска разрывов в потоке, характерно наличие двух цепей отсчета длительности такта (рис. 4.6). Одна цепь — для отсчета t3min и tЭК и вторая — для отсчета t3mах. Каждая цепь имеет свой задатчик времени. При отсутствии разрыва в потоке разрешающий сигнал продлевается. Исходное состояние счетчиков tЭК и t3mах фиксируется сигналом «Сброс 1», формируемым в момент начала отсчета времени разрешающих сигналов. Наличие сигналов ДТ соответствующих фаз через схемы совпадения и сбор ку приводят счетчик tЭК в исход ное состояние сигналом «Сброс 2», если временной интервал между соседними, следующими друг за другом автомобилями не превышает tЭК. В противном случае формируется сигнал окончания текущего такта. Та кой же сигнал формируется при окончании максимального вре мени, отсчитываемого с по мощью счетчика и задатчика времени t3mах.
Команды управления, при шедшие одновременно от не скольких внешних устройств (УП, ВПУ, ТBП, ДТ), разде ляются в зависимости от при оритетности этих устройств. Приоритетность реализуется узлом приема команд, который состоит из коммутатора приоритетов, формирователя их порядка и коммутатора разрешений. Приоритет команд определяется произвольно исходя из общей схемы органи зации движения в районе и числа подключаемых внешних устройств. При этом большую роль играет масштабность системы управления движением (перекресток, магистраль, район, город).
Например, для системного контроллера приоритетность запросов может быть установлена следующим образом:
1 — ручное управление (РУ);
2 — «зелёная улица» (ЗУ);
3 — диспетчерское управление (ДУ);
4 — координированное управление (КУ);
В зависимости от необходимой приоритетности на коммута торе приоритетов устанавливаются перемычки, причем поданный на шину «Приоритет 1» сигнал имеет наивысший ранг, поданный в последнюю цепь сигнал — низший ранг. Таким образом, при наличии запросов на нескольких выходах наивысший приоритет отдается запросу, поступающему на вход с более низким поряд ковым номером. На остальные запросы накладывается запрет.
В выпускаемых в настоящее время контроллерах для обеспе чения безопасности движения в любой момент времени контроли руется напряжение на светофорных лампах. Контроль заклю чается в проверке исправности цепей включения ламп красных сигналов (перегорания ламп) и проверке включения ламп зеленых сигналов в конфликтных направлениях.
Для автоматического определения перегоревшей лампы крас ного сигнала, помимо питающей эту лампу жилы кабеля, соеди няющего светофор с контроллером, необходима дополнительная жила. В силовой части контроллера она через резистор соеди няется с общей нулевой жилой. Отсутствие напряжения на рези сторе при включенной фазе регулирования является сигналом перегорания лампы.
Схема контроля включения разрешающих сигналов светофора в конфликтных направлениях предусматривает отключение сигна лизации на перекрестке. При этом сигнал «Конфликтная ситуация» поступает в УП (при системном управлении) и на отключение светофоров.
Исправность основных узлов контроллера проверяют визуаль но по лампам индикации или светодиодам, выведенным на его лицевую панель или на соответствующие блоки.
Лампы светофоров включает и выключает силовая часть конт роллера с использованием полупроводниковых приборов—тирис торов, представляющих собой электронный включатель ламп дан ного такта. Когда программно-логическое устройство вырабатывает разрешающий включение сигнал, он поступает на управляющий электрод тиристора и отпирает его. Если тиристор закрыт, то он представляет собой как бы разомкнутый ключ, и напряжение на лампах равно нулю. В такой схеме исполнительного устройства число тиристоров должно быть как минимум равно числу тактов в цикле регулирования.
Для экономии числа тиристоров в контроллерах ранних вы пусков (серии УК) использовалась смешанная тиристорно-релейная схема. Как известно, основной причиной выхода из строя реле в исполнительных устройствах релейно-контактных контрол леров является разрушение контактов в момент прерывания ими тока. Для устранения этого недостатка последовательно с кон тактами реле в общий провод включается один тиристор. Кон такты реле переключаются только тогда, когда тиристор закрыт, и цепь контактов обесточена. В этом случае контакты в момент переключения не прерывают ток, и их долговечность повышается.
Недостатком тиристорно-релейной схемы является то, что в момент запирания тиристора на перекрестке на короткое время гаснут все светофорные лампы, что может дезориентировать во дителя.
Кроме этого, наличие контактных групп (несмотря на работу тиристора) все же снижает надежность исполнительного устройства. Поэтому в современных контроллерах полностью отказались от использования реле в исполнительных устройствах.
В силовой части контроллера для защиты от коротких замы каний устанавливаются автоматический выключатель и предохра нители, которые рассчитаны на пропуск тока не выше заданной силы. Для защиты радиоприема от помех, создаваемых контроллером, в узле защиты предусмотрен фильтр подавления радио помех.
4.4. ПРИНЦИПЫ КОММУТАЦИИ ЛАМП СВЕТОФОРОВ
Для одновременного включения и выключения ламп светофо ров с одинаковой длительностью горения необходима предвари тельная их группировка. Это определяется схемой организации движения на перекрестке. Контрольный кабель от светофоров подводят к панели коммутации контроллера. Жилы контрольного кабеля ламп, работающих в одном и том же такте, объединяют и крепят к свободной клемме этой панели, образуя одну цепь коммутации. Таким образом, минимальное число цепей коммутации равно числу тактов. Однако фактически таких цепей может быть больше, так как каждая цепь рассчитана на определенную мощ ность тока. (Это оговаривается инструкцией по эксплуатации конт роллера.) Образующие цепи коммутации жилы объединяют в один кабель, поступающий в силовую часть контроллера. Затем каждую цепь подключают к соответствующему тиристору или контактам реле, переключающих сигналы светофоров.
Для облегчения монтажных работ предварительно в соответ ствии с принятой схемой организации движения составляют таб лицы коммутации ламп, где отражают их группировку по тактам.
В качестве примера рассмотрим простейший случай — перекресток с двухфаз ной схемой организации движения (см. рис. 3.3). Нумерация светофоров для рассматриваемого случая показана на рис. 4.4. Каждая лампа и связанная с ней жила кабеля обозначаются буквами (Кр., Ж., Зел.), соответствующими цвету сигнала, и номером светофора, в котором расположена лампа (рис. 4.5). Распределение ламп по тактам следующее:
|
Такты |
Лампы, включаемые в данном такте |
Такты |
Лампы, включаемые в данном такте |
|
|
1 |
Кр. 1, 2, 5, 6 Зел. 3, 4, 7, 8 |
1 |
Кр. 1, 2, 5, 6 Зел. 3, 4, 7, 8 |
|
|
2 |
Кр. 1, 2, 5, 6 Ж. 1-8 |
2 |
Кр. 1, 2, 5, 6 Ж. 1-8 |
На рис. 4.5 показана упрощенная схема коммутации ламп для рассматри ваемого примера с использованием контроллера типа УК, находящегося в эксплуа тации во многих городах СССР. Как было указано выше, исполнительное устройство контроллеров этого типа основано на тиристорно-релейной схеме. Реле каж дого такта имеет 6 пар контактов, из которых 5 пар предназначены для пере ключения сигналов светофоров, 6-я пара — для коммутации самих реле (отклю чения остальных реле при работе одного из них). Каждая пара контактов может коммутировать ток не более 400 Вт. Учитывая, что в светофорах обычно приме няют бытовые лампы мощностью 60 Вт, они собраны по 4 в каждой группе. Таким образом, цепи коммутации работают с некоторой недогрузкой. Однако такая груп пировка ламп позволяет использовать одни и те же цепи коммутации в разных тактах. В 1-м и 3-м тактах используются 2 пары контактов, во 2-м и 4-м тактах — 3 пары. Естественно, при более сложной схеме организации движения на пере крестке, когда число светофоров и тактов регулирования растет, увеличивается и число цепей коммутации, а следовательно, нагрузка и число задействованных контактов.
4.5. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРОВ В ДОРОЖНЫХ КОНТРОЛЛЕРАХ
В настоящее время в СССР и других странах освоен выпуск дорожных контроллеров с применением микропроцессорной тех ники (ДКМП). Принципиально они отличаются от описанных ранее контроллеров традиционного исполнения наличием встроен ной в контроллер микро ЭВМ, которая выполняет функции блока управления и контроля.
Использование микропроцессора резко расширяет технологию управления дорожным движением, поскольку в режиме адаптив ного управления позволяет, помимо широко освоенного алгоритма поиска разрывов, реализовать и другие алгоритмы (например, по критерию задержки или длины очереди). Кроме этого, появляется возможность функционирования на перекрестках нескольких алго ритмов с автоматическим переходом от одного к другому в зави симости от конкретной транспортной ситуации. Это достигается за счет смены программ обработки информации в запоминающих устройствах и достаточного быстродействия микропроцессора (50—100 тыс. операций в секунду).
Наличие вычислительной техники в контроллере позволяет решать и попутную задачу: вывод в любой момент времени на инженерную панель (ИП) контроллера данных об интенсивности, скорости, задержке для отдельных направлений перекрестка.
Расширение объема решаемых ДКМП задач ведет, в свою оче редь, к уменьшению объема передаваемой в центр информации, т. е. уменьшает загрузку каналов связи системы, разгружает ЭВМ управляющего пункта от решения тактических задач по управ лению движением на отдельных перекрестках. Разгрузка ЭВМ центра управления делает возможным за счет освободившихся вычислительных мощностей расширить функции АСУД.
Управляющие светофорами ДКМП отличаются более высокой надежностью за счет интеграции исполнения: уменьшения связи между блоками, улучшения теплообмена и процесса поиска неис правностей контроллера. Эксплуатация контроллера упрощается, так как изменение программы его работы не связано с перепай кой перемычек в коммутаторах блоков или заменой самих блоков.
В состав ДКМП (рис. 4.6) входят вычислительный модуль, узел ввод - вывода, силовой узел, периферийный узел обмена ин формацией узел синхронизации программ. Последние два узла необходимы, если контроллер работает в составе АСУД. При этом узел синхронизации программ необходим при подключении к ДКМП таких же контроллеров или ДКМ 2С-4 с целью организации ма гистральной бесцентровой системы координированного управления. Узел обмена информацией применяется при подключении ДКМП к централизованной системе управления движением, когда группой ДКМП управляет контроллер зонального центра—КЗЦ. Кроме того, этот же узел используется для связи ДКМП с управляемыми дорожными знаками или аппаратурой приоритетного пропуска (СКА) специальных транспортных средств, что осуществляется, как правило, также в рамках АСУД.
Вычислительный модуль включает в себя центральный процес сор и субблоки оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и полупостоянного запоминающего устройства (ППЗУ). Централь ный процессор выполняет логические и арифметические операции по формированию команд на переключение сигналов светофора и по обработке информации, поступающей от детекторов транс порта и других внешних устройств. В ОЗУ хранятся данные, ко торые меняются в процессе обработки информации — промежу точные результаты вычислений, входная информация и т. д. В ППЗУ хранятся постоянные или редко меняющиеся массивы информации, необходимые для управления движением на перекрестке. Инфор мация в ППЗУ остается и при выключенном питании контроллера в течение длительного времени. Стирание информации в суббло ках ППЗУ происходит при их ультрафиолетовом облучении при мерно в течение 20—30 мин.
Связь вычислительного модуля со всеми узлами ДКМП обес печивается через интерфейсную магистраль — средство сопряже ния ЭВМ с внешними устройствами.
Узел ввода-вывода связывает вычислительный модуль с орга нами управления контроллером и детекторами транспорта. К этому узлу подключается инженерная панель, с которой можно осу ществить 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. Управ лять движением на перекрестке вручную можно также с помощью выносного пульта, подключаемого к узлу ввода-вывода.
Силовой узел ДКМП передает информацию от вычислитель ного модуля к тиристорам и обратно, обеспечивает запоминание информации о включенных тиристорах и бесконтактное переклю чение ламп светофоров.
Важной особенностью ДКМП является осуществление опера ций, обусловленных требованиями безопасности движения: конт роль перегорания ламп красного сигнала и одновременного горения зеленых сигналов в конфликтных направлениях. В этих случаях происходит отключение светофоров или перевод их на режим жел того мигающего сигнала. Указанные операции могут осуществ ляться без участия микропроцессора.
4.6. ХАРАКТЕРИСТИКА КОНТРОЛЛЕРОВ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Отечественной промышленностью освоен серийный выпуск конт роллеров различных типов, отличающихся по конструктивному исполнению и реализуемой ими технологии управления движе нием. В зависимости от времени их выпуска и элементной базы, являющейся основой конструкции контроллера, можно наметить три этапа их производства.
Контроллеры первого поколения разработаны в 60-х годах, выпускались промышленностью примерно до 1980 г. Большинство из них находится в эксплуатации в настоящее время. Их общие отличительные особенности — выполнение на дискретных элемен тах, узкая специализация по алгоритмам управления, отсутствие возможности управления по отдельным направлениям перекрестка (а следовательно, и реализации переходных интервалов, состоя щих из двух и более промежуточных тактов), ограниченное число фаз регулирования (не более трех). Подобный подход имел свои преимущества: узкая специализация и ограничения в технологии управления позволяли создавать экономичные схемы с относи тельно малой стоимостью.
В рамках первого этапа было освоено производство:
Следует отметить, что, хотя основным назначением контрол леров УК-1У1 и УК-2 является управление движением на отдель ном 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 транспорт ном потоке. Назначение контроллеров БКТ-3М и БКТ-4 было прак тически одинаковым, поэтому последний выпускался сравнительно короткое время. В дальнейшем в соответствующих системах управ ления его функции заменил контроллер БКТ-3М.
Рост интенсивности движения и связанное с этим усложнение схем организации движения потребовали дальнейшего совершен ствования технических средств управления. Этому препятствовал ряд крупных недостатков контроллеров первого поколения. Во-пер вых, чрезвычайно развитая номенклатура затрудняла освоение серийного выпуска и модернизацию изделий. Во-вторых, отсут ствовала 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.
Поэтому в 70-х годах был разработан принципиально новый подход к проектированию и производству ДК. Практически начи ная с 1980 г. в эксплуатации появились контроллеры второго поколения, выпускаемые в рамках агрегатной системы средств управления дорожным движением (АСС УД).
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 бло ков примерно в 10 раз. Кроме этого, применение унифицированных шкафов и сопряжений сделало возможным менять назначение контроллера без его демонтажа путем лишь комбинации соответ ствующих блоков. Изменилась элементная база контроллеров — субблоки строились уже не на дискретных элементах, а на интег ральных схемах. Значительно улучшилась технология управления: появилась возможность управлять движением по отдельным на правлениям перекрестка, увеличилось число фаз регулирования, в контроллерах появились устройства, обеспечивающие безопас ность движения при выходе из строя ламп красного сигнала или включении зеленых сигналов в конфликтующих направлениях.
В рамках второго поколения было освоено производство:
В названиях контроллеров слово «модифицируемый» означает изменение типа контроллера путем установки или изъятия в су ществующем контроллере функциональных блоков.
Контроллеры ДКМ 4-4, ДКМ 6-4 и ДКМ 6-8 в своем составе имеют блоки, позволяющие реализовать адаптивный режим управ ления по поиску разрывов в транспортном потоке.
С 1985г. освоено производство контроллеров третьего поко ления 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 управ ления технологическими процессами в народном хозяйстве (пере ход на новую элементную базу), с другой — необходимостью реа лизации более эффективных режимов управления дорожным дви жением и построением разнообразных и гибких структур АСУД, приспособленных для городов с различной улично-дорожной сетью в условиях высокой интенсивности транспортных и пешеходных потоков.
Ниже в соответствии с указанными этапами развития приво дится описание отечественных контроллеров. При этом большее внимание уделяется контроллерам, находящимся в настоящее время в производстве.
Контроллеры первого поколения. Наибольшее распространение получили контроллеры серии УК (упрощенные контроллеры), на ходящиеся в эксплуатации практически во всех городах ССCP, где имеются светофорные объекты. Упрощенный контроллер раз мещается в металлическом шкафу навесного типа, который может быть установлен на стене здания, мачте освещения или специаль ной 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 вре мени). Ручное включение фаз с пульта контроллеров не преду смотрено.
Первая модель этого контроллера — УК-1 реализует одну жесткую программу или режим желтого мигания (ЖМ). Измене ние программы возможно с помощью переключателей (задатчиков времени), предусмотренных для каждой фазы регулирования и промежуточного такта и расположенных на лицевой панели шкафа. Здесь же находится тумблер для перевода контроллера с режима «Программа» на режим ЖМ.
В период выпуска этого контроллера отсутствовали простые технические средства для реализации бесцентрового координиро ванного управления на нескольких перекрестках одной магистрали. Поэтому в дальнейшем был налажен выпуск модернизирован ного контроллера УК-1У1, который отличался от предшествующей модели возможностью работать в системе координации.
И, наконец, последний контроллер этой серии УК-2 отличается от УК-1У1 наличием двух жестких программ, которые могут быть использованы в различные периоды суток в зависимости от интен сивности движения. Установка длительностей тактов в каждой фазе регулирования при наличии двух программ потребовала бы увеличения числа переключателей — задатчиков времени. Поэтому конструктивно лицевая панель УК-2 выполнена иначе, чем на пред шествующих моделях. В данном случае на лицевую панель выве ден коммутатор, где необходимая длительность тактов устанав ливается с помощью перемычек. Переход с одной программы на другую или режим ЖМ может осуществляться либо вручную с по мощью расположенных на лицевой панели тумблеров, либо авто матически в заданное время суток с помощью таймера (автомата переключения программ), подключаемого к контроллеру в качестве внешнего устройства. Особенностью всех контроллеров серии УК является четное значение длительности основных тактов, так как дискретность их задания составляет минимум 2 с. Остальные ха рактеристики этих контроллеров приведены в табл. 4.1 (знак « + » означает наличие данного режима).
Таблица 4.1
|
Основные технические данные |
УК-1У1 |
УК-2 |
ПВУ-2М |
УВУ-2М |
СПРУТ-1М |
|
Число фаз регулирования |
2 или 3 |
2 или 3 |
2 |
2 |
2 или 3 |
|
Режим работы: |
|||||
|
1 |
2 |
1 |
1 |
1 |
|
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
|
- |
- |
- |
+ |
+ |
|
- |
- |
+ |
+ |
- |
|
- |
- |
- |
- |
+ |
|
Длительность такта, с: |
|||||
|
2 - 40 |
2 - 50 |
- |
6 - 56 |
- |
|
- |
- |
12 - 28 |
10 - 30 |
- |
|
2 - 13 |
2 - 13 |
3 - 7 |
3 - 13 |
3 - 8 |
|
Минимальная длительность такта по магистрали в режиме вызова, с: |
- |
- |
25 - 40 |
28 - 56 |
- |
|
Длительность зелёного сигнала, с: |
|||||
|
- |
- |
- |
- |
3 – 15 |
|
- |
- |
- |
- |
20 – 60 |
|
Длительность экипажного времени, с |
- |
- |
- |
- |
2 - 8 |
|
Число мигания ламп жёлтых сигналов в 1 мин |
60 |
60 |
- |
60 |
60 |
|
Мощность нагрузки, коммутируемая в такте (при напряжении 220 В), Вт |
2000 |
2000 |
1200 |
2400 |
2400 |
|
Мощность, потребляемая контроллером без нагрузки, Вт |
100 |
100 |
20 |
100 |
150 |
|
Габаритные размеры, мм |
530×455××325 |
530×455× ×325 |
720×520× ×370 |
1247×644 ×522 |
1247×644 ×522 |
|
Масса, кг |
50 |
45 |
60 |
120 |
120 |
Принцип работы вызывных устройств изложен в гл. 10. Пеше ходное вызывное устройство ПВУ-2М, как и контроллеры серии УК, выполнено в виде навесного шкафа и реализует только 2 режи ма— вызов фазы пешеходами и режим жесткой программы по двухфазной схеме организации движения. Установка длительности основных («Стойте», «Идите») и промежуточных тактов, а также переключение с одного режима управления на другой осуществ ляются вручную с лицевой панели контроллера. При работе в ре жиме жесткой программы используются длительности основных тактов, принятых для режима вызова.
В отличие от ПВУ-2М универсальное вызывное устройство УВУ-2М расположено в напольном шкафу, который устанавли вают рядом с проезжей частью на фундаменте. Оно может рабо тать в режимах: одной жесткой программы, когда интенсивность движения в прямом и пересекающем направлениях носит стабиль ный характер; вызова фазы, если в одном из указанных направ лений интенсивность мала и резко меняется в течение активного периода суток; желтого мигания; ручного управления. С пульта контроллера, расположенного на его лицевой панели, устанавли вают длительность фаз, переводят с одного режима на другой, а также вручную переключают сигналы светофоров. При подклю чении к УВУ-2М таймера перевод с режима на режим (кроме ручного управления) может осуществляться автоматически в за данное время суток. Контроллер отрабатывает только 2 фазы регулирования. В режиме вызова необходимо подключать к конт роллеру ДТ, устанавливаемые на направлениях, где осуществ ляется вызов фазы. УВУ-2М может работать в режиме пешеходного вызывного устройства, если вместо ДТ к нему подключить ТВП. СПРУТ-1М является первым отечественным контроллером се рийного производства, осуществляющим адаптивное управление на перекрестке. Контроллер отрабатывает 2 или 3 фазы регули рования. При этом в адаптивном режиме возможна работа конт роллера с пропуском фазы, в которой ДТ не обнаружили прибы вающие к перекрестку автомобили. Режим пропуска фазы можно отключить с пульта контроллера, если, кроме автомобилей, в тече ние этой фазы разрешено движение пешеходов. Кроме адаптив ного, СПРУТ-1М реализует жесткое управление по одной програм ме, желтое мигание, ручное управление. Причем в режиме жесткой программы (когда контроллер отключается от детекторов транспорта) длительности основных тактов равны t3mах соответственно для каждой фазы регулирования (см. подразд. 3.9).
Наличие большого числа режимов потребовало вывода на ли цевую панель контроллера развитого пульта управления. На пуль те имеются переключатели, с помощью которых устанавливаются длительности минимального и максимального зеленых сигналов, экипажного времени, промежуточного такта. Эти параметры устанавливают для каждой фазы отдельно. Кроме этого, с помощью тумблеров, расположенных на пульте, можно переводить СПРУТ-1М в режимы ручного управления, ЖМ, жесткой программы, пропуска фазы. При переводе контроллера в режим ручного управле ния фазы включаются с помощью кнопок, расположенных в нижней части пульта. Контролируют выполнение режимов по лампам инди кации, также выведенным на пульт.
Контроллеры типа БКТ занимают особое место, так как они являются базовыми для серийно выпускавшихся систем управ ления дорожным движением и имеют узкую специализацию. В со ответствии с классификацией, приведенной в подразд. 4.1, БКТ-3М и БКТ-5 являются программными контроллерами, а БКТ-6 и БКТ-7 :— контроллерами непосредственного подчинения.
Все контроллеры БКТ представляют собой устанавливаемые на фундаменте металлические шкафы с запираемой на замок перед ней дверью. Шкаф изготовлен в брызгозащитном исполнении и имеет двухскатную крышу для защиты контроллера от атмосфер ных осадков. Провода вводятся через отверстие в дне шкафа. Все блоки контроллера укреплены на поворотной раме шкафа, благодаря чему к ним обеспечивается свободный доступ при на ладке контроллера и его ремонте. На лицевой панели расположен пульт управления, который используют при работе контроллера в локальном режиме, а также для контроля его работы по выве денным на пульт лампам индикации. Для облегчения доступа к органам ручного управления в передней двери имеется специаль ная дверца, запираемая ключом. Ко всем контроллерам могут быть подключены выносные пульты управления. Шкафы контроллеров БКТ унифицированы и имеют габаритные размеры такие же, как и у контроллеров УВУ-2М и СПРУТ-1М (см. табл. 4.1).
Контроллеры БКТ-ЗМ являются основной частью периферий ного оборудования телемеханической системы координированного управления ГСКУ-ЗМ или входят в состав бесцентровой системы координации ТСКУ-4. При работе в системе ТСКУ-3М контроллер обеспечивает прием и выполнение команд с диспетчерского пунк та (ДП) и посылку в него телесигнализации о выполнении этих команд. С ДП контроллер может быть выведен на следующие режимы: работа по одной из трех жестких программ, заложенных в контроллере; ЖМ; ЗУ (включение вдоль магистрали на несколь ких перекрестках зеленого сигнала для безостановочного пропуска специальных транспортных средств); отключение контроллера; перевод его на местное управление.
При отключении БКТ-3М от системы он переходит в локаль ный режим управления, продолжая отрабатывать ту программу, которая была в этот момент. В локальном режиме с пульта управ ления контроллера (или выносного пульта) можно вручную пере вести контроллер с одной программы на другую, включить желтое мигание светофоров или ручное управление. В последнем случае фазы включают с помощью кнопок, расположенных в нижней части пульта. Число фаз может быть 2 или 3 в зависимости от схемы организации движения на перекрестке. Длительности основных и промежуточных тактов для каждой программы задаются путем установки перемычек на коммутаторах специальных субблоков.
Контроллер БКТ-5 работает в составе автоматизированной системы координированного управления (АСКУ), которая может охватывать не одну, а несколько магистралей города. БКТ-5 отра батывает те же режимы, что и БКТ-3М, однако в отличие от последнего имеет о программ, также заложенных в контроллере. Контроллеры БКТ-6 и БКТ-7 предназначены для общегород ской АСУД «ГОРОД-М». Их принципиальное отличие от других контроллеров серии БКТ заключается в том, что программы управ ления содержатся не в контроллерах, а в запоминающих устройствах управляющего вычислительного комплекса УП (обычно 4—5 программ), откуда они передаются в контроллеры по ра диальным каналам связи. БКТ-6 и БКТ-7 имеют только по одной резервной программе, которая реализуется в локальном режиме при выходе из строя каналов связи с УП или при отключении контроллера от системы. Оба контроллера реализуют 2- или 3-фазную схему организации движения и при поступлении команды с УП передают обратную телесигнализацию об их выполнении. БКТ-7 работает по алгоритму поиска разрывов в потоке и при меняется вместе с ДТ, устанавливаемыми на подходах к пере крестку.
В системном управлении БКТ-6 обеспечивает работу по одной из программ УП, режимов ЖМ, ЗУ и ДУ. При этом в целях обеспе чения безопасности движения фазы переключаются с одной на другую по командам из УП лишь по истечении заранее заданной минимальной длительности основного такта. Но тем же причинам, если длительность основного такта превысила заранее заданное максимальное время, фазы переключаются независимо от команды из УП. В режиме диспетчерского управления фазы переключаются также по командам УП, но длительность основного такта не огра ничивается, что необходимо для реализации режима ЗУ. В локаль ном режиме контроллером управляют с его пульта или выносного пульта управления.
БКТ-7 отрабатывает те же режимы, однако в отличие от БКТ-6 может корректировать программы УП в зависимости от обнару жения разрыва в транспортном потоке. При отключении от системы БКТ-7 работает так же, как контроллер СПРУТ-1М.
Основные технические данные контроллеров БКТ приведены в табл. 4.2.
Таблица 4.2
|
Основные технические данные |
БКТ-3М |
БКТ-6 |
БКТ-7 |
|
Число фаз регулирования |
2 или 3 |
2 или 3 |
2 или 3 |
|
Режим работы: |
|||
|
3 |
1 |
1 |
|
+ |
+ |
+ |
|
- |
+ |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
|
- |
- |
+ |
|
Длительность такта, с: |
|||
|
6 - 56 |
10 - 62 |
- |
|
3 - 13 |
3 - 8 |
3 - 8 |
|
Длительность зелёного сигнала, с: |
|||
|
- |
10 |
8 - 15 |
|
- |
62 |
20 - 60 |
|
Длительность экипажного времени, с |
- |
- |
1 - 7 |
|
Число мигания ламп жёлтых сигналов в 1 мин |
60 |
60 |
60 |
|
Мощность нагрузки, коммутируемая в такте (при напряжении 220 В), Вт |
2400 |
2400 |
2400 |
|
Мощность, потребляемая контроллером без нагрузки, Вт |
100 |
200 |
200 |
|
Масса, кг |
120 |
150 |
150 |
Выносной пульт управления применяется, когда затруднено ручное управление движением на перекрестке с пульта контроллера. При этом команды, посылаемые с ВПУ (переключение фаз, вклю чение режима желтого мигания), имеют приоритет. Помимо конт роллеров БКТ, ВПУ, может быть также подключен к контроллерам СПРУТ-1М и УК-2.
Контроллеры второго поколения (АСС УД). К локальным конт роллерам относятся ДКЛ-А и ДКМ 4-4, к системным ДКМ 2С-4, ДКМ 5-4, ДКМ 5-8, ДКМ 6-4, ДКМ 6-8, ДК 7. При этом ДКМ 2С-4 относится к классу программных контроллеров жесткого управ ления, остальные системные контроллеры — непосредственного подчинения. Особое место занимает ДК 7, управляющий дорож ными знаками со сменными символами (УЗП).
Принцип максимально возможной унификации и серийной спо собности технических средств, заложенный в AСС УД, определил следующие типы конструктивов, из которых компонуется контрол лер: субблок; блок-каркас, в котором размещаются субблоки; шкаф, в котором размещаются блоки. В зависимости от числа блоков в шкафу и их назначения определяется тип контроллера.
Субблок — основной элемент конструкции, не имеющий само стоятельного эксплуатационного назначения. Он представляет собой печатную плату, предназначенную для размещения электри ческого объединения и подсоединения к внешним цепям электро- и радиоэлементов. В зависимости от применяемой элементной базы субблоки могут выполняться на дискретных элементах или на интегральных микросхемах (рис. 4.7). Под дискретными пони маются логические элементы (транзисторы, резисторы, диоды), совокупность которых позволяет реализовать определенную функ цию блока.
Увеличение функциональной сложности аппаратуры требует повышения плотности конструктивного исполнения, снижения массы и габаритных размеров устройств. Это, в свою очередь, ведет к снижению надежности систем в результате применения большого количества электро- и радиоэлементов. Увеличение плот ности конструктивного исполнения при обеспечении достаточной надежности функциональных схем стало возможным после широ кого освоения интегральных микросхем. В принципе одна интегральная микросхема может заменить субблок, выполненный на дискрет ных элементах. При этом применение микросхем, кроме снижения габаритных размеров и массы изделий, способствует меньшему потреблению мощности и снижению стоимости.
В контроллерах первого поколения применялись только суб блоки на дискретных элементах. В контроллерах второго поко ления применяются субблоки обоих типов, причем большинство из них выполнено на микросхемах.
Субблок является вдвижной, незащищенной монтажной платой с соответствующими разъемами для установки в блок - каркасах.
Блок-каркас — это несущая конструкция, где, кроме субблоков, могут устанавливаться блоки питания, панели индикации и руч ного управления (рис. 4.8, а). Он состоит из двух вертикальных боковин, соединенных между собой металлическими планками, к которым крепятся направляющие. С задней стороны предусмот рены гнезда для установки ответных частей разъемов субблоков. В верхней части передней стороны блок-каркаса расположена специальная планка для маркировки устанавливаемых в блок-каркас субблоков. Блок-каркасы устанавливаются на поворотную раму контроллера и крепятся к ней винтами. Заполненные суб блоками блок-каркасы (или их совокупность) образуют функциональные блоки контроллера (рис. 4.8, б).
Блоки устанавливают в металлический шкаф, унифицирован ный для всех контроллеров ДКМ (рис. 4.9). Шкаф снабжен дверью со специальными запорами, позволяющими герметизировать шкаф, и замком для предотвращения открывания шкафа посторонними лицами. На внутренней стороне двери имеется карман для доку ментации. Межблочные соединения осуществляются с помощью разъемов, установленных на специальной панели с левой стороны поворотной рамы шкафа. Блоки соединяются с разъемами плоски ми жгутами. На задней стенке шкафа установлены элементы комму тации ламп светофоров, присоединительные элементы (разъемы, клеммники) внешних цепей, фильтр подавления радиопомех и т. д. Кабели вводятся через специальные отверстия в дне шкафа. Сверху шкаф закрыт крышей для защиты контроллера от пыли и атмо сферных осадков. В его основании имеются отверстия для его креп ления к фундаменту. Габаритные размеры шкафа, мм, 1900×800×450. Масса полностью укомплектованного контроллера зависит от его типа (числа и вида установленных в нем блоков) и находится в пределах 140—260 кг.
Контроллеры ДКЛ-А, ДКМ 2С-4 и ДК 7 располагаются в на польных шкафах меньших размеров.
Для построения контроллера любого типа используют стандарт ный набор следующих блоков. Блок управления светофорным объек том — БУСО. Он обеспечивает преобразование сигналов от внеш них устройств в сигналы включения светофорных ламп и форми рование ответной сигнализации об отрабатываемой фазе движения. На коммутаторах блока устанавливаются: приоритет режимов управления; число фаз регулирования; распределение направлений по фазам; порядок переключения фаз; длительности основных тактов жесткой программы, заложенной в контроллере; минималь ное время основного такта, до истечения которого фазы не пере ключаются; длительность красного сигнала, который включается на всех светофорах перекрестка после включения контроллера в сеть или после режима ЖМ (обычно 3—7 с). Кроме этого, БУСО включает режим ЖМ и контролирует включение зеленых сигналов в конфликтных направлениях. Для контроллеров жест кого управления к БУСО подключают ТВП.
Блок переключения светофорных сигналов — БПСС. Он отраба тывает команды, посылаемые в силовую часть контроллера на переключение ламп светофорного объекта, контролирует перего рание ламп красных сигналов, обеспечивает отработку временных программ промежуточных тактов. Последняя функция блока позво ляет управлять движением по отдельным направлениям пере крестка. Для этого на коммутаторах соответствующих субблоков БПСС устанавливается время дополнительного зеленого сигнала. Это позволяет продлить основной такт, установленный в БУСО, или начать его раньше. Дополнительное время зеленого сигнала берется из 20 с, отводимых для промежуточного такта. Оставшееся время распределяется между зеленым миганием, желтым и крас ным (или красным с желтым и красным) сигналами. Таким образом формируется программа переключений сигналов для отдельных направлений. Каждым регулируемым направлением управляет один субблок БПСС. Лишние субблоки убирают (если не использо вано максимальное число регулируемых направлении, заложенных в контроллере).
Блок местного гибкого регулирования — БМГР. Он обеспечи вает реализацию алгоритма поиска разрывов в транспортном по токе. В блоке устанавливаются распределение каналов связи с блоками ДТП 1 и число фаз с гибким управлением (максимум 4 фазы даже, если контроллер имеет 8 фаз регулирования), груп пируются направления движения по фазам, определяются фазы, которые не пропускаются при отсутствии сигналов от детекторов. На коммутаторах БМГР устанавливаются длительности минималь ного и экипажного времени для каждой фазы регулирования. К БМГР подключается табло ТВП.
Блок связи с телемеханикой — БСТ. Он обеспечивает расшиф ровку команд телеуправления из управляющего пункта и форми рование телесигналов в управляющий пункт.
Блок обмена информацией периферийный — БОИП. Он осу ществляет функцию обмена информацией между дорожным конт роллером и управляющим пунктом, выдачу служебных сигналов в блоки ДТП 1 и БСТ и обмен информацией в последовательном коде с этими блоками.
Блок детекторов транспорта — ДТП 1. Он выдает сигналы за проса от проходящих контролируемую детектором зону транспорт ных средств в БМГР и БОИП.
Блок выбора и синхронизации программ — БВСП. Он обеспе чивает синхронизацию контроллеров в бесцентровой системе коор динации.
Блок управления знаком — БУЗ. Он формирует сигналы для переключения символов управляемых знаков в зоне перекрестка.
Блоки питания унифицированные — БПУ-6, БПУ-9. Они обеспе чивают выработку напряжений питания логических элементов контроллера.
Число и тип блоков, входящих в состав различных контрол леров, приведены в табл. 4.3.
Таблица 4.3
|
Тип ДК |
Число блоков в ДК |
|||||||||
|
БУСО |
БПСС |
БСТ |
БМГР |
БУЗ |
БВСП |
БОИП |
ДТП 1 |
БПУ-6 |
БПУ-9 |
|
|
ДКЛ-А |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
- |
|
ДКМ 2С-4 |
1 |
2 |
- |
- |
- |
1 |
- |
- |
1 |
1 |
|
ДКМ 4-4 |
1 |
2 |
- |
1 |
- |
- |
- |
1 |
1 |
1 |
|
ДКМ 5-4 |
1 |
2 |
1 |
- |
- |
- |
1 |
- |
2 |
- |
|
ДКМ 5-8 |
1 |
4 |
1 |
- |
- |
- |
1 |
- |
2 |
1 |
|
ДКМ 6-4 |
1 |
2 |
1 |
1 |
- |
- |
1 |
1 |
2 |
1 |
|
ДКМ 6-8 |
1 |
4 |
1 |
1 |
- |
- |
1 |
1 |
3 |
1 |
|
ДК 7 |
- |
- |
- |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
1 |
В соответствии с функциональным назначением блоков конт роллеры отрабатывают следующие режимы:
ДКЛ-А управляет светофорной сигнализацией по двум жест ким программам;
ДКМ 4-4 управляет светофорной сигнализацией по алгорит му поиска разрывов в транспортном потоке с пропуском или без пропуска фаз в локальном режиме. При необходимости может быть переведен на работу по одной жесткой программе;
ДКМ 2С-4 управляет светофорной сигнализацией по трем жест ким программам с возможностью его включения в бесцентровую систему координации. Переход с программы на программу осуществ ляется вручную или автоматически в заданное время суток с по мощью таймера.
ДКМ 5-4 (ДКМ 5-8) управляет светофорной сигнализацией в режиме «телеуправление» по программам, заложенным в УП. При этом осуществляется либо координированное, либо диспет черское управление, либо включение участков маршрутов «зеленой улицы». При диспетчерском управлении любой из светофорных объектов может быть переведен на режим ЖМ или отключен. Контроллеры могут управлять работой светофоров типа 4 на полосах или улицах с реверсивным движением. В режиме «Телесигна лизация» контроллеры передают в УП информацию о режиме управ ления, об отрабатываемой фазе, о неисправности светофорного объекта. При нарушении каналов связи или отключении от УП контроллеры переходят на управление светофорами по одной жест кой резервной программе.
ДКМ 6-4 (ДКМ 6-8) — имеют те же режимы управления, что и два предыдущих контроллера, однако в силу наличия в них блоков БМГР и ДТП 1 могут корректировать программы, посту пающие из УП. В режиме резервной программы они, помимо жест кого управления, могут работать по алгоритму поиска разрывов в транспортном потоке.
Общими свойствами всех контроллеров второго поколения (кро ме ДК 7) являются:
Остальные технические данные контроллеров различных типов приведены в табл. 4.4.
Таблица 4.4
|
Технические данные |
ДКЛ-А |
ДКМ 2С-4 |
ДКМ 4-4 |
ДКМ 5-4 |
ДКМ 5-8 |
ДКМ 6-4 |
ДКМ 6-8 |
|
Число фаз регулирования |
4 |
4 |
4 |
4 |
8 |
4 |
8 |
|
Число регулируемых направлений движения |
4 |
8 |
8 |
8 |
16 |
8 |
16 |
|
Число программ в контроллере |
2 |
3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
Адаптивное управление |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
|
Переключение фаз по команде с УП |
- |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Диспетчерское управление |
- |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Число маршрутов ЗУ |
- |
- |
- |
4 |
4 |
4 |
4 |
Контроллер ДК 7 обеспечивает смену 7 позиций УЗН по сиг налам из управляющего пункта. При этом максимальный ток на грузки, коммутируемый в момент переключения позиций знака, составляет 5,6 А. Максимальная длина линии связи между ДК 7 и знаком 50 м.
Выносной пульт управления контроллером применяется для обеспечения удобства ручного управления. Его размещают либо в кабине регулировщика, либо на месте, с которого хорошо виден весь перекресток. В последнем случае ВПУ снабжается специаль ной стойкой. В зависимости от числа фаз регулирования (4 или 8) для контроллеров второго поколения применяют два типа вынос ных пультов — ВПУ 2 и ВПУ 4. В качестве примера на рис. 4.10 показан ВПУ 4, снабженный стойкой 2 для установки его на откры том воздухе, а также крышкой 1, шарнирно соединенной с корпусом пульта. При опускании ее на пульт она запирается на замок, предотвращая доступ к пульту посторонних лиц.
С ВПУ возможны ручное переключение фаз регулирования в любой последовательности, вызов участков ЗУ, режима ЖМ, от ключение светофоров. При этом перед включением очередной фазы автоматически отрабатывается промежуточный такт. Для визуаль ного контроля выполнения запрашиваемых режимов управления на пульте имеется соответствующая индикация.
Контроллеры третьего поколения. Для контроллеров этого по коления характерно применение встроенного микропроцессора, что меняет устройство контроллера и существенно расширяет тех нологию управления дорожным движением.
В настоящее время освоено производство контроллера ДКМП-1М, который является универсальным, учитывая возможность с его помощью отработки всех алгоритмов управления, характерных для ДК АСС УД. Кроме этого, в ДКМП-1М могут быть запрограм мированы и реализованы адаптив ные алгоритмы, иные, чем обще принятый метод поиска разрывов в транспортном потоке, предус мотрены вывод в любой момент времени на инженерную панель (пульт управления контроллера) параметров транспортных потоков на перекрестке, построение на базе ДКМП-1М иных структур АСУД и возможность их сопряже ния с системами, построенными на технических средствах АСС УД. Контроллер расположен в брызгозащитном металлическом шкафу тех же размеров, что и контроллеры ДКМ, и рассчитан на непрерывную круглосуточную работу на открытом воздухе при температуре —45... +50 0С.
При локальном управлении ДКМП-1М обеспечивает работу по жесткой временной программе или в режиме местного гибкого регулирования (поиск разрывов в потоке или любой другой адап тивный алгоритм, запрограммиро ванный в вычислительном модуле).
Кроме этого, он осуществляет вызов фазы от ТВП или СКА, а также по командам, посылаемым с ИП контроллера или ВПУ. При необходимости может отрабатываться режим ЖМ.
ДКМП-1М обеспечивает переключение сигналов с разрешаю щего на запрещающий только по истечении заранее заданного минимального зеленого сигнала. При включении контроллера в сеть отрабатывается в течение 3 с режим «кругом красный».
Технические данные ДКМП-1М:
|
Число фаз регулирования |
до 8 |
|
Число подключаемых детекторов транспорта |
до 16 |
|
Число подключаемых управляемых знаков (через ДК 7) |
до 5 |
|
Число подключаемых СКА |
до 4 |
|
Максимальная мощность нагрузки, коммутируемая в такте, Вт |
до 6600 |
|
Мощность, потребляемая контроллером без нагрузки, Вт |
400 |
|
Масса, кг |
300 |
Возможное число регулируемых направлений определяется исходя из наличия в контроллере 64 тиристоров, которые включаются и выключаются независимо друг от друга. К каждому ти ристору может быть подключено до 4 светофорных ламп.
При системном управлении могут быть два варианта исполь зования ДКМП-1М.
Первый вариант предусматривает его использование в бес центровой системе координированного управления, когда с конт роллером посредством магистрального канала связаны другие ДКМП-1М или ДКМ 2С-4. Координированное управление осу ществляется по трем программам, заложенным в контроллеры. Переход с одной программы на другую происходит вручную с любого контроллера или автоматически с помощью таймера в за данное время суток.
Второй вариант предусматривает использование ДКМП-1М в рамках АСУД. Каждый контроллер перекрестка связан своим (радиальным) каналом связи с контроллером зонального центра (КЗЦ). По командам КЗЦ отрабатываются режимы включения: фазы или разрешающего сигнала в данном направлении; резерв ной программы координированного управления (РКУ); УЗН; ре зервной программы (РП) местного управления; ЖМ; участка ЗУ, а также отключение светофоров (ОС), диспетчерское управле ние (ДУ).
При поступлении нескольких команд (например, из КЗЦ, ВПУ или ТВП) контроллер обеспечивает следующую последователь ность приоритета их исполнения: команды с инженерной панели ДКМП-1М; с ВПУ (ОС, ЖМ, фаза); режим ДУ (ОС, ЖМ, фаза); режим ЗУ из КЗЦ; ЗУ от СКА; команды ДУ на включение режи ма РП; режим КУ; режим МГР; режим РКУ; режим РП.
ДКМП-1М контролирует перегорание светофорных ламп и одно временное включение зеленых сигналов в конфликтных направле ниях. Кроме этого, контролируется исправность каналов детекто ров транспорта, подключенных к контроллеру; исправность группы УЗН; исправность связи с КЗЦ.
Выпускаемый в настоящее время ДКМП-1М, учитывая его ши рокие технологические возможности, предназначен в основном для работы в составе общегородских АСУД или для эксплуатации в локальных режимах на перекрестках со сложной организацией движения. Для более простых случаев освоен выпуск контроллеров ДКЛ-МП1 и ДКЛ-МП2. Первый является локальным и реализует как жесткое, так и адаптивное управление (при наличии ДТ). Вто рой предназначен для работы в составе централизованных или бесцентровых АСУД. В последнем случае точность отсчета пара метров управления контролируется по радиосвязи один раз в час по шестому сигналу точного времени. Благодаря этому необходи мость в синхронизирующем устройстве отпадает.
Общим для обоих контроллеров является:
|
Число фаз регулирования |
До 6 |
|
Число фаз регулируемых направлений |
До 8 |
|
Число фаз программ управления |
До 8 |
|
Максимальная мощность нагрузки, Вт |
2640 |
|
Габаритные размеры шкафа, мм |
600×600×450 |
|
Масса, кг |
60 |
В настоящее время отечественной промышленностью ведется разработка и других типов ДКМП. Это позволит в дальнейшем полностью перейти на использование технических средств третьего поколения.
Контрольные вопросы
Глава 5
Детекторы транспорта
5.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ
Детекторы транспорта предназначены для обнаружения транс портных средств и определения параметров транспортных потоков. Эти данные необходимы для реализации алгоритмов гибкого ре гулирования, расчета или автоматического выбора программы управления дорожным движением.
Любой детектор (рис. 5.1) включает в себя чувствительный элемент (ЧЭ), усилитель-преобразователь и выходное устрой ство (ВУ).
Чувствительный элемент непосредственно воспринимает факт прохождения или присутствия транспортного средства в контро лируемой детектором зоне в виде изменения какой-либо физи ческой характеристики и вырабатывает первичный сигнал.
Усилитель-преобразователь усиливает, обрабатывает и преоб разовывает первичные сигналы к виду, удобному для регистрации измеряемого параметра транспортного потока. Он может состоять из двух узлов: первичного и вторичного преобразователей. Пер вичный преобразователь усиливает и преобразует первичный сиг нал к виду, удобному для дальнейшей обработки. Вторичный преобразователь обрабатывает сигналы для определения измеряе мых параметров потока, представления их в той или иной физи ческой форме. В отдельных детекторах вторичный преобразова тель может отсутствовать или совмещаться с первичным в едином функциональном узле.
Выходное устройство предназначено для хранения и передачи по специально выделенным каналам связи в УП или контроллер сформированной детектором транспорта информации.
Детекторы транспорта можно классифицировать по назначе нию, принципу действия чувствительного элемента и специали зации (измеряемому ими пара метру).
По назначению детекторы делятся на проходные и присутствия.
Проходные детекторы выдают нормированные по длительности сигналы при появлении транспорт ного средства в контролируемой детектором зоне. Параметры сигнала не зависят от времени на хождения в этой зоне транспортного средства. Таким образом, этот тип детекторов фиксирует только факт появления автомо биля, что необходимо для реализации алгоритма поиска разрыва в потоке. В силу этого проходные детекторы нашли наибольшее распространение.
Детекторы присутствия выдают сигналы в течение всего вре мени нахождения транспортного средства в зоне, контролируемой детектором. Эти типы детекторов по сравнению с проходными применяются реже, так как они предназначены в основном для обнаружения предзаторовых и заторовых состояний потока, опре деления длины очередей, транспортных задержек.
По принципу действия чувствительные элементы детекторов транспорта можно разделить на три группы: контактного типа, излучения, измерения параметров электромагнитных систем.
Чувствительные элементы контактного типа бывают электро механические, пневмо- и пьезоэлектрические. Их объединяет то, что сигнал о появлении автомобиля возникает от непосредствен ного его соприкасания с ЧЭ (в электромеханическом — с электри ческим контактором, в пневматическом — с шлангом, в пьезоэлектрическом — с пьезоэлементом).
Электромеханический ЧЭ состоит из двух стальных полос, завулканизированных герметически резиной. Его устанавливают перпендикулярно к направлению движения транспортных средств на уровне дорожного покрытия. При наезде колес автомобиля на ЧЭ контакты замыкаются, и формируется электрический им пульс.
Пневмоэлектрический ЧЭ представляет собой резиновую труб ку, заключенную в стальной лоток. Лоток состоит из секций, эла стично соединенных между собой, что позволяет устанавливать ЧЭ поперек проезжей части в соответствии с профилем дороги. Один конец резиновой трубки заглушён, а другой связан с пневмореле. При наезде автомобиля на трубку давление воздуха в ней повышается, действуя на мембрану пневмореле и замыкая его электрические контакты. Стальной лоток устанавливают в бетонном основании таким образом, чтобы усилия от колес автомобиля воспринимались лотком и окружающим его бетоном. Это гаран тирует определенный зазор между стенками трубки в момент сжа тия, что позволяет в случае остановки автомобиля на трубке детек тора не перекрывать ее полностью и таким образом регистрировать другие проходящие автомобили.
Пьезоэлектрический ЧЭ представляет собой полимерную пленку, обладающую способностью поляризовать на поверхности электри ческий заряд при механической деформации. Для предохранения от механических повреждений пленку оборачивают резиновой лен той, а ленту, в свою очередь, латунной сеткой, являющейся одно временно электростатическим экраном. Чувствительный элемент1 крепят на поверхности дорожного покрытия металлическими ско бами.
Чувствительные элементы контактного типа сравнительно просты по конструкции и монтажу. Однако им присущ общий не достаток — счет числа осей, а не числа автомобилей. Для устра нения этого недостатка в схеме детектора необходимо применять специальный временной селектор. Кроме этого, их работоспособ ность зависит от климатических условий (обледенение дорожного покрытия, снежные заносы и т. п.). Поэтому такие детекторы транспорта не получили широкого распространения.
К ЧЭ излучения можно отнести фотоэлектрические, радарные, ультразвуковые.
Фотоэлектрический ЧЭ включает в себя источник светового луча и приемник с фотоэлементом. При прерывании луча транс портным средством изменяется освещенность фотоэлемента, что вызывает изменение его электрических параметров. Луч света должен быть направлен поперек проезжей части. Поэтому излу чатель и фотоприемник располагают по разные стороны дороги напротив друг друга. Они могут размещаться и в одном корпусе. В этом случае луч света отражается от установленного на про тивоположной стороне дороги зеркала. В качестве источников из лучения могут применяться лампы накаливания, источники инфра красного излучения и т. п. Недостатком фотоэлектрических ЧЭ является погрешность измерений, возникающая при многорядном интенсивном движении автомобилей. Кроме этого, подобные ЧЭ не обладают необходимой надежностью: на их работу оказывают большое влияние пыль, грязь, дождь, снег. Это обусловливает необходимость постоянного надзора за их работой. Вместе с тем благодаря сравнительно простой установке чувствительных эле ментов фотоэлектрические детекторы нашли применение для научно-исследовательских целей при кратковременных обследованиях до рожного движения.
Радарный ЧЭ представляет собой направленную антенну, уста навливаемую сбоку от проезжей части или над ней. Излучение направляется вдоль дороги и, отражаясь от движущегося автомо биля, принимается антенной. Радарный детектор не только фикси рует факт проезда автомобилем контролируемой зоны, но и его скорость по разности частот колебаний излученной и отраженной радиоволн (эффект Доплера).
Ультразвуковой ЧЭ представляет собой приемоизлучатель им пульсного направленного луча. Он выполнен в виде параболи ческого рефлектора с помещенным внутри пьезоэлектрическим преобразователем, генерирующим ультразвуковые импульсы. Приемоизлучатель устанавливают над проезжей частью на высоте 7—1U м. В работе этого детектора используется принцип отраже ния ультразвуковых импульсов от поверхности проходящего авто мобиля. Автомобиль регистрируется при обнаружении разницы в интервалах времени от момента посылки до приема импульсов, отраженных от автомобиля или дорожного покрытия. Недостат ками ультразвуковых ЧЭ являются его чувствительность к акусти ческим и механическим помехам и необходимость жесткого фиксирования в пространстве для того, чтобы приемоизлучатель проти востоял действию ветровой на грузки.
К ЧЭ измерения параметров электромагнитных систем можно отнести магнитные и индуктив ные ЧЭ.
Магнитный ЧЭ состоит из ка тушки с магнитным сердечником. Катушку помещают в трубу для защиты от повреждений и за кладывают под дорожное покры тие на глубину 15—30 см. Авто мобиль регистрируется благодаря искажению магнитного поля в момент его прохождения над ЧЭ. Недостатками этого детектора являются низкие помехоустойчивость и чувствительность. 1'ранс-портные средства, движущиеся с малыми скоростями (менее 10 км/ч), он не регистрирует.
Индуктивный ЧЭ представляет собой рамку, состоящую из одного-двух витков изолированного и защищенного от механи ческих воздействий провода (рис. 5.2). Рамку закладывают под дорожное покрытие на глубину 5—8 см. При прохождении над рамкой автомобиля, обладающего металлической массой, ее индук тивность изменяется и автомобиль регистрируется.
Специализация детектора зависит от параметра транспортного потока, для определения которого он предназначен (интенсивность, плотность, состав, скорость и т. д.). Принципы построения детек торов основаны на методах прямого и косвенного определения этих параметров.
Прямыми методами определяют момент прохождения автомо билем контролируемой зоны tПР и время присутствия автомобиля в этой зоне τПР. Остальные параметры определяют косвенно через эти показатели.
Среднюю скорость автомобиля Vа, м/с, определяют по времени прохождения им базового расстояния 1 между сечениями дороги i и j:
где lij— расстояние между сечениями i и j, м; tПРi и tПРj — моменты прохождения автомобилем соответственно сечений дороги i и j, с.
Временной интервал между п-м и (п— 1)-м автомобилями Δt в одном и том же сечении дороги Δt= tПР(n) - tПР(n-1)
Число автомобилей между сечениями i и j в момент времени с.
nij (t) = ni (t) — nj (t) + nij (0),
где ni (t), nj (t) — число автомобилей, прошедших за время t соответственно через сечения i и j; nij (0)— начальное число автомобилей между этими сечениями.
Длина автомобиля
La = τПРVa - bДТ (5.1)
где bДТ — длина контролируемой детектором зоны, м.
Естественно, в случае остановки автомобиля в контролируемой детектором зоне формула (5.1) теряет смысл.
5.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕТЕКТОРОВ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Наибольшее распространение в нашей стране и во многих дру гих странах получили индуктивные детекторы транспорта. Это объясняется простотой исполнения чувствительного элемента и расположением детектора в дорожном покрытии, что упрощает его эксплуатацию и повышает надежность. Кроме этого, опреде ленное время выпускался серийно ультразвуковой детектор, пред назначавшийся в основном для работы с контроллером СПРУТ-1М.
Таким образом, в рамках первого поколения технических средств было налажено производство детекторов: индуктивного ДТИ-М и ультразвукового ДТУ-2, в рамках технических средств второго поколения — индуктивных детекторов ДТ1 — ДТ6.
ДТИ-М определяет момент прохождения или время присут ствия транспортного средства по четырем каналам. Действие де тектора основано на появлении фазового сдвига между входными сигналами фазового преобразователя в момент прохождения авто мобиля над индуктивной рамкой.
Блок управления (усилитель-преобразователь) ДТИ-М распо лагается в навесном шкафу, который устанавливают на специаль ной опоре или крепят к стене здания. В дне шкафа предусмотрен ввод кабеля, соединяющего детектор с рамкой. Для связи исполь зуется тот же провод, что и для индуктивной рамки (сечение не менее 1,5 мм2), или любой коаксиальный кабель.
Технические данные ДТИ-М:
|
Потребляемая мощность, Вт |
60 |
|
Длительность проходного сигнала, мс |
25 |
|
Максимальная скорость движения обнаруживаемого автомобиля, км/ч |
120 |
|
Контролируемая зона (по ширине дороги), м |
3 – 10 |
|
Число полос, контролируемых одним каналом в режиме: |
|
|
1 – 3 |
|
1 |
|
Длина линии связи между рамкой и блоком управления, м |
до 200 |
Работа ДТУ-2 основана на принципе ультразвуковой локации (рис. 5.3). Импульсы, ультразвуковые частоты, излучаемые пере датчиком ПД, установленным на высоте h над проезжей частью, отражаются от дорожного покрытия либо от крыши автомобиля и поступают в приемник ПР детектора. В первом случае время прохождения импульса от ПД к ПР детектора
где VЗВ — скорость распространения звуковых колебаний в воздухе (VЗВ = 330 м/с).
Во втором случае
где hA — высота автомобиля, м.
Очевидно, что t2<t1.
Приемник детектора содержит электронный ключ, связанный с усилительно-преобразовательным каскадом (УПК). Эта связь существует, пока электронный ключ включен. Время включенного состояния tвк выбрано таким об разом, что t1> tвк> t2 . Поэтому в УПК поступают лишь импульсы, отраженные от автомобиля.
Технические данные ДТУ-2:
|
Потребляемая мощность, Вт |
50 |
|
Рабочая частота, кГц |
18 |
|
Максимальная скорость обнаруживаемого автомобиля, км/ч |
100 |
|
Максимальная длина связи между приемоизлучателем и блоком управле ния, м |
300 |
Приемоизлучатель располагается над каждой полосой движе ния, обозначенной сплошной линией разметки, и связан с электрон ным блоком управления детектора коаксиальным кабелем. Блок управления расположен в навесном шкафу, который устанавли вают на специальных опорах, мачтах уличного освещения или стенах зданий.
В настоящее время в нашей стране освоен серийный выпуск только индуктивных ДТ следующих модификаций:
ДТ1 — формирует сигналы прохождения или присутствия транс портных средств с учетом или без учета направления движения при грубом измерении времени присутствия;
ДТ2 — формирует сигналы присутствия транспортного сред ства без учета направления движения при точном измерении вре мени присутствия;
ДТЗ — формирует сигналы присутствия транспортного сред ства с учетом направления движения при точном измерении вре мени присутствия;
ДТ4 — формирует сигналы, соответствующие времени про хождения транспортным средством базового участка пути;
ДТ5 — формирует сигналы прохождения транспортных средств с разделением транспортных единиц на грузовые и легковые;
ДТ6 — формирует сигналы, соответствующие числу транспорт ных средств, находящихся на контролируемом участке дороги.
Таким образом, ДТ1 предназначен в основном для установ ления факта прохождения автомобилем контролируемой зоны (измерения интенсивности движения), ДТ2 и ДТ3 — для определения длины очереди, задержки, затора в движении, ДТ4 — для измерения скорости движения, ДТ5 — состава потока, ДТ6 —плотности потока.
ДТ1—ДТ6 отличаются друг от друга вторичным преобразова телем, вид которого определяется измеряемой детектором харак теристикой. Первичный преобразователь в этих детекторах унифи цирован и в отличие от ДТИ-М фиксирует проходящий автомобиль не по фазовому сдвигу, а по изменению амплитуды коле баний.
Из первичного и вторичных преобразователей формируются функциональные блоки, соответствующие определенному типу де тектора.
Так как для реализации алгоритма поиска разрыва в потоке достаточным является использование детектора ДП, то блок обеспечивающий его работу, ДТП1 располагается непосредствен но в контроллере (см. табл. 4.3). В остальных случаях, когда информация от детектора передается непосредственно в УП си стемы (например, интенсивность движения, скорость, состав потока), его функциональные блоки устанавливают в специ альных напольных контейнерах (рис. 5.4), состоящих из двух секций. В верхней секции нахо дятся блок питания и функцио нальный блок детектора, в ниж ней — коммутационные элемен ты, предохранители, сетевой фильтр. Расстояние от контей нера (контроллера) до индук тивной рамки не должно превы шать 250 мм. Потребляемая де тектором мощность не более 60 Вт.
Детектор ДТ1 может иметь индуктивную рамку, предназна ченную для одной или несколь ких полос движения (до четы рех). Это зависит от принятой схемы организации движения на перекрестке. Остальные де текторы с учетом характера со бираемой ими информации в ка честве чувствительного элемен та имеют только однополосные рамки.
Индуктивным детектором, несмотря на ряд их преиму ществ, присущи и некоторые не достатки. В частности, располо жение индуктивной рамки в дорожном покрытии предъявляет к нему достаточно высокие требования. Волнообразование и смещение верхнего слоя асфальто бетона, образование трещин и выбоин ведут к деформации, а порой и к разрушению рамок, обрыву каналов связи. Периодический ремонт дорожных покрытий вызывает, как правило, необходимость демонтажа старых и укладки новых индуктивных рамок.
В нашей стране ведутся работы по повышению надежности, помехоустойчивости и чувствительности индуктивных детекторов. Одновременно с этим идут поиски детекторов с другими ЧЭ. Пер спективным является использование магнитоэлектрических и теле визионных детекторов транспорта. В первых чувствительным эле ментом является феррозонд, ориентированный относительно магнитного поля Земли. Проходящий над ним автомобиль искажает в контролируемой детектором зоне магнитное поле, что и фикси руется электронной схемой. Феррозонд более прост с точки зрения его установки по сравнению с индуктивной рамкой. Однако устрой ство блока управления усложняется с целью повышения помехоустойчивости детектора. Чувствительным элементом телевизионных детекторов является передающая камера. Использование микро процессоров позволяет с помощью специальной программы ана лизировать полученное изображение: выделить движущиеся авто мобили; определить интенсивность, скорость и другие необходи мые параметры транспортного потока.
5.3. РАЗМЕЩЕНИЕ ДЕТЕКТОРОВ
Эффективность адаптивного управления во многом опреде ляется местом установки ЧЭ детектора транспорта. Оно опреде ляется характером задач, решаемых в рамках локального и систем ного управления. В первом случае ЧЭ детектора устанавливают на подходе к перекрестку, обеспечивая реализацию алгоритма МГР, во втором — детекторы необходимы для автоматического выбора необходимой программы координации по транспортной ситуации в районе, определения скорости движения, включения ЗУ, обна ружения заторов.
Для реализации алгоритма МГР необходимо ЧЭ установить на таком расстоянии от перекрестка, чтобы автомобиль после об наружения разрыва, пройдя контролируемую детектором зону, смог своевременно остановиться перед стоп-линией. Самым небла гоприятным случаем является тот, когда в момент прохождений автомобилем контролируемой зоны включается желтый сигнал. Поэтому расстояние от ЧЭ детектора до стоп-линий SДТ , опреде ляется по остановочному пути:
где tрк — время реакции водителя на смену сигналов светофора, с (в расчетах может быть принято tрк = l с); аТ — замедление автомобиля при торможении на запрещающий сигнал, м/с2.
По расстоянию SДТ определяют остальные параметры МГР, в частности tЭК и t3min (см. подразд. 3.9). Подобный подход практически исключает проезд ав томобилем перекрестка на желтый сигнал и повышает безопасность движения. При такой установке ЧЭ «про рыв» автомобиля на желтый сигнал возможен лишь при длительном отсутствии раз рыва в потоке, когда конт роллер отрабатывает время t3mах. Этот случай соответст вует жесткому регулирова нию, и длительность проме жуточного такта, рассчитан ная по формуле (3.9), обес печивает необходимую без опасность движения.
Для автоматического вы бора программы координа ции по транспортной ситуа ции в районе необходимо определить характерные сечения на улично-дорожной сети с уста новкой в этих местах детекторов транспорта. Информация от них должна дать объективную оценку изменения транспортной ситуации во всем районе управления. При этом рассматриваются два типа се чений. К первому типу относятся сечения в тех местах, где парамет ры потоков близки по значению параметрам в близлежащей окрест ности. Сечения второго типа определяют в местах, где, наоборот, эти параметры резко изменяются: потоки ответвляются или сливаются.
Для выбора сечений первого типа определяют маршруты по токов без существенных ответвлений с примерно одинаковыми условиями движения. Таким маршрутам на рис. 5.5 соответствуют а—b; с—d; k—b. На них устанавливают детекторы 1—5. Кроме интенсивности, на этих маршрутах определяется скорость. К ме стам, где устанавливаются детекторы скорости, предъявляются особые требования: ЧЭ должны располагаться на второй полосе движения на среднем участке длины перегона; расстояние от ЧЭ до перекрестка должно быть таковым, чтобы исключались изме нения скорости за счет торможения или разгона автомобилей. Скорость определяется по времени проезда автомобилем расстоя ния между двумя последовательно установленными ЧЭ. Обычно это расстояние принимают равным 5 м.
На сечении второго типа устанавливают детекторы для изме рения только интенсивности движения. Так как в этом случае имеются ответвления потоков, ЧЭ устанавливают на каждом на правлении движения (детекторы 6 и 7 на рис. 5.5).
Если не нарушаются названные требования, детекторы интен сивности обоих типов могут совмещаться с детекторами, предна значенными для реализации алгоритма МГР.
При автоматическом включении участка ЗУ длина участка и место установки детектора, фиксирующего специальный автомо биль, определяют из следующих соображений.
В момент появления спецавтомобиля в контролируемой детек тором зоне на перекрестках участка в направлениях, конфлик тующих с маршрутом его движения, включается минимальный зеленый сигнал на время t3min (обычно 10—12 с), что обеспечи вает предварительную разгрузку этого направления. Учитывая, что до t3min и после него должны быть промежуточные такты (красный с желтым и желтый сигналы), расстояние от ЧЭ детек тора до первого перекрестка участка должно быть, м,
где Vса — скорость спецавтомобиля, км/ч.
По мере движения спецавтомобиля через перекрестки участ ка «зеленой улицы» длительность красного сигнала в конфликтую щем направлении возрастает. Для снижения задержки в этом направлении и исключения случаев проезда на красный сигнал длительность ограничивается до tk mах (последний перекресток участка). Таким образом, интервал времени, разделяющий момент фиксации спецавтомобиля и момент выключения ЗУ на участке, должен соответствовать , а длина участка «зелёной улицы», м, . Для обнаружения заторов расстояние от ЧЭ детектора до стоп-линий LЗАТ определяется требованием зафиксировать конец очереди автомобилей, длина которой такова, что она не разгружается за один цикл регулирования. Исходя из этого
где lа — средняя длина автомобиля в направлении затора, м; t0 — длительность зеленого сигнала в рассматриваемом направлении, с.
Во всех случаях, когда информацию собирают с одной из по лос движения, или для определения параметра потока необходима последовательная установка двух ЧЭ (например, для определения скорости или плотности потока); для обозначения границ полос движения применяют сплошную линию разметки.
Контрольные вопросы
Глава 6
Технические средства координированного управления
6.1. ОСНОВЫ КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ
Координированным управлением называется согласованная ра бота ряда светофорных объектов с целью сокращения задержки транспортных средств.
Принцип координации заключается в включении на последую щем перекрестке по отношению к предыдущему зеленого сигнала с некоторым сдвигом, длительность которого зависит от времени движения транспортных средств между этими перекрестками. Таким образом, транспортные средства следуют по магистрали (или какому-либо маршруту движения) как бы по расписанию, прибывая к очередному перекрестку в тот момент, когда на нем в данном направлении движения включается зеленый сигнал. Это обеспечивает уменьшение числа неоправданных остановок и торможений в потоке, а также уровня транспортных задержек.
Возможность такой координации работы светофорных объектов позволила в свое время назвать этот способ управления «зеленой волной». Этот термин и в настоящее время достаточно широко используется в отечественной и зарубежной практике.
В нашей стране координированное управление было впервые успешно реализовано в 1955 г. в Москве на участке Садового кольца с пятью светофорными объектами. В настоящее время этот способ управления широко применяется почти во всех крупных городах и является основным алгоритмом, реализуемым в рамках АСУД.
Для организации координированного управления необходимо выполнение следующих условий: наличие не менее двух полос для движения в каждом направлении; одинаковый цикл регулирова ния на всех перекрестках, входящих в систему координации; рас стояние между соседними перекрестками не должно превышать 800 м.
Первое условие связано с необходимостью безостановочного движения транспортных средств с расчетной скоростью и свое временного их прибытия к очередному перекрестку. Их задержка в пути приведет к нарушению процесса координированного управ ления, так как увеличение времени движения на перегонах спо собствует прибытию автомобиля к перекрестку с опозданием (в период действия запрещающего сигнала). При узкой проезжей части вероятность задержки в пути повышается, так как затруднен объезд возможных препятствий на дороге (остановившиеся у тротуара автомобили, остановочные пункты общественного транспорта и т. д.)
Одинаковый цикл на всех перекрёстках обеспечивает необходимую периодичность смены сигналов, сохранение расчётного сдвига включения фаз, разрешающих движение вдоль маршрута коор динации.
Ограничение, накладываемое на длину перегона, связано с процессом группообразования в тран спортном потоке. Группа автомо билей образуется при разъезде очереди, скопившейся в ожидании разрешающего сигнала светофора. В начале перегона непосредст венно за перекрестком интенсив ность такой группы близка потоку насыщения. В процессе дальней шего движения группы начинается ее распад из-за различных скоростей транспортных средств, составляющих эту группу. Разброс скоростей обусловлен разнородностью состава транспортного потока, а также влиянием индивидуальных особенностей водителей. Автомобили с более вы сокими скоростями перемещаются в головную часть группы, мед ленно движущиеся автомобили — в ее конец или отстают от группы. Этот процесс прогрессирует по мере удаления группы от предыду щего перекрестка, время проезда группы мимо неподвижного наблюдателя увеличивается, ее средняя интенсивность движения падает.
На рис. 6.1 приведен типичный пример распада группы авто мобилей на одном из перегонов ш. Энтузиастов в Москве. По го ризонтальной оси отложено время t, а по вертикальной — среднее число автомобилей m в определенном сечении улицы, находящемся на заданном расстоянии от стоп-линий по ходу движения. Можно отметить, что на расстоянии 600 м от перекрестка длина группы во времени увеличивается более чем в 2 раза.
По данным многочисленных наблюдений установлено, что груп па полностью распадается при длине перегона более 800—1000 м. Прибытие автомобилей к перекрестку, удаленному от предыду щего на большее расстояние, будет носить случайный характер, взаимосвязь по потоку с соседним перекрестком прерывается. Есте ственно, на динамику этого процесса, помимо состава потока и индивидуальных качеств водителей, оказывает влияние число полос в данном направлении движения, интенсивность движения, наличие на перегонах остановочных пунктов общественного транспорта, пунктов притяжения пешеходов и т. п.
Для количественной оценки распада группы автомобилей на перегоне В. Т. Капитановым (ВНИЦБД МВД СССР) предложена эмпирическая формула, полученная путём обработки достаточно большого объёма экспериментальных данных,
где tx — временная длина группы автомобилей на расстоянии х от перекрестка, генерирующего эту группу, с; tГ — временная длина группы непосредственно за генерирующим перекрестком, с; tД — время движения группы от генерирующего перекрестка до сечения х на перегоне магистрали.
Группообразный характер потоков играет большую роль при организации координированного управления. Чем короче расстоя ние между перекрестками, тем меньше вероятность распада группы и, таким образом, меньше времени требуется для ее пропуска на следующем перекрестке. При увеличении временного размера группы в процессе ее распада длительность зеленого сигнала на последующем перекрестке необходимо увеличивать (что ущемляет интересы конфликтующего направления) или пропускать только часть группы, задерживая входящие в ее состав медленно движущиеся автомобили. Остановленные у стоп-линий на запрещающий сигнал, они проедут данный перекресток лишь в следующем цикле вместе с очередной (следующей) группой.
При координированном управлении используются оба способа, причем первый (удлинение зеленого сигнала) ограниченно — лишь для выпуска задержанной части предыдущей группы автомобилей с тем, чтобы они не являлись препятствием для безостановочного проезда через перекресток большей части автомобилей следующей группы.
При расстоянии между соседними перекрестками более 800 м в связи с полным распадом группы ее задержанная часть резко увеличивается, и координированное управление становится малоэф фективным.
Правильный выбор расчетной скорости, а следовательно, и сдвига включения зеленых сигналов на соседних перекрестках оказывает большое влияние на эффективность координированного управления. Естественно, при выборе расчетной скорости следо вало бы ориентироваться на среднюю скорость группы. Однако это вызовет задержку лидирующих автомобилей, которые в свою очередь помешают безостановочному проезду через перекресток основной части группы. Поэтому обычно в качестве расчетной выбирают скорость, которую не превышают 85% автомобилей группы. Эта скорость определяется методом натурных наблюдений для всех перегонов участка магистрали, где вводится координи рованное управление (для прямого и обратного направлений дви жения). Если разница между полученными значениями невелика, данные осредняются для получения единой расчетной скорости на этом участке. Это облегчает расчет планов координации, так как потоки попутного и встречного направлений прибывают к пе рекрестку практически одновременно.
Если на отдельных перегонах скорость существенно отличается об общей расчетной для всей магистрали (например, на участках подъемов и спусков), то для этих перегонов принимают свою расчетную скорость. Аналогично поступают, если есть существен ное различие между скоростями попутного и встречного направ лений. В этих случаях в силу указанной причины координация работы светофорных объектов затрудняется. Однако искусствен ное выравнивание скорости, т. е. «навязывание» водителю ско рости, отличающейся от реальной, даже с помощью знаков 5.18, как показывает практика, является малоэффективным.
6.2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРОГРАММ КООРДИНАЦИИ
Графоаналитический метод. Благодаря своей простоте этот метод получил широкое распространение. Однако он связан с большой трудоемкостью расчетно-графических операций и поэто му эффективен при сравнительно небольшом числе светофорных объектов.
Сущность метода заключается в построении графика путь— время, который выполняют в системе прямоугольных координат желательно на миллиметровой бумаге. В масштабе, который вы бирают произвольно и который зависит от длины магистрали и числа светофорных объектов, по горизонтальной оси откладывают значения времени в секундах, по вертикальной оси — значения пути в метрах.
Исходными данными для расчета являются: выполненный в масштабе план магистрали с обозначением расстояний между пере крестками; схема существующей организации движения, на кото рой показаны светофоры, дорожные знаки и разметка, организация движения на перекрестках; картограммы интенсивности движения транспортных средств и пешеходов на каждом перекрестке в ха рактерные часы суток; данные о расчетных скоростях движения для магистрали в целом или для отдельных ее участков.
На основе исходных данных для рассматриваемого периода суток рассчитывают режимы регулирования для всех светофорных объектов как для изолированных перекрестков (в том числе и для вновь создаваемых на длинных перегонах) в соответствии с мето дикой, изложенной в гл. 3. Перекресток, для которого получена максимальная длительность цикла, является наиболее загружен ным и носит название ключевого. Учитывая, что при координи рованном управлении длительность цикла на всех перекрестках должна быть одинаковой, в качестве расчетного принимают цикл ключевого перекрестка. Таким образом, оптимальным цикл регу лирования будет только на ключевом перекрестке, на остальных перекрестках он будет избыточным.
При средней и высокой интенсивности движения на магистрали (свыше 500 ед/ч на полосу) расчетный цикл может быть избыточ ным и для ключевого перекрестка, так как усиливается процесс группообразования в потоке: для пропуска компактной группы автомобилей через перекресток требуется меньшая длительность зеленого сигнала, чем при их случайном прибытии. В этих случаях расчетный цикл может быть уменьшен на 15—20% с обязательной проверкой длительности основных тактов по условиям движения пешеходов и трамвая (особенно для ключевого перекрестка).
Следует отметить, что при многопрограммном координирован ном управлении в разное время суток ключевыми могут быть раз личные перекрестки. При этом и расчетная длительность цикла для разных программ, как и расчетная скорость, могут быть различ ными.
После определения единого расчетного цикла для магистрали по формуле (3.15) определяют соответствующие ему длительности основных тактов для каждого перекрестка (включая и ключевой перекресток, если его цикл был уменьшен в силу указанных ранее соображений).
График координации строят в следующем порядке. Слева от вертикальной оси графика путь—время с соблюдением его верти кального масштаба наносят выпрямленный схематический план магистрали с указанием расстояний между перекрестками А — Е и режимов регулирования на них, соответствующих расчетному циклу (рис. 6.2). Вправо через границы перекрестков проводят линии, параллельные горизонтальной оси. На горизонтальной оси, соответствующей ключевому перекрестку А, наносят слева направо с соблюдением горизонтального масштаба повторяющуюся после довательность сигналов вдоль магистрали.
От начала зеленых сигналов и точек, отстоящих вправо на tЛ = (0,4 ÷ 0,5)·ТЦ, проводят наклонные к горизонтали линии. Тангенс угла наклона этих линий соответствует расчетной скорости
(6.2)
где Vр — расчетная скорость движения, км/ч; МГ — горизонтальный масштаб (число секунд в 1 см); Мв — вертикальный масштаб (число метров в 1 см).
Показатель tЛ определяет ширину так называемой ленты вре мени. Если график движения автомобиля находится внутри этой ленты, то ему гарантируется безостановочное движение.
Лента времени для встречного направления берется той же ширины, но имеет обратный наклон, определяемый по форму ле (6.2), соответственно расчетной скорости этого направления. Из плотной бумаги вырезают полоску шириной, равной ширине этой ленты, и, расположив ее под расчетным углом, передвигают по горизонтали в границах зеленого сигнала на ключевом перекрестке. При этом добиваются по возможности такого положения, чтобы на линиях остальных перекрестков расстояние t3 (см. рис. 6.2), отсе каемое двумя лентами времени (лентой и полоской), было не больше длительности зеленого сигнала для каждого перекрестка.
После этого на все горизонтальные полосы, соответствующие остальным перекресткам, наносят повторяющиеся последователь ности сигналов таким образом, чтобы зеленые сигналы охватывали участки t3, занятые обеими лентами времени. Если при этом имеется избыток зеленого сигнала, то он должен быть расположен по возможности слева от участка t3. Взаимное расположение на го ризонтали точек, соответствующих началу зеленых сигналов, опре деляет их сдвиги относительно друг друга и принятой нулевой отметки времени.
Если участок t3 оказался больше зелёного сигнала на каком-либо перекрёстке, т. е. одна из лент времени попадает частично на запрещающий сигнал, необходима коррекция графика. Она осуществляется следующими путями: уменьшением ширины ленты времени; изменением расчётной скорости ( угла наклона ленты времени); увеличением длительности зелёного сигнала по магистрали на некоторых перекрёстках. Перечисленные способы коррекции должны быть ограничены разумными пределами, так как могут привести к обратному результату — снижению эффективности управления. Ширину ленты времени не рекомендуется делать ме нее 0,3·ТЦ, ибо с ее сужением уменьшается вероятность безоста новочного проезда по магистрали транспортных средств. Допусти мыми границами изменения расчетной скорости являются ±10%. В противном случае расчетная скорость будет существенно отли чаться от реальной, что приведет к увеличению числа задержан ных автомобилей. Длительность зеленого сигнала по магистрали увеличивают за счет пересекающей улицы, вследствие чего на этой улице на подходах к магистрали могут возрасти транспортные задержки.
После коррекции графика на него наносят все ленты времени для потоков прямого и встречного направлений. В результате он приобретает законченный вид (рис. 6.3).
При организации координированного управления следует учитывать транспортные средства, поворачивающие с примыкающих улиц на магистраль. Часть из них подъезжает к перекрестку при красном сигнале на магистрали и поэтому останавливается. Кроме этого, медленно движущиеся автомобили группы, следующей по магистрали, также могут быть остановлены, прибывая к перекрёстку с опозданием на красный сигнал светофора. Такие автомобили носят название внегрупповых.
Очередь внегрупповых автомобилей является препятствием для безостановочного движения последующей группы, подходящей к перекрестку к моменту начала зеленого сигнала. Поэтому зелёный сигнал по магистрали должен включаться с некоторым опережением. Длительность опережения определяют по среднему числу внегрупповых автомобилей, стоящих на одной из полос перед перекрестком в ожидании разрешающего сигнала, из расчета 2 с на один внегрупповой автомобиль. Очереди внегрупповых автомобилей определяют для каждого перекрестка методом натурных наблюде ний после внедрения системы координированного управления. Таким образом, в процессе эксплуатации этой системы программа координации требует своей дальнейшей доработки. Опережение включения зеленого сигнала обеспечивается за счет разницы между его расчетным значением и длительностью t3. Если эти значения равны или t3 превышает расчетную длительность зеленого сигнала по магистрали, то опережение может быть получено только за счет уменьшения зеленого сигнала во второстепенном направлении. Учитывая, что интенсивность в этом направлении, как правило, значительно меньше, чем на магистрали, суммарная задержка в районе координации существенно не возрастает.
Известные трудности возникают при организации левых пово ротов с магистрали при координированном управлении. Пропуск достаточно плотных групп автомобилей через перекрестки прак тически исключает использование метода «просачивания» лево-поворотных потоков через потоки встречного направления. Поэтому целесообразней левые повороты выносить в отдельную фазу при условии, что перед перекрестком имеется для этих целей специаль ное уширение (например, за счет центральной разделительной полосы). Если потоки встречных направлений подходят к пере крестку в разное время (перекрестки А, Б, Г и Д на рис. 6.3), то такое уширение не требуется. Пока не подошел встречный поток, левый поворот пропускается беспрепятственно с потоком, движущимся в прямом направлении. Для встречного потока в это время включен запрещающий сигнал. Пример такой организации движения показан на рис. 6.4.
Эффективность координированного управления определяется обычно после внедрения системы. Показателем является степень снижения времени проезда автомобиля от начального до конечного пункта магистрали, на которой внедрена система координации. По данным многочисленных наблюдений время движения обычно снижается на 15—20%.
Показателями эффективности могут быть также относительная ширина ленты времени (напомним, что ее минимальная ширина не должна быть меньше 0,3ТЦ) и коэффициент безостановочной проходимости
где N — интенсивность движения через перекресток в данном направлении магистрали, ед/ч; Z – число остановившихся транспортных средств на этом перекрестке в этом же направлении, ед/ч.
Коэффициент определяют методом натурных наблюдений на каждом перекрестке для попутного и встречного направлений. Может быть определено среднее значение коэффициента β для всей магистрали в целом. Координированное управление считается эффективным, если β ≥ 0,8. Это означает, что 80% транспортных средств проходит перекресток безостановочно.
Графоаналитический метод может быть использован и для рас чета программ координированного управления на сети улиц. В этом случае длительность цикла должна быть единой для всей сети и равняться наибольшей из полученных расчетом для всех пере крестков. График координации строят сначала для одной из маги стралей, затем для другой, ее пересекающей. Причем в качестве ключевого выбирают перекресток, где эти магистрали пересекаются. Сдвиги фаз отсчитывают от единой для всей системы нулевой отметки времени, на общем перекрестке начало зеленого сигнала по второй магистрали сдвинуто относительно начала зеленого сиг нала по первой магистрали на полную длительность первой фазы.
В случае замкнутой сети, когда улицы, входящие в систему координации, ограничивают со всех сторон какую-либо часть город ской территории, использование графоаналитического метода свя зано с определенными трудностями и алоэффективно. Подобные задачи возникают, как правило, при подготовке программ коор динации, реализуемых в рамках АСУД, и решаются на ЭВМ.
Методы расчета программ координации на ЭВМ. Описанные графоаналитические методы получили в свое время самое широкое распространение благодаря их сравнительной простоте и нагляд ности. Однако в настоящее время при повсеместном внедрении АСУД, предусматривающих использование большого числа про грамм координации, эти методы стали малоэффективными в силу их высокой трудоемкости. Кроме этого, основой графоаналитиче ского метода является максимизация ширины ленты времени. При этом игнорируются разброс скоростей в транспортном потоке, трансформация группы автомобилей по мере ее движения по пере гону, не оптимизируется процесс управления по такому ведущему критерию эффективности, как транспортная задержка.
Начиная с 60-х годов получают распространение методы расче та программ координации на ЭВМ. Подобные расчеты выполняют целенаправленно с поиском каких-либо оптимальных условий. При этом были разработаны методы расчета, позволяющие строить программы координации не только для отдельных магистралей, но и для сетей пересекающихся улиц. Применение ЭВМ позволило проводить процедуру расчёта более качественно с учётом сравнительно большого числа факторов, формирующих транспортный поток.
Сущность расчёта заключается в направленном переборе вариантов, в результате чего находят управляющие параметры (сдвиг включения зелёных сигналов, цикл регулирования) принятого в расчёте критерия эффективности. В качестве последнего, как правило, выбирают транспортную задержку. В некоторых случаях в качестве критериев оптимизации применяют также число остановок транспортных средств, расход топлива, экологические показатели, потери вре мени пассажирами средств общественного транспорта. В основу методов расчета положены математические модели, приближенно отражающие процесс движения групп автомобилей при координи рованном управлении.
Подобные методы расчета были разработаны как в СССР (НИИСТ МВД СССР, Омское НПО «Автоматика», Мосгортрансниипроект), так и за рубежом. Из зарубежных методов широкую известность получили: комбинационный метод (Великобритания), СИГОП (США), ДАСАМ (Швеция), ТРАНЗИТ (Великобри тания) .
Сущность комбинационного метода заключается в нахождении сдвигов фаз регулирования, минимизирующих общую задержку в транспортной сети. Предполагаются известными длительность цикла, фазы регулирования на всех перекрестках, потоки на сыщения. Вид транспортного потока, прибывающего к каждому перекрестку, предполагается независимым от соседних перекрест ков. Таким образом, задержка транспортных средств зависит только от режимов работы светофоров. Основным достоинством метода является простота процесса оптимизации. Однако допу щения о непрерывности потока с постоянной во времени интен сивностью, равной потоку насыщения на генерирующем пере крестке, ограничивает применение этого метода областью высоко интенсивного движения.
Методы СИГОП и ДАСАМ позволяют находить оптималь ные сдвиги, длительности циклов и основных тактов также по критерию задержки. Первый метод предусматривает использова ние более простои математической модели, требует меньше машин ного времени при расчете программ координации, однако задержка при этом получается больше на 5—7% по сравнению со вторым методом.
Наибольшее распространение (в том числе и в СССР) получил метод ТРАНЗИТ, который базируется на детерминированной мо дели транспортного потока. Метод позволяет прогнозировать па раметры группы автомобилей в процессе ее движения по магистрали при заданных режимах светофорного регулирования на перекрест ках. Оптимизация сдвигов фаз и режимов регулирования ведется по интегральному критерию качества управления
где tΔi — средняя задержка автомобиля на i-м направлении дороги, измеряемая в долях цикла; ri — среднее число остановок автомобилей на i-м направлении в течение цикла; k— весовой коэффициент (относительная стоимость остановки); n — число направлений движения.
Оптимизацию программы координации начинают с задания исходного режима регулирования, при котором на всех перекрестках выбирают одинаковую длительность цикла. Затем путем по следовательного изменения сдвигов фаз находят минимальный интегральный критерий качества управления. После оптимизации по сдвигам возможно изменение распределения фаз внутри цикла для каждого перекрестка, способствующее также минимизации критерия М. Оптимальный цикл находят путем нескольких по следовательных расчетов по данной программе при различных значениях цикла.
Существуют модернизированные версии метода ТРАНЗИТ, которые предусматривают оптимизацию параметров управления по потерям времени пассажирами, расходу топлива, экологическим показателям. В частности, ТРАНЗИТ-6 предназначен для миними зации затраченного в поездке времени пассажиров. 1ем самым рассчитывается программа координации, которая обеспечивает приоритет средствам общественного транспорта, например авто бусу, движущемуся как в потоке, так и по обособленным полосам. При этом сокращается время движения автобусов до 10%. В этом случае транспортный поток делится как минимум на два подпотока, представленные двумя связями (одна из них — для автобусов). Транспортные задержки в каждом подпотоке рассчитывают раз дельно, причем принято, что обгоны запрещены с момента, когда автомобили присоединяются к очереди, ожидающей разрешаю щего сигнала светофора. Общественные и обычные транспортные средства разделены на две связи с соответствующими весовыми коэффициентами. Последние учитывают относительную занятость приведенного автомобиля. Например, если автобус представляет собой 2,5 приведенного автомобиля и перевозит в среднем 35 пас сажиров (14 пассажиров на приведенный автомобиль), а легковой автомобиль имеет наполнение в среднем 1,4 пассажира, то задержки на автобусной связи «весят» в 10 раз больше.
К недостаткам метода ТРАНЗИТ следует отнести длительный процесс оптимизации (большую потребность в машинном времени) даже при использовании высокопроизводительных ЭВМ.
Методы расчета на ЭВМ программ координации, разработан ные в СССР, как правило, также обеспечивают направленный поиск оптимальных сдвигов, соответствующих минимальной транс портной задержке. Например, расчет по методу, предложенному НИИСТ МВД СССР и МАДИ, предусматривает ряд операций, результатом которых является оптимальный сдвиг цикла для сосед них перекрестков.
Исходными данными для расчета являются: число перекрест ков и расстояния между ними; интенсивность транспортных по токов, прибывающих к каждому перекрестку; потоки насыщения для прямого и пересекающего направлений; расчетная скорость для каждого перегона; ширина проезжих частей, пересекаемых пешеходами на каждом перекрестке.
На основе исходных данных рассчитывают для каждого пере крестка циклы регулирования с проверкой основных тактов на пропуск пешеходов. Находят максимальный цикл, который принимают в качестве расчетного для всей магистрали. Для прямого и обратного направлений определяют временную длину группы автомобилей /г, выходящей с предыдущего перекрестка на перегон магистрали:
Где МН — поток насыщения, ед/ч; ТЦ — расчетный цикл регулирования, с.
По формуле (6.1) определяют временную длину группы при ее подходе к следующему перекрестку. При этом время движе ния по перегону tд определяют исходя из его длины и расчетной скорости движения. По времени tд находят и момент прибытия лидирующего автомобиля группы к следующему перекрестку.
Суммарная задержка на перекрестке в данном направлении движения в течение цикла определяется суммированием произве дений текущей очереди на шаг расчета задержки, который для получения необходимой точности результатов принимается рав ным 1 с. Число автомобилей в очереди зависит от момента, когда происходит их подсчет, т. е. от момента прибытия лидирующего автомобиля группы и времени действия запрещающего сигнала.
Поиск оптимального сдвига осуществляется путём минимизации суммарной задержки для двух соседних перекрёстков. Это делается путём наращивания сдвига с шагом, равным 1 с, в пределах от 0 до ТЦ. минимальное значение суммарной задержки для двух соседних перекрёстков соответствует оптимальному сдвигу. Аналогичные расчёты ведут для каждого перегона, расположенного между двумя соседними перекрёстками. Однако метод отличается сравнительной простотой и наглядностью и позволяет вести расчет на микроЭВМ.
6.3. ОБЩАЯ И МЕСТНАЯ КОРРЕКЦИЯ ПРОГРАММ
Одна программа координированного управления обычно соот ветствует определенной транспортной ситуации, т. е. интенсив ности движения на перекрестках и скорости потоков, характер ных для рассматриваемого периода суток. Изменение транспорт ной ситуации приводит к снижению эффективности программы, что выражается прежде всего в увеличении числа задержанных автомобилей, а следовательно, и в росте расхода топлива, в за газованности воздуха и т. п.
Увеличивать гибкость управления в зависимости от аппаратур ного обеспечения систем координации можно двумя путями.
В первом, простейшем случае в течение суток применяют не сколько жестких (с постоянными параметрами управления) про грамм координации. Переход от одной программы к другой осу ществляется вручную или в заранее заданное время суток с по мощью автомата переключения программ — таймера. Обычно число программ, реализуемых в течение активного периода суток, не превышает трех. Технически этот метод управления обеспечи вается с помощью программных дорожных контроллеров, объеди ненных в бесцентровую систему или находящихся под контролем управляющего пункта.
Второй путь увеличения гибкости управления — это увеличение числа программ, реализуемых в течение суток, и их общая и мест ная коррекция, позволяющая как можно ближе «подогнать» программу к существующей в данный момент реальной транспорт ной ситуации. Реализация такого метода возможна, как правило, в рамках сложных магистральных или общегородских АСУД с по мощью системных контроллеров непосредственного подчинения.
Одну из жестких программ, называемую в данном случае ба зовой, выбирают из библиотеки, заложенной в памяти ЭВМ (для общегородских АСУД) или в специальном программном устрой стве на основе сигналов, поступающих от детекторов транспорта, расположенных в характерных точках улично-дорожной сети (см. подразд. 5.3). Возможен выбор программы и по командам таймера.
Так как для обработки и осреднения информации, поступающей от детекторов, необходимо определённое время (обычно 15 -20 мин), то базовая программа, полученная таким образом, может не соответствовать транспортной ситуации, для которой она предназначена. Для ликвидации этой погрешности данные, полученные в конце периода измерений, используют для прогнозирования условий движения на следующий период, а программу координации выбирают по спрогнозированным данным. Для этого используют ранее накопленные статистические материалы изменении интенсивности и скорости движения в течении активного периода суток. Полученная на основе этого базовая программа будет лишь грубо соответствовать рассматриваемому периоду вре мени, так как при этом не учитываются текущие колебания этих показателей (реальные значения скорости и интенсивности).
Следующим этапом является общая коррекция (модификация) базовой программы, смысл которой заключается в ее подстройке под реальную транспортную ситуацию. В данном случае при кор рекции используют закономерности транспортных потоков — с уве личением интенсивности скорость примерно линейно уменьшается, а циклы регулирования возрастают. Таким образом, пропорцио нальным увеличением всех параметров базовой программы коор динации — цикла, основных тактов, временных сдвигов можно без изменения основных геометрических свойств программы коорди нации обеспечить ее соответствие реальной транспортной ситуации («сжать» или «растянуть» базовую программу).
Общая коррекция осуществляется с помощью ЭВМ в управ ляющем пункте. После чего спрогнозированная и откорректиро ванная программа передается на периферию, где ее реализуют дорожные контроллеры.
Если в состав периферийно го оборудования входят адап тивные контроллеры, то воз можна дальнейшая местная коррекция программ. Она мо жет осуществляться по алго ритму поиска разрывов: зеле ный сигнал выключается рань ше (по сравнению с моментом переключения, предусмотрен ным базовой программой) в на правлении, в котором происхо дит поиск разрывов, если разрыв в потоке будет обнаружен. Тем самым раньше включится зеленый сигнал в конфликтую щем направлении. Это способствует существенному снижению неоправданных транспортных за держек. Для сохранения принципа координированного управления запрещается выключение сигнала до истечения его минимального значения, отсчитываемого с момента сдвига фазы. При этом в на правлении координации минимальный зеленый сигнал делается
достаточно большим, чтобы обеспечить пропуск основной части группы автомобилей.
Поиск разрыва может осуществляться только по второсте пенному направлению, если в этом направлении наблюдается малая интенсивность движения, и по главному направлению, если интенсивность по магистрали подвержена резким колебаниям за достаточно короткие промежутки времени. Если такие колебания наблюдаются по всем направлениям, то поиск разрыва целесооб разно вести и по магистрали, и по пересекающим направлениям.
Пример реализации последнего метода показан на рис. 6.5. Для простоты рассматривается одностороннее движение от перекрестка 1 к перекрестку 2, промежуточные такты на рисунке не показаны. В соответствии с базовой программой отсчет t3min и tк min , (т.е. t3min в пересекающем направлении) ведут после отсчета сдвига фазы tСДВ. На рис. 6.5 эти моменты обозначены соответственно для обоих перекрестков точками А и Б.
В течение первого цикла после отработки t3min разрыв в потоке как на первом, так и на втором перекрестках был обнаружен раньше, чем истекло t3мах. Поэтому зеленый сигнал по магистрали выключился раньше (точки В). Начиная с точек Б, начался отсчет tк min, по истечении которого на пересекающем направлении первого перекрестка до конца tк max был обнаружен разрыв в потоке, а на втором пере крестке в пересекающем направлении автомобилей не было. Поэтому сигнал пере ключился сразу по истечении tк min (точки Г).
В течение второго цикла в главном направлении перекрестка 1 разрыв в потоке
не был обнаружен, и длительность зеленого сигнала составила t3мах. На пере крестке 2 разрыв зафиксирован по истечении t3min (точки Д). В пересекающем направлении после отработки tк min, на обоих перекрестках разрыв в потоке был обнаружен до истечения tкmax по магистрали (точки Е). Поэтому сигналы пере ключились раньше, чем это было предусмотрено базовой программой (точки А). Прерывистыми линиями на рис. 6.5 показаны границы получившихся таким образом «зеленых» и «красных» лент времени. Таким образом, длительности основных тактов на перекрест ках являются переменными, зависящими от фактической интенсив ности движения. Однако длительность цикла и сдвига фазы по стоянна, что обеспечивает принцип координированного управления.
Корректировать базовую программу координации можно и путем так называемого градиентного управления. Сущность его сводится к пошаговому изменению сдвигов цикла, предусмотрен ных базовой программой, с последующей проверкой эффектив ности этой операции по критерию суммарной задержки. Градиент ное управление позволяет в некоторой степени учитывать случай ные колебания параметров транспортного потока.
В процессе градиентного управления осуществляется направ ленный поиск оптимальных сдвигов путем многократных расчетов суммарной задержки и ее сравнения с предыдущими значениями. Его реализация возможна лишь с помощью вычислительного модуля контроллера зонального центра или ЭВМ управляющего пункта.
6.4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМ КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ
Одинаковый цикл на всех перекрестках, входящих в систему координации, а также наличие сдвигов включения зеленых сиг налов в принципе должны обеспечить координированное управле ние, если даже контроллеры этих перекрестков будут, работать в локальных режимах. Однако практически осуществить это не удается в силу погрешностей, возникающих при отсчете длитель ностей тактов и сдвигов. Малейшая погрешность, измеряемая даже долями секунды, будет накапливаться от цикла к циклу и через некоторое время приведет к рассогласованию работы светофорных объектов.
Для предотвращения этого применяют два метода — создание единого для всех контроллеров программно-логического устройства (ЕПЛУС) и метод «остановки» каждого контроллера 1 раз в цикл с последующим его запуском по команде специального синхрони зирующего устройства (СУ).
Первый метод обычно реализуется контроллерами непосредст венного подчинения (ДК1, ДК2, ..., ДКn) с радиальными кана лами связи с управляющим пунктом, где размещается единое программное устройство (рис. 6.6, а). Это устройство отсчитывает длительность тактов и сдвиги для каждого перекрестка П, кото рые передаются в исполнительные устройства контроллеров. При таком решении необходимость в программном устройстве самих контроллеров отпадает. Однако, учитывая возможность поврежде ния каналов связи между управляющим пунктом и контроллерами, в них закладывается одна резервная программа, переход на кото рую в этих случаях происходит автоматически. Естественно, при повреждении канала связи контроллер работает в локальном ре жиме и принцип координации светофорных объектов нарушается.
Размещение ЕПЛУС в управляющем пункте (т. е. в отдельном помещении) упрощает эксплуатацию системы, ремонт и обслужива ние аппаратуры. Проще обеспечивается необходимый температур ный режим, влажность и пылезащита. Появляется возможность организовать диспетчерское управление системой. Однако такая структура требует большого числа каналов связи, дополнитель ного оборудования и, следовательно, повышает стоимость системы.
Второй метод реализуется с помощью программных контролле ров, работающих в системах координации по так называемому принципу стартстопа — запуска программно-логического устрой ства контроллера сигналом синхронизации и его автоматического отключения после отработки цикла регулирования. Это позволяет погасить погрешность при отсчете длительности тактов и сдвигов.
Синхронизирующее устройство обеспечивает равенство циклов регулирования на всех перекрестках и необходимый момент начала отсчета сдвигов, поскольку период времени между моментами прихода двух последовательных сигналов синхронизации равен циклу регулирования. Оно может размещаться в одном из конт роллеров непосредственно на перекрестке (бесцентровые системы) или в управляющем пункте. В первом случае сдвиги фаз, как и сами программы регулирования, заложены в самих контроллерах, во втором — в контроллерах находятся только программы, а сдвиги отсчитываются в управляющем пункте. По окончании их отсчета сигнал синхронизации посылается в каждый контроллер. Таким образом, может быть общий сигнал синхронизации для всех конт роллеров и отдельные сигналы синхронизации для каждого из них.
По принципу организации каналов связи в системах, где при меняется стартстопный режим, используются как радиальные, так и параллельные и последовательные каналы (рис. 6.6, б – г). Наибольшее распространение получили параллельные каналы связи как наиболее экономичные. В качестве каналов связи обычно ис пользуются линии городской телефонной сети.
Наличие управляющего пункта позволяет расширить техноло гические возможности системы, организовать диспетчерское управ ление. Однако это связано со значительным удорожанием системы.
Магистральные системы координированного управления на базе технических средств первого поколения. К ним относятся системы, созданные на базе программных контроллеров УК-1У1, УК-2, БКТ-ЗМ, БКТ-5. Все они работают в стартстопном режиме, причем системы, базирующиеся на контроллерах УК, являются бесцент ровыми. Координированное управление осуществляется также контроллерами непосредственного подчинения БКТ-6 и БКТ-7 в рамках общегородской автоматизированной системы управления движением. Работа таких систем рассмотрена в гл. 7.
Системы, построенные на основе контроллеров УК-1У1 или УК-2, предусматривают использование параллельного канала связи и общего сигнала синхронизации. Последний поступает в канал связи от одного из этих контроллеров, который выполняет роль координатора. Система может охватывать до десяти перекрестков. При числе перекрестков не более пяти один из контроллеров может обслуживать перекресток и одновременно являться координатором. Если число перекрестков, входящих в систему координированного управления, больше пяти, координатором должен быть специаль ный контроллер этого типа, не используемый для регулирования движения на перекрестке.
Сдвиги относительно общего сигнала синхронизации устанав ливаются вместо основного такта задатчиком времени первой фазы каждого контроллера (кроме контроллера-координатора). Вели чина сдвигов определяется по графику координированного управ ления. Это показано на рис. 6.7, где в качестве координатора выбран контроллер первого перекрестка. На рисунке для простоты рассматривается одностороннее движение, промежуточные такты не показаны. Сигнал синхрониза ции показан прерывистой линией. Если этот сигнал приходит на перекресток в момент, когда там в направлении координации вклю чена вторая или третья фаза, то эту фазу нужно сделать первой пу тем соответствующей коммутации ламп светофоров.
Помимо установки сдвига, контроллеры всех (кроме координатора) нужно перевести в режим системного управления. Для этого специальный тумблер, расположенный на лицевой панели контроллеров, переводят в положение ЗВ («Зеленая волна»). В режиме системного управления контроллер после от работки второй и третьей фаз (если третья фаза предусмотрена схе мой организации движения) включает первую фазу, после чего его программно-логическое устройство автоматически отключается до прихода синхроимпульса. В этот интервал времени сигналы свето форов остаются такими же, какими они были в момент выклю чения программно-логического устройства. Например, для пере крестка 4 (см. рис. 6.7) этот интервал длится от начала зеленого сигнала на магистрали до начала tСДВ. С приходом синхроимпульса включается программно-логическое устройство. Отсчитываются tСДВ длительность второй и третьей фаз, затем включается первая фаза с одновременным выключением программно-логического устройства (т. е. процесс повторяется).
Несмотря на то, что длительность основного такта в первой фазе не устанавливается, она обеспечивается автоматически, так как программно-логическое устройство контроллера-координатора работает непрерывно, отсчитывая полный цикл регулирования.
При обрыве канала связи координатор лишен возможности с помощью сигнала синхронизации включить программно-логиче ские устройства остальных контроллеров. Это приведет к тому, что на всех перекрестках (кроме перекрестка, обслуживаемого самим контроллером-координатором) переключения сигналов светофоров не будет. Для этого случая предусмотрено специальное аварийное устройство — реле времени, встроенное в каждый конт роллер. Оно настраивается таким образом, чтобы включить про граммно-логическое устройство спустя 2—3 с после момента, соот ветствующего приходу синхроимпульса. Разумеется, это приведет в конечном итоге к нарушению процесса координированного управ ления, однако обеспечит работу контроллеров в локальном режиме.
Широкое распространение в нашей стране получила телеме ханическая система координированного управления ТСКУ-ЗМ, построенная на базе контроллеров БКТ-ЗМ (рис. 6.8, а). Она обес печивает управление движением по трем программам координации на магистрали, имеющей до 20 перекрестков. В системе приме няется параллельный двухпроводный канал связи (как правило, линия телефонной городской сети) и предусмотрены отдельные сигналы синхронизации для каждого из контроллеров.
Система состоит из центрального и периферийного оборудо вания. Центральное оборудование размещается в отдельном по мещении и включает в себя: синхронизирующее устройство (коор динатор), совмещенное с пультом дистанционного диспетчерского управления; мнемосхему магистрали, информирующую диспетчера о режимах работы системы и исправности ее оборудования; блок обмена информацией между периферией и центром; стендовый контроллер БКТ-ЗМ, необходимый для наладки системы. В состав периферийного оборудования входят: контроллеры БКТ-ЗМ, уста новленные на каждом перекрестке; указатели рекомендуемой ско рости, соответствующей каждой программе координации (устанавливаются в начале перегона); выносные пульты управления, связанные с контроллерами.
В каждом контроллере заложены три программы, соответствую щие планам координации. Они рассчитаны заранее для различных периодов суток. Сдвиги включения фаз для каждой программы и каждого перекрестка запаиваются на коммутаторе синхронизи рующего устройства. Синхроимпульс, запускающий программно-логическое устройство, передается из диспетчерского пункта 1 раз в цикл последовательно по двухпроводному каналу связи в каждый контроллер. Последовательность и очередность передачи синхро импульсов на перекрестки определяются текущей программой коор динированного управления. Для того чтобы контроллеры распозна вали текущую программу и синхроимпульс находил свой контрол лер, вместе с сигналом синхронизации передается в двоичном коде признак программы и адрес контроллера. Переход с одной про граммы на другую осуществляется с пульта управления вручную диспетчером или автоматически в заданное время суток по сигна лам таймера.
С пульта управления диспетчер может также передать и дру гие команды, имеющие соответствующий код и адрес: «Включить зеленую улицу», «Включить желтое мигание», «Отключить перекресток».
На мнемосхеме рядом с изображением перекрестка при пере даче любой команды высвечивается ее название (например, «1 про грамма», «Желтое мигание» и т. д.), а также слово «Контроль».
Дорожный контроллер, приняв адрес и команду, формирует ответ, состоящий из своего адреса и кода отрабатываемой контрол лером команды. При поступлении ответа в координатор диспетчерского пункта посланный адрес и код сравниваются с принятыми. При их соответствии лампа индикации «Контроль» гаснет.
При несоответствии лампа контроля остается включенной, инфор мируя тем самым о неисправности оборудования.
Таким образом, в отличие от систем, построенных на контрол лерах УК, в ТСКУ-ЗМ благодаря использованию средств телемеха ники по двухпроводной линии связи могут передаваться несколько команд с ответом контроллера об их исполнении.
Работа контроллера в локальном режиме возможна при его отключении от системы. Это осуществляется с пульта контроллера или ВПУ. При этом контроллер может отрабатывать одну из за ложенных в нем жестких программ, осуществлять режим ЖМ или ручного управления.
Возможен бесцентровый вариант системы координированного управления на базе контроллеров БКТ-ЗМ (система ТСКУ-4, рис. 6.8, б). В системе используются те же периферийные устрой ства, что и в ТСКУ-ЗМ. Однако вместо аппаратуры диспетчерского пункта применяется специальный контроллер-координатор, устанавливаемый непосредственно на магистрали. Функции коор динатора в принципе совпадают с функциями диспетчерского пунк та: управление по трем программам координации, индивидуальная передача команд телеуправления на любой контроллер, контроль исполнения команд. Система ТСКУ-4 также рассчитана на 20 пе рекрестков.
Дальнейшим развитием ТСКУ-ЗМ является автоматизирован ная система координированного управления АСКУ «Магистраль», базирующаяся на контроллерах БКТ-5. Она может охватывать 15 магистралей с числом перекрестков на каждой до 15. АСКУ отличается не только масштабом охвата районов координации, но и наличием в составе периферийного оборудования детекторов транспорта, установленных в характерных точках каждой магист рали. Информация об интенсивности движения передается 1 раз в 20 мин в управляющий пункт системы. Это позволяет осуществ лять автоматический выбор одной из пяти жестких программ коор динации для каждой магистрали.
Наличие в составе системы детекторов транспорта позволяет решать попутную задачу: сбор информации о параметрах транс портных потоков. Такая информация периодически регистрируется цифропечатающим устройством управляющего пункта и выво дится на мнемосхему. Эта информация используется в дальнейшем для совершенствования программ координации.
АСКУ «Магистраль» была внедрена в 1973 г. в Баку и в даль нейшем не тиражировалась.
Магистральные системы координированного управления на базе технических средств второго поколения (АСС УД).
К ним относятся системы, созданные на базе программных контроллеров ДКМ 2С-4, а также контроллеров непосредственного подчинения ДКМ 5-4, ДКМ 5-8, ДКМ 6-4 и ДКМ 6-8.
В отличие от описанных систем координированного управления эти системы не имеют специальных названий, так как к моменту разработки АСС УД была принята общая классификация. В соответствии с этой классификацией каждой системе присвоен свой номер, первая цифра которого соответствует области приме нения системы, вторая — степени сложности ее функционирова ния. Локальные системы (предназначенные для управления дви жением на отдельных перекрестках) рассматриваются как системы первого уровня (АСУД 1), магистральные системы являются си стемами второго уровня (АСУД 2), общегородские — третьего уровня (АСУД 3). Магистральная система на базе контроллеров ДКМ 2С-4, учитывая ее сравнительно простую структуру, получила название АСУД 2.1, а магистральные системы на базе контролле ров типа ДКМ 5 и ДКМ 6 — АСУД 2.2.
АСУД 2.1 является бесцентровой системой координированного управления, рассчитанной на 15 перекрестков и построенной при мерно по такому же принципу, как и система, основанная на контроллерах УК (рис. 6.8, в). В отличие от последней обмен информацией по магистральному каналу связи между контролле рами ДКМ 2С-4 основан на принципе захвата канала любым контроллером системы, который первым отработал цикл и раньше остальных сформировал синхронизирующий импульс. Остальные контроллеры, обнаружив присутствие в линии связи синхроимпуль са, блокируют посылку своего импульса в линию. Таким образом, в системах этого типа осуществляется взаимная синхронизация контроллеров в соответствии с действующей программой коорди нации и роль координатора может выполнять любой контроллер. Этот вариант обеспечивает большую надежность системы, так как в случае неисправности любого контроллера или обрыва линии связи посылка синхронизирующего импульса в оставшуюся целой часть линии связи гарантирована.
В БВСП каждого контроллера заложены три программы коор динации. Программа распознается по длительности синхроим пульса, соответствующей номеру выбранной программы.
Выбор и переключение программы обеспечиваются блоком БВСП по сигналам таймера или вручную. Этот же блок и все блоки БВСП остальных контроллеров начинают отсчет сдвига и времени цикла вызванной программы. В установленные моменты времени БВСП выдаёт в блок БУСО сигнал вызова фаз. Если синхроимпульс пришёл раньше, чем в данном БВСП закончился отсчёт времени цикла, то формирователь времени цикла устанавливается в исходное состояние и отсчёт времени цикла начинается сначала. Так бывает при переходе с одной программы на другую.
Время цикла каждой программы и время сдвига момента вызова фаз относительно начала отсчёта цикла устанавливаются на коммутаторах блока БВСП. Вместо третьей программы возможно включение на перекрёстках магистрали режима ЖМ.
В режиме координированного управления контроллер может обеспечит вызов фазы пешеходами от ТВП, которое подключается к блоку БУСО. Реализация этой фазы возможна лишь по истечении длительности зелёного сигнала по магистрали, предусмотренной программой координации.
АСУД 2.2 на базе АСС УД (рис. 6.8, г) является централизованной системой, представляющей собой переходную ступень к системам третьего уровня. В ее состав входит УП, в котором размещены пульт контроля и управления (ПКУ), координаторы и устройства телемеханики для передачи программ управления и команд диспетчера.
В состав периферийного оборудования входят дорожные конт роллеры типа ДКМ 5 или ДКМ 6, управляющие светофорным объектом, управляемые дорожные знаки (при необходимости) и устройства телемеханики для приема и расшифровки поступающих из УП команд телеуправления и передачи в УП телесигнализации о функционировании системы.
Так как указанные контроллеры являются контроллерами не посредственного подчинения, то каждый из них связан своим ра диальным каналом связи (телефонная линия длиной до 25 км) через устройства телемеханики с соответствующим КР управляю щего пункта. При установке на перекрестках контроллеров типа ДКМ 6 (ДКМ 6-4 или ДКМ 6-8) может быть реализована местная коррекция программ координации (см. подразд. 6.3).
Система построена по модульному принципу. Каждый коорди натор обеспечивает управление по 15 каналам связи. При коорди натора подключены к одному ПКУ. При необходимости коорди наторы синхронизируются между собой.
В качестве координатора применяют шкаф управляющего пунк та ШКТУП. Конструктивно он выполнен в виде напольного шка фа, устанавливаемого в помещении УП (рис. 6.9). Кроме функции координатора, ШКТУП обеспечивает управление перекрестками в диспетчерском режиме с пульта контроля и управления. Это реализует соответствующие унифицированные блоки, входящие в его состав:
блок диспетчерского контроля и управления (БДКУ), предна значенный для формирования команд диспетчера и вывода обобщен ной контрольной (визуальной) информации о функционировании периферийных устройств на световое табло ПКУ;
блок программного координированного управления (БПКУ), имеющий 15 каналов управления и до 7 программ координации;
блок накопителя постоянной памяти (БНПП), предназначен ный для хранения программ координации;
блок маршрутных «зеленых улиц» (БМЗУ), обеспечивающий включение до восьми участков «зеленых улиц», каждый из которых может включать в себя до четырех перекрестков;
блок обмена информацией центральный (БОИЦ), связанный с аналогичным блоком контроллера (БОИП) и предназначенный для формирования и посылки команд телеуправления на перифе рию и приема телесигнализации о состоянии работы системы. Обмен информацией между периферией и центром происходит ежесекундно.
Блоки БНПП и БПКУ образуют координатор, который обеспе чивает формирование управляющих сигналов в соответствии с хра нящимися в БНПП планами координации. Переход от одной про граммы координации к другой происходит по сигналам таймера в заданное время суток. Эту же операцию может проделать диспет чер вручную с пульта контроля и управления (рис. 6.10). Кроме этого, с ПКУ осуществляются включение маршрутов «зеленой улицы», автономное управление каждым периферийным объектом (контроллерами, управляемыми знаками). Панель индикации ПКУ позволяет оператору судить об исправности каждого устройства и каждого канала связи, а также получить общую картину о функ ционировании всей системы.
В случае выхода из строя каналов связи контроллеры пере ходят на режим локального управления по резервной программе, заложенной в контроллере.
Контрольные вопросы
Как влияет на координированное управление группообразование в транспортном потоке?
Как определяют расчетные цикл и скорость движения?
В чем заключается сущность графоаналитического метода расчета про граммы координации?
Глава 7
Технические средства общегородских автоматизированных систем управления дорожным движением
7.1. СТРУКТУРА СИСТЕМ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ
Автоматизированная система управления дорожным движени ем — это комплекс технических, программных и организацион ных средств, обеспечивающих сбор и обработку информации о параметрах транспортных потоков, и на основе этого оптимизи рованное управление движением.
В данной главе рассматриваются общегородские АСУД, которые являются дальнейшим развитием локальных и магист ральных систем управления движением, описанных в гл. 4 и 6. Их отличие от магистральных заключается не только в масштабе охвата улично-дорожной сети, но и в более развитой структуре построе ния и гибкости управления, которая обеспечивается входящим в состав АСУД специальным управляющим вычислительным ком плексом и широким использованием средств диспетчерского управ ления.
По характеру функционирования и принципам построения АСУД относятся к классу автоматизированных систем управления технологическими процессами, получивших большое применение в народном хозяйстве.
Специфику АСУД определяют объекты управления — транспорт ные и пешеходные потоки, которым свойственны рассредоточенность в пространстве, а также стохастичность и нестационар ность параметров. Указанные свойства объекта управления обуслов ливают использование в системе ряда территориально разобщен ных объектов, участвующих в едином технологическом процессе. Таким образом, АСУД должна иметь широко развитую сеть пери ферийного оборудования, связанного с управляющим пунктом. Каналы связи обеспечивают постоянную циркуляцию в системе ис ходной, командной и контрольной информации. Информация необ ходима для функционирования основных программно-технических комплексов системы: информационно-измерительного, автомати ческого управления, диспетчерского и ручного управления, контроль но-диагностического. Каждый комплекс АСУД решает определенный круг задач.
Поскольку оптимизация управления немыслима без соответст вующего информационного обеспечения, то одними из задач яв ляются измерение и анализ параметров транспортных потоков. Так как отработка этой информации, а также формирование и передача команд средствам управления должны обеспечиваться в темпе, соизмеримом со скоростью изменения условий движения на улично-дорожной сети, сбор информации осуществляется в реальном масштабе времени. Дискретность этого процесса, а также цикл обмена информацией между управляющим пунктом и пери ферийными устройствами обычно приняты равными 1 с. Это обеспе чивает и необходимую точность измерений, поскольку ежесекунд ный опрос транспортных детекторов для однополосного контролируе мого сечения гарантирует отличие одного автомобиля от другого, учитывая, что по условиям безопасности движения минимальный интервал между ними составляет более 1 с. Определение времени присутствия автомобиля с точностью до 1 с также обеспечивает до статочно уверенное распознавание заторовой ситуации.
Следующей и главной задачей является выбор (или расчет) режимов управления и формирования управляющих воздейст вий на исполнительные органы системы — периферийное оборудо вание. В нормальном режиме работы АСУД это осуществляет управ ляющий вычислительный комплекс (УВК). В запоминающих устрой ствах УВК содержатся типовые (базовые) программы управления, соответствующие определенным транспортным ситуациям. Програм мы автоматически выбираются и корректируются на основе посту пающей с периферии информации. При выходе УВК из строя времен но могут быть использованы программы, содержащиеся в специаль ном резервном устройстве управляющего пункта. При этом снижает ся гибкость управления, так как программы выбирают вручную или с помощью таймера в заданное время суток, и кроме этого, не проис ходит общая коррекция программ (см. подразд. 6.3).
В случаях возникновения непредвиденных ситуаций может осу ществляться дистанционное диспетчерское управление. Необходи мость введения диспетчерского управления в АСУД с сохранением за человеком высшего приоритета в принятии решения диктуется сложностью процесса дорожного движения, а также большой тяже стью последствий для участников движения при нарушениях и сбоях в работе системы. Таким образом, в составе АСУД функционируют три независимых контура управления: автоматического гибкого, резервного и диспетчерского.
И, наконец, задачами контрольно-диагностического комплекса являются контроль исправности технических средств системы, бло кирование опасных ситуаций в работе светофорной сигнализации.
Наличие в системе нескольких контуров управления, резерви рующих друг друга, а также ее контрольно-диагностические функ ции существенно повышают ее надежность и эффективность. Указанные задачи АСУД решаются с помощью технических средств, необходимого программного обеспечения и обслуживающего систе му персонала. К. таким средствам относятся: детекторы транспорта; устройства передачи информации; средства обработки этой информа ции (вычислительный комплекс); периферийные исполнительные устройства (дорожные контроллеры, управляемые знаки, указатели скорости); средства диспетчерского контроля и управления движени ем; контрольно-диагностическая аппаратура.
Используемые в АСУД программы бывают технологические и служебные. Первые реализуют конкретные алгоритмы управления транспортными потоками, вторые являются неотъемлемой частью средств вычислительной техники и поставляются вместе с этой техникой предприятиями-изготовителями. Они обеспечивают необхо димые режимы работы УВК, его контролирование и диагностиро вание.
В обслуживающий персонал входит штат специалистов, выпол няющих функции управления движением и занимающихся эксплуа тацией и обслуживанием технических средств, подготовкой техно логических программ.
Технические средства АСУД в зависимости от выполняемых ими функций размещаются в УП системы или на периферии. АСУД может быть с единым общегородским управляющим пунктом или с несколькими районными управляющими пунктами (райони рованная структура). В последнем случае может быть общий центр для координации работы районных УП, а при его отсутствии между районными УП обеспечивается обмен информацией.
Районированная структура АСУД способствует сокращению длины линии связи и повышению надежности системы, так как выход из строя какого-либо района не приводит к существенным нарушениям в работе всей системы. Однако системы с полной центра лизацией обеспечивают удобство их эксплуатации, возможность эффективного диспетчерского управления, сравнительную простоту приема и передачи информации. Отпадает и необходимость в боль шом количестве помещений для оборудования районных УП. В силу этого большинство всех действующих АСУД выполняют с единым общегородским центром управления (рис. 7.1).
Подключение каждой единицы периферийного оборудования к линиям связи с управляющим пунктом обеспечивается с помощью УТ, полукомплекты которых размещаются как в УП, так и на перифе рии (в ДК или в специальных контейнерах).
Управление движением в рамках АСУД организовано по иерар хическому принципу. Это предполагает несколько уровней управле ния, отличающихся масштабностью решаемых задач. Учитывая свойства объекта управления (медленные периодические измене ния параметров потока, измеряемые минутами, кратковременные изменения скорости и плотности, измеряемые десятками секунд, интервалы между автомобилями, измеряемые секундами), можно выделить три уровня управления — стратегический, тактический и локальный.
Одним из основных алгоритмов, реализуемых АСУД, является гибкое координированное управление. Так как любая программа координации предполагает одинаковый цикл для всех перекрестков, ее невозможно распространить на всю улично-дорожную сеть города. Она будет пригодной только для какого-то одного так называемого района координации (обычно крупная магистраль с прилегающими улицами). Границами района могут быть перекрестки, не имеющие связи по потоку с соседними.
Поэтому на стратегическом уровне улично-дорожную сеть раз бивают на районы координации. В пределах одного района реали зуют программу, соответствующую транспортной ситуации в дан ном районе.
Дальнейшей задачей этого уровня управления является выбор из библиотеки содержащихся в памяти УВК программ наиболее подходящей этой ситуации базовой жесткой программы коорди нации. Для этого информация о параметрах потоков, являющаяся результатом ежесекундного опроса детекторов транспорта, накап ливается в УВК и усредняется. Интервал усреднения интенсив ности и скорости движения определяется динамикой изменения параметров потоков. В часы пик интервал усреднения обычно со ставляет 10—20 мин, в межпиковые часы 40—60 мин.
На стратегическом уровне УВК прогнозирует транспортную ситуацию на следующий период усреднения для того, чтобы програм ма координации выбиралась не из условий предыдущего интервала усреднения, а в соответствии с текущими параметрами движения. Для этого используются ранее накопленные статистические данные об изменении интенсивности и скорости в течение суток. Получен ные результаты позволяют выбрать из памяти УВК наиболее подхо дящую контрольную картограмму транспортной ситуации, которой соответствует заранее рассчитанная базовая программа, характеризующаяся определенными знаниями цикла, временных сдвигов и длительности основных тактов.
На тактическом уровне происходит подстройка базовой програм мы (общая коррекция) под реальную транспортную ситуацию в рай оне координации, которая отличается от контрольной интенсивностью и скоростью потоков.
И, наконец, на локальном уровне осуществляется местная кор рекция программы.
При смене программ координации могут возникнуть опасные ситуации, когда длительность зеленого сигнала может стать меньше или больше отвечающей требованиям безопасности движения. Кро ме этого, может нарушиться предусмотренный порядок чередования фаз.
Первая ситуация обычно блокируется на локальном уровне. При этом контроллеры независимо от команд, поступающих из УП, не выключают зеленый сигнал до истечения его заранее заданного минимального значения и, наоборот, выключают зеленый сигнал, когда его максимальная длительность, заложенная в контроллере, отработана. Вторая ситуация блокируется алгоритмом переходного периода, реализуемым УВК на тактическом уровне. Алгоритм пред усматривает плавную подстройку новой программы к действовав шему ранее режиму работы светофорной сигнализации.
Кроме программ координированного управления, в АСУД при необходимости реализуется ряд специальных технологических и служебных алгоритмов. К специальным технологическим алго ритмам относятся; включение участков ЗУ, обнаружение и ликви дация заторовых ситуаций, дистанционное диспетчерское и местное ручное управление светофорной сигнализацией.
Участки «зеленой улицы» включаются автоматически, если спе циальный автомобиль снабжен передвижным комплектом аппара туры приоритетного пропуска. В момент прохождения специально предназначенных для этой цели детекторов транспорта автомобиль посылает в УП запрос. В результате по мере его продвижения после довательно включаются участки «зеленой улицы» в соответствии с программой, заложенной в УВК. Длину каждого участка выбирают такой, чтобы время ожидания водителей в конфликтующих направ лениях не превышало 60 с. При отсутствии в автомобиле ПКА сигнал о включении участков «зеленой улицы» посылает в УВК диспетчер управляющего пункта или инспектор ГАИ с ВПУ контрол лера, которые заранее получают информацию о спецпроезде.
Обнаружение заторовых состояний основано на определении среднего времени присутствия автомобилей в контролируемых сече ниях, располагаемых в зоне перекрестка (см. подразд. 5.3). Бели это время превышает заранее заданное значение, делают попытку рассосать затор путем увеличения длительности зеленого сигнала в направлении затора. Если эта попытка не дает положитель ных результатов, то на предыдущем перекрестке включают позицию управляемого знака, в соответствии с которой поток (или часть по тока) отводится на объездные пути.
Вручную управляют светофорной сигнализацией на перекрестке в экстренных ситуациях (ликвидация последствий ДТП, заторы и т. д.). Это делает диспетчер с пульта управления УП, когда он может контролировать ситуацию с помощью телевизионного канала связи (см. рис. 7.1), либо инспектор ГАИ, находящийся на перекрестке, с ВПУ контроллера.
К служебным алгоритмам относятся реализация системы при оритетов команд, получение первичной информации о параметрах транспортных потоков и ее обработка в процессе реализации тех нологических алгоритмов, обмен информацией между техническими средствами, а также взаимодействие с диспетчером и контроль функционирования технических средств. Информация о парамет рах потоков и состоянии технических средств периодически выводит ся на печать с помощью типовых устройств, входящих в состав УВК.
7. 2. ПЕРИФЕРИЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СИСТЕМЫ
Задачами периферийного оборудования являются: сбор первич ной информации о характеристиках транспортных потоков; реали зация команд, поступающих из УП; формирование и посылка в УП телесигнализации о выполнении команд и об исправности оборудо вания; формирование и посылка в УП запросов на реализацию специальных режимов управления; управление светофорным объек том в локальном режиме в случае выхода из строя каналов связи с УП.
Выполнение этих задач обеспечивается техническими средствами, большая часть которых описана в гл. 4—6. Особенностью их исполь зования в АСУД является их связь с управляющим пунктом и ха рактер принимаемой и передаваемой информации.
Для соединения периферийного оборудования с управляющим пунктом в, современных АСУД применяют проводные каналы связи. Реализация этих каналов может быть выполнена посредством сооружения специальной кабельной сети. Однако ее создание требует значительных капиталовложений и сопряжено с большим объемом земляных работ по укладке кабеля на улично-дорожной сети горо да. Поэтому, как правило, в качестве каналов связи применяют арендуемые линии городской телефонной сети. Здесь решающим становится уменьшение числа физических каналов, которые являются весьма дефицитными. Решение этой задачи обеспечивается приме нением устройств телемеханики, позволяющих по одной физической линии передавать большое число команд и обратных информацион ных сигналов. Таким образом, неотъемлемой частью периферийного оборудования являются устройства телемеханики, которые могут быть составной частью этого оборудования или размещаться отдель но в специальных контейнерах, устанавливаемых рядом с проезжей частью.
Задачу сбора первичной информации о параметрах потока вы полняют детекторы транспорта. При этом для выбора базовой программы координации используются проходные детекторы (информа ция об интенсивности движения) и детекторы скорости, расположен ные в узловых точках улично-дорожной сети. Информация о заторовых ситуациях поступает от детекторов присутствия, которые обыч но размещают в зоне перекрестков. Для расчета самих базовых программ, помимо интенсивности и скорости потока, необходима информация о его составе, которая регистрируется специальным типом детекторов. Если детекторы, имеющие непосредственную связь с управляющим пунктом, расположены в зоне перекрестка, то для реализации этой связи могут быть использованы устрой ства телемеханики дорожных контроллеров (БОИП). В остальных случаях БОИП размещаются в специальных периферийных устрой ствах обмена информацией (рис. 7.2).
Реализацию поступающих из УП команд и управление светофор ным объектом в локальном (аварийном) режиме осуществляют дорожные контроллеры. Учитывая методы управления, реализуемые общегородскими АСУД, в данном случае применяются только конт роллеры непосредственного подчинения. Как было указано выше, устройства телемеханики встроены в контроллеры и обеспечивают прием и декодирование сигналов телеуправления и посылку в УП телесигнализации о выполнении команд и исправности контрол лера.
В нормальном режиме работы контроллер служит лишь транс лятором указанных команд. Его самостоятельность проявляется лишь в местной коррекции программ координации, поступающих из центра, при условии, что в контроллерах содержатся блоки местного гибкого регулирования. В локальном режиме контроллер полностью переходит на автономное управление, используя зало женную в нем резервную программу.
Контроллеры управляемых дорожных знаков по сравнению со светофорными выполняют меньший объем функций и имеют более простое конструктивное исполнение. Их связь с УП осуществля ется через УОИП.
К периферийному оборудованию относятся стационарные и пе редвижные комплекты аппаратуры приоритетного пропуска (СКА и ПКА), обеспечивающие автоматический запрос включения участков «зеленой улицы».
Стационарный комплект аппаратуры состоит из антенны и элек тронного блока. Антенна выполнена в виде одновитковой индук тивной рамки, которая подобно чувствительному элементу индук тивного детектора транспорта уложена под дорожное покрытие. Ее ширина зависит от числа полос движения в заданном направлении и может составлять 3—18 м. Длина антенны (размер в направлении движения) в основном зависит от скорости приоритетного автомо биля и обычно составляет 2 м. Электронный блок размещен в наполь ном контейнере, установленном рядом с проезжей частью. Через устройство телемеханики дорожного контроллера или УОИП стационарный комплект аппаратуры связан с УВК управляющего пункта.
Передвижной комплект аппаратуры приоритетного пропуска состоит из приемо-передающей антенны и блока запроса (рис. 7.3). Передающая антенна представляет собой индуктивную рамку, защи щенную от внешних механических воздействии электростатическим экраном. Приемная антенна выполнена на ферритовом сердечнике и расположена перпендикулярно плоскости передающей антен ны, что исключает их взаимное влияние. Обе антенны образуют единый конструктивный узел и размещаются под кузовом приоритет ного автомобиля. Блок запроса ЗУ расположен в кабине водителя.
При включении водителем блока запроса передающая антенна ПКА непрерывно излучает в направлении дорожного покрытия коди рованный сигнал. При проезде автомобиля над антенной СКА сигнал запроса передается в УВК, который в соответствии с предусмот ренной для этих целей программой посылает команды дорожным контроллером на включение участков ЗУ.
Аппаратура ПКА может устанавливаться на средствах пас сажирского общественного транспорта, автомобилях скорой помощи, милиции, пожарной охраны и других автомобилях специального назначения.
К периферийному оборудованию АСУД следует отнести также и внешние устройства, подключенные к дорожным контроллерам: выносные пульты управления (см. гл. 4); табло вызова пешеходной фазы (см. гл. 10); управляемые дорожные знаки (см. гл. 8).
7. 3. УПРАВЛЯЮЩИЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС
Управляющий вычислительный комплекс является высокопроиз водительным средством обработки информации и выполняет главную роль в обеспечении гибкого автоматического управления. Функции УВК предполагают его связь со всеми техническими средствами АСУД (рис. 7.4). Эти функции сводятся к следующему:
Для реализации перечисленных функций в состав УВК должен входить ряд устройств.
Функции УВК выполняются в различные интервалы времени. Опрос детекторов транспорта и контролируемого периферийного обо рудования, посылка команд на периферию, прием команд с пульта диспетчерского управления обычно имеют временной цикл 0,05 — 1 с, выполнение задач тактического уровня 1 — 2 мин, стратегического 5 — 30 мин.
Характерным для современных АСУД является построение УВК по двухпроцессорной схеме. При этом один из процессоров выпол няет задачи секундного цикла, второй — задачи стратегического и тактического управления. По такому принципу построены УВК на базе ЭВМ СМ-2М. В АСУД более раннего выпуска применялась однопроцессорная ЭВМ М-6000. Помимо числа процессоров УВК, СМ-2М отличается от М-6000 большим объемом оперативной памяти и более высоким быстродействием.
С учетом многообразия режимов обмена информацией УВК с под ключенными к нему внешними устройствами в его работе исполь зуется принцип приоритета, который реализуется программным пу тем. Высшим приоритетом пользуется синхронный обмен информа цией с периферийными устройствами, необходимый для эффективной работы контура автоматического управления. Обмен информацией, связанный с обслуживанием запросов оператора системы, выводом информации на печать или мнемосхему осуществляется лишь после окончания процесса синхронного обмена. Моменты начала и оконча ния этого процесса определяются сигналами таймера в соответствии с жесткой временной диаграммой. Таким образом, какие бы програм мы не выполнял УВК, к моменту связи с периферийными устрой ствами выполнение их прерывается таймером. После выполнения программы синхронного обмена с периферией (обычно она бывает очень короткой) УВК возвращается к выполнению прерванной программы.
Аналогично обеспечивается приоритетность остальных режимов. При этом текущий режим прерывается по признаку, заложенному в режиме более высокого приоритета.
7.4. СРЕДСТВА ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Основными задачами диспетчерской службы являются: управле ние движением в особых случаях, не предусмотренных программами УВК; управление при сбоях в каналах связи или выходе из строя УВК; наблюдение за процессом функционирования АСУД.
Под особыми случаями понимаются дорожно-транспортные про исшествия (ДТП), аварии инженерных сетей или сооружений, мас совые мероприятия в городе или отдельном его районе (демон страции, спортивные праздники), приоритетный пропуск автомоби лей, не оборудованных аппаратурой ПКА (или в местах, где отсут ствует СКА).
При выходе из строя УВК нарушается контур автоматического гибкого управления. Диспетчер должен, используя резервное про граммное устройство, обеспечить координированное управление в контролируемых АСУД районах со сменой программ в заданное вре мя суток. При необходимости отдельные перекрестки могут быть переведены диспетчером в режим локального управления.
Наблюдение за процессом функционирования АСУД преследует цель выявить все недопустимые отклонения от нормального режи ма работы. Такие отклонения могут возникать вследствие отказов технических средств АСУД или из-за несовершенства программного обеспечения УВК.
При возникновении указанных ситуаций действия диспетчер ского персонала могут быть стандартными (предусмотренными спе циальной инструкцией) или носить индивидуальный характер в зависимости от опыта и искусства оператора (например, при ликви дации последствий ДТП).
Для решения основных задач технические средства КДУ обес печивают диспетчера необходимой информацией и возможностью дистанционного управления периферийными объектами системы. К средствам информационного обеспечения относятся: мнемосхемы района, контролируемого АСУД; дисплеи, средства телевизионного надзора за движением; средства телефонной и радиосвязи. Для осуществления функций контроля и управления служат пульты операторов.
Мнемосхема представляет собой схематическое изображение дорожной сети города с элементами сигнализации. Нередко для размещения видеоконтрольных устройств средств телевизионного надзора к мнемосхеме крепят специальные боковые каркасы (рис. 7.5). Элементами сигнализации являются расположенные на мнемосхеме в узловых точках улично-дорожной сети индикаторы, реализуемые, как правило, на лампах накаливания. Цвет индика торов соответствует определенной информации, выводимой на мне мосхему: о режимах функционирования системы или ее устройств (координированное управление, «зеленая улица», ручное управление и т. д.); о неисправности технических средств; о транспортной си туации в районе управления (например, сигнал о заторе в движе нии). Цвет индикатора выбирают на стадии проектирования системы.
Более детальную информацию, расшифровывающую сигналы мне мосхемы, оператор может получить через дисплей. При этом опера тор обращается непосредственно к массивам информации, храня щимся в УВК. Например, по запросу оператора на экран дисплея может выводиться информация по отдельному перекрестку (номер программы управления, текущее состояние фаз регулирования), по группе перекрестков (интенсивность, скорость потоков), по системе в целом (характер неисправности оборудования). Дисплей может быть использован и как устройство ввода информации. Таким образом, он является средством оперативного обмена информацией между человеком и УВК в АСУД.
Входящая в КДУ телефонная и радиосвязь состоит из сети проводных и радиоканалов. Они соединяют управляющий пункт АСУД с подразделениями ГАИ и другими службами, имеющими отношение к дорожному движению и обеспечению его безопасности. По этим каналам диспетчерский персонал получает устную инфор мацию о транспортной ситуации в районах, дорожной обстановке, запросы о спецрежимах управления. Эти же средства связи могут быть использованы для оперативного управления движением с при влечением дорожно-патрульной службы ГАИ.
Подсистема телевизионного надзора используется для визуаль ного контроля условий движения на наиболее сложных транспорт ных узлах. Причем на одном пересечении может быть установлено несколько передающих телевизионных камер, которые крепятся на специальных опорах, мачтах уличного освещения, а также на стенах и крышах зданий и сооружений. Камеры имеют защитный ко жух, а также устройства подогрева и вентиляции. Управ ляет положением камеры, ее включением, отключением и фоку сированием оператор дистанционно из УП посредством устройств телемеханики (см. рис. 7.1). При необходимости изображение, выво димое на ВКУ, может быть записано на видеомагнитофон для последующего анализа дорожных ситуаций и действий диспетчер ского персонала в этих условиях.
Для непосредственного осуществления функций контроля и управления служат пульты управления. Пульт управления имеет связь с УВК, дисплей, панель дистанционного управления передаю щими телевизионными камерами и видеоконтрольными устройствами, коммутатор прямой телефонной связи, панель управления радиостан цией. Органы управления на пульте выполнены в виде кнопок и кла вишей с соответствующей системой индикации. Пульт управления размещается таким образом, чтобы оператор имел хороший обзор мнемосхемы и экранов ВКУ.
7.5. ХАРАКТЕРИСТИКА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АСУД
Общие принципы построения и функционирования общегородских АСУД заложены в системах, действующих в СССР и других странах. Специфические особенности этих систем определяются характером применяемого оборудования и масштабом охвата системой улично-дорожной сети города. Поскольку технические средства управления движением, а также средства вычислительной техники непрерывно совершенствуются, целесообразно рассматривать характерные осо бенности отечественных АСУД в соответствии с этапами развития технических средств. Вместе с тем, несмотря на различие этих систем с точки зрения их технической реализации, им присущи общие черты. Это наличие единого центра управления и модульный принцип построения. Последнее обстоятельство делает возможным постепенное наращивание системы по мере увеличения числа свето форных объектов, включаемых в АСУД.
АСУД на базе технических средств первого поколения. К се рийно выпускавшимся в этот период общегородским системам управ ления дорожным движением относится АСУД «Город-М». Впервые подобная система была внедрена в 1975 г. в Алма-Ате, а в даль нейшем в таких крупнейших городах, как Новосибирск, Фрунзе, Кемерово, Томск, Ташкент и др. Структура системы «Город-М» в принципе соответствует показанной на рис. 7.1.
В системе в качестве периферийного оборудования применяют ся контроллеры непосредственного подчинения БКТ-6 и БКТ-7; детекторы транспорта ДТИ-М и построенные на их базе датчики ско рости, управляемые дорожные знаки, устройства приема и передачи информации. В управляющем пункте размещены: управляющий вы числительный комплекс, мнемосхема, пульт управления, устройства согласования с линией связи, резервное программное устройство.
Управляющий вычислительный комплекс создан на базе вычисли тельного комплекса М-6000 агрегатной системы средств вычисли тельной техники (АСВТ-М) с одним процессором. К процессору можно подключить 1—8 ОЗУ. Для накопления статистической ин формации используется накопитель на магнитных лентах (НМЛ), подключаемый одной интерфейсной картой к процессору, другой – к каналу прямого доступа в память. Это позволяет разгрузить про цессор при работе с НМЛ.
Задание определенного действия УВК и его синхронизацию с другими устройствами выполняет таймер. Прерывание по таймеру имеет высший приоритет.
Пульт управления оборудован устройством ввода-вывода ин формации и станцией индикации данных, что позволяет оператору набирать и редактировать набранную информацию в ЭВМ, а также выводить на экран дисплея специальные символы ввода-вывода.
Для вывода информации на печать используются устройство печати с клавиатурой («Консул-260»), а также при большом мас сиве информации параллельное печатающее устройство. Информа ция из УВК с помощью ленточного перфоратора может быть выведе на на перфоленту. Для связи УВК с периферийными объектами применяется расширитель ввода-вывода.
Использование УВК, построенного по однопроцессорной схеме, предполагает специальный временной режим его работы. Период ра боты состоит из двух этапов: усреднение информации и определение режимов управления. Эти этапы работы реализуются поочередно, однако выдача управляющих сигналов на периферию, контроль их выполнения и работы периферийных устройств осуществляются на обоих этапах ежесекундно.
Резервное программное устройство содержит 3 программы ко ординации, применяемые при выходе из строя УВК.
В состав пульта управления (кроме упомянутых устройств ввода-вывода) входят устройства управления средствами телевидения, средства телефонной связи, блоки контроля и диспетчерского управления, блоки маршрутных «зеленых улиц». Данные устройства работают в системе без связи с УВК.
«Город-М» построен по модульному принципу. Один модуль со держит до 150 каналов связи. Так как часть из них использует ся для связи с детекторами транспорта и управляемыми знаками, практически число перекрестков, управляемых одним модулем, не превышает 100. При необходимости может быть подключен второй модуль. Между модулями осуществляется связь по режимам управ ления. Дальнейшее наращивание системы требует дополнительной ЭВМ, не входящей в состав модулей и служащей для координации их работы.
АСУД на базе технических средств второго поколения. Серий но выпускаемая общегородская АСУД этого типа — «Город-М1» - выполнена полностью на базе технических средств АСС УД. Впервые она была внедрена в г. Омске в 1980 г., в последующие годы - в Минске, Харькове, Кишиневе, Риге, Ярославле и др.
«Город-М1» строится путем дальнейшего расширения АСУД 2.2. В качестве периферийного оборудования используются модифика ции контроллеров непосредственного подчинения, типов ДКМ 5 и ДКМ 6, управляемые дорожные знаки и необходимые для управ ления этими знаками контроллеры ДК 7, детекторы транспорта ДТ1 —ДТ6, стационарные комплекты аппаратуры приоритетного пропуска (СКА), периферийные устройства обмена информацией (УОИП и УВО).
В состав управляющего пункта (рис. 7.6) входят: управляю щий вычислительный комплекс на базе ЭВМ СМ-2М; мнемосхема; пульты контроля и управления; шкафы управляющего пункта.
Устройство телемеханики (БОИЦ), средства диспетчерского управления, а также программное устройство, выступающее в данном случае в роли резервного, содержатся в ШКТУП В контуре автоматического гибкого управления БОИЦ этих шкафов исполь зуются для обмена информацией между УВК и соответствую щими БОИП периферийных объектов. При выходе из строя УВК система работает так же, как и АСУД 2.2.
Контур диспетчерского управления реализуется через блоки, содержащиеся в ШК.1УП. Как и в системе «Город-М», диспетчер также имеет широкую возможность использовать устройства ввода-вывода информации, средства промышленного телевидения, радио – и проводной связи.
Наращивание емкости управляющего пункта производится группами по 15 каналов управления (один шкаф ШКТУП) в пределах одного ПКУ и по 45 каналов при увеличении числа ПКУ.
На технических средствах АСС УД базируется и система управ ления дорожным движением СТАРТ, первая очередь которой введена в эксплуатацию в Москве. Принципы функционирования системы являются такими же, как и изложенные ранее. Она отличается масштабностью, учитывая, что в Москве около тысячи светофорных объектов. Первая очередь системы охватывает центральный район города в пределах Садового кольца. Управляющий вычислитель ный комплекс выполнен по многопроцессорной схеме и на первом этапе развития состоит из трех одинаковых модулей. Улично-дорожная сеть центрального района разделена на две части, каждая из которых обслуживается одним модулем. Третий модуль являет ся резервным и автоматически вводится в действие при отказе любого из рабочих модулей.
Работа диспетчерского персонала управляющего пункта системы СТАРТ организована по иерархическому принципу. Операторы контролируют движение и управляют им в отдельных районах улично-дорожной сети, а диспетчеры — ответственные дежурные по городу координируют действия операторов и принимают решения по важнейшим вопросам управления движением на общегородском уровне.
В зале УП имеются центральная мнемосхема, а также мне мосхемы центральной части города и шести секторов улично-дорожной сети за пределами Садового кольца. Соответственно у каждой мнемосхемы оборудованы свои операторские пульты управления.
На первом этапе развития системы общее число пунктов, обо рудованных передающими телевизионными камерами, составляют 24. По числу контролируемых пунктов в центре управления имеются 24 ВКУ. Они объединены в единый полиэкран, располагаемый перед мнемосхемой центральной части города (рис. 7.7). Ответственный дежурный имеет дополнительное ВКУ, на экран которого он может вызвать любое изображение, просматриваемое на полиэкра не системы.
Все пульты операторов снаб жены дисплеями, которые позво ляют получить детальную ин формацию о состоянии обору дования системы и параметрах транспортного потока. Кроме этого, пульты снабжены теле фонными коммутаторами, пане лями управления телевизион ными каналами и каналами связи с УВК.
АСУД на базе технических средств третьего поколения. В рамках этого поколения в нашей стране разработаны сис темы управления движением с расширенной технологией на базе микропроцессорной техни ки — АСУД «Сигнал». Струк тура таких систем является многоуровневой с различными типами центров управления - зональным, районным, общего родским (рис. 7.8). Таким образом, в отличие от ранее описанных систем с единым центром управ ления эти системы имеют промежуточные УП.
На нижнем уровне движением управляет КЗЦ, который выполнен на базе микропроцессора (МП) дорожного контроллера и эксплуати руется в тех же условиях, что и ДКМП. На этом уровне диспетчер ское управление не предусмотрено. В качестве периферийного обо рудования могут быть использованы как ДКМП, так и системные контроллеры АСС УД. В функции КЗЦ входят хранение и смена базовых программ координации, их коррекция по алгоритму гради ентного управления (см. подразд. 6.3), автоматическое включение «зеленой улицы» при поступлении запроса с аппаратуры приоритет ного пропуска.
Контроллер районного центра (КЗЦ1) управляет зональными центрами с возможностью диспетчерского воздействия с помощью пульта оперативного управления (ПОУ). Он обеспечивает сопряже ние базовых программ для нескольких зональных центров.
Районные центры подключаются к общегородскому управляю щему пункту, имеющему в своем составе УВК на базе СМ ЭВМ и средства диспетчерского управления. В УВК формируются базовые программы, выравнивающие загрузку основных магистралей при переходе из района в район, а также накапливаются и обрабаты ваются статистические данные о параметрах транспортных потоков. Благодаря реализации большинства алгоритмов оперативного управ ления на нижних уровнях в УВК решаются не только стратеги ческие задачи по управлению транспортными потоками, но и вопросы, связанные с деятельностью служб городских ГАИ.
К одному КЗЦ может быть подключено до 16 перекрестков, к КЗЦ1—до 6 зональных центров. Общегородская АСУД может охватывать улично-дорожную сеть из нескольких районов с общим числом перекрестков до 1000 и соответственно с числом КЗЦ1 до 10. Подобная структура обеспечивает возможность применения АСУД «Сигнал» в различных городах, начиная с самых малых (напри мер, с одной оживленной магистралью) и кончая крупнейшими городами с большим числом транспортных зон. В последнем случае система расширяется путем образования новых зональных и район ных центров.
Эффективность АСУД. Внедрение АСУД является одним из наиболее быстрых и эффективных методов решения транспортной проблемы городов. Обычно ее эффективность определяют путем пе риодических обследований условий движения на контролируемой АСУД улично-дорожной сети.
В качестве основных показателей эффективности обычно при нимают время задержки и число остановок транспортных средств на перекрестках, среднюю скорость движения, расход топлива, пропускную способность дорожной сети, уровень безопасности дви жения. Эти показатели определяют на одних и тех же участках улич но-дорожной сети, в одно и то же время года и суток при включенной и выключенной системе (или до внедрения системы и после ее внедрения). Сравнение полученных значений характеризует ее эф фективность.
Периодические обследования эффективности АСУД были прове дены в Ташкенте, Алма-Ате, Кишиневе, Риге, Новосибирске и др. Результаты обследований показали, что при оптимальном управлении задержки транспортных средств в среднем снижаются на 40%, а ско рость сообщения увеличивается на 10—20%. Выравнивание скоро сти, уменьшение числа остановок, а также торможений и разгонов транспортных средств способствуют сокращению числа ДТП в сред нем на 15% и расхода топлива на 8—14%. По этим же причинам на 20—25% снижается загазованность воздуха. Срок окупаемости АСУД типа «Город» обычно составляет 1,5—2 года.
Кроме перечисленных показателей, эффективность АСУД прояв ляется в уменьшении числа заторов в часы пик, увеличении про пускной способности улично-дорожной сети (за счет снижения задер жек и оптимальной загрузки сети в соответствии с реальными запросами), в улучшении оперативности надзора за движением, воз можности автоматической реализации специальных режимов управ ления.
Система обеспечивает автоматизированный сбор информации о параметрах потоков, ее обработку, накопление и хранение статисти ческих данных. Ранее эти данные собирали вручную.
Показатели эффективности зарубежных общегородских АСУД согласуются с вышеприведенными данными.
7.6. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ
Условия движения на автомобильных дорогах постоянно изме няются. Причинами этого являются сезонные и суточные колебания интенсивности и состава потока, метеорологические условия и со стояние дорог. Чем больше амплитуда этих изменений, тем более необходимым становится оперативное управление движением.
Основными задачами такого управления являются достижение максимального уровня пропускной способности дороги и обеспече ние безопасности движения при определенных ограничениях, накла дываемых на транспортный поток. При этом управляющие воздей ствия сводятся в основном к ограничению скоростей движения, перестроений транспортных средств, въездов на дорогу, к закрытию отдельных участков дорог с переводом потока на дублирующие доро ги, предупреждение водителя о предстоящих изменениях условий движения.
Техническими средствами для реализации этих воздействий мо гут быть управляемые дорожные знаки, светофоры, детекторы тран спорта и датчики метеоусловий, контроллеры, передающие телеви зионные камеры, средства радио - и телефонной связи, а также обору дование управляющих пунктов, обеспечивающее функционирование контуров автоматического и диспетчерского управления.
В зависимости от категории дороги и решаемых задач по управ лению движением могут применяться несколько типов систем.
Локальные системы обеспечивают автоматизированное управле ние движением на отдельных участках дорог, в тоннелях, на круп ных мостах.
Магистральные системы предназначены для автоматизированного управления на крупной автомагистрали (как правило, автомобиль ные дороги 1 категории). Они обеспечивают управление въездами на автомагистраль, реверсивное движение, перераспределение по токов, информационное обеспечение водителей, оперативное управ ление дорожной аварийной службой и службой текущего и зимнего содержания дорог.
Сетевые системы выполняют функции магистральных систем на сети автомобильных дорог области или крупного транспортного узла. Они соединены с АСУД в крупных городах.
Информационно-управляющие системы обеспечивают передачу управляющей информации индивидуально в каждый автомобиль посредством специальных радиоканалов.
Автоматизированные системы управления функционированием дорог обеспечивают контроль состояния дорог и дорожного дви жения, управления деятельностью дорожно-эксплуатационной службы.
Наибольшее распространение из перечисленных получили локаль ные и магистральные системы. Несмотря на различный круг задач, внегородские магистральные системы и городские АСУД имеют об щие принципы построения и функционирования. Как и в городских АСУД, здесь можно выделить контуры автоматического и диспетчерского управления, работа которых обеспечивается установленным на дороге периферийным оборудованием и оборудованием управляющего пункта. Управление основано на информации о параметрах транспортных потоков и метеорологических условий движения (темпера тура, сила ветра, гололед, туман и т. д.). Причем для контура, автоматического управления управляющие воздействия рассчитаны заранее и заложены в памяти УВК. При передаче на периферию они корректируются с учетом реальной транспортной ситуации.
Состав входящих в систему технических средств зависит от решаемой системой задачи.
Одной из главных задач является реализация скоростного ре жима, обеспечивающего безопасность движения. Для выработки управляющих воздействий собирают информацию о параметрах движения, метеоусловиях и состоянии дорожного покрытия. Для сбора этой информации используют детекторы транспорта (скорость, плотность, интенсивность и состав потока), датчики метеоусловий (видимость, туман, гололед, сила и направление ветра и т. д.), передвижные лаборатории (коэффициент сцепления, ровность покрытия), средства телевидения, радио- и проводной связи (сведения о заторах, ДТП, повреждениях дорожных сооружений). В управляющем пункте ЭВМ обрабатывает поступающую информа цию и на основе критериев влияния на скорость движения указанных факторов вырабатывает команды, посылаемые в исполнитель ные устройства. В роли последних чаще всего выступают УЗН, с по мощью которых водителей предупреждают о конкретной опасности или при необходимости ограничивают скорость до допустимого зна чения.
Путем координированной работы УЗН скорость ограничивают ступенчато для обеспечения необходимого уровня безопасности. Например, если поступает команда на каком-либо участке дороги ограничить скорость до 40 км/ч, а верхний предел скорости на авто магистрали 100 км/ч, то на подходе к этому участку включаются позиции УЗН 80 и 60 км/ч. Процесс управления УЗН автоматизи рован и осуществляется либо в рамках контура автоматического управления, либо диспетчером, который вводит в ЭВМ лишь номер участка дороги и характер ограничения.
Аналогично решается вопрос о закрытии отдельных полос дви жения, временном переводе потока на проезжую часть встречного направления или дублирующую дорогу.
Въезды на автомагистраль также находятся под контролем управ ляющего пункта. Здесь устанавливают светофоры и контроллеры, реализующие поиск разрыва в транспортном потоке на автомагист рали. При обнаружении разрыва транспортные средства выпускают ся на автомагистраль. При определенных условиях (высокой интен сивности, проезде спецавтомобилей) центр запрещает поиск разры вов, а следовательно, и выезд на автомагистраль.
Вдоль всей магистрали через каждый 1,5—2 км предусмотрена установка сигнально-переговорных стоек для связи участников движения, сотрудников ГАИ и службы эксплуатации дороги с дис петчером системы. Это позволяет диспетчеру своевременно полу чить устную информацию о ДТП, аварийном состоянии дорожных сооружений, заторах и принять необходимые меры (вызвать меди цинскую или техническую помощь, ремонтную бригаду).
По аналогии с общегородскими АСУД в управляющем пункте широко представлены средства отображения информации. Это преж де всего мнемосхема автомагистрали и видеоконтрольные устрой ства подсистемы телевизионного надзора. На мнемосхеме показано расположение всех периферийных технических средств и режим их работы в данный момент времени (позиции УЗН, сигналы светофо ров). Кроме этого, условными символами обозначены участки, где возникают предзаторовые ситуации, опасные для движения метео условия, ДТП.
Пульт управления диспетчера снабжен дисплеем для связи с УВК и вывода данных о параметрах транспортных потоков, состоянии оборудования системы и метеоусловиях на отдельных участках авто магистрали. На пульте имеются средства для ручного управления движением и средства связи с сигнально-переговорными стойками, ГАИ, дорожно-эксплуатационной службой.
Для уменьшения каналов связи применяют устройства телеме ханики.
Указанные принципы управления положены в основу разрабо танной в СССР типовой системы автоматизированного регулирова ния движения на автомобильных магистралях АРДАМ, внедрение которой предполагается на ряде дорог высших категорий общего сударственного значения.
Контрольные вопросы
Глава 8
Дорожные знаки
8.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ
Дорожные знаки применяют на автомобильных дорогах и улицах для организации движения по принятой схеме и обеспечения его бе зопасности. Они устанавливают определенный порядок или информи руют водителей и пешеходов об условиях движения на пути их сле дования.
Дорожные знаки классифицируют по информационно-смысловому содержанию, а также по ряду других признаков, связанных с особенностями их конструктивного исполнения.
Конвенция о дорожных знаках и сигналах 1968 г. подразделя ет знаки по информационно-смысловому содержанию на предупреж дающие, обязательного предписания и указательные. В рамках этих рекомендаций, а также с учетом материалов дополнительного Европейского соглашения 1971 г. в нашей стране принято семь групп дорожных знаков: предупреждающие, приоритета, запрещающие, предписывающие, информационно-указательные, сервиса, дополни тельной информации (таблички). Название группы говорит об их функциональном назначении. Предупреждающие, информационно-указательные знаки и знаки сервиса информируют о дорожных усло виях, порядке движения, различных объектах на дороге или вблизи нее.
Запрещающие и предписывающие знаки, а также знаки приори тета вводят определенные ограничения, которые распространяются на всех или какую-то группу участников движения.
Знаки в целях быстрого и надежного их восприятия характери зуются определенными формой, размером и цветом фона, зафикси рованными в ГОСТ 10807—78 «Знаки дорожные. Общие технические условия».
В силу сложившейся традиции предупреждающие знаки (за редким исключением) имеют форму треугольника, запрещающие и предписывающие — круга, информационно-указательные и серви са — квадрата или прямоугольника. Знаки приоритета могут иметь одну из перечисленных форм.
Независимо от конструкции знака, времени суток, погодных и дорожных условий должно быть обеспечено своевременное восприя тие водителем передаваемой знаком информации. Поэтому стандар том предусмотрены для дорожных знаков одной и той же группы (кроме табличек) четыре типоразмера (табл. 8.1). Качество восприятия информации зависит от времени, в течение которого водитель) видит знак, и его углового размера
где h3Н — размер знака, т. е. размер одной из сторон треугольника, квадрата, меньшей стороны прямоугольника или диаметр круга, м; l0 — расстояние, на кото ром водитель опознает знак, м.
С увеличением скорости, числа полос и интенсивности движе ния процесс восприятия водителем знака затрудняется. С учетом порогового углового размера, максимально разрешенной скорости движения и видимости в светлое время суток
где αР— модальное значение порогового углового размера опознания знака днем, мин; Vр — максимально разрешенная скорость, км/ч.
В СССР, как и во многих других странах, присоединившихся к международным соглашениям 1949 и 1968 гг., приняты символи ческие дорожные знаки. Вместе с тем некоторые информационно-указательные знаки наряду с общепринятыми символами имеют тек стовое содержание индивидуального характера. Такие знаки инди видуального проектирования информируют водителя о направлениях движения или расстояниях до объектов, находящихся на маршруте следования, обозначают начало или конец населенного пункта, наименование объекта. Размеры знаков индивидуального проектиро вания не соответствуют рекомендациям, содержащимся в табл. 8.1, и определяются в каждом конкретном случае в зависимости от приведенного на знаке текста.
Таблица 8.1
|
Типо-разиер знаков |
Условия применения знаков |
Сторона треугольника, мм |
Диаметр круга, сторона квадрата, мм |
Сторона прямоугольника, мм |
|
|
вне населённых пунктов |
в населённых пунктов |
||||
|
I |
Дороги с одной полосой движения |
Улицы местного назначения |
700 |
600 |
600 × 900 |
|
II |
Дороги с двумя и тремя полосами движения |
Магистральные улицы |
900 |
700 |
700 × 1050 |
|
III |
Дороги с четырьмя и более полосами движения |
Скоростные дороги |
1200 |
900 |
900 × 1350 |
|
IV |
Участки автомагистралей, где производятся ремонтные работы: опасные участки на других дорогах |
- |
1500 |
1200 |
- |
В соответствии с ГОСТ 10807 — 78 компоновочные размеры знаков индивидуального проектирования, изображений и надписей на них определяются высотой букв hП, из которых формируется надпись. Эта высота находится в пределах 100—500 мм и выбирает ся при компоновке знака в зависимости от категории автомобиль ной дороги или улицы города. От высоты буквы, в свою очередь, зависит ширина литерной площадки, в которой размещена эта буква на масштабной сетке. Общая длина надписи определяется суммой литерных площадок. Остальные элементы знака: ширина каймы, расстояние между каймой и надписью, расстояния между строками зависят также от принятой высоты hП (рис. 8.1). Габаритные размеры знака определяют после его компоновки.
Процесс проектирования этих знаков является довольно трудо емким, поэтому разработаны специальные программы их расчета на ЭВМ. В частности, программа ВНИЦБД МВД СССР и института «Белгипродор» предусматривает ввод следующих исходных данных: высоты буквы hП для каждой надписи, цвета фона, кода стрелки, наименования объекта, информации о номере маршрута и расстоянии до объекта в километрах. Все типы стрелок закодированы. Если в процессе ввода данных нет специальной команды, стрелки, указы вающие прямо и налево, располагаются на знаке слева, указываю щие направо — справа.
При наличии графопостроителя ЭВМ позволяет получить эскиз знака со всеми размерами. При его отсутствии на печать выводит ся координатная сетка, на которой каждый информационный эле мент знака представлен в виде прямоугольника с указанием ши рины, высоты и координат нижнего левого угла относительно ле вого края знака и нижней границы поля. (Под полем понимается часть знака, предназначенная для одного фона или информации об одном направлении движения.) Кроме этого, указываются ширина каймы, радиус ее закругления, ширина зазора между полями. В дальнейшем при изготовлении знака на координатную сетку нано сят все надписи и стрелки по шаблонам. Программу реализуют на ЭВМ серии ЕС.
Помимо формы и размера, важную роль для надежного восприя тия знаков играет их цвет. За некоторым исключением предупреж дающие и запрещающие знаки имеют белый фон, а предписываю щие, информационно-указательные и знаки сервиса — синий. При этом знаки, которые информируют о направлениях движения к насе ленным пунктам или определенным объектам, обладают своеобраз ным цветовым кодом, позволяющим водителю легче ориентироваться при выборе маршрута. Цвет фона этих знаков зависит от катего рии дороги, на которой они будут установлены. Зеленый цвет принят для автомагистралей, белый — для дорог в пределах населенных пунктов и синий — в остальных случаях.
Если на знаке даны названия нескольких пунктов, движение к которым будет осуществляться по дорогам разных категорий, каждое название располагают на части знака со своим (соответст вующим) фоном. На рис. 8.1 надписи Горький и Юрьев-Польский находятся на синем фоне, так как к этим населенным пунктам ведут обычные дороги (не автомагистраль). Гостиница «Влади мир» находится в городе, поэтому фон нижней части знака будет белым.
По способу освещения дорожные знаки подразделяют на три вида: с внешним освещением, внутренним и со световозвращением. К первому виду относят знаки с индивидуальными наружными источниками света. Знаки с внутренним освещением имеют также автономный источник света, но он расположен внутри корпуса зна ка. Знаки со световозвращением не имеют своего источника света и в темное время суток освещаются фарами автомобилей. Знаки последнего вида используются, как правило, на дорогах вне населен ных пунктов.
Знаки могут быть неуправляемыми и управляемыми (многопози ционными). В первом случае знак имеет постоянный символ, и пе редаваемая им информация может быть изменена только заменой этого знака другим.
Управляемый знак имеет несколько символов, из которых демон стрируется только один. При соответствующей команде такой знак может менять символ (позицию) и тем самым передаваемую им информацию.
В соответствии с государственным стандартом каждый дорож ный знак имеет свой номер, состоящий из двух или трех цифр (чисел). Первая цифра означает номер группы, вторая — номер знака в группе, третья — разновидность знака. Номера знаков, а также их форма, цвет символа и фона приведены на цветной вклей ке. В тексте учебника (в целях сокращения) при упоминании знаков используются только их номера, указанные на цветной вклейке.
8.2. УСТАНОВКА И ЗОНЫ ДЕЙСТВИЯ ЗНАКОВ
Место установки. При выборе места установки знака учитывают характер передаваемой им информации, особенности зрительного восприятия знака водителями, а также интенсивность и скорость движения транспортных средств на этом участке. В зависимости от значения знака водитель может совершать различные действия, вплоть до остановки автомобиля. Поэтому расстояние видимости и расстояние от знака до места, о котором он предупреждает, должны быть достаточными для оценки его содержания, приня тия решения и выполнения водителем определенных действий по управлению автомобилем.
В соответствии с ГОСТ 23457—86 «Технические средства ор ганизации дорожного движения. Правила применения» предупреж дающие знаки (за редким исключением) устанавливают на автомо бильных дорогах на расстоянии 150—300 м от начала опасного уча стка, а в населенных пунктах на расстоянии 50—100 м. При этом учитывают, что скорость движения в первом случае выше, чем во вто ром. Такие расстояния обеспечивают изменение скоростного режима до подхода автомобиля к опасному участку.
Все запрещающие и предписывающие знаки, а также знаки при оритета (кроме знаков 2.3.1—2.3.3) устанавливают непосредствен но перед участками дорог, на которых изменяется порядок движе ния или вводятся какие-либо ограничения. Знаки 2.3.1—2.3.3 вы полняют функцию предупреждения, поэтому их устанавливают так же, как и предупреждающие знаки.
Большинство информационно-указательных знаков и все знаки сервиса устанавливают перед началом участка дороги с характер ными условиями движения или перед объектом, о которых эти зна ки информируют. Исключения составляют знаки предварительного указания направлений, которые (как и предупреждающие знаки) должны быть установлены заранее. Расстояние их установки до бли жайшего пересечения в каждом случае оговаривается стандартом.
Зона действия. Предупреждающие знаки информируют об опре деленном участке дороги повышенной опасности, протяженность ко торого определяет сам водитель. Если дорожная обстановка не да ет четкого представления о протяженности участка, то предупреж дающие знаки целесообразно применять с табличкой 7.2.1. Так, рекомендуется указывать зону действия знаков 1.12.1 и 1.12.2, если последовательно друг за другом расположены три и более крутых по ворота; 1.13 и 1.14, если спуск или подъем не просматриваются на всем протяжении; 1.29, если при въезде в тоннель не виден его противоположный конец.
Ограничения, вводимые запрещающими и предписывающими зна ками, распространяются, как правило, до ближайшего перекрестка (при отсутствии перекрестка—до конца населенного пункта). Это объясняется возможностью выезда из бокового проезда на дорогу с введенным ограничением водителя, который об этом ограничении не знает. При необходимости зону действия можно уменьшить с помощью соответствующих табличек или знаков. Увеличить ее можно только путем их повторения после каждого перекрестка. Наряду с этим среди запрещающих и предписывающих имеются знаки локаль ного действия. Вводимые ими ограничения распространяются лишь на то пересечение или то сечение дороги, перед которым они установ лены. К ним относятся знаки 3.1, 3.18.1, 3.18.2, 3.19, 4.1.1 — 4.2.3, причем знак 4.1.1, установленный в начале улицы (после перекрестка), также действует до ближайшего пересечения.
Среди знаков приоритета локальный характер носят знаки 2.4 и 2.5. Их устанавливают непосредственно перед местом, где нужно уступить дорогу (без остановки или с остановкой тран спортных средств). Знаки 2.6 и 2.7 действуют только на узкий уча сток дороги, устанавливая очередность проезда. Знаки 2.3.1—2.3.3 предупреждают о пересечении второстепенной дороги, поэтому зона их действия — до ближайшего перекрестка.
Действие информационно-указательных знаков и знаков сервиса обычно распространяется на конкретный участок дороги, где уста новлен определенный порядок Движения, либо до объекта, о ко тором эти знаки информируют. Зона действия знака 5.18 «Рекомен дуемая скорость» распространяется до ближайшего перекрестка.
Особое место занимают знаки, информирующие об определен ном порядке движения на дороге или в населенном пункте. Инфор мация о порядке движения на дорогах осуществляется с помощью знаков 2.1, 5.1, 5.3, 5.5, 5.10.1 и 5.35. Зона действия этих зна ков (независимо от встречающихся на пути следования перекрест ков) заканчивается лишь после установки соответствующих знаков 2.2, 5.2 и т. д. Разумеется, водители, выезжающие из боковых проездов на дороги, должны быть проинформированы о порядке дви жения на этих дорогах. Это обеспечивается путем установки зна ков 5.1 и 5.3 с табличками 7.1.3—7.1.4 или специальными знаками, предусмотренными стандартом.
Зона действия знаков 5.22 и 5.24 так же, как и в предыду щих случаях, заканчивается после установки знаков 5.23 или 5.25 со ответственно. Они вводят определенный порядок движения не на отдельной дороге, а в пределах всего населенного пункта, поэтому их устанавливают на всех его въездах. Место установки знака 5.22 не обязательно должно совпадать с административной границей населенного пункта. Его целесообразно устанавливать после этой границы там, где фактически требуется вводимое знаком ограниче ние скорости (начало жилой застройки, пешеходного движения).
Повторение, дублирование и предварительная установка знаков. В практике организации движения нередко возникает необходи мость в установке двух и более одинаковых знаков. При этом один из них является основным, а остальные выполняют роль повтор ных, дублирующих или предварительных знаков (рис. 8.2). Основ ным является знак, в отношении которого в соответствии с тре бованиями ГОСТ 23457—86 принято решение о его установке. Основной знак, кроме специально оговоренных случаев, устанав ливают справа по ходу движения.
Повторение знака — это установка знака, одноименного с основ ным, на некотором расстоянии за ним по ходу движения.
Дублирование знака — это установка знака, одноименного с основным, в одном створе слева от дороги, на разделительной по лосе (островке) или над проезжей частью.
Предварительная установка знака — это установка знака, одно именного с основным, на некотором расстоянии до него. За неко торым исключением предварительные знаки устанавливают с таб личкой 7.1.1.
Повторение знака является необходимым, если в зоне его действия находится пересечение дорог. Повторный знак устанавли вают сразу за перекрестком или реже перед ним. Это зависит от характера передаваемой знаком информации.
Перед каждым перекрестком повторяют знак 2.1 при основном, знаке, устанавливаемом в начале дороги. Необходимость в этом диктуется характером знаков 2.5 или 2.4. Их устанавливают перед выездом на главную дорогу с боковых улиц, но они не информируют водителя, что эта дорога главная, а требуют лишь уступить доро гу с обязательной остановкой или без нее. Вместо повторного знака 2.1 можно применять знак 2.3. Однако, учитывая, что его. устанавливают не непосредственно перед перекрестком, а на оп ределенном расстоянии до него (что не всегда возможно в усло виях города), применение знака целесообразно вне населенных пунктов.
После перекрестка с табличкой 7.1.1 повторяются предупреж дающие знаки, если перекресток находится между местом установ ки основного знака и опасным участком дороги, о котором этот знак предупреждает. При большой зоне действия запрещающих зна ков они повторяются после каждого перекрестка (или после насе ленного пункта), находящегося в этой зоне. Чаще всего такая не обходимость возникает при ограничении скорости, обгона, останов ки и стоянки автомобилей, типичной ошибкой в этих случаях явля ется установка одного знака с табличкой 7.2.1, где указана зона большого протяжения, в пределах которой встречаются перекрест ки или даже населенные пункты. Знаки запрещения остановки и стоянки целесообразно повторять с табличкой 7.2.4 на перегонах между перекрестками, устанавливая их после мест разворота, для информирования водителя о том, что после разворота он попадает в зону их действия.
Информационно-указательные знаки 5.5 и 5.35 целесообразно повторять после сложных пересечений с тем, чтобы водитель мог своевременно определить продолжение дороги с односторонним или реверсивным движением. Знак 5.9 необходимо обязательно повто рять после каждого перекрестка, устанавливая его над полосой, выделенной для транспортных средств общего пользования. Отсутст вие повторного знака 5.9 после перекрестка означает, что указан ная полоса может быть использована всеми водителями, так как применяемая для тех же целей разметка 1.23 может быть не видна из-за грязи или снега на дорожном покрытии.
Исключительным случаем является обязательное повторение знаков 1.1, 1.2, 1.9, 1.10, 1.21, 1.23 на дорогах вне населенных пунктов. Они предупреждают водителя об особо опасных условиях движения и повторяются независимо от наличия перекрестка после установки основного знака. Повторный знак в указанных случаях устанавли вают за 50 м до начала опасного участка, поэтому применение совме стно с ним таблички 7.1.1 не обязательно.
Дублирование знака применяют в тех случаях, когда имеется опасение, что основной знак может быть не замечен водителем. Такая ситуация возможна при достаточно широкой проезжей части и ин тенсивном движении. При наличии двух и более полос для движения в одном направлении обязательно дублируют знаки, ограничивающие левый поворот или разворот транспортных средств (3.18.2, 3.19, 4.1.1, 4.1.2, 4.1.4), так как эти маневры совершаются из крайней левой полосы.
Предварительная установка знака является для водителя пред упреждением о предстоящем ограничении или изменении порядка движения, вводимом основным знаком. Необходимость в установке предварительного знака отпадает, если стандартом предусмотрен соответствующий предупреждающий знак. Например, перед кольце вой развязкой, обозначенной знаком 4.3, может быть в необходимых случаях установлен знак 1.7 или знаку 5.6 предшествовать знак 1.19. Однако многообразие подобных случаев в практике организации движения потребовало бы значительно увеличить группу предупреж дающих знаков. В этом нет необходимости, учитывая возмож ность установки предварительных знаков. Тем более, что предвари тельный знак, имеющий одинаковый символ с основным, более точно передает водителю информацию о характере предстоящих изменений.
Предварительные знаки устанавливают для предупреждения:
о необходимости изменения маршрута, если требование основного знака не может быть выполнено водителем (установка предвари тельно знаков 3.11—3.15 с табличкой 7.1.1);
об изменении порядка движения (установка предварительно знаков 5.8.1 и 5.8.2, а также 2.2, 2.4, 2.6, 3.1, 5.1—5.3, 5.34.1 и 5.34.2 с табличкой 7.1.1);
об объектах, расположенных на пути следования (установка предварительно знаков сервиса с указанием на них расстояния до объекта).
Во всех перечисленных случаях необходимость и способы установки предварительных знаков оговариваются стандартом.
Совместное применение дорожных знаков. В практике организа ции движения часто возникают ситуации, когда один знак требует установки еще одного или группы знаков. Помимо уже перечислен ных случаев повторения, дублирования и предварительной уста новки знаков, такая необходимость появляется, например, при опре делении приоритета в движении, организации одностороннего дви жения, выделении полосы для транспортных средств общего поль зования и т. д. Обязательное совместное применение знаков пред ставлено в табл. 8.2.
Таблица 8.2
|
Устанавливаемый знак |
Требуется применение знаков |
|
|
Знаки |
Место установки |
|
|
1.1 |
1.1 |
Вне населённых пунктов за 50 м до переезда |
|
1.2 |
1.2 |
Там же |
|
1.2 |
1.3.1 или 1.3.2 |
Перед переездом |
|
1.1 или 1.2 |
1.4.1 |
Вне населённых пунктов с первым знаком 1.1 или 1.2 |
|
1.1 или 1.2 |
1.4.3 |
Там же с поворотн6ым знаком 1.1 или 1.2 |
|
1.1 или 1.2 |
1.4.2 |
Там же посередине между первым и поворотным знаками 1.1 или 1.2 |
|
1.7 |
4.3 |
Перед прекрёстком |
|
1.9 |
1.9 |
Вне населённых пунктов за 50 м до опасного участка |
|
1.10 |
1.10 |
Там же |
|
1.19 |
5.6 |
В конце дороги с односторонним движением |
|
1.19 |
3.1 |
Там же, но для встречного движения |
|
1.20 |
5.16.1 или 5.16.2 |
На пешеходном переходе |
|
1.21 |
1.21 с табличкой 7.2.1 |
Вне населённых пунктов за 50 м до опасного участка |
|
1.23 |
1.23 |
Там же |
|
2.1 |
2.1 или 2.3.1 – 2.3.3 |
Перед каждым перекрёстком |
|
2.1 |
2.4 или 2.5 |
Со стороны второстепенных дорог перед каждым перекрёстком |
|
2.1 |
2.2 |
В конце дороги |
|
2.2 |
2.4 или 2.5 |
Перед перекрёстком |
|
2.3.1 – 2.3.3 |
То же |
Перед перекрёстком со стороны второстепенных дорог |
|
2.4 или 2.5 |
2.1 или 2.3.1 – 2.3.3 |
На главной дороге перед перекрёстком |
|
2.4 |
2.4 с табличкой 7.1.1 |
Предварительно вне населённых пунктов |
|
2.5 |
2.4 с табличкой 7.1.2 |
Там же |
|
2.6 или 2.7 |
1.18.1 – 1.18.3 соответственно |
Предварительно |
|
2.6 |
2.7 |
В конце участка, но для встречного движения |
|
2.7 |
2.6 |
Там же |
|
3.1 |
4.1.1 – 4.1.6 или 3.18.1, 3.18.2 соответственно |
Перед поворотом в сторону знака 3.1 |
|
3.2 – 3.9, 4.4 |
3.2 – 3.9, 4.4 соответственно c табличкой 7.3.1 – 7.3.3 |
Перед поворотом в сторону одного из знаков 3.2 – 3.9, 4.4 |
|
3.4 |
5.30.1 – 5.30.3 соответственно |
Перед каждым перекрёстком на протяжении объездного маршрута |
|
4.6 |
4.1.1 – 4.1.6 или 3.18.1, 3.18.2 соответственно |
Перед поворотом в сторону знака 4.6 |
|
5.1 |
5.1 с табличкой 7.1.1 |
Предварительно перед ближайшим перекрёстком или разворотом |
|
5.1 |
7.1.3 или 7.1.4 |
Перед съездом на автомагистраль |
|
5.1 |
5.2 |
В конце автомагистрали и в начале съездов с неё |
|
5.1 |
5.2 с табличкой 7.1.1 |
Там же предварительно |
|
5.3 |
5.3 с табличкой 7.1.1 |
Предварительно перед ближайшим перекрёстком или разворотом |
|
5.3 |
7.1.3 или 7.1.4 |
Перед съездом на дорогу, обозначенную знаком 5.3 |
|
5.3 |
5.4 |
В конце дороги |
|
5.5 |
5.7.1 или 5.7.2 |
Перед выездом на дорогу, обозначенную знаком 5.5, с примыкающих дорог |
|
5.5 |
5.6 |
В конце дороги |
|
5.5 |
3.1 |
Там же, но для встречного движения |
|
5.5 |
1.19 |
Предварительно перед знаком 5.6 |
|
5.10.1 |
5.10.2 или 5.10.3 |
Перед выездом на дорогу, обозначенную знаком 5.10.1, с примыкающих дорог |
|
5.10.1 |
5.10.4 |
В конце дороги |
|
5.10.1 |
3.1 |
Там же, но для встречного движения |
|
5.16.1 |
5.16.2 |
Справа от дороги |
|
5.16.2 |
5.16.1 |
Слева от дороги |
|
5.19.1 |
5.19.2 или 5.19.3 |
Перед поворотом в сторону знака 5.19.1 |
|
5.20.1 – 5.20.2 |
5.21.1 или 5.21.2 |
Непосредственно перед перекрёстком |
|
5.22 |
5.23 |
В конце населённого пункта |
|
5.24 |
5.25 |
Там же |
|
5.31 |
5.32.1 – 5.32.3 соответственно |
На протяжении объездного маршрута перед каждым перекрёстком |
|
5.34.1 |
5.34.1 с табличкой 7.1.1 |
Предварительно |
|
5.34.1 |
3.2 |
В начале участка, закрытого для движения |
|
5.34.1 |
4.2.2 |
Там же, на разделительной полосе (после её разрыва) |
|
5.34.1 |
3.1 и 4.2.1 |
В конце участка на разделительной полосе (после её разрыва) |
|
5.34.1 |
5.34.2 с табличкой 7.1.1 |
Там же, предварительно |
|
5.34.1 |
1.19 |
Для проезжей части встречного движения перед началом участка с двусторонним движением |
|
5.34.1 |
3.1 с табличкой 7.14 |
Там же, непосредственно в начале участка с двусторонним движением над крайней левой полосой. Эта комбинация повторяется после каждого разрыва разделительной полосы до конца участка с двусторонним движением |
|
5.35 |
5.37 |
Перед выездом на дорогу, обозначенную знаком 5.35, с примыкающих дорог |
|
5.35 |
5.36 |
В конце дороги, обозначенной знаком 5.35 |
|
6.1 – 5.12 |
6.1 – 6.12 соответственно |
Вне населённых пунктов предварительно за 60 – 80 км, 15 – 20 км и 400 – 800 м с указанием на знаках расстояний до объекта. В населённых пунктах предварительно за 100 -150 м до объекта |
В зависимости от условий движения совместно с установлен ным в соответствии с требованиями стандарта знаком могут приме няться и другие знаки, целесообразность которых определяется конкретной дорожной ситуацией (например, знаки ограничения ско рости, запрещения стоянки, остановки и обгона и т. д.).
Способы установки знаков. Дорожные знаки устанавливают справа по ходу движения автомобиля, слева или над проезжей частью располагают дублирующие. Над проезжей частью распола гают знаки 5.8.1 и 5.8.2, указывающие направление движения по полосам, а также предварительные указатели направлений 5.20.2. Размещают над дорогой и другие основные знаки, если содержащая ся на них информация относится к отдельной полосе движения (в этом случае необходимо применять дополнительную таблич ку 7.14).
Высоту и способ установки в каждом конкретном случае выби рают из условий наилучшей видимости знака. Кроме того, следует учитывать возможность случайного или преднамеренного их повреж дения, а также загрязнения лицевой поверхности брызгами от про ходящих автомобилей. Способы установки знаков на автомобильных дорогах и в населенных пунктах показаны на рис. 8.3—8.5. Все раз меры даны в метрах.
На автомобильных дорогах стойки знаков устанавливают за бровкой земляного полотна — на бермах, присыпанных к обочине, и откосах насыпи, а также на полосе отвода за боковой канавой или над обочинами. При этом расстояние от края обочины до ближай шего края знака должно составлять 0,5—2,0м (см. рис. 8.3, а — б), а до края знаков предварительного указания направлений — 0,5— 5,0 м (см. рис. 8.4, а — в, д, е). В стесненных условиях (как исключение) стойки знаков устанавливают на обочинах или раздели тельной полосе при соблюдении минимально допустимого расстояния 1 м между проезжей частью и краем знака (см. рис. 8.3, д, ж). В этих случаях знаки не должны ограничивать видимость, а их стой ки должны быть ударобезопасными или иметь защитные ограждения. В населенных пунктах знаки устанавливают: на индивидуаль ных стойках или колонках; на одной колонке со светофором; на кронштейнах, прикрепленных к осветительным мачтам, опорам кон тактной сети трамваев и троллейбусов или стенам зданий, на тросах-растяжках. Допускается установка знаков над тумбами, расположен ными на островках безопасности. В этих случаях установочные раз меры знаков должны находиться в пределах, указанных на рис. 8.5.
8.3. ПРИМЕНЕНИЕ ДОРОЖНЫХ ЗНАКОВ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ДВИЖЕНИЯ
Условия применения дорожных знаков оговариваются ГОСТ 23457—86. Рассмотрим некоторые типичные примеры. Они не охваты вают всего многообразия встречающихся на практике случаев, а носят методический характер, демонстрируя общий подход к исполь зованию знаков при разработке схем организации движения.
Маршрутное ориентирование. Недостатки в системе информации о маршрутах приводят к неоправданным задержкам, перерасходу топлива, повышению напряженности труда водителей, а также к ве роятности возникновения ДТП из-за неправильных и неожиданных для других водителей маневров. Снижение этих негативных явлений возможно с помощью системы указателей направлений (и расстоя ний) к населенным пунктам и другим объектам притяжения участ ников движения.
Система маршрутного ориентирования строится в расчете на водителя, не знакомого с маршрутом. Она предназначена для выве дения водителя на маршрут и постоянного информирования его о движении по этому маршруту.
Основным ориентиром является название конечного пункта, которое на протяжении маршрута должно повторяться на всех знаках 5.20.1—5.20.2 и 5.27, а на перекрестках, где направление маршру та меняется,— и на знаках 5.21.1, 5.21.2. Этот принцип должен соблюдаться и в отношении промежуточных пунктов маршрута. Название пункта, однажды появившегося на знаках, должно повто ряться вплоть до самого пункта. За конечный обычно принимается пункт, указанный в титуле дороги в качестве конечного (началь ного) или крупного промежуточного.
На знаках, помимо населенных пунктов, указываются также и другие объекты, являющиеся пунктами притяжения для водителей: транспортные узлы, крупные торговые центры, мемориалы и т. п.
В маршрутном ориентировании принято предварительное и окончательное указание направлений. Предварительные указатели 5.20.1—5.20.2 заблаговременно информируют водителей о направле ниях движения на ближайшем перекрестке на пути следования. Это позволяет водителям своевременно занять соответствующую полосу и при необходимости снизить скорость. На знаках 5.20.1—5.20.2 целесообразно показывать номер маршрута движения к указанным пунктам (знак 5.29.1). Утвержденный для данной дороги номер маршрута устанавливается в начале дороги и повторяется через каждые 15—20 км. Рядом с номером на знаках 5.29.1, 5.29.2 может быть указана буква, характеризующая значение дороги в общей сети дорог СССР; Е — предназначена для международного ту ризма; М — магистральная; А — общегосударственного значения; Р — республиканского значения.
Предварительно указывают направления, как правило, с по мощью знаков 5.20.1. Их устанавливают за 300 м до перекрестка вне населенных пунктов и за 50 м в населенных пунктах. На авто магистралях их устанавливают на расстоянии не менее 800 м от пе ресечения. Знаки 5.20.2, расположенные над дорогой, предназначе ны для тех же целей. Их применяют на дорогах с широкой проез жей частью для движения в одном направлении (две и более поло сы), когда установленный справа знак 5.20.1 может быть при интен сивном движении не замечен водителем. В случаях, когда по ряду причин знак 5.20.1 установить нельзя (дорога проходит по высокой насыпи или в глубокой выемке, в непосредственной близости от дороги находятся постройки, зеленые насаждения), применение знака 5.20.2 является единственно возможным.
В известной степени маршрутным ориентиром служит знак 5.27, устанавливаемый на выезде из крупных населенных пунктов и после сложных пересечений. Он периодически (не реже чем через 40 км) повторяется с указанием соответствующих расстояний до конечного и промежуточного пунктов маршрута. В целях хорошего восприятия водителем информации на знаках 5.20.1—5.20.2 и 5.27 указываются не более трех пунктов маршрута. При этом на знаках 5.20.2 и 5.27, если они выполнены на одном фоне, конечный пункт маршрута указывается последним (в нижней части знака). Если для указания одного направления используется знак, части которого выполнены на разном фоне, то они располагаются следующим обра зом (сверху вниз): зеленый, синий, белый.
Непосредственно перед перекрестком устанавливают знаки 5.21.1 и 5.21.2. Их применяют для указания направления к конечному пункту маршрута, если маршрут меняет направление. Эти же знаки применяют для указания направления к объектам, привлекающим Даже незначительное число местных водителей. Пример установки знаков 5.20.1, 5.20.2 и 5.21.1 или 5.21.2 перед канализированным пересечением двухполосных дорог показан на рис. 8.6.
В населенных пунктах знак 5.21.2 может применяться в качест ве предварительного указателя направлений. В этом случае его уста навливают за 50 м до перекрестка.
Наряду со знаками 5.21.1 и 5.21.2 для указания направления маршрута, имеющего номер, применяются знаки 5.29.2. Их также устанавливают непосредственно перед перекрестком, как правило, в населенных пунктах в случаях, если установка обычных указате лей направлений (знаков 5.21.1 и 5.21.2) по каким-либо причинам затруднена. Кроме этого, знаки 5.29.2 можно использовать при проложении транзитных маршрутов через города, где с помощью обыч ных указателей направлений невозможно обеспечить непрерывность информации о маршруте. С этой целью основным маршрутам в пределах города присваивают номера, а для информирования водителей о введенной нумерации на каждом из въездов в город устанавливают знак, на котором указываются конечные пункты вы ездных маршрутов и номера, присвоенные этим маршрутам в преде лах города.
При запрещении движения грузовых автомобилей для них орга низуют объездные маршруты. При этом перед каждым перекрестком такого маршрута устанавливают соответствующую разновидность знака 5.30.1—5.30.3.
Аналогично с помощью знаков 5.32.1—5.32.3 прокладывают объ ездные маршруты в случае закрытия для движения какого-либо участка дороги. Перед началом объезда предварительно устанав ливают общую схему объезда (знак 5.31), информирующую води теля о маршруте объезда участка.
Применение знаков на пересечениях и примыканиях. В этих усло виях дорожные знаки должны давать водителю четкую информа цию о направлениях и приоритете, о запрещении определенных маневров, а также о прочих особенностях организации движения.
Направления движения к объектам, объездов закрытых участ ков дороги указывают в соответствии с правилами маршрутного ориентирования. Для дальнейшей информации об условиях движения непосредственно перед перекрестком могут быть установлены знаки 5.8.1 и 5.8.2. Они указывают порядок движения по полосам, обозна ченным разметкой. Установка этих знаков является обязательной, если порядок движения на перекрестке отличается от общепри нятого. (Например, правые или левые полосы предназначены только для поворотного движения.) При наличии знаков 5.8.1 и 5.8.2 отпа дает необходимость в применении соответствующей разновидности знаков 4.1.1— 4.1.6.
Приоритет в движении на перекрестке обозначается установ кой знаков 2.1 или 2.3.1—2.3.3 и 2.4. При ограниченной видимо сти на пересечении вместо знаков 2.4 устанавливают знаки 2.5.
Главной следует назначать дорогу более высокой категории или дорогу с большей интенсивностью движения. Если интенсивности движения на пересекающихся дорогах различаются незначительно, определяющими признаками могут служить более высокая скорость, более дальний маршрут, лучшая видимость зоны перекрестка.
Знаки 2.1 (в сочетании со знаком 2.4 или 2.5) необходимо устанавливать и перед перекрестками со светофорным регулирова нием. При выключении светофоров или переводе их на режим ЖМ очередность движения будет обеспечена указанными знаками. Пе ред перекрестком со сложной планировкой или на котором главная дорога изменяет направление знак 2.1 (соответственно знаки 2.4 или 2.5) применяют с табличкой 7.13, указывающей направление главной дороги. При смене приоритета в движении перед пере крестком со стороны дороги, ранее обозначенной знаком 2.1, уста навливают знак 2.2, а затем 2.4 (или 2.5).
О проезде пересечения равнозначных дорог водителя предупреж дают с помощью знака 1.5. Применение этого знака обязательно при ограниченной видимости и перед перекрестками, на которых от меняется очередность проезда, ранее обозначенная знаками приори тета.
Непосредственно перед перекрестком устанавливают необходи мые запрещающие или предписывающие знаки. Их характер и способ установки зависят от конкретной схемы организации движения. Если имеется опасность, что вводимые знаками 3.2—3.9 и 4.4 ограничения не могут быть своевременно восприняты водителями, приме няют соответствующие предварительные знаки с табличками 7.3.1 —7.3.3. Их обычно устанавливают непосредственно перед перекрест ком. При приближении к перекрестку в случае необходимости (при ограниченной видимости, высокой интенсивности движения) целе сообразно с помощью соответствующих знаков прибегать к запре щению обгона, ограничению скорости, остановки или стоянки тран спортных средств. Если при спаде интенсивности необходимость в этих знаках отпадает, их нужно применять с соответствующими табличками 7.5.1—7.5.7.
В зависимости от условий движения перед перекрестком могут быть установлены и другие знаки, информирующие водителя о не возможности сквозного проезда по какому-либо направлению, о по рядке объезда закрытого участка, выезда на дорогу с односто ронним движением или с полосой для транспортных средств общего пользования.
На кольцевых развязках порядок движения обеспечивается уста навливаемым перед перекрестком знаком 4.3. Нередко для повыше ния пропускной способности таких пересечений предоставляют пре имущество транспортным средствам, движущимся по кругу. В этих случаях перед выездом на перекресток должен быть установлен знак 2.4 (или 2.5), а на кольце 2.1. При этом большую роль играет применение совместно с этими знаками таблички 7.13, особенно, если главная дорога проходит через пересечение в прямом или из меняющемся направлении. При отсутствии на перекрестке стационар ного освещения необходимо на центральном островке перекрестка (напротив соответствующего въезда) устанавливать знаки 1.31.1.
При наличии на кольцевом пересечении центрального проезда установка перед перекрестком знака 4.3 неправомерна. Движение организуют с помощью соответствующих знаков 4.1.1—4.1.6 (рис. 8.7, а). Аналогично на пересечении дорог с разделительными полосами (даже при наличии центрального островка) также приме няют знаки 4.1.1—4.1.6 (рис. 8.7,6).
На пересечениях в разных уровнях знаки должны своевременно передавать водителю информацию о направлениях движения и при оритете, а также запрещать отдельные маневры. Такие запрещения, как правило, необходимы для обеспечения безопасности движения в местах примыканий право и левоповоротных съездов. В конце этих съездов обычно устанавливают знаки 2.4 (или 2.5) и 4.1.2.
Применение дорожных знаков на кривых в плане. В зависимости от дорожных условий на кривых в плане и на подходах к ним при меняют различные знаки для предупреждения водителя о предстоя щем повороте и введения ограничений, способствующих повыше нию безопасности движения. Участок дороги на повороте являет ся опасным, если на его протяжении расстояние видимости, ширина проезжей части или радиус кривой не соответствуют расчетной скорости. Такое несоответствие ведет к резкому изменению режима движения и снижению коэффициента безопасности менее 0,6.
Об опасном повороте предупреждают водителя посредством уста новки знака 1.11.1 или 1.11.2. Если трехполосная проезжая часть в пределах кривой делится с помощью разметки на две полосы движения, а средняя полоса ранее была предназначена для движения в данном направлении, у начала переходной линии разметки уста навливают знак 5.8.6.
Характер вводимых ограничений зависит от конкретного вида опасности. На поворотах двух и трехполосных дорог с ограниченной видимостью установка знака 3.20 является целесообразной, хо тя Правила дорожного движения повсеместно запрещают обгон с вы ездом на полосу встречного движения в местах, где видимость огра ничена. Знак 3.20 явится напоминанием требований Правил и таким образом будет способствовать обеспечению дорожной безопасности. Его устанавливают у начала разметки 1.11. Конец зоны его дейст вия обозначают знаком 3.21, который устанавливают на выходе из поворота, где необходимая видимость обеспечена, или табличкой 7.2.1, располагаемой под знаком 3.20.
Введение ограничения скорости зависит от радиуса кривой, наличия виража, состояния дорожного покрытия. Максимально допускаемая скорость из условия предотвращения заноса и опроки дывания на повороте
где R — радиус кривой в плане, м; — коэффициент поперечной силы, при котором обеспечивается устойчивость против опрокидывания и заноса ( = 0,15 0,16); i — поперечный уклон проезжей части на кривой в плане (при наличии виража принимается со знаком «+»), %.
Если безопасность движения на кривой не может быть обеспечена установленными на предшествующем повороту участке пределами скорости, то в начале кривой применяют знак 3.24, зона действия которого распространяется до конца поворота.
На кривых малых радиусов, при приближении, к которым води тели не имеют возможности уверенно определить направление пово рота, с внешней стороны закруглений устанавливают знаки 1.31.1 или 1.31.2.
Применение дорожных знаков на подъемах и спусках. На подъ емах транспортные потоки разделяются, и увеличивается число об гонов. На спусках возникает опасность превышения предельно допустимой по условиям безопасности скорости движения. Все это, особенно в условиях ограниченной видимости, повышает вероятность возникновения ДТП. Указанные явления происходят, если длина подъема (или спуска) при соответствующем уклоне превышает опре деленное значение, оговариваемое ГОСТ 23457—86. Поэтому перед такими участками дорог для предупреждения водителей устанавли вают знаки 1.13 или 1.14.
Если длина подъема на двухполосных автомобильных доро гах значительна (подъем затяжной) и дополнительная полоса в сторону подъема отсутствует, целесообразно на всем его протяже нии запрещать обгон грузовым автомобилям. В местах ограничен ной видимости обгон запрещают всем видам транспортных средств. Это обеспечивается установкой соответственно знаков 3.22 или 3.20, а также нанесением линий разметки. Знаки имеют конкретную зону действия, поэтому их устанавливают с табличкой 7.2.1 или в конце зоны устанавливают соответственно знаки 3.23 или 3.21.
При наличии дополнительной полосы в сторону подъема непо средственно перед ее началом устанавливают знак 5.8.3, а на рас стоянии 50 м от ее конца — 5.8.5. На трехполосных дорогах обычно выделяют две полосы движения в сторону подъема. В начале такого участка устанавливают знак 5.8.7. В обоих случаях для ограниче ния выезда грузовых автомобилей на соседнюю с осевой линией полосу на знаках 5.8.3 или 5,8.7 можно поместить изображение знаков 4.7 или 3.4, ограничивающих минимальную скорость или запрещающих движение грузовых автомобилей.
На спусках трехполосных дорог, обозначенных знаком 1.13, с по мощью линий разметки выделяют для движения только одну поло су. Это делают с учетом необходимости создания условий для об гона тихоходных транспортных средств, движущихся в сторону подъ ема. Вводимый разметкой порядок движения следует подкрепить установкой в начале спуска знака 3.20 с табличкой 7.2.1, запре щающего обгон на всем его протяжении. На спусках и подъемах двухполосных дорог, крутизна и продолжительность которых не при водят к резкому изменению режима движения, ограничение обгона необходимо вводить только на участках с ограниченной видимостью. При устройстве на крутых спусках улавливающих карманов для ава рийных съездов транспортных средств перед выездами на них уста навливают знак 5.19.1 с нестандартной табличкой типа «Дорога для аварийного торможения».
8.4. КОНСТРУКЦИЯ ДОРОЖНЫХ ЗНАКОВ
Знаки с внешним освещением. В качестве конструкционного материала применяют, как правило, листовую сталь толщиной 0,8—1,5 мм. Имеется опыт изготовления таких знаков из алюми ниевых и других сплавов, пластмасс, стеклопластика. Во всех случаях должны быть обеспечены атмосфероустойчивость и необходимая прочность.
Жесткость щитка знака обеспечивается ребрами жесткости по периметру или загибанием кромок щитка. Для знаков с большой площадью поверхности (более 1 м2) применяют специальные рамы и каркасы. Оборотная сторона знака, а также элементы его креп ления окрашивают эмалью серого цвета.
Знак освещают специальным фонарем или несколькими фонаря ми, расположенными над знаком (рис. 8.8). Источник света с отра жателем размещают перед знаком на расстоянии от освещаемой поверхности, которое обеспечивает необходимую яркость и равномер ность ее освещения. Для соединения фонаря со знаком обычно ис пользуют пустотелые кронштейны, через которые к источнику света подводится питание от осветительной сети.
Знаки с внутренним освещением (рис. 8.9). Корпус знаков изго тавливают из полимерных материалов, окрашивают внутри белой краской для улучшения рассеивания света. К корпусу крепят освети тельную арматуру. На выполненную из органического стекла перед нюю панель с тыльной стороны наносят символ знака, а оставшуюся площадь закрашивают краской, соответствующей цвету фона, пред усмотренного ГОСТ 10807—78. Снаружи корпус должен быть серого цвета.
Для уменьшения проникновения пыли и влаги все отверстия и соединения корпуса герметизируют резиновыми прокладками и уплотнителем. Для простоты монтажа и демонтажа при ремонте или смене источников света переднюю панель, как правило, делают съем ной.
Для присоединения знака к питающей электросети внутри его корпуса предусматривается клеммная колодка. Внутренняя провод ка выполняется из медного провода с минимальным сечением 1 мм2 и изоляцией, рассчитанной на напряжение более 660 В. Для заземле ния нетоковедущих частей на корпусе устанавливается контактный зажим.
Знаки со световозвращением. Лицевая сторона таких знаков имеет световозвращающую поверхность для обеспечения необходи мой видимости знака в темное время суток. При этом черные и се рые элементы изображения не должны обладать световозвращающим эффектом.
Световозвращающие элементы, освещаемые светом фар, отра жают пучок света обратно в пределах узкого конуса. Угол, образо ванный линиями, которые соединяют знак с фарой автомобиля и глазом водителя, в большинстве случаев не превышает 2°.
Известно несколько типов световозвращающих систем. Куби ческие световозвращатели (катафоты) имеют три взаимно перпенди кулярных плоскости. Световой поток последовательно отражается от этих плоскостей и возвращается обратно к источнику света (рис. 8.10,а).
Для обеспечения лучшей концентрации света в пределах узкого конуса форму лицевой поверхности световозвращателя делают сфе рической. При этом конструкция может быть монолитной или пленоч ной. Монолитные световозвращатели изготавливают методом прес сования, формуя преломляющие выпуклые и отражающие вогнутые сферические поверхности различной кривизны (рис. 8.10, б, в). Пле ночные линзовые световозвращатели изготавливают в виде много слойной конструкции, содержащей стеклосферы из высокооптическо го стекла, отражающий слой, слой лака для закрепления стеклосфер, прозрачный цветной слой и промежуточный слой, располагае мый между отражающим слоем и стеклосферами (рис. 8.10, г — е).
Наиболее широкое применение получили световозвращающие пленки. По сравнению с другими материалами они обладают такими преимуществами, как долговечность, простота закрепления на щитке знака, удобство ремонта и содержания. В качестве отражающего слоя может служить алюминиевая фольга или слой, образованный методом вакуумной металлизации.
Главным элементом световозвращающей пленки являются микро шарики. Параллельные лучи света, попадая на прозрачный микро шарик, проникают в него и, собираясь в фокусе, располагаются на оси светового потока (рис. 8.11, а). Оптические свойства прозрач ных материалов характеризуются показателем преломления п. Он определяется отношением синуса угла падения луча а к синусу угла преломления (рис. 8.11,6). При высоком показателе прелом ления n > 2 точка фокуса находится внутри шарика. При n 2 эта точка находится за пределами микрошарика (см. рис. 8.11 , а) и световозвращение ухудшается, если между шариком и отражающим сло ем не наносят промежуточный слой. Толщина промежуточного слоя зависит от показателя преломления. При п ≥ 2 она близка к нулю, т. е. светоотражающий слой создают непосредственно на поверхности микрошарика (см. рис. 8.11, 6).
При изготовлении пленки на основе алюминиевой фольги на фоль гу наносят последовательно промежуточный и фиксирующий слои, затем распределяют микрошарики и закрепляют их подкрашенным замыкающим слоем лака (см. рис. 8.10, г). При металлизированном отражающем слое вначале создают основной слой с пигментами, который впоследствии будет служить светофильтром, а затем наносят на него последовательно фиксирующий слой, микрошарики, отра жающий слой, клеевой слой с крафт-бумагой (см. рис. 8.10, д, е.).
Фиксирующие, промежуточные и замыкающие слои изготавли вают из прозрачных атмосфероустойчивых полимеров с показателем преломления 1,4—1,5 (не ниже). Для верхнего слоя используют пигменты, не вступающие в реакцию с полимерами и обладающие достаточной яркостью, цветопрочностью, термо- и атмосфероустойчивостью.
Микрошарики изготавливают из высокооптического стекла или сополимера обычно с коэффициентами преломления соответственно около 2,2 и 1,5. Диаметр шариков чаще всего находится в пределах 40—80 мкм. Расход шариков 30—40 тыс. на 1 см2 пленки.
Крафт-бумагу приклеивают к глянцевому слою, что позволяет лег ко отделить ее перед закреплением пленки на щитке знака. При от сутствии крафт-бумаги и клеевого слоя на пленке ее закрепляют на щитке знака с помощью эпоксидного клея.
Управляемые знаки. Большинство знаков информируют водителя о дорожных условиях или порядке движения, не меняющихся дли тельное время. Если установленный порядок движения- вводится лишь в определенные дни или часы суток, значение знаков может уточняться применением соответствующих дополнительных табличек 7.5.1—7.5.7. В случае существенных изменений условий движения возникает необходимость в смене символа, т. е. применении много позиционных знаков.
Такими случаями могут быть:
Менять символ управляемых знаков можно вручную или автома тически при наличии датчика, установленного на данном участке до роги. В контролируемой АСУД зоне смена символа обеспечивает ся по команде ЭВМ в соответствии с принятым алгоритмом управ ления.
На управляемых знаках обычно воспроизводят поочередно от 2 до 10 символов. Применяют два основных способа их изменения: механический и светотехнический. В первом случае меняют изобра жение знака вручную или с использованием электромеханических устройств, во втором — применяют специальные источники света и оптические устройства.
К знакам с механическим способом смены символа относятся щитковые, призменные, кассетные, дисковые, ленточные, со свето техническим — световые и матричные табло, знаки с использованием световодов, диапроекторные, голографические.
Используя механический способ, можно менять изображение знака путем вращения одного или нескольких щитков, пластин, призм вокруг вертикальных (рис. 8.12, а; 8.13, а) или горизонталь ных осей (рис. 8.12, б — ж; 8.13,6), перемещения пластин из кассет в рабочее положение (рис. 8.12, з, и), выдвижения диска с символом или защитного экрана через прорезь лицевого щитка знака (рис. 8.12, к), перематывания ленты с нанесенными на нее символами. Лента может быть свернута в несколько рулонов (рис. 8.12, л), в один общий рулон (рис. 8.12, м) или непрерывной (рис. 8.12, н).
При светотехническом способе включают отдельные группы ламп светового табло, подсвечивающих изнутри одну или несколько надпи сей (рис. 8.12, о), используют табло с матрицей из ламп накалива ния (рис. 8.12, п), применяют световоды (гибкие оптически активные волокна, по которым передают изображение), диапроекторы, голографические установки.
Щитковые, призменные и дисковые знаки получили широкое распространение благодаря простоте их конструкции и надежности в работе. У простых трех- и четырехпозиционных знаков время смены изображения 3—5 с. Преимуществами дисковых выдвижных знаков являются быстрая смена изображения и небольшая толщина корпу са. Кассетные знаки в силу особенностей своей конструкции имеют большие корпуса и поэтому используются реже. Знаки, у которых символ меняют при перемотке непрерывной ленты, выгодно применять при наличии 2—3 позиций. При большем числе позиций увеличи вается время перемотки ленты и время смены символа. В таких случаях целесообразно применять знаки, у которых ленты свернуты в несколько рулонов. Каждая лента с электроприводом образует самостоятельный блок, соответствующий одному значению знака.
Световое табло представляет собой объемный щит, содержащий несколько световых блоков. Каждый блок состоит из передней пане ли с изображением знака и расположенным за панелью источником света. Блоки встраивают в корпус, у которого лицевая сторона за крыта матовым стеклом, исключающим блики от прямого попадания солнечных лучей. Достоинства световых табло: хорошая видимость днем и ночью, простота конструкции, малая продолжительность смены изображения.
Знаки, выполненные в виде табло с матрицей из ламп накали вания, используют для воспроизведения простых фигур, в основном цифр и стрел. Как правило, их применяют для информации реко мендательного характера.
Знаки с использованием световодов по внешнему виду напомина ют матричные знаки, однако, существенно отличаются от них по исполнению. Принцип действия такого знака основан на том, что луч света, попадающий в один торец световода, почти без потерь переда ется к другому его торцу. Это позволяет резко сократить число источников света (до одного) и таким образом достигнуть экономии электроэнергии, а также упростить систему управления знаком, его ремонт и обслуживание. Установка цветных светофильт ров между источником света и соответствующим вводом позво ляет воспроизводить знаки в любом цвете. Смена знака обеспечи вается перекрытием части световодов с тем, чтобы оставшиеся, связанные с источником света, формировали необходимый символ. Это достигается применением простых механических устройств, например, полого цилиндра с расположенным внутри источником све та. При вращении цилиндра часть отверстий на его наружной по верхности совпадает с соответствующими входами световодов.
Диапроекторные дорожные знаки представляют собой экран, на который проецируются изображения символов. Для этого необ ходимы диапроектор и слайды с изображениями знаков. Число смен ных символов может быть достаточно большим. Управление знаками сводится к перемещению кассет со слайдами и включению ламп диа проектора. Последние должны быть достаточно мощными для полу чения четкого увеличенного изображения.
Принцип работы голографических дорожных знаков основан на интерференции света. Для получения голограмм применяют лазер ные источники освещения, которыми просвечивают специальную фотопластинку-голограмму.
Как голографические, так и диапроекторные знаки, несмотря на ряд их преимуществ, не получили распространения, так как они тре буют применения мощных специальных источников света и сложных дорогостоящих устройств.
Управляемые знаки устанавливают на дорогах в герметически закрытых корпусах, выполненных чаще всего из пластмасс или стали. Лицевая часть корпуса имеет смотровое окно для демонстрации знака с обогреваемым защитным стеклом. Обогрев необходим для удаления с поверхности стекла инея и влаги.
Опоры дорожных знаков. Для установки знаков в качестве несущих элементов используют специальные стойки, выполненные из стали, желе зобетона или дерева. Деревянные стойки применяют на автомобильных дорогах низших категорий. При раз мещении знаков над проезжей частью их монтируют на рамных (арочных) опорах или консолях. В городах широко применяют под веску знаков на тросовых растяжках или их крепление на кронштейнах к стенам зданий и мачтам освещения. Параметры деревянных и железо бетонных опор (высота опоры, ее за глубление в грунт, диаметр или раз меры поперечного сечения) подби рают по ГОСТ 25458—82 и ГОСТ 25459—82. В качестве руководящих материалов могут быть использованы также типовые проекты, разработанные институтами ВНИЦБД МВД СССР, Союздорпроект.
Необходимая длина опоры (рис. 8.14) при различных схемах установки дорожных знаков
где h1 — высота части опоры, закрытой знаком, м; h2 — высота части опоры от ниж него края знака до поверхности дорожного покрытия (выбирается в соответствии с требованиями ГОСТ 23457-—86), м; hз — разница высот между поверхностью проезжей части и местом установки опоры, принимаемая равной вне населенных пунктов 0,2 м для опор одностоечных, 0,3 м — для двухстоечных и 0,35 м — трехстоечных; d — заглубление опоры в грунт, равное 1,5 м.
Размеры поперечного сечения и вид .армирования опоры (для железобетонных опор) принимают в зависимости от расчетного изги бающего момента M, возникающего от ветровой нагрузки на знак:
М = 1,1W·h
где 1,1 — коэффициент, учитывающий дополнительный изгибающий момент от ветро вой нагрузки, действующей собственно на опору (без знака); W — расчетная вет ровая нагрузка на знак (знаки), Н; h — высота приложения ветровой на грузки (см. рис. 8.14), м.
Расчетную ветровую нагрузку определяют по скоростному напо ру ветра, принимаемому равным 539,4 Па, с учетом аэродинами ческого коэффициента 1,4 и коэффициента снижения ветровой на грузки из-за небольшой высоты опоры 0,75, а также расчетной пло щади знака (знаков) А. Принимая во внимание расчетное значение этих показателей, изгибающий момент
М = 623,01·А·h
Для двух- и трехстоечных опор знаков индивидуального проек тирования общий изгибающий момент уменьшается соответственно в 2 или 3 раза.
Высота L и расчетный изгибающий момент М являются исход ными данными для выбора типоразмера опоры по таблицам, содер жащимся в стандартах на опоры дорожных знаков.
Безопасные конструкции опор выполняют с ослабленным попе речным сечением. Для этого в деревянной опоре у ее основания просверливают два сквозных отверстия, удаленные друг от друга по высоте на 300 мм. Диаметр отверстий так же, как и остальные параметры опоры, зависит от показателей L и М. Безопасные бетон ные опоры выполняют из двух частей, удаленных друг от друга по высоте на 500 мм и соединенных у основания асбестоцементной трубой.
Деревянные опоры изготавливают из лесоматериалов хвойных пород. Нижнюю часть опоры, расположенную в фундаменте, покры вают горячим битумом, верхнюю (надземную) — стойкими к воздей ствию климатических факторов лакокрасочными материалами белого цвета.
Железобетонные опоры выполняют, как правило, из бетона М-200 с использованием напрягаемой металлической арматуры. Натяжение арматуры обеспечивается механическим или электротермомеханическим способами.
Опоры можно изготавливать из металлических или асбестоцементных труб, в верхней части которых предусмотрена установка стальных заглушек для предупреждения попадания внутрь труб ат мосферных осадков.
Опоры (кроме деревянных) устанавливают в выполненные из бетона фундаментные блоки. В блоке предусматривают гнездо для установки в нем и укрепления цементным раствором опор. Ширина фундамента 0,8 м, глубина заложения 1,0—1,3 м.
Знаки крепят к стойкам опор с помощью хомутов из листовой стали с приваренными к ним уголками. Хомуты с уголками надевают на стойку и стягивают болтами. К уголкам крепят дорожный знак.
Рамные конструкции, применяемые для установки над проезжей частью указателей направления, выполняют составными из сварных элементов. Стойки могут быть железобетонные прямоугольного сечения, из металлических труб или швеллеров. Ригель, соединяющий боковые стойки, изготавливают либо из одной трубы, либо в виде про странственной фермы. К нему крепят щиты указателей.
Контрольные вопросы
Глава 9
Дорожная разметка
9.1. ВИДЫ ДОРОЖНОЙ РАЗМЕТКИ И ЕЕ НАЗНАЧЕНИЕ
Разметкой называются линии, надписи и другие обозначения на проезжей части и элементах дорожных сооружений, устанавливаю щие порядок движения или информирующие водителей и пешеходов об условиях движения. Разметка является составной частью общей схемы организации движения транспортных средств и пешеходов, поэтому при проектировании разметки необходимо соблюдать ее со ответствие устанавливаемым на дороге знакам, светофорам и дру гим техническим средствам управления движением.
Разметка делится на горизонтальную и вертикальную. К горизон тальной относятся продольная, поперечная и другие виды разметки (островки, надписи, указательные стрелы), наносимые на дорожное покрытие. Горизонтальная разметка, как правило, применяется на до рогах с усовершенствованными покрытиями, имеющих проезжую часть шириной б м и более при интенсивности движения 1000 тран спортных средств в сутки и более. В населенных пунктах горизон тальная разметка применяется на скоростных дорогах, магистраль ных улицах, а также и других улицах, где проходят маршруты обще ственного пассажирского транспорта.
К вертикальной разметке относятся линии, наносимые на элемен ты дорожных сооружений, обстановки дорог и различных пред метов, которые представляют опасность для движения, с целью предупреждения наезда на них транспортных средств.
Дорожная разметка является одним из простых и действенных средств управления движением. Ее применение способствует повыше нию пропускной способности дороги и улучшению видимости проез жей части и придорожной обстановки, особенно в темное время суток.
Наличие разметки на проезжей части отражается на эмоциональ ной напряженности водителя, что позволяет влиять на выбираемую им скорость и траекторию движения. Это связано со стремлением во дителя поддерживать информационную нагрузку на уровне, близком к оптимальному. Отклонение от этого уровня, вызванное, в частности, появлением на дороге разметки, заставляет водителя изменить ско рость или положение автомобиля на проезжей части. Это свойство разметки используют при нанесении прерывистых продольных линий, получивших широкое распространение в практике организации дви жения. По данным проведенных в МАДИ специальных исследова ний, большая часть водителей на дорогах с прерывистой разметкой выбирает такую скорость, при которой частота мельканий fм штрихов и разрывов не превышает 3 Гц (рис. 9.1).
В связи с этим важной характеристикой прерывистой линии явля ется отношение длин штриха и разрыва, а также их общая длина l0. Наибольшее влияние на режим движения оказывает разметка с соотношением 1:1 и наименьшее 1:3. Уменьшение общей длины штри ха и разрыва ведет к снижению скорости. Совместное влияние этих параметров показано на рис. 9.2. При общей длине штриха и разрыва 14—18 м и их соотношении 1:3 скорость движения (85%-ной обеспе ченности) мало отличается от скорости, характерной для дорог, где разметка отсутствует. Таким образом, нижения скорости увеличивают частоту мелькания за счет общей длины штриха и раз рыва и за счет их соотношения. При этом целесообразной являет ся организация переходных участков, обеспечивающих плавное изме нение частоты мелькания. В этом отношении важным мероприятием является применение линии приближения. Ее наносят между преры вистой и сплошной линиями продольной разметки.
Сплошную осевую линию наносят на участках, на которых запре щается выезд на полосу встречного движения (например, в случаях ограниченной видимости). Это повышает безопасность движения, однако вызывает некоторое снижение скорости и пропускной способ ности дороги. Кроме того, находящаяся рядом с водителем сплош ная линия, как и любое ограничение, способствует развитию его утом ления. Поэтому разделение транспортных потоков противоположных направлений с помощью сплошной линии разметки должно быть в каждом случае оправданно. Особое значение это приобретает на дорогах с узкой проезжей частью (шириной 6—6,5 м), когда водите ли вынуждены двигаться у края дороги, заезжая порой на обочину, что не всегда является безопасным.
Нанесенная у края проезжей части сплошная линия особенно эффективна в темное время суток, так как позволяет водителю луч ше ориентироваться и уменьшает вероятность съезда автомобиля с дороги. Вместе с тем в условиях узкой проезжей части она также способствует снижению скорости. Учитывая это обстоятельство, не редко обе линии (сплошные краевую и осевую) применяют на от дельных участках дорог в целях выравнивания скоростей, так как их влияние сказывается, прежде всего, на быстро движущейся части транспортного потока.
Для горизонтальной разметки в нашей стране принят белый цвет, что обеспечивает ее наилучшую видимость в различных дорожных условиях. Исключение составляют линии, связанные с ограничением остановки и стоянки транспортных средств, для которых применяют краску желтого цвета. Вертикальная разметка представляет собой сочетание черного и белого цветов.
Цвет дорожной разметки, ее форма и размеры, принятые в на шей стране, соответствуют рекомендациям международной Кон венции о дорожных знаках и сигналах. В СССР действует ГОСТ 13508—74 «Разметка дорожная», который предусматривает все ее виды (рис. 9.3). Каждому виду разметки в соответствии с этим стандартом присвоен номер. Первая цифра обозначает груп пу, к которой принадлежит разметка (1 — горизонтальная, 2 — вертикальная), вторая цифра (или число) —порядковый номер разметки в группе, третья — разновидность разметки. В последую щем тексте (в целях сокращения) названия видов разметки в неко торых случаях заменены их номерами, указанными на рис. 9.3.
9.2. ПРИМЕНЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ РАЗМЕТКИ В РАЗЛИЧНЫХ ДОРОЖНЫХ УСЛОВИЯХ
Исходными данными для составления схем разметки дорог и до рожных сооружений являются: планировочные характеристики рас сматриваемого участка дороги; особенности условий движения (степень обеспечения видимости, наличие близко расположенных к проезжей части элементов инженерных сооружений и т. д.); пара метры транспортных и пешеходных потоков; данные о ДТП.
Вначале определяют число полос движения, вид и параметры линий разметки. Далее проектируют разметку характерных участ ков, где она имеет свои особенности и отличается от предшествую щей. К таким участкам, как правило, относятся пересечения и при мыкания дорог, подъемы и спуски, кривые в плане, остановочные пункты транспортных средств общего пользования и т. п. Особое вни мание уделяется разметке участков в местах повышенной аварий ности, возможных заторов движения и где предусмотрены ограниче ния скорости, запрещения обгонов, стоянок и остановок транспорт ных средств. Разметка на характерных и примыкающих к ним участ ках должна быть взаимоувязана. На последнем этапе на получен ную таким образом схему разметки наносят указательные стрелы, номер дороги или другие надписи, являющиеся дополнительным средством информации.
Во всех случаях применение сплошных линий разметки, связан ных с дополнительными ограничениями для участников движения, должно быть обоснованно. Вводимые знаками ограничения могут носить временный характер, что достигается, например, примене нием дополнительных табличек. При использовании разметки таких возможностей нет. Вводимые ею ограничения носят всегда постоян ный характер.
Разметка дорог на прямых горизонтальных участках. В качестве прямых горизонтальных участков в данном случае (с точки зрения идентичности применяемой разметки) рассматриваются участки до рог и улиц, где расчетная видимость, продольные уклоны, радиусы
горизонтальных и вертикальных кривых соответствуют нормативным требованиям. На таких участках разметку в основном применяют для обозначения осевой линии, полос движения, края проезжей части, разделительной полосы, реверсивных полос, полос движения для транспортных средств общего пользования. Кроме того, в рассматри ваемом случае разметку можно применять также для обозначения сужения проезжей части (например, перед препятствием или при уменьшении числа полос движения в данном направлении), нане сения на проезжую часть номера дороги или других надписей. Ха рактер разметки зависит от ширины проезжей части, числа полос движения, режима движения транспортных средств и принятой схемы организации движения.
При разметке ширину полосы движения принимают согласно требованиям действующих строительных норм и правил. Если попе речный профиль дороги не соответствует этим требованиям, то мини мальная ширина размечаемой полосы может быть принята 3 м. В от дельных случаях допускается уменьшение ширины полосы до 2,75 м при условии движения по этой полосе только легковых автомобилей и введения необходимых ограничений на режим движения.
На многополосных дорогах (число полос движения в обоих на правлениях не менее четырех) при разделении потоков встречных направлений с помощью разделительной полосы разметка в основ ном сводится к обозначению полос движения и краевых полос. Полосы движения обозначают с помощью прерывистой линии 1.5. Если возникает необходимость в разгрузке крайней левой полосы (при наличии резерва пропускной способности), то ее отделяют от остальных полос линией 1.11, прерывистая часть которой должна быть обращена в сторону разделительной полосы или осевой линии. При уменьшении числа полос движения в данном направлении применяется переходная линия с предшествующей ей сплошной. Обе линии обозначают разметкой 1.1. Между сплошной и преры вистой линиями вводят участок приближения (линия 1.6). На полосе движения перед началом сплошной линии наносят стрелы 1.19, ука зывающие водителю на необходимость и направление перестроения (рис. 9.4).
При отсутствии разделительной полосы в виде газона линиями 1.1 может быть выполнена резервная зона. В случае отсутствия и разделительной полосы, и резервной зоны встречные потоки раз деляют с помощью двойной сплошной линии 1.3. При организации разворота или левого поворота в боковые проезды, осуществля емого только с одной стороны, линию 1.3 на необходимом участке заменяют линией 1.11.
Край проезжей части обозначают как со стороны обочин, так и со стороны разделительной полосы с помощью сплошной линии 1.1, расстояние от которой до края проезжей части не более 0,2 м. При наличии бордюра краевую разметку не наносят, за исключением опасных участков дорог. Край проезжей части на дорогах, отне сенных по условиям движения к автомагистралям (наличие зна ка 5.1), обозначают линией 1.2. Если ширина проезжей части менее 6,5 м, краевую линию не наносят, а ограничиваются лишь нанесением в случае необходимости осевой разделительной линии.
Транспортные потоки противоположных направлений на прямых горизонтальных участках двухполосных дорог разделяют с помощью разметки 1.5 или 1.1. Последнюю применяют в местах, где обгон всем транспортным средствам в обоих направлениях запрещен, что, как правило, связано с условиями ограниченной видимости. Если ограничение обгона связано с другими причинами и вводится лишь в определенные часы суток или дни недели, то использование сплош ной осевой линии 1.1 нецелесообразно, так как может привести к не оправданному снижению пропускной способности дороги.
Движение на трехполосных дорогах может быть организовано с применением перемещающейся осевой линии, когда из имеющихся трех полос две полосы поочередно предназначаются для движения в прямом или обратном направлении. Указанный прием позволяет создать на дороге так называемые обгонные участки и обеспечи вает необходимый уровень безопасности движения без ощутимого снижения пропускной способности. Потоки встречного направления разделяют с помощью сплошной линии 1.1 на всем протяжении дороги. Длину подобных участков выбирают с учетом местных усло вий. Она зависит от соотношения интенсивности встречных пото ков.
При ярко выраженной неравномерности интенсивности по направ лениям в течение суток или по дням недели, носящей регулярный характер, применяют реверсивное движение с использованием линий разметки 1.9.
Разметка дорог на участках подъемов и спусков. На подъемах и спусках, обозначенных знаками 1.13 и 1.14, одним из основных назначений разметки является предотвращение выезда транспортных средств в местах ограниченной видимости на полосу встречного движения.
На двухполосных дорогах (рис. 9.5) в начале подъема, когда видимость встречного автомобиля находится в пределах норм, осе вую линию выполняют разметкой 1.5. В этих условиях обгон не огра ничен. При ограниченной видимости в сторону подъема вместо раз метки 1.5 наносят разметку 1.11, которая сплошной частью обращена к полосе движения в направлении подъема. У вершины подъема, если зоны с видимостью менее допустимой (как в сторону подъема, так и в сторону спуска) перекрывают друг друга, разметку 1.11 за меняют разметкой 1.1. Здесь обгон запрещен в обоих направлениях движения. На подходе к разметке 1.11 на осевую линию наносят стрелы 1.19 так, как это показано на рис. 9.5. Они предупреждают водителя о необходимости занять свою полосу движения, так как он въезжает в зону ограниченной видимости.
При наличии дополнительной полосы в сторону подъема ее отде ляют от основной полосы с помощью прерывистой линии 1.5, а в зоне ограниченной видимости — двойной линией 1.11, сплошная часть ко торой обращена в сторону дополнительной полосы. За вершиной подъема дополнительная полоса до ее слияния с основной выполняет роль переходно-скоростной. После окончания зоны ограниченной ви димости ее отделяют от основной полосы прерывистой линии 1.8 шириной 0,2 м. На этом участке могут быть нанесены направляю щие стрелы 1.19, предупреждающие водителей об уменьшении числа полос движения в данном направлении. Встречные потоки на всем протяжении уширения отделяют друг от друга с помощью сплошной линии 1.1.
Разметка трехполосных дорог на подъемах аналогична размет ке двухполосных с дополнительной полосой. При этом на всем про тяжении подъема встречные транспортные потоки отделяют сплош ной линией 1.1 так, чтобы в сторону подъема были две полосы дви жения, в сторону спуска — одна.
Разметка дорог на горизонтальных кривых. На кривых малых радиусов нередки случаи выезда автомобилей на полосу встречного движения. Это объясняется желанием водителя искусственно увели чить радиус поворота и таким образом уменьшить боковую силу без существенного снижения скорости. Такой прием в условиях высо кой интенсивности движения и ограниченной видимости связан с определенным риском и нередко приводит к возникновению ДТП. Поэтому задачей разметки проезжей части на горизонтальных кри вых является четкое определение коридора движения с учетом характера местных условий.
Разметка проезжей части многополосных дорог на горизон тальных кривых принципиально не отличается от разметки на прямых горизонтальных участках, так как эти дороги, как правило, отно сятся к высшим категориям и в соответствии с нормативными требованиями имеют большие радиусы кривых в плане. Кроме этого, потоки противоположных направлений в данном случае разделяют с помощью разделительной полосы или разметки 1.3, что предотвра щает выезд на полосы встречного движения.
На двух- и трехполосных дорогах вид разметки зависит от радиуса кривой и степени обеспечения видимости. На двухполос ных дорогах при радиусе менее 50 м даже в условиях обеспечен ной видимости транспортные потоки противоположных направлений разделяют на всем протяжении кривой и на примыкающих к ней участках (в пределах переходных кривых) сплошной линией 1.1. При этом на протяжении круговой кривой линия 1.1 делит проез жую часть на две неравные по ширине полосы движения. Отно шение ширины внутренней полосы к ширине внешней зависит от радиуса кривой и регламентируется ГОСТ 23457—86.
На трехполосных дорогах при тех же радиусах кривой данное соотношение сохраняется для крайних полос, а средняя полоса ис пользуется как разделительная.
При радиусах более 50 м на двухполосных дорогах и трехполос ных с движением на кривой по двум полосам возможность выезда на полосу встречного движения определяется степенью обеспечения видимости. Если видимость соответствует нормативным требованиям, встречные потоки можно разделить линией 1.5. В условиях огра ниченной видимости для этих целей целесообразно применять раз метку 1.11. Сплошную часть ее наносят со стороны транспортных средств, движущихся в зоне с видимостью менее допустимой. Такие зоны, как правило, образуются с обеих сторон при входах на кривую в плане. Поэтому типичным является применение в качестве осевой линии разметки 1.11 на входах и разметки 1.5 или 1.1 в средней части кривой. Причем разметку 1.1 применяют, когда зоны ограниченной видимости перекрывают друг друга (рис. 9.6). В пределах участков кривых АБ и ВГ видимость обеспечена только для водителей, закан чивающих поворот. Они могут с целью обгона пересечь линию 1.11 со стороны ее прерывистой части. На участке БВ видимость не обеспечена в обоих направлениях, поэтому встречные потоки разделены линией 1.1.
На трехполосных дорогах с движением по кривой по трем поло сам транспортным средствам, движущимся по внутренней полосе, запрещается в зоне с ограниченной видимостью выезд на среднюю полосу для обгона. С этой целью внутреннюю полосу движения на протяжении зоны ограниченной видимости отделяют от средней полосы сплошной линией 1.1.
Разметка на пересечениях автомобильных дорог. На пересече ниях и примыканиях автомобильных дорог, а также на подходах к ним горизонтальную разметку применяют для разделения транспорт ных потоков противоположных направлений, для обозначения полос движения и переходно-скоростных полос, направляющих островков и островков безопасности, пешеходных переходов, мест остановки пе ред светофором или знаком 2.5 и мест, где водитель обязан уступить дорогу в соответствии с действующим на перекрестке приоритетом в движении. Кроме этого, на полосы движения можно наносить: стрелы, обозначающие направления движения или при ближение к сужению проезжей части; обозначения приближения к поперечной разметке; номера дороги и другие надписи, не вводящие дополнительных ограничений. В каждом конкретном случае характер разметки зависит от типа пересечения и принятой схемы органи зации движения.
На нерегулируемых перекрестках, оборудованных знаками при оритета, разметка должна способствовать обеспечению необходимой скорости движения по главной дороге, а на второстепенной — предупреждать водителя о предстоящем выезде на главную доро гу и способствовать снижению скорости.
На подходах к простым пересечениям двух- и трехполосных дорог потоки противоположных направлений разделяют сплошной линией 1.1 с предшествующей ей линией приближения 1.6. Перед выездом на перекресток наносят стоп-линию 1.12, если установлен знак 2.5 или светофор, а при наличии знака 2.4 — разметку 1.13. Линию 1.13 следует наносить обязательно, когда знак 2.4 не может быть установлен непосредственно у перекрестка и возникает необ ходимость точно указать место, где водитель должен уступить до рогу. Для обозначения приближения к линии 1.13 используют раз метку 1.20, а к линии 1.12 — разметку 1.21 (надпись «Стоп»), если линия 1.12 применяется совместно со знаком 2.5. Расстояние между линиями 1.12, 1.13 и разметкой, обозначающей приближение к ним, выбирают в пределах 2—25 м в зависимости от скорости движения. Линии 1.12 и 1.13 необходимо наносить возможно ближе к пересекаемой проезжей части с тем, чтобы обеспечить наилучшую видимость водителю перекрестка.
Границы полос движения непосредственно перед перекрестками обозначают для запрещения в этих местах перестроений сплошной линией 1.1 с предшествующей ей линией приближения 1.6. Про тяженность линий 1.1 должна превышать длину очереди транспорт ных средств, накапливающихся в ожидании возможности проезда перекрестка. При этом минимальная длина принята равной 20 м.
При наличии перед перекрестком специально выделенных полос для движения в определенных направлениях на полосы наносят соответствующие этим направлениям стрелы 1.18. Применение раз метки 1.18 должно сочетаться с установкой знаков 5.8.1 и 5.8.2, чтобы водитель своевременно получил информацию о назначении каждой полосы. На пересечениях с элементами канализированного движе ния контуры направляющих островков обозначают сплошной линией 1.1, а их площадь (целиком или частично) —разметкой 1.16. Переходно-скоростные полосы в зоне пересечений и примыканий отде ляют от основных полос движения разделительными полосами. Ши рина их так же, как и длина переходно-скоростных полос, регла ментируется нормами на проектирование дорог. Границы раздели тельной полосы обозначают линиями 1.1. В зоне маневрирования разделительная полоса переходит в прерывистую линию 1.8 шириной 0,4. м. В этом месте на переходно-скоростную полосу наносят стрелы 1.19, указывающие водителю на необходимость выезда на основную полосу движения (рис. 9.7).
Разметка полос движения на подходе к регулируемому пере крестку, а также вид стрел 1.18, наносимых на полосы, должны соответствовать характеру пофазного разъезда транспортных средств или регулируемых направлений движения (см. гл. 3).
Особенностью разметки на перекрестках с круговым движением является выделение полос движения, предназначенных для маневри рующих потоков, а также обозначение мест, где водители обязаны уступить дорогу (или остановиться) в соответствии с принятой схе мой организации движения. На подходах к перекрестку потоки противоположных направлений разделяют сплошной линией 1.1 или 1.3, которая непосредственно перед перекрестком примыкает к на правляющему островку треугольной формы. Его контуры выполняют с помощью разметок 1.1 и 1.16. Направляющий островок обеспе чивает вход транспортных средств в круговой поток и выход из него по плавной траектории. Для отделения правоповоротных потоков от кольцевых В зоне перекрестка прерывистыми линиями 1.7 обозна чают полосы движения, на которые могут быть нанесены направ ляющие стрелы 1.18. При наличии в местах слияния потоков знаков 2.4 на проезжей части разметкой 1.13 указывают места, где води тель должен уступить дорогу. На регулируемых перекрестках с кру говым движением перед светофорами наносят стоп-линий 1.12, перед которыми сплошными линиями 1.1 обозначают границы полос дви жения.
Разметка пересечений автомобильных дорог в разных уровнях должна способствовать четкому разделению прямых и поворачиваю щих потоков, плавному ответвлению и примыканию поворачиваю щих потоков, а также информировать водителя о направлении движения и необходимости своевременного перестроения. Особое внимание при разметке уделяют местам пересечения потоков на не полных развязках, а также местам слияния потоков, выходящих с право- и левоповоротных съездов. Виды разметки и приемы их ис пользования на пересечениях в разных уровнях остаются теми же, что и в рассмотренных случаях.
Разметка в местах остановок и стоянок. В зоне остановок тран спортных средств общего пользования должны быть обеспечены без опасный и плавный подъезд ,к остановкам, выезд с них на основ ную проезжую часть и безопасный переход проезжей части пеше ходами.
В соответствии с нормативными требованиями на автомобиль ных дорогах всех категорий в зоне автобусных остановок устраи ваются переходно-скоростные полосы, которые отделяются от основ ной полосы движения разделительной полосой (для дорог высших категорий) либо сплошной линией. Контуры разделительной поло сы и сплошную линию выполняют разметкой 1.1. На участках, где совершается перестроение с основной полосы движения на переходно-скоростную полосу и наоборот, эти полосы отделяют друг от друга прерывистой линией 1.8 шириной 0,2 м. На переходно-скоростной полосе в ее начале может быть нанесена буква «А» — раз метка 1.23.
Зоны автобусных и троллейбусных остановок на основной поло се движения обозначают желтой зигзагообразной линией- 1.17. С помощью этой же разметки можно обозначать места стоянок ав томобилей-такси.
При устройстве внеуличных стоянок транспортных средств раз метку применяют для обозначения границ стоянки и стояночных мест, а также организации движения на стоянке. При отсутствии разделительных островков и переходно-скоростных полос между про езжей частью и площадкой стоянки может быть нанесена линия 1.11. Она позволяет организовать раздельный въезд на стоянку и выезд с нее. Места для стоянок транспортных средств обозначают с по мощью линии 1.1. Минимальные размеры одного стояночного места с учетом размещения автомобилей на стоянке оговариваются стан дартом.
Для запрещения стоянки применяют разметку 1.10. При необхо димости запрещения остановки применяют сплошную желтую ли нию 1.4. Линии 1.10 и 1.4 применяют преимущественно в населен ных пунктах, где часто возникает необходимость введения подоб ных запретов на сравнительно коротких участках улиц, а установка соответствующих знаков в этих местах затруднительна. Вместе с тем, учитывая цвет линий, а также места их нанесения, необходимо следить за регулярной очисткой этих мест от грязи и снега. В против ном случае установка знаков, соответствующих этим линиям, являет ся обязательной.
9.3. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ РАЗМЕТКИ
Вертикальную разметку применяют для предупреждения наезда транспортных средств на опоры и пролетные строения мостов и путепроводов, ограждающие устройства и их опоры, круглые тумбы на разделительных полосах и островках безопасности, вертикальные поверхности островков безопасности, бордюры, торцовые части пара петов и т. п.
При разработке схем вертикальной разметки на дороге выявля ют элементы инженерных сооружений, обстановки дороги и других объектов, расположенных в непосредственной близости от проезжей части или обочины и представляющих опасность для движения. При этом немаловажную роль играют материалы анализа причин ДТП и данные обследования технического состояния дорог и дорож ных сооружений. На сооружения, элементы дорожной обстановки и другие подлежащие разметке объекты составляют ведомость с указанием мест их расположения и номеров разметки, которую на них наносят.
Поверхность дорожных сооружений (опор путепроводов, торцо вых поверхностей тоннелей, подпорных стенок) размечают, когда они расположены в пределах обочины или находятся на расстоянии бли же 1,0 м от края проезжей части при наличии тротуара или раздели тельной полосы, а также и в других случаях, когда этого требуют условия движения. Для этих целей применяют разметку 2.1 — чере дующиеся наклонные полосы белого и черного цветов. Их наносят на вертикальные поверхности дорожных сооружений, обращенные в сторону приближающихся транспортных средств. Наклон полос должен быть в сторону проезжей части.
Нижний край дорожных сооружений, находящихся над проезжей частью (пролетные строения путепроводов, перекрытия тоннелей), при вертикальном габаритном размере менее 5 м обозначают раз меткой 2.2 в виде чередующихся вертикальных полос белого и черного цветов. Разметку наносят над серединой каждой полосы, по которой осуществляется движение в сторону искусственного сооружения.
Разметка ограждающих и направляющих устройств должна обес печивать их хорошую видимость, подчеркивать направление дороги и выделять на ней наиболее опасные места. Сплошные огражде ния обозначают с помощью разметки 2.6. Ее наносят на середину их боковых поверхностей, обращенных в сторону проезжей части. При этом для обозначения начальных участков ограждений, а также ограждений в опасных для движения условиях (например, на кривых в плане с малыми радиусами, на транспортных развязках в разных уровнях) на их боковые поверхности наносят разметку 2.5. Направ ляющие столбики, опоры тросовых ограждений, надолбы обозначают с помощью разметки 2.4 — наклонной черной полосы, наносимой на их верхней части и обращенной навстречу движению.
В местах сужения проезжей части, на кривых в плане малых ра диусов и других опасных участках бордюры, окаймляющие тротуары и разделительные полосы, возвышающиеся над проезжей частью островки безопасности и направляющие островки в известной степени являются препятствием на дороге. Они должны быть хорошо видны водителю. В этих случаях применяют разметку 2.7. При наличии в начале разделительных полос и островков круглых тумб на них нано сят попеременно горизонтальные черные и белые полосы (размет ка 2.3). Для правильной ориентировки водителя эти тумбы целе сообразно применять совместно со знаком 4.2, указывающим на правление объезда препятствия (см. рис. 8.5, и).
9.4. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ РАЗМЕТКИ
Применяемые материалы. В настоящее время для разметки ис пользуют краски, термопластики, ленты-полуфабрикаты, цветные асфальто- и цементобетоны, кнопки, металлические и керамические плиты и т. п. Наибольшее распространение получили краски и термопластики, что связано в основном с возможностью механизи ровать процессы разметки.
К применяемым для дорожной разметки материалам предъявля ется ряд требований, связанных с условиями ее эксплуатации. Опре деляющими факторами при выборе материала являются: стоимость, прочностные и адгезионные характеристики; шероховатость; устойчи вость; цветостойкость и хорошая отражательная способность; произ водительный способ нанесения разметки из данного материала; вре мя, затрачиваемое с момента начала разметки до открытия движения на дороге; время для подготовки поверхности под разметку.
Краска для разметки, как и любой лакокрасочный материал, представляет собой комплексный состав, основными компонентами которого являются наполнитель, пигмент, связующее вещество и ра створитель. Наполнитель создает необходимую шероховатость и ма товость высохшей пленки, улучшает прочностные и адгезионные свойства. Пигмент вводят в состав красок для придания им нужного цвета. Связующее вещество связывает пигмент с наполнителем и об разует при высыхании пленку. Растворитель придает краске вязкость, при которой ее можно наносить на покрытие. В нашей стране для раз метки применяют в настоящее время белую нитроэпоксидную эмаль ЭП-5155. Она обладает высокой износостойкостью по сравнению с другими видами красок. Время ее высыхания при температуре окружающего воздуха 18...22 °С ограничивается 0,5 ч. Средний расход краски при нанесении лини разметки 0,4 кг/м2. Допускается для разметки и применение белой нитроэмали НЦ-25.
Применяемые для дорожной разметки краски являются сравни тельно дешевыми материалами и позволяют обеспечить необходимую производительность работ. Однако выполненная ими разметка в зависимости от интенсивности движения требует обновления через 2—4 месяца эксплуатации (особенно линии и знаки поперечной раз метки). Поиски более долговечных материалов привели к широкому использованию термопластиков, срок службы которых в тех же усло виях эксплуатации 2—3 года.
Как и краска, термопластик представляет собой композицию из нескольких составляющих: термопластичное связующее, основанное на синтетических (поливинилхлорид, полистирол, полипропилен, полиамиды, производные целлюлозы) или природных (канифоль) смолах; пигмент и светлые наполнители.
Термопластичные массы укладывают на дорожное покрытие в горячем состоянии при температуре 160... 170 °С. В результате охлаждения они затвердевают.
В СССР для дорожной разметки применяют термопластик ПЛ-5142, который представляет собой смесь полиэфирной смолы с пластификатором, наполнителем и пигментом. После расплавления при 180 °С и застывания (40 °С) смесь превращается в материал светло-серого цвета с плотностью 1,7 г/см3. После нанесения термо пластика на покрытие при температуре окружающего воздуха 20 °С движение может быть открыто уже через 15—20 мин.
Расход смеси при толщине линии разметки 4 мм около 7 кг/м2.
Для улучшения видимости разметки и зрительной ориентации водителей в темное время суток на участках дорог без искусственного освещения разметку можно выполнять с применением свето возвращающих материалов. В качестве световозвращающих мате риалов могут быть использованы керамические осколки, крупнозер нистый песок, молотое стекло или стеклянные микрошарики диамет ром до 0,5 мм. Применение последних получило наибольшее рас пространение и повышает световой эффект разметки в 4,5—11 раз. Нередко для увеличения отражательной способности разметочной полосы на ее поверхности формируются искусственные микронеров ности.
Есть также опыт выполнения линий разметки из белого извест няка, который наносят на покрытие методом поверхностной обра ботки, втапливают в свежий асфальтобетон или укладывают в зара нее подготовленные канавки. Подобный метод позволяет получить хорошо заметную в свете фар разметку с длительным сроком служ бы (3—4 года), однако он связан с большим объемом ручного труда.
Световозвращающие разметочные кнопки целесообразно уста навливать на многополосных дорогах для обозначения границы меж ду встречными потоками или края проезжей части. Кнопки могут применяться как самостоятельно, так и совместно с разметочными линиями. Их выполняют из металла, закаленного стекла или изно соустойчивого пластика, снабжают катафотами и закладывают в проезжую часть в заранее подготовленные углубления или приклеи вают с помощью эпоксидного клея к покрытию (рис. 9.8).
Для повышения эффективности вертикальной разметки приме няют световозвращающую пленку, широко используемую в произ водстве дорожных знаков (см. гл. 8). На участках дорог без искус ственного освещения белые полосы разметки 2.1—2.3 покрывают на две трети их ширины белой световозвращающей пленкой. Ее приклеивают посередине этих полос по всей их длине. На черные поло сы разметки 2.4 крепят световозвращающие элементы, выполненные из пленки в виде прямоугольника (4×10 см), расположенного вертикально в верхней части столбика. Ограждающие устройства, размечаемые с помощью черных и белых полос 2.5 и 2.6, также долж ны иметь световозвращающие элементы, которые справа по направ лению движения должны быть красного цвета, а слева — белого или желтого. Их плоскость размещают перпендикулярно к направ лению движения, а расстояния между ними соответствуют расстоя ниям установки направляющих столбиков.
Световозвращающие элементы могут применяться и при отсутст вии вертикальной разметки, например, на торцовых поверхностях: высоких бордюров и элементах ограждений дорог, обращенных в сто рону приближающихся транспортных средств, на стволах деревьев, расположенных в непосредственной близости от проезжей части до роги и в других опасных местах.
Машины для нанесения разметки. Линии горизонтальной размет ки (в основном продольной) наносят на покрытие дороги с помощью маркировочных машин. В других случаях разметку выполняют вруч ную с помощью пистолета-краскораспылителя, ручного термоуклад чика или кисти (по шаблонам).
Условно маркировочные машины можно классифицировать по следующим признакам: функциональному назначению, типу ходовой части, применяемому материалу и способу нанесения линий.
Функциональное назначение машины зависит от территории, где она используется (городские улицы, автомагистрали, аэродромы). С точки зрения ходовой части машины могут подразделяться на ручные механизмы, ручные самоходные машины, самоходные ма шины на оригинальных или автомобильных шасси, прицепные агре гаты, навесное оборудование и т. д. Существуют машины для на несения линий красками или термопластичными материалами, маши ны и оборудование для укладки пленки, установки кнопок, плит и т. п. Способ механизированного нанесения линий разметки также зависит от применяемого материала.
Краску можно наносить бескомпрессорным, пневматическим или кинетическим способом, термопластик — пневматическим, кинети ческим или гравитационным.
При бескомпрессорном способе краска из бака поступает к краскораспылителю под давлением и, разрушаясь в насадке краскораспылителя, вытекает из выходного отверстия однофазной струей. Давление в краскопроводной системе создается, как правило, сжатым воздухом (из баллона) или ручным насосом.
Пневматический способ предусматривает использование компрес сора, который подает воздух под давлением в резервуар для краски, в бак для растворителя и к краскораспылителю. Кроме того, сжа тый воздух может быть использован для управления исполнитель ными механизмами.
Краска или расплавленный термопластик поступает под давле нием к краскораспылителю, в насадке которого струя материала дробится направленным воздушным потоком, и через щелевое отвер стие в насадке стекает двухфазная диспергированная смесь. К крас кораспылителю подходят две пневматические ветви — одна для управления его работой, другая для распыления материала.
Кинетический способ заключается в том, что материал, посту пая в краскораспылитель под сравнительно высоким давлением (3—12 МПа), истекает в атмосферу через отверстие малого сечения. В результате резкого перепада давлений материал дробится на мел кие частицы.
При гравитационном способе термопластичный материал, ра зогретый до текучего состояния, вытекает на покрытие через' спе циальное щелевое отверстие под действием собственного веса. Кон тур линии разметки формируется за счет высокой консистенции материала и формы выходного отверстия.
Из перечисленных способов наибольшее распространение полу чили пневматический и гравитационный, первый —благодаря высокой производительности, надежности оборудования, легкости управ ления, второй — благодаря простоте оборудования.
Старую разметку чаще всего удаляют методом фрезерования или выжигания струей горящего газа, имеющей высокую скорость. Применяют также химический и комбинированный методы (фрезеро вание с последующей химической обработкой). Недостатком этих методов, особенно фрезерования, является частичное повреждение дорожного покрытия.
В нашей стране для нанесения горизонтальной разметки приме няют освоенные отечественной промышленностью машины ДЭ-3, ДЭ-18, ДЭ-20 и ДЭ-21. Первые две машины предназначены для нане сения линий разметки краской пневматическим способом и принци пиально отличаются друг от друга базовым шасси и числом одно временно наносимых линий. ДЭ-20 предназначена для работы на тер мопластике с использованием гравитационного способа. ДЭ-21 является универсальной машиной со сменным оборудованием, позво ляющим наносить разметку краской или термопластиком (рис. 9.9). Характеристики машин приведены в табл. 9.1.
Таблица 9.1
|
Параметры |
ДЭ-3А |
ДЭ-3Б |
ДЭ-18 |
ДЭ-20 |
ДЭ-21 |
ДЭ-21 |
|
Базовое шасси |
Т-16М |
Т-16М |
ГАЗ-53А |
ГАЗ-53А |
ГАЗ-53-12 |
ГАЗ-53-12 |
|
Материал для размети |
Краска |
Краска |
Краска |
Термопластик |
Краска |
Термопластик |
|
Число одновременно наносимых линий |
1 |
1; 2 |
1; 2; 3 |
1 |
1; 2; 3 |
1 |
|
Ширина наносимых линий, м |
0,1 – 0,3 |
0,1 – 0,4 |
0,1 – 1,0 |
0,1 – 0,2 |
0,1 – 1,0 |
0,1 – 0,2 |
|
Длина штриха прерывистых линий, наносимых в автоматическом режиме, м |
1 – 31 (кратная 1 м) |
0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 9; 12; 30 |
1 – 31 (кратная 1 м) |
0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 9; 12; 30 |
0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 9; 12; 30 |
0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 9; 12; 30 |
|
Соотношение длины штриха к длине промежутка (в автоматическом режиме) |
1:1; 1:3; 1:1/3 |
1:1; 1:3; 1:1/3 |
1:1; 1:3; 1:1/3 |
1:1; 1:3; 1:1/3 |
1:1; 1:3; 1:1/3 |
1:1; 1:3; 1:1/3 |
|
Производительность, м2/ч (при нанесении одной сплошной линии 0,1 м) |
600 |
600 |
600 |
500 |
600 |
500 |
|
Рабочая скорость, км/ч |
До 6 |
До 6 |
До 6 |
До 5 |
До 6 |
До 5 |
|
Транспортная скорость, км/ч |
23 |
23 |
60 |
50 |
60 |
50 |
|
Вместимость бака для краски, л:
|
165×2 - |
165×2 - |
500×2 - |
- - |
1000 23,5 |
- - |
|
Вместимость бака для растворителя, л |
23,5 |
23,5 |
50 |
- |
50 |
- |
|
Масса одновременно разогреваемого термопластика, кг |
- |
- |
- |
800 |
- |
800 |
|
Максимальное давление, МПа:
|
0,6 - |
0,6 - |
0,6 - |
- 8 |
0,7 - |
- 8 |
|
Обслуживающий персонал, чел. |
1 |
1 |
2 |
2 |
2 |
2 |
Основными узлами машин для нанесения линий красками являют ся: компрессор, ресивер с масловлагоотделителем, система трубо проводов с пультом управления, баки для краски с лопастными мешалками, бак для растворителя, рабочий орган с форсунками-краскораспылителями, электрооборудование и электронное устрой ство с программным блоком для управления форсунками при авто матическом нанесении прерывистой линии.
Рабочий орган состоит из двух ограничительных дисков 1, катя щихся по покрытию, и форсунки 2, расположенной между ними (рис. 9.10, а). Установленные с помощью фиксаторов на определенном расстоянии друг от друга диски ограничивают с двух сторон факел форсунки, формируя, таким образом, линию разметки. Прижимаю щиеся к дискам скребки обеспечивают очистку их поверхности от налипающей краски и подачу ее в краскосборник.
В транспортном положении рабочий орган поднимается и закреп ляется при помощи замкового устройства. После окончания работ в форсунку и краскопроводы под давлением подается растворитель для их очистки.
Рабочий орган машины ДЭ-3А расположен справа, ДЭ-3Б — справа и слева. Это позволяет одновременно наносить две линии, на пример, осевую и краевую (или линию, обозначающую границу поло сы движения). При нанесении двух параллельных линий с расстояни ем между ними 0,1 м на одной каретке рабочего органа устанав ливают две форсунки.
У машин ДЭ-18 и ДЭ-21 (с комплектом оборудования для нане сения линий краской) рабочий орган расположен сзади и состоит из трех форсунок и трех пар ограничительных дисков. Это позволяет наносить одновременно три линии.
Все перечисленные машины снабжаются дополнительным обору дованием, куда входят ручной разметчик для нанесения линий пешеходных переходов и мест стоянок, выносной пистолет-краско распылитель и струйный насос, служащий для заправки баков кра ской и растворителем.
При нанесении линий разметки краской необходимы следующие операции:
очистка дорожного покрытия от пыли, грязи, следов старой краски, масляных пятен и т. д.;
предварительная разметка линий с помощью намелованного шнура;
подготовка краски (перемешивание, определение вязкости, фильт рация, заправка баков);
нанесение краски на покрытие.
Краску наносят в один слой при температуре окружающего воз духа не ниже +5 °С Цифры, буквы, стрелы наносят на покрытие вручную с помощью трафаретов пистолетом-краскораспылителем, кистью или валиком в два слоя. Второй слой наносят через 2 ч после нанесения первого.
Технологическое оборудование для нанесения линий термопласти ком (машины ДЭ-20 и ДЭ-21) смонтировано на съемной платформе и включает в себя: блок котлов для разогрева порошкообразного термопластика до рабочего состояния; рабочий орган (маркер) для нанесения линии разметки; коллектор, служащий для подачи рас плавленного термопластика от блока котлов к маркеру; гидросистему для привода рабочих механизмов; шкафы с баллонами для сжижен ного газа; систему электронного программного управления работой маркера в автоматическом режиме, компрессор для подачи сжатого воздуха в устройство для очистки проезжей части от пыли и грязи.
Машины снабжены системой циркуляции жидкого теплоносите ля (минеральное масло), который обеспечивает разогрев термопластика в котлах и его подогрев в коллекторе. Циркуляция осуществля ется с помощью гидронасоса, разогрев теплоносителя — газовыми горелками.
Термопластик содержится в двух котлах, окруженных рубашкой с теплоносителем. В каждый котел загружается до 400 кг материала (2/3 его вместимости). Котлы используются поочередно: из одного материал поступает к рабочему органу, в другом идет подготовка материала. В период плавления термопластика и нанесения размет ки в котлах работают лопастные мешалки.
Рабочий орган для нанесения линий разметки термопластиком (рис. 9.10, 6) расположен на опорном колесе 1 с левой стороны маши ны за задними колесами и состоит из короба 7, соединенного шарнирно с коллектором, затвора 6 с заслонкой 5, гидроцилиндра 3, управляющего работой заслонки, устройством для аварийного за крытия заслонки 4. Короб имеет двойные стенки, где циркулирует теплоноситель, поступающий туда по трубопроводам 2.
Заслонка перемещается по направляющим затвора. При ее откры тии из короба истекает расплавленный термопластик на дорожное покрытие.
Наличие опорного колеса обеспечивает постоянный зазор между нижней кромкой рабочего органа и дорожным покрытием. На этом же опорном колесе установлен бесконтактный датчик пройденного пути, необходимый для нанесения прерывистой линии в автоматическом режиме. Для выполнения работ по нанесению линий различной ширины рабочий орган имеет сменные башмаки.
Перед производством работ дорожное покрытие подготавливают для разметки. Поверхность очищают от пыли и грязи. Сильно загряз ненные места промывают водой под давлением до полного удаления грязи. Затем покрытие высушивается. На месте будущей разметки наносят линию с помощью намелованного шнура.
При подготовке машин сначала загружают котлы на 1/3 объема, затем включают горелки, и материал прогревается примерно 1 ч до включения мешалок. После этого в котлы добавляют термопластик до 2/3 их объема и расплавляют его до температуры 180 0С. Указан ный предел загрузки котлов связан с возможностью выплескивания материала при движении машины.
Общее время подготовки термопластика к работе занимает 2,5—3 ч. Учитывая сравнительно небольшой объем котлов маркиро вочных машин, для снижения времени их простоя как в СССР, так и за рубежом применяют дополнительные котлы. Они транспорти руются на специальных прицепах или в кузовах серийно выпуска емых грузовых автомобилей и предназначены для дозаправки котлов маркировочных машин во время их работы.
При использовании в качестве световозвращающих элементов стеклянных микрошариков их добавляют в котлы с расплавленным термопластиком (до 15% от общей массы материала) или засыпают в специальный бункер машины, из которого по трубопроводу шарики попадают на горячую поверхность уложенного на дорожное покрытие термопластика.
На всех отечественных машинах для дорожной разметки (см. табл. 9.1) привод компрессора и гидронасоса осуществляется от ко робки отбора мощности автомобиля. Рабочая скорость обеспечи вается с помощью специального демультипликатора. Для выдержи вания направления движения машины по предварительно размечен ной линии предусмотрено визирное устройство, расположенное пе ред машиной. В транспортном положении рабочие органы машины поднимаются или убираются в специальную нишу платформы.
Технология нанесения линий разметки и конструкция маркиро вочных машин в нашей стране и за рубежом постоянно совершен ствуются. Этот процесс идет по пути повышения коэффициента ис пользования машин за счет разработки широкого ассортимента съемного оборудования, создания малых машин для выполнения ра бот небольшого объема, подогрева краски для сокращения времени ее высыхания, отказа от гравитационного способа нанесения термо пластика (в силу его низкой производительности) и перехода на рас пыление термопластика или подачу его под давлением. Имеется опыт автоматизации процесса предварительной разметки: выдерживания заданного курса с помощью телевизионной системы.
Контрольные вопросы
Глава 10
Средства организации движения пешеходных потоков
10.1. ХАРАКТЕР ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОНФЛИКТУЮЩИХ ТРАНСПОРТНЫХ И ПЕШЕХОДНЫХ ПОТОКОВ
Порядок пропуска пересекающихся транспортных и пешеходных потоков регламентируется Правилами дорожного движения.
Переходящий дорогу пешеход оценивает каждый интервал вре мени между автомобилями, пока не обнаружит приемлемый интер вал, достаточный, по его мнению, для безопасного перехода. Этот приемлемый интервал зависит от индивидуальных качеств пешехо да, условий видимости, интенсивности транспортных и пешеход ных потоков. Установлено, например, что группа пешеходов при нимает меньший интервал, чем отдельный пешеход, в то время как продолжительность перехода для группы больше, чем для одно го пешехода.
С точки зрения задержки пешеходов и условий необходимости введения светофорной сигнализации на пешеходном переходе пред ставляет интерес минимальное значение приемлемого интервала, т. е. граничный интервал. При вероятности принятия этого интервала 90% и пересечении пешеходами однорядного транспортного потока граничный интервал составляет в среднем около 8 с.
Задержка пешехода зависит от граничного интервала и числа полос движения на проезжей части. При пересечении пешеходом однорядного транспортного потока задержка может быть рассчитана по первому слагаемому формулы (3.22). При многорядном потоке применение указанной формулы приводит к погрешностям, связан ным со спецификой перехода пешеходом проезжей части. В этом случае пешеход оценивает ситуацию на всех полосах движения и может отказаться от перехода даже при достаточном интервале между автомобилями на ближайшей от него полосе. С другой сторо ны, существует определенная вероятность поэтапного перехода дороги, когда пешеход, воспользовавшись первым приемлемым ин тервалом на ближайшей полосе, пересекает ее и ожидает возмож ности дальнейшего движения на проезжей части. Это зависит от распределения транспортных средств по полосам движения.
На рис. 10.1 показано влияние на среднюю задержку пеше хода tΔ на нерегулируемом пешеходном переходе интенсивности транспортного потока N. Штрихпунктирная линия соответствует случаю пересечения пешеходом однорядного транспортного потока. Сплошные линии характеризуют задержку при пересечении двух рядного потока, причем линии 4, 5 и 6 — при соотношениях интенсивностей транспортных потоков по полосам (начиная с ближайшей к пешеходу полосы) соответственно 1:2; 1:1,5; 1:1. Пунктирные ли нии 1, 2, 3 соответствуют случаю пересечения пешеходом трехряд ного потока при. соотношениях интенсивности соответственно: 1:2:1; 1:1,5:1; 1:1:1. Как видно из графика, увеличение числа полос движения ведет к существенному возрастанию задержки.
Пропускная способность пешеходного перехода и связанная с ней необходимость введения светофорного регулирования зави сят от интенсивности транспортного потока и числа полос движе ния на проезжей части. При этом необходимо учитывать вероятность скопления группы пешеходов за время ожидания и существо вание так называемого времени терпеливого ожидания пешеходов, равного в среднем 30 с.
Если задержка превысит время терпеливого ожидания, то рез ко возрастают случаи перехода пешеходами проезжей части с повышенным риском, что является предпосылкой возникновения ДТП. В подобной ситуации применение светофоров на переходе является необходимым. Заштрихованная часть графика на рис. 10.2 характеризует область существования нерегулируемых пешеходных переходов. С ростом интенсивности транспортного потока умень шается число пешеходов, способных перейти проезжую часть при отсутствии светофора. При интенсивности движения более 800 авт/ч время ожидания пешеходов превышает 30 с и применение светофора является целесообразным из соображений безопасности движения.
График на рис. 10.2 соответствует случаю перехода пешеходами проезжей части с тремя полосами движения. Рост числа полос приводит к увеличению задержки пешеходов и, таким образом, к уменьшению заштрихованной области на графике. Это означает, что введение светофорного регулирования на пешеходных переходах многополосных дорог целесообразно уже при сравнительно неболь ших интенсивностях транспортных и пешеходных потоков. Приве денное в гл. 3 условие 2 введения светофорного регулирования соответствует многополосной проезжей части и скоростям транспорт ных средств, характерным для городских условий движения.
10.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОРГАНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ НА ПЕШЕХОДНЫХ ПЕРЕХОДАХ
При устройстве пешеходных переходов в качестве технических средств организации движения применяются дорожные знаки и раз метка, островки безопасности, пешеходные ограждения, а также транспортные и пешеходные светофоры.
Пешеходный переход на проезжей части обозначают указа тельными дорожными знаками 5.16.1; 5.16.2 и разметкой 1.14.1 —1.14.3. При этом разметку 1.14.1 и 1.14.2 применяют на не регулируемых переходах. Линии этой разметки наносят параллельно оси проезжей части. На регулируемых переходах применяют раз метку 1.14.3. Совместное использование знака и разметки на нерегу лируемых переходах необходимо при высокой интенсивности тран спортного движения, а также на магистральных улицах городов. На пешеходных переходах, расположенных в зоне регулируемых перекрестков, при наличии разметки перехода установка знаков 5.16.1 и 5.16.2 не обязательна.
Знаки 5.16.1; 5.16.2 и разметка 1.14.1 —1.14.3 информируют пешеходов о месте безопасного перехода, а водителей — о месте постоянного движения пешеходов. Зону пешеходного перехода обо значают разметкой, а при ее отсутствии — знаками. В этом случае знаки 5.16.1 и 5.16.2 устанавливают так, чтобы знак 5.16.2 относи тельно приближающихся к переходу транспортных средств находился на ближней границе перехода, а знак 5.16.1 — на дальней.
Ширина перехода определяется с учетом интенсивности пеше ходного движения из расчета 1 м на каждые 500 пешеходов в 1 ч, но должна быть не менее 4 м. При интенсивном пешеходном дви жении и ширине перехода 6 м и более на нерегулируемых свето форами переходах применяется разметка
При широкой проезжей части целесообразно применять дубли рующий знак 5.16.1 или 5.16.2, который может быть установлен на приподнятых островке безопасности или разделительной полосе. При одностороннем движении для обозначения пешеходного пере хода знаки устанавливают с обеих сторон проезжей части.
Для информации водителей о предстоящем пешеходном пере ходе применяют предупреждающий знак 1.20. Вне населенных пунк тов, учитывая высокие скорости транспортных средств и сравни тельно редкое расположение пешеходных переходов, этот знак при меняют всегда. В населенных пунктах его устанавливают лишь в случае, когда расстояние видимости до перехода менее 150 м. Пе ред пешеходными переходами, расположенными на перекрестках, знак 1.20 обычно не устанавливают, так как водитель, как правило, бывает проинформирован о приближении к перекрестку каким-либо другим способом (знаки приоритета, указатели направлений, светофоры).
Для информации пешеходов на тротуарах магистральных улиц целесообразно устанавливать указатели расстояний до ближайших переходов. Эти указатели нужно располагать у края проезжей части напротив выходов из крупных магазинов, станций метропо литена, проходных предприятий и т. д.
Внеуличный пешеходный переход обозначают знаками 5.17.1 — 5.17.4, которые в зависимости от символа информируют пешеходов о месте подземного или надземного перехода. Знаки устанав ливают изображением навстречу движению основных пешеходных потоков у лестничных сходов пешеходных тоннелей, мостов и путе проводов.
На пешеходных переходах большого протяжения (ширина про езжей части более 14 м) целесообразно устройство островков безо пасности. Их назначение — создание на площадях или по оси улиц и дорог свободной от движения транспортных средств зоны для пеше ходов, не успевших без остановки перейти проезжую часть от тро туара до тротуара. Длина площадки ожидания островка безопас ности соответствует ширине пешеходного перехода. Ширину остров ка определяют шириной центральной разделительной полосы, а при ее отсутствии обычно принимают не менее 2 м. Если длительность такта светофорной сигнализации, разрешающего движение пешехо дов, рассчитывают из условия пересечения пешеходами только по ловины проезжей части — от тротуара до островка безопасности, то ширина островка безопасности
где NПШ — интенсивность пешеходного движения в обоих направлениях, чел/ч; f — площадь, занимаемая одним пешеходом на островке безопасности (она может быть принята равной 0,3 м2); bП— ширина пешеходного перехода, м.
Островки безопасности, как правило, выполняют в одном уров не с проезжей частью. Исключение составляют островки, являющие ся частью приподнятой разделительной полосы. При выполнении островков на одном уровне с проезжей частью защита пешеходов обеспечивается сплошной линией разметки 1.1, обозначающей контур островка. На островке безопасности наносят разметку 1.16.1. При расстоянии между тротуаром и краем островка не менее 10,5 м могут применяться бетонные защитные элементы (рис. 10.3) с переменной высотой 0,15—0,40 м. На защитных элементах устанавливают колон ки светофоров или светящиеся тумбы с дорожными знаками 4.2.1—4.2.3, указывающими направление объезда препятствия. На боковую поверхность защитных элементов (рефюжей) наносят вер тикальную разметку 2.7 (чередующиеся белые и черные полосы).
С учетом ширины проезжей части, при которой применяют остров ки безопасности, транспортные потоки противоположных направ лений разделяет разметка 1.3. При приближении к островку ближняя (по ходу движения) линия этой разметки отклоняется к границе островка, образуя переходную линию, которая уводит транспорт ные потоки от оси дороги вправо. Наклон переходной линии (см. рис. 9.4) зависит от скорости движения транспортных средств и опре деляется в соответствии с существующими нормативными положе ниями и требованиями.
10. 3. ПЕШЕХОДНЫЕ ВЫЗЫВНЫЕ УСТРОЙСТВА
Условия введения светофорного регулирования на расположен ных на перегонах улиц пешеходных переходах определяются соот ношением интенсивностей транспортных и пешеходных потоков и изложены в гл. 3. Вместе с тем даже при интенсивностях, достигших критических значений, могут быть случаи, когда пешеход ная фаза окажется ненасыщенной. 1акое положение наблюдается в местах, где высокая интенсивность пешеходного движения носит эпизодический характер. Примером могут служить пешеходные пе реходы у проходных предприятий и учреждений. Здесь высокая интенсивность движения пешеходов наблюдается лишь в моменты начала и конца смен, в остальное время пешеходы на переходе прак тически отсутствуют.
При высокой интенсивности транспортных потоков примене ние жесткого регулирования с ненасыщенными пешеходными фа зами связано с неоправданными транспортными задержками. В этих условиях целесообразной является установка ПВУ, предусматривающих разрыв транспортного потока лишь при поступлении требо ваний со стороны пешеходов.
В нашей стране еще находятся в эксплуатации выпускавшие ся ранее ПВУ-2М, снабженные контактным детектором. Нажимая на кнопку, расположенную обычно на колонке светофора, пеше ходы вызывают необходимую для них фазу. При этом ПВУ превра щается в обычный цикловой автомат, регулирующий движение по жесткому двухфазному циклу.
Транспортный поток остановится лишь по истечении расчетной длительности зеленого сигнала светофора на магистрали. В силу этой же причины не может быть немедленно реализован повторный вызов пешеходной фазы, если он следует непосредственно за первым. В этом случае на табло, расположенном рядом с кнопкой вызова пешеходной фазы, высвечивается надпись «Ждите».
ПВУ-2М может работать по жесткой программе, управляя движением на перекрестке по двухфазному циклу. При подключе нии к нему других типов детекторов (например, ультразвуковых или индуктивных) устройство может также работать как вызывное для транспортных средств, выезжающих на магистраль с примыкаю щих к ней боковых улиц.
В рамках комплекса технических средств АСС УД, серийное производство которых освое но отечественной промышленностью, специаль ное вызывное устройство (как отдельный конт роллер) не предусмотрено. Все типы дорожных контроллеров (кроме ДК-7) позволяют органи зовать включение пешеходных светофоров по сигналам от табло вызова пешеходом — ТВП. При нажатии пешеходом кнопки на лицевой па нели ТВП заявка в виде импульса посылается в дорожный контроллер, где анализируется со стояние светофорной сигнализации и определя ется момент включения разрешающего сигнала на вызываемом пешеходами направлении.
В исходном состоянии постоянно включена надпись на табло «Для перехода нажмите кноп ку». При подаче заявки это табло гаснет и включается табло «Ждите зеленый сигнал све тофора». При включении разрешающего для пешеходов сигнала светофора это табло также гаснет.
Включение пешеходных фаз не нарушает координированного управления перекрестками. Отсутствие заявки ведет к пропуску пешеход ной фазы в цикле регулирования. Длитель ность цикла сохраняется (что необходимо в режиме координации) за счет увеличения разрешающего сигнала в одной из фаз или регулируемых направлении. Обычно ТВП крепится на специальных опорах, устанавливаемых перед пешеходным переходом (рис. 10.4), или может располагаться на опорах свето форов.
10. 4. НАПРАВЛЯЮЩИЕ ПЕШЕХОДНЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ
Направляющие пешеходные ограждения служат для предотвра щения неконтролируемого выхода пешеходов на проезжую часть в наиболее опасных местах. Такое положение создается, как пра вило, при высокой интенсивности транспортных и пешеходных по токов, когда проезжая часть и пешеходные пути непосредствен но примыкают друг к другу. Помимо снижения безопасности дви жения, снижается также пропускная способность улиц, так как большая часть водителей стремится двигаться по возможности дальше от тротуара. Несмотря на достаточную ширину проезжей части транспортный поток искусственно сужается. Кроме этого, при приближении к тротуару заметно снижается скорость движения транспортных средств, что связано с необходимостью у водителя сле дить за поведением пешеходов.
На рис. 10.5 приведены данные наблюдений за характером движения транспортных средств на улице без ограждений (сплош ные линии) и с ограждениями (пунктирные линии). По горизон тальной оси отложены значения ширины проезжей части В с началом отсчета от правого по ходу движения автомобилей бордюра. Кри вые 1 показывают распределение автомобилей по ширине проез жей части Р, кривые 2 — среднее значение скорости потока авто мобилей v в зависимости от их удаления от тротуара. Примене ние ограждений улучшает использование проезжей части и повышает скорость движения транспортных средств.
В качестве пешеходных ограждений наибольшее распростра нение в городах получили конст рукции перильного типа, а также выполненные из цепей и сеток.
Пешеходные ограждения уста навливают при интенсивном пе шеходном движении вдоль тро туара на перегонах улиц и дорог, на регулируемых перекрестках, напротив выходов из крупных пунктов массового притяжения пе шеходов, на участках с ограничен ной видимостью, где необходимо запретить движение пешеходов через проезжую часть. Примене ние пешеходных ограждений це лесообразно: в тоннелях, в кото рых наряду с движением тран спортных средств разрешено движение пешеходов; у остановок общественного транспорта на высо ких насыпях с крутыми откосами; на тротуарах, приподнятых над проезжей частью на высоту более 0,5 м; на участках, где интенсив ность пешеходного движения превышает 1000 чел/ч на одну полосу тротуара. В целях предотвращения перехода пешеходами проезжей части в неустановленных местах ограждения часто устанавливают на центральной разделительной полосе напротив остановок общест венного транспорта.
Кроме перечисленных случаев, пешеходные ограждения приме няют для разделения пешеходных и транспортных потоков при уширении пешеходного пути за счет проезжей части. Это часто бывает необходимо на улицах старой, исторически сложившейся части города при плотности пешеходного движения более 0,6 чел/м2 и наличии резерва пропускной способности проезжей части.
Длину пешеходных ограждений на перегонах улиц принимают не менее 50 м в каждую сторону от пешеходных переходов. На перекрестках, если переход выполняется как продолжение тротуа ра, ограждение устанавливают на расстоянии 30 м от перехода в глубь квартала (обычно до остановочного пункта общественного пассажирского транспорта). При отнесенном пешеходном переходе (в глубь квартала) ограждение устанавливают на закруглении тро туара на углу перекрестка.
Высоту ограждений обычно принимают 0,8—1,5 м. Их распола гают на тротуаре на расстоянии 0,3 м от лицевой поверхности бордюра или на середине разделительной полосы. Если это невоз можно (мешают опоры путепроводов, консольные «ли рамные опоры дорожных знаков), ограждения располагают вдоль оси раздели тельной полосы на расстоянии 1 м от кромки проезжей части для пешеходных ограждений из сеток или 0,5 м — для пешеходных ограждений перильного типа.
Контрольные вопросы
Глава 11
Технические средства управления в особых условиях движения
11.1. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПЕРЕЕЗДАХ
Железнодорожные переезды относятся к числу особо опасных участков автомобильных дорог. Дорожно-транспортные происшест вия на них, как правило, приводят к человеческим жертвам и значительному материальному ущербу. Применяемые здесь техниче ские средства организации движения должны своевременно пре дупреждать водителей о приближении к переезду, оповещать о подходе поезда, при необходимости обеспечивать остановку тран спортных средств и предотвращение их выезда на переезд, а также определенный порядок движения на этом участке.
В зависимости от скорости и интенсивности движения поездов, интенсивности движения транспортных средств на автомобильной дороге и степени обеспечения видимости железнодорожные переезды могут быть охраняемые и неохраняемые, что устанавливает на чальник отделения железной дороги по согласованию с ГАИ.
Переезды, охраняемые круглосуточно и в две смены, оборудуют шлагбаумами, а охраняемые в одну смену при наличии переездной светофорной сигнализации могут эксплуатироваться без шлагбаумов. Шлагбаумы бывают автоматические и неавтоматические. Послед ние, в свою очередь, могут быть с электроприводом или меха низированные. Их открывают и закрывают вручную с помощью ле бедки.
Светофорная сигнализация, как правило, применяется на переез дах с автобусным движением, с интенсивным движением поездов и автотранспортных средств, в условиях неудовлетворительной видимости, а также на переездах, расположенных на подъездах и станционных путях с маневровым характером движения.
Оборудование железнодорожных переездов регламентируется специальной Инструкцией по устройству и обслуживанию переез дов ЦП 4288 МПС СССР. В качестве примера на рис. 11.1 показана схема размещения средств управления движением на охраняемых железнодорожных переездах вне населенных пунктов.
Переезды оборудуют типовым настилом и ограждениями (стол биками, перилами), устанавливаемыми не ближе 0,75 м от края проезжей части. При интенсивном движении пешеходов по типовым проектам устраивают специальные пешеходные дорожки.
Шлагбаумы устанавливают с правой стороны на обочине авто мобильной дороги с обеих сторон переезда на высоте 1 —1,25 м от проезжей части и перекрывают большую часть дороги, оставляя с левой стороны неперекрытой проезжую часть шириной не менее 3 м. Расстояние от автоматического шлагбаума до первого рельса должно быть не менее 6 м. На случай повреждения основных шлагбаумов устанавливают запасные ручного действия на расстоянии не менее 1 м от основных. Они находятся постоянно в открытом положении. Брусья шлагбаумов (основных и запасных) окрашивают чередую щимися наклонными полосами красного и белого цветов.
Нормальное положение основных автоматических шлагбау мов — открытое, а неавтоматических — закрытое. Их открывают только для пропуска транспортных средств при отсутствии прибли жающегося поезда.
На электрифицированных линиях железных дорог с обеих сто рон переезда на расстоянии от крайнего рельса не менее 8,5 м (для вновь сооружаемых переездов 14 м) устанавливают габа ритные ворота. На их верхней поперечине крепят знак 3.13 с цифрой на знаке «4,5 м». На опоры габаритных ворот наносят вертикальную разметку 2.1. Перекладины деревянных ворот окрашивают попереч ными полосами черного и белого цветов, а ограничительные план ки — красными и белыми полосами.
Перед переездами при оборудовании их светофорной сигна лизацией применяют, светофоры с двумя горизонтально расположен ными и попеременно мигающими красными сигналами (рис. 11.2, а) Допускается сигнализация, предусматривающая, помимо крас ных мигающих, зеленый сигнал (рис. 11.2, 6). Выключение зеленого (при его наличии) и включение красных мигающих сигналов про исходят одновременно с сигнальными фонарями на брусьях шлаг баумов и подачей звукового сигнала до подхода поезда за расчет ное время. Это время определяют исходя из максимальной скорости движения поездов и минимальной скорости транспортных средств, освобождающих за это время переезд. Обычно расчетное время со ставляет 40—50 с. Через 5—11 с после включения красных сигналов заградительные брусья шлагбаумов начинают плавно опускаться. Открывается шлагбаум в обратном порядке.
О приближении к железнодорожным переездам со шлагбаумами и без них водителей предупреждают с помощью знаков соответственно 1.1 и 1.2. Вне населенных пунктов эти знаки повторяют. При этом с основным и повторными знаками, а также между ними устанавливают соответствующие разновидности знаков 1.4.1 — 1.4.6.
Для запрещения маневрирования на подходах к железнодорож ному переезду (не менее чем за 100 м) по оси проезжей части наносят сплошную линию разметки 1.1 или 1.3 в зависимости от числа полос движения. Линией 1.1 обозначают границы полос движения, и край проезжей части.
На переездах без шлагбаумов не менее чем за .6 м до первого рельса устанавливают в зависимости от числа железнодорожных путей соответствующую разновидность знаков 1.3.1 и 1.3.2. В слу чаях неудовлетворительной видимости приближающихся поездов необходимо обеспечить обязательную остановку транспортных средств перед переездами. При отсутствии светофоров с этой целью не ближе 10 м от крайнего рельса устанавливают знак 2.5. Перед знаком 2.5 или светофором наносят стоп-линию (разметку 1.12).
Правила дорожного движения запрещают обгон и стоянку тран спортных средств за 100 м до переезда. Поэтому знаки, запрещаю щие обгон и стоянку, как правило, в этих условиях не применяют. При необходимости на подходах к неохраняемому переезду путем установки знака 3.24 вводится ограничение скорости.
На подходах к переездам со стороны железной дороги долж ны быть установлены предупредительные знаки «С» о подаче ма шинистом звукового сигнала. Знаки «С» устанавливают с правой стороны по ходу движения поездов на расстоянии 500—1500 м до переезда. Перед неохраняемыми переездами с неудовлетворительны ми условиями видимости за 250 м до переезда этот знак повторяется.
На охраняемых переездах на наружной стенке здания поста расположен пульт управления шлагбаумами. В случае автомати ческого шлагбаума он применяется при неисправностях системы блокировки (неисправность рельсовых цепей, путевых реле и т. д.). При неавтоматическом шлагбауме, но оборудованном электропри водом, его открывают или закрывают с пульта вручную.
11. 2. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ В ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЯХ, НА МОСТАХ И ПУТЕПРОВОДАХ
Условия движения в тоннелях, на мостах и путепроводах обла дают рядом специфических особенностей по сравнению с пред шествующими участками дороги. Для тоннелей характерны огра ниченные габариты, повышенная концентрация отработавших га зов, особый режим освещения, повышенный уровень транспортного шума. На мостах возможны сужения проезжей части, наличие близ ко расположенных к ней высоких бордюров и элементов ограждаю щих устройств, наличие порывистого бокового ветра. Все это оказы вает психологическое воздействие на водителя и способствует сни жению уровня безопасности.
Перед транспортными тоннелями, в которых отсутствует ис кусственное освещение или въезд в которые может быть несвоевре менно замечен водителем, устанавливают предупреждающий знак 1.29. Его целесообразно дополнять табличкой 7.2.1, если при въезде в тоннель не виден его противоположный конец.
Особое внимание следует уделить информации водителя о габа ритных размерах тоннеля. Перед въездом в тоннель с вертикаль ным габаритным размером менее 5 м устанавливают знак 3.13. Аналогичный знак с табличкой 7.1.1 устанавливают предваритель но на ближайшем к тоннелю перекрестке. Здесь же должна быть информация об объездном маршруте. На портал тоннеля наносят линии вертикальной разметки 2.1 и 2.2 с целью выделения его габаритов.
Правила дорожного движения запрещают в тоннелях разво рот, остановку и стоянку транспортных средств, поэтому знаки 3.19, 3.27 и 3.28—3.30 перед въездом в тоннель и внутри него не устанавливают. Запрещение обгона также вытекает из требований Правил, учитывая, что в тоннелях, как правило, видимость огра ничена. По этим же причинам запрещено перестроение транспортных средств, что обеспечивается применением сплошных линий продоль ной разметки.
В целях повышения безопасности движения в последние годы получило распространение использование специальных автомати зированных систем для контроля и управления движением в тон нелях. Система предусматривает сбор и обработку данных о пара метрах транспортных потоков и при необходимости реализацию одной из «аварийных» программ, позволяющих, например, огра ничить скорость, закрыть на одной из полос движение транспортных средств или перевести поток на проезжую часть встречного направ ления. При этом в качестве периферийного оборудования исполь зуют управляемые знаки, светофоры, устанавливаемые над каждой полосой, детекторы транспорта, телекамеры. Сигналы детекторов обрабатываются ЭВМ для контроля за интенсивностью, плот ностью и скоростью транспортных потоков. Критериями нарушения нормального режима являются скопление транспортных средств у одной из точек измерения, «исчезновение» автомобиля между двумя контрольными точками, ненормальная концентрация или рассредо точение автомобилей, отклонение скорости более чем на 40—80% от средней скорости потока на полосе.
Для контроля за работой системы и ручного управления пред усмотрен диспетчерский пункт, снабженный пультом управления, мнемосхемой тоннеля и мониторами подсистемы телевизионного надзора.
Опыт эксплуатации подобных систем в различных странах показал, что пропускная способность тоннелей повышается в сред нем на 5% при снижении транспортных задержек в часы пик на 30%.
Перед мостами в случае необходимости устанавливают знаки 3.11—3.14, которые размещают также и предварительно на под ходах к мостам (на ближайшем перекрестке или в месте возможного
разворота транспортных средств) совместно со схемой, указываю щей маршрут объезда.
Применение знаков 1.18.1 —1.18.3 целесообразное случаях, когда габаритные размеры проезжей части моста меньше ширины проез жей части дороги. Если ширина проезжих частей одинакова, знаки 1.18.1 —1.18.3 устанавливают при наличии на мосту высоких бордюров или ограждений в непосредственной близости от проезжей части.
В зависимости от ширины проезжей части моста и его состоя ния следует назначать допустимую скорость движения путем уста новки нескольких знаков 3.24, обеспечивающих ее плавное снижение. Критерием введения ограничения скорости может служить коэф фициент безопасности, равный или меньший 0,6.
При возможном воздействии на транспортные средства на мо стах и путепроводах сильного бокового ветра (например, в горных районах, на побережьях морей и больших озер) перед ними уста навливают знак 1.27, а на самом сооружении применяют боковые ветрозащитные барьеры высотой не менее 1,2 м, которые часто сов мещают с перильными ограждениями. Для плавного гашения дейст вия ветра эти барьеры имеют переходные участки, в пределах кото рых нарастает высота барьера или плотность барьерной сетки.
Задачами горизонтальной разметки применительно к рассмат риваемым условиям являются запрещение обгонов и выравнива ние траектории движения транспортных средств, когда ширина проезжей части на мосту и на подходах к нему неодинакова. На мостах и путепроводах наносят сплошную осевую линию. Выравни вание проезжей части обеспечивают краевой разметкой путем нане сения переходной линии (см. гл. 9). На торцовые поверхности бор дюров и парапетов, элементы ограждений, расположенных на подхо дах к мостам, наносят вертикальную разметку.
11. 3. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ
В соответствии с общепринятой терминологией под транспорт ными средствами общего пользования понимаются средства пас сажирского общественного транспорта (автобусы, троллейбусы, трамваи), следующие по установленным маршрутам. Одним из основ ных методов обеспечения бесперебойной работы транспортных средств общего пользования в условиях интенсивного движения является их приоритетный пропуск, который гарантируется:
Техническими средствами для реализации указанных мероприя тий являются дорожные знаки, разметка, светофоры, а также детек торы транспорта и контроллеры, изменяющие в необходимый момент режим светофорного регулирования на перекрестке.
Введение ограничений для прочих транспортных средств дости гается установкой запрещающих знаков 3.1—3.3, 3.18.1—3.19, 3.27, а также предписывающих 4.1.1—4.1.6 и 4.4. Действие этих знаков не распространяется на транспортные средства общего поль зования, следующие по установленным маршрутам. Применение ука занных знаков открывает широкие возможности для организации приоритетных проездов автобусов, троллейбусов, маршрутных такси, однако их установке в каждом конкретном случае должен пред шествовать детальный анализ транспортной ситуации района, так как для остальных участников движения такие приемы могут ока заться неожиданными.
Пропуск транспортных средств общего пользования под знаки 3.1 и 3.2 в известной степени способствует снижению уровня без опасности движения и может привести к конфликту в первом случае с транспортным потоком встречного направления, во втором — с пешеходами. Применение с целью организации указанного приори тета знаков 3.18.1, 3.18.2 и 4.1.1—4.1.6 при интенсивных правой левоповоротных потоках ведет к усложнению схемы организа ции движения, что связано с необходимостью их пропуска на одном из соседних перекрестков и появлением перепробегов. На данном же перекрестке пропускная способность повышается незначительно, учитывая худшую, как правило, маневренность транспортных средств общего пользования и введение для их пропуска специальной, часто ненасыщенной фазы регулирования.
Простейшим методом организации приоритета для транспорт ных средств общего пользования (до введения обособленных полос) является запрещение на маршруте их следования остановок прочих транспортных средств. Это достигается путем установки за каждым перекрестком знаков 3.27. Разумеется, прибегать к этому методу можно при часто расположенных на маршруте остановочных пунктах общественного транспорта. При этом должна быть обеспечена воз можность для остановки и стоянки неприоритетных транспортных средств на примыкающих боковых улицах.
В качестве обособленных полос для транспортных средств обще го пользования могут использоваться крайние правая или левая по лосы в направлении общего потока, реверсивная полоса, крайняя левая полоса в направлении навстречу общему транспортному потоку на улицах с односторонним движением (контрполоса).
Крайнюю правую полосу, а также контрполосу применяют в качестве обособленных при часто расположенных остановочных пунктах. При расстоянии между остановочными пунктами более 1,5 км в качестве обособленных могут использоваться полосы дви жения остальных типов.
Обособленная полоса должна отделяться от прочих полос сплош ной линией дорожной разметки 1.1. В отдельных случаях при интенсивности движения транспортных средств общего пользования более 60 авт/ч для этих целей может применяться разметка 1.5. Эту же разметку можно наносить, если полоса используется как в обычном (с частыми остановочными пунктами), так и в экспрес сном режиме.
В начале полосы по ее оси основанием в сторону движущих ся по ней транспортных средств наносят разметку 1.23 — буква «А», которая повторяется через 20 м. На длинных перегонах разметку 1.23 повторяют примерно через каждые 200 м.
В начале обособленной полосы попутного направления уста навливается знак 5.9, который повторяется после каждого пере крестка. Знак 5.9 обычно располагают над полосой. При выделении крайней правой полосы он может быть установлен справа от проез жей части. Если полоса работает в качестве обособленной опре деленные часы суток или дни недели, знак 5.9 применяют вместе с одной из табличек 7.5.1—7.5.7.
При наличии крайней правой (левой) обособленной полосы для движения транспортных средств общего пользования и невозмож ности запрещения поворота направо (налево) для прочих тран спортных средств этот поворот может осуществляться с приоритет ной полосы. Для этого перед перекрестком и за ним линию размет ки 1.1 заменяют на линию 1.11 (рис. 11.3).
В начале контрполосы устанавливают знак 5.10.1, который может повторяться после перекрестков. Конец полосы обозначают зна ком 5.10.4. Для информации водителей, выезжающих на дорогу с обособленной полосой, по которой организовано движение тран спортных средств общего пользования навстречу основному тран спортному потоку, перед всеми боковыми въездами на дорогу уста навливают соответственно знаки 5.10.2 и 5.10.3.
На перекрестках приоритет транспортных средств общего поль зования при жестком регулировании обеспечивается увеличением длительности зеленого сигнала в направлении основного потока пассажирского транспорта, выделением в структуре цикла специаль ной фазы для их пропуска или применением метода разнесенных стоп-линий для общего потока и транспортных средств общего поль зования.
Последний метод является наиболее эффективным, так как в мень шей степени ущемляет интересы транспортного потока поперечного направления. Перед перекрестком наносят две стоп-линий: основ ную — непосредственно перед пересекаемой проезжей частью и дополнительную— на расстоянии LШ от перекрестка (рис. 11.4).
Дополнительная стоп-линия указывает место остановки неприоритет ных транспортных средств. Их въезд в шлюз (пространство между стоп-линиями) регулируется дополнительным светофором, который устанавливают на консольной опоре или тросе-растяжке перед дополнительной стоп-линией. Для транспортных средств общего пользования, имеющих приоритетную полосу, открыт постоянный доступ в шлюз. Таким образом, они первыми проезжают пере кресток при включении зеленого сигнала светофора, расположен ного перед основной стоп-линией. Для уменьшения задержки не приоритетных транспортных средств необходимо обеспечить опереже ние включения зеленого сигнала на дополнительном светофоре по отношению к основному.
В связи с уменьшением числа полос для неприоритетных тран спортных средств в рассматриваемом направлении движения меняется значение расчетного фазового коэффициента (а следова тельно, и цикла регулирования). Его новое значение
где NT— интенсивность движения неприоритетных транспортных средств, ед/ч; BO — общая ширина проезжей части в данном направлении, м; BT — ширина проез жей части, оставшейся для неприоритетных транспортных средств после отделе ния обособленной полосы, м; NA — интенсивность движения транспортных средств общего пользования, ед/ч; Мн — поток насыщения на данном подходе, ед/ч.
При адаптивном режиме управления на перекрестке приори тет средств пассажирского транспорта может быть обеспечен пу тем досрочного окончания действия запрещающего сигнала при при ближении к перекрестку приоритетного транспортного средства или вызова специальной фазы для приоритетных транспортных средств (как правило, для их левого поворота), которая пропускается при их отсутствии перед перекрестком.
Алгоритм адаптивного управления может быть реализован соответствующим контроллером. При этом должен быть разработан узел стыковки выходных элементов стационарного комплекта ап паратуры приоритетного пропуска (СКА) и детекторных входов контроллера. Узел стыковки для каждого из комплектов СКА должен иметь на выходе нормально разомкнутый контакт, который связан с детекторным входом фазы, обслуживающей приоритетное направление. Транспортные средства общего пользования в этом случае снабжаются передвижным комплектом аппаратуры приори тетного пропуска, взаимодействующим с СКА (см. гл. 7). Результа том этого взаимодействия является срабатывание детекторного входа и, таким образом, продление зеленого сигнала (досрочное окончание красного) или вызов специальной фазы.
В зоне остановочных пунктов приоритет обеспечивается знаками 5.12.—5.14, при наличии которых вступают в действие соответ ствующие положения Правил дорожного движения. При необхо димости увеличения зоны остановочного пункта (например, оста новка автобусов нескольких маршрутов, трудности выезда с оста новки из-за высокой интенсивности транзитных потоков) применяют знак 3.27 с табличкой 7.2.2 или разметку 1.17.
11. 4. УПРАВЛЕНИЕ РЕВЕРСИВНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
Необходимость применения реверсивного движения возникает только при регулярно появляющихся «маятниковых потоках» с ярко выраженной неравномерностью интенсивности по направлениям. Эти потоки формируются, как правило, в часы пик на подходах к крупным городам (пятница — воскресение), на магистральных ули цах и дорогах (утро, вечер), улицах и дорогах местного движения, связывающих пассажиров с крупными объектами массового при тяжения (стадионы, театры и т. д.).
Признаком необходимости применения реверсивного движения является превышение интенсивности транспортного потока какого-либо направления по сравнению с встречным более чем на 500 ед/ч. Причем указанная неравномерность систематически изменяется в те чение суток или по дням недели, а интенсивность в часы пик состав ляет более 500 ед/ч на каждую полосу проезжей части в более за груженном направлении. Во всех случаях обязательным условием является наличие трех и более полос на проезжей части, исполь зуемых для движения транспортных средств в обоих направлениях.
Число полос, выделяемых для реверсивного движения, зави сит от соотношения интенсивностей транспортных потоков встреч ных направлений, показателем которого является коэффициент не равномерности
где Nб и Nм — соответственно интенсивность транспортных потоков в более и менее загруженных встречных направлениях, ед/ч.
В табл. 11.1 приведены рекомендации ВНИЦБД МВД СССР по выбору числа реверсивных полос в зависимости от общего числа полос движения на проезжей части и коэффициента неравномер ности.
Таблица 11.1
|
Число полос дви жения в обоих направлениях |
Число реверсивных полос |
Распределение по лос по направлениям движения |
Коэффициент неравно мерности движения КН |
|
3 |
1 |
2:1 |
1,4 |
|
4 |
2 |
3:1 |
2,6 |
|
5 |
1 |
3:2 |
1,4—3 |
|
5 |
3 |
4:1 |
Более 3 |
|
6 |
2 |
4:2 |
1,65—3,5 |
|
6 |
4 |
5:1 |
Более 3,5 |
|
7 |
1 |
4:3 |
1,2—1,9 |
|
7 |
3 |
5:2 |
1,91—4 |
|
7 |
5 |
6:1 |
Более 4 |
являются транспортные светофоры типа 4, дорожные знаки 5.35— 5.37 и разметка 1.9. Для этих целей могут применяться и управляемые знаки 5.8.7 и 5.8.8.
Применение указанных технических средств зависит от схемы организации движения. Если на дороге не выделяются полосы, специально предназначенные для реверсивного движения (число таких полос меняется в зависимости от коэффициента КН), то в ее начале устанавливают знак 5.35, который может повторяться после перекрестков со сложной планировкой. В конце дороги с реверсив ным движением устанавливают знак 5.36. Для информации води теля о выезде на такую дорогу перед всеми пересечениями с ней устанавливают знаки 5.37. В качестве осевой применяется двойная прерывистая линия 1.9. Границы полос движения обозначаются линиями 1.5. После перекрестков над каждой полосой устанавливают светофоры типа 4. При больших расстояниях между перекрестками светофоры устанавливают чаще с тем, чтобы обеспечить одновремен ную видимость сигналов светофоров, размещенных на двух после довательно установленных опорах. Это позволяет своевременно информировать водителей о смене режима использования полос движения и исключить возможность проезда на запрещающий сигнал.
В соответствии с Правилами дорожного движения водители, поворачивающие на дорогу с реверсивным движением, придержива ются крайней правой полосы и перестраиваются на другие полосы лишь после проезда реверсивных светофоров, руководствуясь их сигналами. При этом разметка 1.9 выполняет роль границы одной из полос движения. При выключенных реверсивных светофорах разметка 1.9 становится осевой линией и разделяет потоки встреч ных направлений.
Реверсивные светофоры располагаются над проезжей частью на специальных арочных опорах с ригелем (рис. 11.5, а) или на облегченной рамной конструкции (рис. 11.5, б) и обладают лучшей информативностью, чем управляемые знаки 5.8.7 и.5.8.8. Поэтому их использование для организации реверсивного движения является предпочтительным.
При переменном числе реверсивных полос возникают трудности с организацией остановок и стоянок транспортных средств и орга низацией левого поворота на перекрестках. Если для потока мень шей интенсивности остается лишь одна полоса движения, останов ки следует запрещать (с ограничением времени действия знака 3.27 с помощью соответствующей таблички 7.5), а остановочные пункты общественного транспорта должны быть оборудованы заездными карманами. В местах, где разрешен левый поворот, перед пере крестком для этих целей выделяют специальную полосу за счет уширения проезжей части. Движением на перекрестках управляют традиционными методами с помощью транспортных светофоров 1-го типа.
При выделении постоянной полосы (или полос) для реверсив ного движения она располагается, как правило, посередине проез жей части. Ее границы обозначают разметкой 1.9. Реверсивные светофоры располагаются только над этой полосой. В этом случае знаки 5.35—5.37 не применяются, так как для реверсивного движения не используется вся проезжая часть дороги. При выключенных ре версивных светофорах реверсивная полоса выполняет роль резерв ной.
Сигналы реверсивных светофоров переключаются вручную или автоматически с помощью часового механизма в заданное время суток, если изменение неравномерности по направлениям движе ния носит стабильный характер. При случайном характере изме нения неравномерности необходим постоянный контроль интенсив ности встречных потоков с помощью транспортных детекторов.
Особое внимание следует уделять переходному периоду, когда реверсивную полосу подготавливают перед сменой направления дви жения. Продолжительность переходного периода рассчитывают ис ходя из скорости медленно движущихся транспортных средств (30 км/ч) и расстояния между последовательно установленными светофорами. В течение переходного периода реверсивная полоса должна быть с двух сторон закрыта для движения запрещающими сигналами.
11. 5. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ В МЕСТАХ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ НА ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ
Выполнение работ по ремонту и содержанию автомобильных дорог и улиц требует закрытия или ограничения движения. В пер вом случае движение транспортных средств организуют по специаль ным объездным путям или параллельным дорогам, во втором — по ремонтируемому участку дороги в условиях суженной проезжей части. Расположение места производства работ часто оказывается для водителей неожиданным. Эти работы нарушают привычный режим движения и нередко являются причиной ДТП.
В целях обеспечения безопасности движения применяют комп лекс технических средств, позволяющих своевременно предупре дить водителей о месте производства работ, установить порядок объезда или движения по участку и оградить ремонтируемый уча сток дороги. К ним относятся дорожные знаки, разметка, пере носные светофоры, ограждающие устройства, сигнальные фона ри. Технические средства применяют и устанавливают в соответ ствии со схемой организации движения на участке, согласованной с ГАИ.
Общие принципы и требования к расстановке знаков сохра няют свою силу и на участках ремонта и реконструкции дорог. При пропуске транспортных средств по ремонтируемому участку перед ним устанавливают знак 1.23, который вне населенных пунктов повторяется. В стесненных условиях второй знак может быть установ лен непосредственно у начала участка проведения работ, т. е. у пер вого по ходу движения ограждающего устройства.
При проведении краткосрочных работ (профилактический осмотр колодцев подземных инженерных сетей, уборка проезжей части) мо жет быть установлен один знак 1.23 на переносной опоре. Расстоя ние от знака до места работ выбирается в пределах 10—15 м с тем, чтобы водитель не смог объехать этот знак.
Между первым и вторым знаками 1.23 устанавливают при не обходимости другие знаки, предупреждающие о конкретных опас ностях при проезде через ремонтируемый участок или устанав ливающие определенный порядок движения. Чаще всего такими знаками могут быть 1.18.1 — 1.18.3, 1.16, 1.17, а также знаки, огра ничивающие обгон и скорость движения. Последние применяют при усложнении условий, когда ремонтные работы приводят к существенному сужению проезжей части. При этом не рекомендует ся ограничивать скорость ниже 30 км/ч. Прибегать к более низким ограничениям следует лишь в исключительных случаях, связанных с наличием повышенной опасности (например, при неудовлетвори тельном состоянии проезжей части).
При поочередном пропуске транспортных средств через ремон тируемый участок дороги применяют знаки приоритета 2.6 и 2.7 с предоставлением преимущества в движении потоку более высокой интенсивности.
При высокой интенсивности движения в обоих направлениях или недостаточной видимости на всем участке дорожных работ, на его въездах устанавливают переносные светофоры (рис. 11.6), управляющие поочередным пропуском потоков. Целесообразность их применения зависит от интенсивности встречных потоков и дли ны участка. На рис. 11.7 представлены результаты исследований в этой области, проведенные КАДИ. С точки зрения минимума транспортных потерь введение светофорного регулирования считает ся оправданным при сочетаниях суммарной интенсивности встреч ных потоков N и длины участка L, расположенных выше кривой 1. Суммарная длительность разрешающих сигналов Т (для попутного и встречного направления) зависит от длины участка (кривая 2 на рис. 11.7). По суммарной длительности, зная соотношение интенсивностей потоков встречных направлений, определяют разрешаю щий сигнал в каждом направлении движения:
где и — соответственно длительности зеленых сигналов для прямого и обрат ного направления, с; N1 и N2 — соответственно интенсивности движения в прямом и обратном направлениях, авт/ч.
Красный сигнал должен включать в себя время, необходимое для освобождения полосы движения перед выпуском на нее встреч ного потока. Это время определяют по длине участка L и скорости медленно движущихся автомобилей v. Таким образом, длительность цикла ТЦ = Т + 7,2·L/V + 2tж. Длительность желтого сигнала при нимают равной 3 с.
Переносные светофоры снабжаются простейшими контроллерами, переключающими сигналы по жесткому двухфазному циклу. Светофо ры подключаются к местным источникам питания. При их отсутст вии используется сменный комплект аккумуляторных батарей. В последнем случае в качестве источников света применяют лампы, используемые в автомобильных фарах. Для синхронной работы конт роллеров предусматривают радиосвязь или прокладывают времен ный специальный кабель. На подходах к участку с временно при меняемыми светофорами обязательна установка знаков 1.8.
При ремонте многополосных дорог оставшаяся для пропуска тран спортных средств проезжая часть делится на полосы движения пропорционально интенсивности встречных потоков. Полосы обозна чают знаками 5.8.7, 5.8.8 и разметкой.
На дорогах с разделительной полосой частым случаем является поочередный ремонт или реконструкция проезжих частей одного из направлений. Движение на ремонтируемой половине дороги закры вают знаком 3.2. Транспортный поток переводится на проезжую часть встречного направления. При этом предварительно устанавливают знак 5.34.1 с табличкой 7.1.1, перед перестроением на другую проез жую часть — основной знак 5.34.1, а на разделительной полосе (после ее разрыва) — знак 4.2.2. После окончания ремонтируемого участка поток переводят на свою проезжую часть с помощью знаков 3.1 и 4.2.1. Их устанавливают на разделительной полосе после ее разрыва. Предварительно устанавливают знак 5.34.2 с табличкой 7,1.1. Для проезжей части встречного направления до начала участ ка с двусторонним движением устанавливают знак 1.19. Непосред ственно перед началом участка, где осуществляется двустороннее движение, может быть установлена соответствующая разновидность знака 5.8.7 или 5.8.8. Если проезжая часть имеет только две поло сы движения, то над крайней левой полосой вывешивают знак 3.1 с табличкой 7.14.
При полном закрытии движения на ремонтируемом участке или введении ограничений по массе или габариту дорожные знаки расставляют с таким расчетом, чтобы своевременно предупредить водителей об ограничениях и информировать их о маршруте объезда. Для этого перед таким участком устанавливают схему объ езда (знак 5.31), на которой в уменьшенном масштабе изображают знаки, поясняющие причину организации объезда.
В зависимости от характера и вида работ ограждающие устрой ства могут быть в виде щитов, штакетных барьеров, сигнальных направляющих стоек, конусов и сигнальных флажков. При выполне нии дорожных работ, связанных с вскрытием проезжей части или тротуара, применяют деревянные щиты высотой не менее 1,2 м. При мелких работах, проводимых без разрытия траншей и котлованов, участки работ можно ограждать переносными устройствами типа штакетных барьеров, барьеров из брусьев, конусов и т. д. Тип и по рядок применения ограждающих устройств оговариваются соответ ствующими инструктивными положениями.
Элементы ограждения используют в основном как средства, обеспечивающие плавное изменение направления движения при объезде мест работ, а также при переводе движения с одной полосы на дру гую. При формировании направляющей линии используют знаки 4.2.1—4.2.3, установленные на элементах ограждения. Отклонения направляющей линии от прямого направления зависят от скорости движения. Соотношение этих показателей находится в пределах от 1:10 до 1:50.
Ограждения окрашивают полосами красного и белого цветов. Для лучшей видимости в темное время суток они «снабжаются световозвращающими элементами и фонарями красного цвета, сигнал которых должен быть виден на расстоянии не менее 100 м.
Все средства регулирования, обеспечивающие безопасность движения в местах производства работ, носят временный характер. При их применении в первую очередь устанавливают дорожные знаки (начиная с наиболее удаленных), затем устанавливают ограж дения и другие технические средства. По окончании работ средства регулирования снимают в обратном порядке.
Контрольные вопросы
Глава 12
Монтаж и эксплуатация технических средств
12. 1. ЗАДАЧИ МОНТАЖНО-ЭКСПЛУДТАЦИОННОИ СЛУЖБЫ
Реализация принятой схемы организации движения предусматри вает использование соответствующих технических средств. Их внед рение начинается с процесса проектирования, их установки и комплек тации.
Следующим этапом являются строительно-монтажные и пуско-наладочные работы. Поддержание технических средств в исправ ном состоянии обеспечивается работой по их обслуживанию и те кущему ремонту.
Самой многочисленной группой технических средств являются периферийные устройства, работающие на открытом воздухе. Они подвержены действию различных факторов: колебание температуры, пыль, грязь, атмосферные осадки, ветровая нагрузка и т. п. Поэтому эксплуатация технических средств является наиболее трудоемким процессом.
Учитывая все стадии внедрения технических средств и необходи мость обеспечения их бесперебойной работы, монтажно-эксплуатационная служба выполняет большой круг задач. Это:
Перечисленные задачи характеризуют лишь основные направле ния деятельности монтажно-эксплуатационной службы. Виды и объем выполняемой этой службой работ зависят от типа использу емых технических средств, структуры и функций АСУД и от масштаба обслуживаемой территории.
Задачи монтажно-эксплуатационной службы решаются силами специализированных монтажно-эксплуатационных подразделений (СМЭП) Госавтоинспекции МВД союзных (автономных) республик или УВД край (обл) исполкомов.
Типовые штаты СМЭП определяет МВД СССР. Они зависят от планируемого годового объема работ.
В рамках республики могут быть созданы крупные объедине ния — тресты, включающие ряд служб для управления деятель ностью монтажно-эксплуатационных управлений (СМЭУ) и находя щиеся в подчинении треста участков. Помимо администрации (управляющий трестом, главный инженер, главный технолог), в аппарат треста входят диспетчерская служба, служба механиза ции, энергетики и транспорта, производственно-технический отдел, планово-экономический отдел, сметно-договорный отдел, отдел снаб жения, административно-хозяйственная служба, бухгалтерия, отдел кадров. В отдельных случаях вместо отдела снабжения могут быть образованы управления производственно-технологической комплек тации. Сверх штата в трестах могут быть созданы проектно-сметные группы и группы проектирования организации работ, а также строительные лаборатории. В функции этих групп входят проверка проектно-сметной документации и подготовка необходимых согласо ваний. Строительные лаборатории создают для проверки качест ва строительно-монтажных работ, изделий, конструкций и арматуры крепления технических средств, изготовленных силами СМЭУ.
Основными производственными подразделениями являются специализированные монтажно-эксплуатационные управления или участки (в зависимости от объема работ). Они выполняют практи чески все виды работ по установке, эксплуатации и внедрению
технических средств. Эти подразделения создаются при ГАИ край (обл.) исполкомов, и их деятельность ограничивается, как пра вило, рамками отдельного края или области.
В СМЭУ входят: производственно-технический отдел (орга низация работы монтажно-эксплуатационной службы); планово-экономический отдел (планирование работ, нормирование труда); отдел материально-технического снабжения (комплектация, приоб ретение и складирование технических средств, запасных частей, материалов); бухгалтерия. В специализированных монтажно-экс плуатационных участках отделы не создают, а их функции возлагают на соответствующих специалистов.
Численность производственного персонала участков или СМЭУ (механики, электромонтеры, слесари, маляры, водители) определяют исходя из необходимого объема работ с учетом существующих нормативных документов. При определении объема работ руководст вуются перспективным и годовым планами внедрения технических средств организации движения, а также данными о количестве этих средств, находящихся в эксплуатации.
Из производственного персонала комплектуют бригады — непосредственных исполнителей работ. Бригады входят в соответ ствующие службы СМЭП. Такими службами могут быть строитель но-монтажная служба, служба эксплуатации, группа механизации, мастерские, малярный цех.
Монтажно-строительная служба устанавливает дорожные знаки и направляющие пешеходные ограждения, наносит линии разметки, оборудует светофорные объекты с последующей наладкой средств регулирования. В зависимости от вида работ в состав монтажно-строительной службы могут входить соответствующие специализи рованные группы. После окончания монтажных и наладочных работ объекты сдают службе эксплуатации.
Служба эксплуатации может иметь в своем составе: группы по профилактике светофоров и знаков, которые занимаются планово-предупредительным обслуживанием и ремонтом; группы аварийно-восстановительные (внеплановый ремонт); дежурные группы, осуществляющие аварийные работы по заявкам в вечернее и ночное время; контрольно-испытательный пункт (КИП).
Контрольно-испытательный пункт предназначен для оказания технической помощи службе эксплуатации в обеспечении безотказ ного действия приборов автоматики и телемеханики, проверке при боров, содержании технической документации, защитных средств, ин струмента и приспособлений. Этот пункт может иметь в своем со ставе группы по ремонту и регулировке аппаратуры автоматики и телемеханики, кабельного хозяйства и измерительной аппаратуры, технической документации и анализа. Задачами этих групп явля ются: метрологическая проверка, наладка, ремонт или замена прибо ров; измерение характеристик и ремонт питающих сигнальных кабелей и элементов кабельной связи; периодическая проверка и испытание защитных средств и инструментов, измерение сопро тивлений линейных заземлений; ведомственная проверка и ремонт измерительных приборов СМЭП; контроль за наличием и содержанием технической документации и ее соответствием действующему оборудованию; круглосуточное дежурство по обеспечению нормаль ной работы средств регулирования.
В группу механизации входят водители специальных и неспе циальных транспортных средств эксплуатационно-монтажного под разделения, а также производственный персонал по их обслужи ванию и мелкому ремонту (если обслуживание и ремонт не пред усмотрены централизованно).
Изготовление крепежной арматуры и ее окраска, изготовление временных знаков и указателей местного значения, стационарный ремонт знаков и светофоров, а также другие механические и маляр ные работы, связанные с производственными потребностями СМЭП, производятся в мастерских и малярном цехе.
Если на обслуживаемой СМЭП территории действуют или внед ряются магистральные или общегородские АСУД, то в составе монтажно-эксплуатационной службы предусматриваются специальные группы по обслуживанию этих систем. В состав этих групп, помимо начальника системы, входят инженерно-технический персонал и ме ханики участков, которые обслуживают управляющие и диспетчер ские пункты (в том числе и ЭВМ), периферийные устройства, средства связи и телевизионного обзора. Штатную численность таких групп также определяют в соответствии с нормативами, утвержден ными МВД СССР.
С учетом специфики функционирования АСУД в состав групп по их обслуживанию входят специалисты соответствующей квалифи кации: инженеры-электроники и инженеры-программисты; техники, механики участков и электромонтеры для обслуживания и ремонта периферийного оборудования. Их численность зависит от вида и количества оборудования, задействованного в управляющем пункте и на периферийных объектах. Персонал группы специализируется по видам выполняемых работ (обслуживание ЭВМ, оборудование диспетчерских пунктов, устройств телемеханики, кабельных связей, контроллеров, детекторов транспорта и т. д.).
Монтаж, эксплуатация и ремонт технических средств организа ции движения требуют оснащения СМЭП необходимыми материа лами и оборудованием. Помимо универсального станочного, сле сарного и малярного оборудования, инструментов и материалов, в зависимости от вида и объема выполняемых работ может исполь зоваться ряд машин и механизмов, предусмотренных специальным табелем оснащения. Перечень и характер табельного оборудования утверждает МВД СССР. В оборудование входят как машины и меха низмы, необходимые при производстве работ по установке и эксплуа тации технических средств, так и транспортные автомобили и при цепы. К табельному оборудованию, например, относятся телескопические вышки, экскаваторы, автокраны, передвижные бурильные станки, машины для резки асфальта, кабельные тележки, компрессоры, сварочные агрегаты и т. д.
Условными показателями, на основе которых определяют наличие и количество табельного оборудования того или иного вида, являются число светофорных объектов или знаков, подлежащих монтажу, реконструкции или обслуживанию, а также объем годо вого финансирования СМЭП.
Специализированное монтажно-эксплуатационное подразделе ние совместно с подразделением дорожного надзора разрабаты вает проекты перспективного и годового плана работ. Планы пред усматривают объемы работ в натуральных показателях и в стоимост ном выражении.
Проект годового плана предполагает:
строительно-монтажные работы по установке, реконструкции и ремонту светофорных объектов, установке дорожных знаков и направляющих ограждений, нанесению линий разметки;
профилактическое обслуживание находящихся в эксплуата ции технических средств;
непредвиденные работы, вызванные различными причинами (аварийно-восстановительные, работа по перестановке, демонтажу дорожных знаков и светофоров, по изменению режима работы све тофорных объектов).
Подразделение дорожного надзора вносит в проект годового плана СМЭП предложения в части количества, адресов и очеред ности выполнения работ по установке и реконструкции технических средств.
Работы по установке направляющих пешеходных ограждений, дорожных знаков, не требующих подключения к источникам электро питания, и нанесению линий разметки выполняют по схемам, раз работанным подразделением дорожного надзора и утвержденным руководством Госавтоинспекции. Работы по установке и реконструк ции светофорных объектов, установке многопозиционных дорожных знаков и знаков с внутренним освещением, внедрению АСУД выпол няют СМЭП по разработанным проектными организациями проектам.
План работ СМЭП согласовывают с Госавтоинспекцией и утверж дают в установленном порядке. Утвержденный годовой план в про цессе его выполнения может по согласованию с подразделением дорожного надзора корректироваться в направлении изменения оче редности и сроков работ по установке и реконструкции техниче ских средств или замены реконструкции установкой (и наоборот) светофорных объектов в пределах ассигнований, запланированных на эти цели, а также за счет уменьшения объема непредвиденных работ.
В соответствии с перспективным и годовым планами внедрения технических средств подразделение дорожного надзора разрабаты вает задания на проектирование установки и реконструкцию тех нических средств. Задание на выполнение непредвиденных работ, часто связанных с необходимостью частичного изменения сущест вующей схемы организации движения, разрабатывает также под разделение дорожного надзора. Оно содержит адрес объекта, схему с изображением расположения на объекте технических средств с указанием необходимых изменений, краткое описание, включающее (ес ли необходимо) новые режимы работы светофорного объекта.
Вопросы внедрения, эксплуатации и ремонта технических средств организации движения, применяемых на автомобильных дорогах, находятся в ведении министерства автомобильных дорог союзных республик. Отдельные виды работ могут выполнять СМЭП на дого ворных началах.
12. 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВЕТОФОРНЫХ ОБЪЕКТОВ
Внедрение светофорного объекта является многостадийным про цессом. Решение о необходимости создания объекта принимают на основании результатов предпроектного транспортного обследования. Целями обследования являются выявление недостатков существую щей схемы организации движения на перекрестке и подготовка необходимых данных для составления технического задания на про ектирование.
В предпроектный период определяют организацию — заказчи ка, имеющую право финансирования проектных работ, проектную организацию и генерального подрядчика. В большинстве случаев в роли заказчика и генподрядчика при строительстве светофорных объектов выступают специализированные монтажно-эксплуатационные подразделения.
Заказчик представляет проектной организации (это обычно ого варивается договором на выполнение проектных работ) следующие исходные данные:
Геодезический план местности (геоподоснова) подготавливают обычно по договору с заказчиком соответствующие органы архи тектурно-планировочного управления горисполкома или отдела глав ного архитектора города.
Условия на присоединение объекта к городским сетям выдают по запросу заказчика местные организации горисполкома или ряд министерств и ведомств (например, управления облэнерго, управ ления городских телефонных сетей и т. д.). Они содержат перечень работ и требований, которые подлежит выполнить заказчику перед подключением построенного объекта к соответствующим сетям.
Проектирование светофорных объектов ведется, как правило, в одну стадию (технорабочий проект). Одностадийный проект на строительство светофорного объекта имеет следующий ориенти ровочный состав:
пояснительную записку; согласования; заказную спецификацию; генплан (обычно в масштабе 1:500) с расстановкой технических средств, прокладкой кабелей, спецификацией и кабельным распи санием; монтажные электрические схемы соединений светофоров с контроллером; принципиальные и монтажные электрические схемы вновь разрабатываемой аппаратуры, если такая необходимость воз никает; чертежи, связанные с индивидуальными решениями, вызван ными местными условиями; трассу прокладки кабелей под землей и схему расстановки напольного оборудования с привязками на геоде зическом плане подземных коммуникаций; сметы.
В начале проектирования подготавливают схему светофорного объекта, определяющую расстановку технических средств, и схему трассы прокладки кабеля. Для подготовки схем выполняют выкопировку с геоподосновы, на которой указывают контуры проезжей части дорог, тротуары, дома и стационарные сооружения. На этой выкопировке наносят светофоры, знаки и прочие технические сред ства в соответствии с требованиями задания на проектирование.
Основные принципы расстановки технических средств изложены в предыдущих главах. Расставленное на схеме оборудование соеди няется кабелями. Кабели обеспечивают электропитание контрол леров, блоков управления детекторов, освещаемых знаков, а также соединение контроллеров со светофорами, ВПУ, ТВП.
Тип применяемого кабеля зависит от его назначения. Контрол леры подключают к источникам электропитания с помощью силово го кабеля, как правило, с алюминиевыми жилами сечением 6 мм2, знаки с внутренним освещением — с помощью кабеля с жилами 2,5 мм2. При этом число жил в кабеле не превышает 4.
Светофоры соединяются с контроллером с помощью контроль ного кабеля (иногда его называют сигнальным). Контрольный ка бель должен быть многожильным. Число жил выбирают по следую щему принципу: для каждой лампы светофора предназначена от дельная питающая жила, одна обратная общая жила, одна зазем ляющая жила и 10% запаса. Кроме этого, для контроля перегорания ламп красного сигнала применяют дополнительные жилы (см. подразд. 4.3). При выборе числа жил необходимо учиты вать и возможность в будущем изменения схемы организации дви жения: добавления поворотных секций или светофоров. Таким обра зом, число жил кабеля увеличивается при подходе к контроллеру. Число жил контрольного кабеля находится в пределах 4—37. Если требуется большее число жил, применяют два кабеля. Для повы шения надежности и снижения толщины в контрольном кабеле обыч но применяют медные жилы сечением 1,5 мм2.
В обозначении кабеля указывается материал, из которого из готовлены его жилы (при алюминиевых жилах обозначение кабеля начинается с буквы «А»), материал изоляции жил и самого кабеля и степень его защиты от механических повреждений (последняя буква обозначения: «Г» — гибкий кабель; «Б» — бронированный). Например, КРВБ 19×1,5 — контрольный кабель с медными жилами с резиновой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке, защищен броней из двух стальных лент с наружным покровом, сечение жилы 1,5 мм2, число жил 19.
Для связи периферийного оборудования (контроллеров, уст ройств обмена информацией) с управляющим пунктом используют телефонный кабель типа ТПП. Для подсистем телевизионного обзо ра и связи индуктивных рамок с БУ детекторов применяют радио частотный кабель типа РК.
Трассу кабельной линии выбирают с учетом наименьшего расхо да кабеля и обеспечения его сохранности от механических повреж дений, коррозии, вибрации и перегрева.
В соответствии с подготовленной схемой оценивают вид и ко личество требуемого оборудования, марку необходимых кабелей, а также определяют объемы работ для составления сметы. Поль зуясь схемой светофорного объекта, выбирают трассу прокладки кабеля на геодезическом плане. Предварительно расставляют ап паратуру управления, колонки, опоры и т. п. Этот план определяет объем земляных работ. На плане даются привязки устанавливаемого оборудования и трассы кабеля. При расстановке технических средств и выборе трассы кабелей следует руководствоваться существую щими нормами и правилами, а также местными нормативными ин струкциями.
На основании схемы светофорного объекта, плана расстанов ки технических средств и трассы прокладки кабеля на геодезическом плане составляют генплан расстановки технических средств и про кладки кабелей в масштабе 1:500 (рис. 12.1). На плане наносят все устанавливаемые средства и кабели. На генплане дается специфи кация на все оборудование, материалы (табл. 12.1) и кабельное рас писание (табл. 12.2). В нем отражают число кабелей, начальные и конечные точки присоединения кабелей (адресность), условия про кладки.
Каждому кабелю присваивают номер, который на генплане обозначают арабской цифрой, заключенной в кружок. Концы кабель ных лучей обозначают заглавными буквами русского алфавита.
Кроме подготовленных схемы объекта, геодезического плана и генплана объекта, проект включает и ряд электромонтажных схем.
Таблица 12.1
|
Позиция |
Наименование |
Число |
|
1 |
Коробка с автоматическим выключателем |
1 |
|
2 |
Колонка для светофора |
8 |
|
3 |
Светофор пешеходный типа 2.1.2 |
8 |
|
4 |
Светофор транспортный типа 1.1.3 |
8 |
|
5 |
Контроллер ДКМ 5-4 |
1 |
|
6 |
Контур заземления |
1 |
|
7 |
Пульт управления выносной ВПУ 2 |
1 |
|
8 |
Труба асбоцементная диаметром 100 мм и длиной 60 м |
3 |
Таблица 12.2
|
Номер кабеля |
Откуда идет |
Куда поступает |
Марка кабеля |
Длина, м |
|
1 |
Ввод горэнерго |
Коробка с автоматическим выключателем |
АКРВГ 4×6 |
10 |
|
2 |
Коробка с автоматическим выключателем |
Контроллер |
АКРВБ 4×6 |
210 |
|
3 |
Колонки: |
|||
|
А |
Колонка Б |
КРВБ 14×1,5 |
15 |
|
|
4 |
Б |
Контроллер |
КРВБ 19×1,5 |
40 |
|
5 |
В |
Колонка Г |
КРВБ 7×1,5 |
15 |
|
6 |
Г |
Контроллер |
КРВБ 19×1,5 |
5 |
|
7 |
Е |
Колонка Д |
КРВБ 19×1,5 |
15 |
|
8 |
Д |
Контроллер |
КРВБ 19×1,5 |
30 |
|
9 |
З |
Колонка Ж |
КРВБ 19×1,5 |
15 |
|
10 |
Ж |
Контроллер |
КРВБ 19×1,5 |
60 |
|
11 |
ВПУ 2 |
» |
КРВБ 19×1,5 |
5 |
Примечание. При определении числа жил (в марке кабеля) учтены допол нительные жилы, необходимые для контроля перегорания ламп красного сигнала.
Они позволяют осуществить полный монтаж технических средств таких, как схемы коммутации для задания режима работы контрол леров, схема подключения светофоров к источнику питания и про чие схемы (линии связи, подключения детекторов транспорта, ВПУ и т. п.).
Подготовленный проект объекта и отдельно геодезический план должны быть согласованы с заказчиком, архитектором или владель цем территории, со всеми организациями, чьи подземные соору жения попадают в зону строительных работ, а также с энерго снабжающими предприятиями, эксплуатирующей и другими заин тересованными организациями. Затем заказчик утверждает проект и передает его генподрядной строительной организации совместно со сметой для проведения работ.
12. 4. СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ
Прокладка кабельной сети составляет основной объем строитель но-монтажных работ при создании светофорного объекта. При этом выполняются следующие работы: предварительные электрические измерения и испытания кабелей; разбивка трассы прокладки; под готовка и рытье траншей; прокладка кабелей в земле; выполне ние прочих работ по прокладке кабеля (воздушные линии, про кладка по стенам зданий и т. д.).
Кабель подвергают испытаниям перед укладкой и после монта жа. К этим испытаниям относятся измерение сопротивления изо ляции между жилами и оболочкой и активного сопротивления жил, проверка отсутствия сообщения между жилами, испытание жил и оболочки на целостность.
Трассу разбивают в соответствии с проектом (геодезическим планом). К разбивке трассы приступают после получения ордера на производство земляных работ. Трассу на месте производства работ согласовывают с представителями организаций, указанных в ордере. При разбивке трассы фиксируют все пересечения и сближе ния с другими подземными сооружениями, повороты, обходы пре пятствий и изменение глубины траншеи для принятия мер обоюдной защиты прокладываемого кабеля и встречных кабелей и сооруже ний.
Кабели прокладывает согласно требованиям Инструкции по укладке кабелей напряжением до 110 кВ, Правил устройства электро установки, а также Строительных норм и Правил на электротех нические устройства и сооружения и устройства телефонной и теле графной связи.
Земляные работы ведут под непосредственным надзором орга низаций, указанных в адресе, или по их предписаниям. В месте пересечений кабельной трассы с подземными сооружениями работы ведут только вручную, лопатой, с большой осторожностью. В ме стах, свободных от подземных сооружений, траншеи роют механи зированным способом.
Глубина траншеи на проезжей части должна составлять не ме нее 1,1 м, а на тротуарах, газонах — 0,8 м. Ширина траншеи, разрабатываемой механизированным способом, зависит от размеров рабочего органа машины, а при разработке вручную составляет при числе кабелей до 5 внизу 0,3 м, вверху 0,4 м. На каждый последующий кабель эти размеры увеличиваются на 0,05 м.
Непосредственно в земле прокладывают в основном брониро ванные кабели. Небронированные кабели, прокладываемые в земле, защищают металлическими или асбоцементными трубами. Под про езжей частью все кабели прокладывают в трубах. Это позволяет не вскрывать дорожное покрытие при ремонте или замене кабеля.
Длину кабелей, подлежащих укладке, определяют на основании натурных промеров траншей:
где 1,03 — коэффициент, учитывающий изгибы кабелей при прокладке и закругле ниях (в грунтах, подверженных вспучиванию или смещению, этот коэффициент при нимают равным 1,05); lТ — длина траншеи между конечными точками прокладки кабеля, м; lР — длина кабеля для разделки (0,5 м на одну разделку), м; lП — длина кабеля на подъем от дна траншеи до разделываемой точки, м.
К месту прокладки кабель доставляют на барабанах. Перед укладкой его раскатывают по трассе либо с движущегося тран спортного средства (барабан находится на автомобиле, сматывае мый кабель укладывается в траншею), либо с барабана, установ ленного неподвижно (барабан закрепляется на домкратах на одном конце трассы, кабель раскатывается с помощью лебедки по роликам, расположенным через 5м). Кабель в траншее укладывают без натя жения — змейкой.
Для прокладки воздушных линий применяют небронированный контрольный кабель. В этом случае его крепят к несущему тросу металлическими скобами через 0,5 м. При пере ходе воздушной линии в кабельную устанавли вают распределительную коробку. Высота под веса кабеля над тротуаром должна быть не ни же 4 м, а над проезжей частью — не ниже 5 м. При вводе кабеля внутрь опоры он не за крепляется (свободно висит). При спуске ка беля снаружи опоры он защищается метал лической трубой соответствующего диаметра на всем протяжении. Труба крепится к опоре хомутами.
Технические средства устанавливают в про извольной последовательности. Как правило, колонки светофоров устанавливают на желе зобетонных фундаментах или прямо в грунт. В нижней части колонок предусматривают за крываемые дверцами клеммники для разделки кабелей и монтажных проводов. Часто пред ставляется возможным устанавливать свето форы на опорах наружного освещения и кон тактной сети.
Подводка питания к светофору показана на рис. 12.2. Для подвода кабеля 5 к свето фору 1 на опоре устанавливают распредели тельную коробку 4. Монтажный жгут прокла дывают по опоре в трубе 3, закрепляемой хо мутами, и в нижнем кронштейне 2. Если све тофоры крепятся на стенах зданий и сооруже ний, то подводка питания аналогична приведенной на рис. 12.2. При этом распределительную коробку устанавливают на стене здания. При подвеске светофоров на тросовых растяжках в горизонталь ном положении используют несущие и фиксирующие стальные тросы. Трос можно закреплять в стене здания при помощи крюков или на опоре при помощи хомутов. К крюкам и хомутам трос закрепляют через электро- и шумозащитные устройства. Светофоры можно кре пить к тросу непосредственно либо с помощью удлинительной штанги длиной до 2 м. Питающий кабель к светофорам подводят по тросу с креплением скобами, устанавливаемыми через 0,5 м, а при наличии штанги — внутри нее.
Шкафы контроллеров, напольные контейнеры детекторов тран спорта и устройств обмена информацией, выносные пульты управ ления устанавливают на специальных железобетонных фундамен тах, к которым они крепятся с помощью анкерных болтов. Фун дамент выполняют так, чтобы обеспечить ввод кабеля сетевого пи тания, а также кабелей и проводов внешних связей через кабель ные вводы в дне шкафа или контейнера.
Операцию по установке этих устройств выполняют в такой последовательности: рытье котлована под фундамент; прокадка всех кабелей к котловану; установка шкафа или контейнера и их заземление; засыпка котлована (внутри фундамент не засыпают); раз делка кабелей и монтаж их на клеммники в соответствии с монтаж ной схемой.
Если указанные устройства устанавливают на краю тротуара, то их лицевая сторона не должна выходить в сторону проезжей части для безопасности работы монтажников. Перед контроллером должна быть оборудована асфальтированная санитарная площад ка размером не менее 1×1 м с уклоном от контроллера.
Рамки детекторов укладывают симметрично относительно полосы (полос) движения на глубину 50—80 мм в канавку шириной, по зволяющей уложить провод, из которого изготовлена рамка. Канавку нарезают специальной фрезой. Возможна нарезка канавки электро дрелью, в патрон которой зажимают абразивную фрезу. После укладки провода канавку заполняют горячим асфальтом или песчано-битумной смесью.
При укладке рамки из неизолированного провода необходи мо принять меры, исключающие возможность короткого замыкания рамки посторонними предметами. Если такая рамка имеет два витка, то в дорожном покрытии нарезают по две канавки на каждую из сторон рамки с промежутком между ними 50—100 мм. В местах перекрещивания витков рамки между ними устанавливают изо лирующую прокладку.
Если по каким-либо причинам нарезка канавок затруднена (по крытие из железобетона или камня), то провод рамки укладывают непосредственно на покрытие и закрепляют в местах изгибов. Затем над рамкой укладывают слой асфальтобетона толщиной 60—80 мм.
При укладке рамок для обнаружения трамваев часть покры тия между рельсами на занимаемой рамкой площади заменяют на асфальтобетонное.
Линии связи рамок с БУ детектора прокладывают в асбоцемент ных трубах на глубине не менее 50 мм. Рамку соединяют с линией связи через соединительную муфту.
На рис. 12.3 приведены варианты взаимного расположения ра мок различных типов, а также даны установочные размеры, обыч но соблюдаемые при их монтаже. Расположение рамок на рисунке соответствует направлению движения слева направо.
Все периферийное оборудование подключается к источникам пи тания через защитные автоматические выключатели (предохрани тели). В тех случаях, когда по условиям присоединения тре буется учет потребляемой электроэнергии, устанавливают счетчики. Как счетчики, так и автоматические выключатели размещают в спе циальных коробках и доступном, защищенном от атмосферных осад ков месте.
Железобетонные плиты островков безопасности укладывают непосредственно на поверхность дорожного полотна. Если на плите дол жен быть смонтирован светофор, то предварительно устанав ливают фундамент светофорной колонки заподлицо с дорожным по крытием, заводят кабель, после чего укладывают плиту. Затем к фланцу фундамента крепится колонка.
Пешеходные ограждения перильного типа чаще всего изготав ливают из металлических труб диаметром 33,5 мм. Стойки ограж дений заделывают на глубину 0,9 м и бетонируют на глубину 0,4 м. Стойки изготавливают из труб диаметром 48 мм. Расстояние между стойками 1,5 м.
Все установленные технические средства подлежат окраске. Серийно выпускаемая аппаратура поставляется окрашенной. Изго товляемые на местах металлические изделия и трубы, проклады ваемые по опорам и стенам, окрашивают эмалью серого цвета.
Электромонтажные работы при установке технических средств сводятся к монтажу кабелей и устройству заземлений. Монтаж кабелей разбивается на ряд технологических операций: разделка концов кабелей; устройство концевых заделок; ввод в распредели тельные коробки, контроллеры, дорожные знаки с внутренним осве щением и т. д.; подключение жил кабеля к зажимам клемм.
Концевая разделка кабеля (рис. 12.4) заключается в осво бождении конца кабеля, подлежащего разделке, от наружной обо лочки и разведении жил по центрам клемм присоединения. На жилы надевают полихлорвиниловую трубку. Жилы пакетируют в пучки, покрываемые полихлорвиниловой лентой. Концы жил завиваются под зажим на клеммах. Перед разделкой броню кабеля (или верхнюю оболочку) выше конца, подлежащего разделке, закрепляют банда жом из стальной оцинкованной проволоки или суровых ниток.
Кабели питания присоединяют к клеммникам на распределитель ных щитах контроллера и к клеммникам защитных автоматов. После заделки всех кабелей свободные патрубки шкафов закры вают деревянными пробками, а корыто в днище заливают кабель ной массой.
Монтаж перемычек от клеммников колонок или распредели тельных коробок, установленных на опорах, до клеммников све тофоров выполняют проводом сечением 1,5—2,5 мм2 с завязкой его в жгут. Жгут предварительно увязывают, протаскивают его в ко лонку (или трубу при установке светофора на опоре), а затем после проверки разделывают. Жгуты перемычек можно монтировать и раз делывать заранее в мастерских по специальным шаблонам.
Все кабели, жилы кабелей, клеммные колодки и провода, идущие от приборов к клеммникам, обязательно маркируют. Маркировочные надписи долж ны быть тождественны надписям на монтаж ных схемах. Жилы кабеля и жгутов марки руют на полихлорвиниловой трубке шари ковой авторучкой или жестяным кольцом с набитой надписью.
Корпуса всех технических средств, выпол ненных из металла, подлежат заземлению. Для заземления контроллера устраивают специальный заземляющий контур, рассчи танный на удельное сопротивление грунта меньше 104 Ом·см. При больших сопротив лениях грунта в каждом конкретном случае необходимо проектировать заземляющее устройство с сопротивлением растеканию тока не более 10 Ом. Контур соединяют с корпусом контроллера.
Светофорные колонки, распределительные коробки заземляют на контур, устанавливае мый у контроллера, по специально выделен ной жиле сигнальных кабелей. При питании от источника с глухозаземленной нейтралью связь с нейтралью осуществляется по нуле вой жиле питающего кабеля. При длине сигнального кабеля больше 200 м устраи вают повторное заземление.
Электропитание технических средств осу ществляется, как правило, путем подклю чения к домовым вводам в соответствии с техническими условиями. Длину питающего кабеля рекомендуется брать не более 500 м. Электроэнергию учитывают по установлен ной мощности.
Питание освещаемых дорожных знаков осуществляется от сетей ночного освещения улиц.
Если таких сетей вблизи нет, то знаки подключают к другим источникам энергии через соответствующие выключатели.
Пробное включение в работу объекта производится в присут ствии представителей Госавтоинспекции. После опробования све тофорный объект готовят к сдаче в эксплуатацию. При сдаче в эксплуатацию светофорный объект должен быть в рабочем состоянии. Принимает его специальная комиссия, назначаемая заказчиком. В комиссии должны участвовать представители заказчика, подряд чика (строительная организация), эксплуатирующей организации, Госавтоинспекции, проектной организации.
12. 5. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
Эффективность работы технических средств организации дви жения зависит не только от их свойств, заложенных на этапах проек тирования, изготовления и монтажа, но и от способов и качества их технического обслуживания (ГО). Под техническим обслуживанием понимается комплекс операций по поддержанию работоспособности или исправности технических средств при их использовании по назна чению, хранении и транспортировании.
Организация ТО предусматривает: подготовку обслуживающего персонала; планирование и проведение работ по ТО; обеспечение персонала запасными частями, инструментами, принадлежностями и материалами (ЗИП); систематическое ведение соответствующей документации.
Для технических средств организации движения периодич ность ТО основана на календарном принципе, который предусмат ривает работы по обслуживанию по истечении определенного сро ка (день, неделя, месяц) независимо от интенсивности использо вания аппаратуры и ее наработки. При этом учитывается, что осно ву этих технических средств составляют электронные устройства, для которых более характерным является процесс старения мате риалов. Кроме этого, календарный принцип является самым удоб ным, так как при этом существенно упрощается планирование работ, материально-техническое снабжение, контроль за качеством и сро ками выполнения работ и руководство техническим персоналом.
Календарный принцип обеспечивает профилактическое обслу живание, составляющее основу эксплуатации технических средств и направленное на поддержание их исправного состояния в течение промежутка времени между очередными ТО. Оно осуществляется пу тем периодической проверки всех устройств с целью определения их работоспособности и обнаружения неисправностей (отказов). При этом проверке подвергаются как работающие, так и хранящиеся на складе изделия.
Критерием оптимальной периодичности ТО является обеспече ние максимального значения коэффициента технического использо вания, который зависит от интенсивности отказов изделия и опре деляется как отношение времени средней наработки изделия за некоторый период эксплуатации к сумме средних значений наработки и времени простоя, обусловленного ТО и ремонтом, за тот же период эксплуатации.
Каждое изделие состоит из определенных элементов, которые имеют свою интенсивность отказов по определенному параметру. Состав элементов, влияющих на безотказность работы изделия, их надежность и рекомендуемую периодичность ТО, указывают в тех нической документации предприятия-изготовителя. Если работоспо собность какого-либо устройства зависит от условий эксплуата ции, то периодичность его обслуживания устанавливает начальник СМЕП.
Периодичность работ по профилактическому обслуживанию не которых технических средств следующая:
|
Светофоры |
|
|
Проверка видимости светофоров с дороги или автомобиля в свет лое время суток |
1 раз в 10 дней |
|
Проверка правильности изменения сигналов с разрешающего на запрещающий |
не реже 1 раза в месяц |
|
Проверка соответствия цикла работы заданному |
1 раз в 3 месяц и при замене контроллера |
|
Проверка дневной видимости сигналов |
1 раз в месяц |
|
Смена ламп красного и зеленого сигналов |
через каждые 30 дней |
|
Измерение напряжения на лампах |
при каждой сме не ламп |
|
Чистка светорассеивателей |
устанавливает начальник СМЭП |
|
Проверка и чистка светофорных головок и распределительных коробок |
1 раз в 3 месяца |
|
Окраска светофоров |
не реже 1 раза в год |
|
Управляемые дорожные знаки |
|
|
Проверка работы и видимости управляемого знака |
1 раз в 3 месяца |
|
Внутренняя чистка управляемого знака с чисткой и креплением всех контактов, со смазкой трущихся частей |
1 раз в 3 месяца |
|
Чистка сигнального стекла управляемого знака |
устанавливает начальник СМЭП |
|
Проверка и чистка внутренней части указателя скорости с чисткой и креплением всех контактов и стекол |
1 раз в 3 месяца |
|
Проверка сигналов указателя скорости |
2 раза в год |
|
Внутренняя чистка ячеек указателя скорости с изъятием всех ламп, с проверкой патронов |
1 раз в год |
|
Выносные пульты управления |
|
|
Проверка работы |
1 раз в 3 месяца |
|
Внутренняя проверка с чисткой и креплением всех контактов |
1 раз в 3 месяца |
|
Окраска выносных пультов управления |
не реже 1 раза в год |
|
Детекторы транспорта |
|
|
Проверка работы |
1 раз в 3 месяца |
|
Внутренний и внешний осмотры |
1 раз в месяц |
|
Полное ТО |
1 раз в 6 мес. |
|
Окраска контейнеров детекторов |
не реже 1 раза в год |
|
Контроллеры |
|
|
Проверка работы |
1 раз в 3 месяца |
|
Внешний и внутренний осмотры |
1 раз в месяц |
|
Полное ТО |
1 раз в 3 месяца |
|
Окраска шкафа контроллера |
не реже 1 раза в год |
|
Линии и сети |
|
|
Проверка кабельных распаек и распаянных ящиков |
2 раза в год (весной и осенью) |
|
Электрические измерения сопротивления жил контрольного кабеля |
1 раз в 3 года |
|
Осмотр кабельных трасс |
не реже 1 раза в месяц |
|
Электрические измерения изоляции жил телефонного кабеля |
1 раз в год |
|
Проверка тросового хозяйства |
2 раза в год (весной и осенью) |
|
Аппаратура электропитания |
|
|
Осмотр вводно-распределительных щитов предохранительных при ставок, выпрямителей всех типов |
ежедневно |
|
Проверка рубильников, переключателей, измерительных приборов, силовых щитов, их очистка и регулировка |
1 раз в месяц |
|
Измерение сопротивлений всех заземлений |
1 раз в год |
|
Проверка защитных средств и инструмента......... |
в сроки, указан ные в инструк ции |
|
Пункты управления |
|
|
Ежедневное ТО |
ежедневно |
|
Квартальное ТО |
1 раз в 3 месяца |
|
Полугодовое ТО |
1 раз в 6 мес. |
С учетом периодичности обслуживания в СМЭП составляют годовой и месячный календарные графики ТО технических средств. В них содержатся перечень необходимых работ (со ссылкой на соответствующий пункт инструкции по обслуживанию), вид и число технических средств, периодичность обслуживания, численность и квалификация обслуживающего персонала.
Исходя из норм технического обслуживания, разрабатывают планы загрузки технических средств. При наличии в составе АСУД многомашинных УВК составляют диспетчерский план загрузки ма шин, расписание работы дежурных групп для УВК и всех аппаратных систем. Расписание предусматривает круглосуточную работу этих подразделений и дежурных бригад по обслуживанию периферийно го оборудования в три смены длительностью 8 ч каждая.
На календарный период составляют программу работы обслу живающего персонала. Программа предусматривает порядок про ведения профилактических работ, обучение, повышение квалифи кации и инструктаж персонала, технический обзор результатов эксплуатации, проверку действующего оборудования и контроль но-измерительной аппаратуры.
В ходе ТО ведут соответствующую техническую документа цию, отражающую содержание работ и состояние технических средств. Основным учетным документом является карточка учета, которую заводят на каждое устройство (карточка учета смены све тофорных ламп, профилактики контроллера, на кабель и т. д.). Для управляющих (диспетчерских) пунктов заводят журнал учета профилактических и ремонтных работ. Результаты проверки види мости сигналов светофоров и состояния тросового хозяйства отра жают в актах установленной формы.
Основным видом ремонта технических средств является теку щий ремонт. Это обусловлено тем, что технические средства, как правило, работают круглосуточно и отключение их для планового ремонта не является целесообразным. Кроме того, в технических средствах организации движения практически отсутствуют движу щиеся механические узлы и механизмы, для которых наиболее ха рактерны плановые виды ремонта.
Для большинства технических средств применяют ремонт мето дом замены неисправного блока (субблока) с последующим его восстановлением в специальной ремонтной мастерской СМЭП.
В процессе текущего ремонта большая часть времени (свыше 60%) уходит на установление характера отказа и поиск неисправ ного элемента. Для сокращения этого времени применяется спе циальная контрольно-диагностическая аппаратура периферийных объектов (КДА-П) и управляющего пункта (КДА-УП). Принцип действия этой аппаратуры заключается в формировании необходи мых входных воздействий, приеме ответных реакций, анализе и выдаче информации на контрольные разъемы и органы индикации.
КДА-П применяется непосредственно на объекте. Поэтому ее размещают в специальной передвижной лаборатории внедрения и эксплуатации АСУД, выполненной на базе автомобиля РАФ или ПАЗ. Помимо КДА-П, в оснащение лаборатории входят набор стан дартных контрольно-измерительных приборов и соответствующий комплект ЗИП. Связь КДА с проверяемыми устройствами осуще ствляется с помощью разъемных соединений. Длина линии связи обычно не превышает 10 м, поэтому при диагностике какого-либо устройства (например, контроллера) лаборатория должна находить ся рядом с ним.
КДА-УП — это стационарный комплект аппаратуры, установлен ный в управляющем пункте. Его работа основана на циклическом обмене информацией с проверяемым устройством (например ПКУ, ШКТУП). При этом имитируются режимы телеуправления и теле сигнализации.
Обеспечение изделий комплектами ЗИП на этапе эксплуата ции является одним из важнейших мероприятий, направленных на повышение надежности, восстановление работоспособности и ремонта изделий в течение всего срока их службы.
Практически любой используемый ЗИП строится из: одиноч ного комплекта ЗИП-О; группового комплекта ЗИП-Г и ремонтного комплекта ЗИП-Р. ЗИП-О является комплектом запасных элементов, придаваемых непосредственно изделию с целью обеспечения его надежности при длительном использовании. ЗИП-Г придается группе однотипных изделий для пополнения одиночных комплектов по мере их расходования, а также для обеспечения надежности изделий по тем типам элементов, которые отсутствуют в номенкла туре одиночных комплектов ЗИП. ЗИП-Р предназначен для обес печения среднего ремонта изделия или группы изделий в течение срока службы.
Учитывая конструктивную особенность современных техниче ских средств организации движения, в каждый комплект ЗИП вхо дят как самые мелкие (дискретные) конструктивные элементы, которые не подлежат ремонту (резистор, конденсатор, микросхе ма), так и субблоки и блоки. Последние могут в дальнейшем восстанавливаться путем замены в них отказавших дискретных элементов. Номенклатура и число элементов, входящих в указан ные комплекты ЗИП, рассчитываются с учетом коэффициента тех нического использования этих изделий.
Весь комплект ЗИП периодически пополняют. Это является функ цией отдела материально-технического снабжения СМЭП. Обычно период пополнения принимают равным одному году.
Контрольные вопросы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Оглавление
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
Введение
1.3. ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
Глава 2. Светофоры2.1. ЗНАЧЕНИЕ И ЧЕРЕДОВАНИЕ СИГНАЛОВ
2.2. ТИПЫ СВЕТОФОРОВ
2.3. СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
2.4. КОНСТРУКЦИЯ СВЕТОФОРОВ
2.5. РАЗМЕЩЕНИЕ И УСТАНОВКА СВЕТОФОРОВ
Глава 3. Режимы работы светофорной сигнализации на перекрёстке3.1. КРИТЕРИИ ВВОДА СВЕТОФОРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
3.2. ОСНОВЫ ЖЕСТКОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ
3.3. ПОФАЗНЫИ РАЗЪЕЗД ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
3.4. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ПО ОТДЕЛЬНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ ПЕРЕКРЕСТКА
3.5. РАСЧЕТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ЦИКЛА И ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
3.6. СВЕТОФОРНЫЙ ЦИКЛ С ПОЛНОСТЬЮ ПЕШЕХОДНОЙ ФАЗОЙ
3.7. ЗАДЕРЖКИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
3.8. ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕЖИМА СВЕТОФОРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
3.9. АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
Глава 4. Дорожные контроллеры4.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ
4.2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА КОНТРОЛЛЕРА
4.3. ПРОГРАММНО-ЛОГИЧЕСКИЕ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
4.4. ПРИНЦИПЫ КОММУТАЦИИ ЛАМП СВЕТОФОРОВ
4.5. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРОВ В ДОРОЖНЫХ КОНТРОЛЛЕРАХ
4.6. ХАРАКТЕРИСТИКА КОНТРОЛЛЕРОВ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Глава 5. Детекторы транспорта5.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ
5.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕТЕКТОРОВ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
5.3. РАЗМЕЩЕНИЕ ДЕТЕКТОРОВ
Глава 6. Технические средства координированного управления6.1. ОСНОВЫ КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ
6.2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРОГРАММ КООРДИНАЦИИ
6.3. ОБЩАЯ И МЕСТНАЯ КОРРЕКЦИЯ ПРОГРАММ
6.4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМ КООРДИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ
Глава 7. Технические средства общегородских автоматизированных систем управления дорожным движением7.1. СТРУКТУРА СИСТЕМ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ7.2. ПЕРИФЕРИЙНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СИСТЕМЫ
7.3. УПРАВЛЯЮЩИЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС
7.6. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ
Глава 8. Дорожные знаки8.1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ8.2. УСТАНОВКА И ЗОНЫ ДЕЙСТВИЯ ЗНАКОВ
8.3. ПРИМЕНЕНИЕ ДОРОЖНЫХ ЗНАКОВ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ДВИЖЕНИЯ8.4. КОНСТРУКЦИЯ ДОРОЖНЫХ ЗНАКОВ
Глава 9. Дорожная разметка9.1. ВИДЫ ДОРОЖНОЙ РАЗМЕТКИ И ЕЕ НАЗНАЧЕНИЕ
9.2. ПРИМЕНЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ РАЗМЕТКИ В РАЗЛИЧНЫХ ДОРОЖНЫХ УСЛОВИЯХ
9.3. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ РАЗМЕТКИ9.4. МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ РАЗМЕТКИ
Глава 10. Средства организации движения пешеходных потоков10. 1. ХАРАКТЕР ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОНФЛИКТУЮЩИХ ТРАНСПОРТНЫХ И ПЕШЕХОДНЫХ ПОТОКОВ
10. 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОРГАНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ НА ПЕШЕХОДНЫХ ПЕРЕХОДАХ
10. 3. ПЕШЕХОДНЫЕ ВЫЗЫВНЫЕ УСТРОЙСТВА
10. 4. НАПРАВЛЯЮЩИЕ ПЕШЕХОДНЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ
Глава 11. Технические средства управления в особых условиях движения11. 1. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПЕРЕЕЗДАХ
11. 2. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ В ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЯХ, НА МОСТАХ И ПУТЕПРОВОДАХ
11. 3. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ
11. 4. УПРАВЛЕНИЕ РЕВЕРСИВНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
11. 5. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ В МЕСТАХ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ НА ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ
Глава 12. Монтаж и эксплуатация технических средств12. 1. ЗАДАЧИ МОНТАЖНО-ЭКСПЛУДТАЦИОННОИ СЛУЖБЫ12.
2. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ МОНТАЖНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ
12. 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВЕТОФОРНЫХ ОБЪЕКТОВ
12. 4. СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ12. 5. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Рис. 1.1. Структурная схема контура управления
Объект управления
Сбор информации об объекте управления
оператор
автоматический
автоматического
ручного
Рис. 1.1. Общая классификация технических средств организации движения
Светофоры, управляемые
знаки
Транспортные и пешеходные потоки
Средства телевизионного надзора
Контроллеры локального управления
Детекторы транспорта
Управляющий пункт
Контроллеры системного управления
Дорожные знаки, дорожная разметка, направляющие устройства
Рис. 1.1. Характер распределения силы света и сигнала светофора в зависимости от положения водителя относительно его оптической оси.
- α0
+ α0
0
Iα ,КД
б)
Рис. 2.3. Варианты источников света:
а – две лампы накаливания; б – газосветная трубка.
а)
Рис. 2.2. Устройство светофора
визуальный
Технические средства управления
Рис. 2.6. Способы размещения светофоров на перекрёстке.
Рис. 3.1. Структура светофорного цикла:
а – с одним промежуточным тактом в каждой фазе; б – с двумя промежуточными тактами в первой фазе; 1-5 – номера тактов
зелёный
жёлтый
красный
Фаза 1
Фаза 2
цикл
3
2
1
4
5
4
3
2
1
Фаза 1
Фаза 2
цикл
Рис. 3.4. Пример трёхфазного цикла
Рис. 3.3. Пример двухфазного цикла
Рис. 3.5. Методы бесконфликтного пропуска пешеходов при организации пофазного разъезда транспортных средств:
а – выделение специальной фазы для левых и правых поворотов; б – запрещение поворотов в первой фазе: в – поэтапный пропуск пешеходов через проезжую часть.
Рис. 3.6. Трёхфазный цикл с выделенной пешеходной фазой.
3
2
1б
г
3в
2б
1а
2
1
б)
Рис. 3.7. Организация движения на перекрёстке:
а – пофазный принцип управления движением; б – управление движением по отдельным направлениям.
а)
1а
Рис. 3.8. Пропуск интенсивного левоповоротного потока с частичным конфликтом.
Рис. 3.10. Составляющие промежуточного такта
Рис. 3.11. Параметры перекрёстка
Рис. 3.13 План перекрёстка с размещением технических средств:
1 – 28 – номера светофоров
красный
жёлтый
зелёный
красный
жёлтый
зелёный
Рис. 3.123 План перекрёстка с размещением технических средств:
1 – 28 – номера светофоров
Рис. 3.14 Режим работы светофорной сигнализации:
а – пофазный разъезд транспортных средств; б – график фазовых коэффициентов;
в – управление движением по направлениям перекрестка.
Рис. 3.15 Организация движения на пешеходном переходе:
а – цикл с полностью пешеходной фазой; б – поэтапный пропуск пешеходов.
а)
б)
Рис. 3.16. Блок-схема алгоритма расчёта на ЭВМ режима светофорного регулирования на перекрёстке
Рис. 3.12 Картограмма интенсивности транспортных (ед/ч) и пешеходных (чел/ч) потоков (в кружках даны порядковые номера потоков)
Рис. 3.17. Случаи реализации поиска разрывов:
а – отсутствие автомобилей в течение t3min; б – наличие разрыва в потоке до истечения t3mах ;
в – отсутствие разрыва в потоке; 1,2, … ,i – моменты проезда автомобилями зоны детектора.
Рис. 4.1. Обобщённая структурная схема контроллера:
ВПУ– выносной пульт управления; ТВП– табло вызова пешеходом.
Рис. 4.2. Обобщённая схема программно-логического устройства контроллера:
а – генератор секундных импульсов; б – структурная схема программно-логического устройства.
Рис. 4.3. Структурная схема узла продления тактов.
Клеммы панели коммутации
Рис. 4.4. Нумерация светофоров на перекрёстке.
Рис. 4.5. Пример коммутации ламп светофоров для двухфазной схемы.
Рис. 4.6. Структурная схема контроллера ДКМП:
ИП – инженерная панель; ДТ – детектор транспорта; ИР – индуктивные рамки; ДК 7, ДКМ 2С-4 – дорожные контроллеры; СКА – стационарный комплект аппаратуры приоритетного пропуска; КЗЦ – контроллер зонального центра.
Рис. 4.9. Дорожный контроллер ДКМ:
1 – поворотная рама;
2 – блоки контроллера.
Рис. 4.10. Вариант исполнения ВПУ.
Рис. 5.1. Общая структурная схема ДТ.
Усилитель-преобразователь
Первичный
Вторичный
ЧЭ
ЧЭ
Рис. 5.2. Чувствительный элемент индуктивного детектора.
1 – рамка; 2 – автомобиль.
Рис. 5.3. Принцип действия ультразвукового детектора транспорта.
Рис. 5.4. Блок управления детекторов ДТ1-ДТ6.
Рис. 5.5. Пример схемы размещения детекторов для выбора программы координации.
Рис. 6.1. Процесс распада группы автомобилей.
Рис. 6.2. Первоначальный этап построения графика координированного управления. Слева указана продолжительность, с, сигналов светофоров по магистрали в последовательности, зелёный – красный – красный с жёлтым.
Рис. 6.4. Организация левых поворотов при неодновременном прибытии встречных потоков к перекрёстку:
а – фрагмент графика координированного управления; б – поочерёдный пропуск потоков встречного и попутного направления.
Рис. 6.5. Принцип местной коррекции программы координированного управления.
Рис. 6.6. Структурная схема системы координированного управления:
а – с единым программно-логическим устройством; б - г – с устройством синхронизации соответственно с радиальными, параллельными и последовательным каналами связи.
Рис. 6.7. Сдвиги относительно общего синхроимпульса в бесцентровой системе координированного управления.
Рис. 6.8. Структурные схемы систем координированного управления:
а – ТСКУ-3М; б – ТСКУ-4; в – АСУД 2.1; г – АСУД 2.2; ДП – диспетчерский пункт; ПУ – пульт управления; КР – координатор; МнСх – мнемосхема; СО – светофорный объект.
Рис. 6.9. Шкаф ШКТУП:
1 – блоки ШКТУП; 2 – поворотная рама.
Рис. 6.10. Пульт контроля и управления ПКУ:
1 – сетевые включатели; 2 – панель индикации; 3 – клавиши каналов управления; 4 –органы диспетчерского управления; 5 – клавиши и индикация телеконтроля.
Рис. 7.1. Обобщённая структурная схема АСУД 3 с единым управляющим пунктом:
УВК - управляющий вычислительный комплекс; КДУ - комплекс средств диспетчерского управления; ЦП - центральный процессор; ЗУ - зеленая улица; УВВ - устройство ввода-вывода данных; УС - устройство связи; МнСх - мнемосхема; ДСП - дисплей; ПУ - пульт управления; РПУ - резервное программное устройство; РС - радиостанция; ВКУ - видеоконтрольное устройство; УТ - устройство телемеханики; ДТ - детектор транспорта; ДК - дорожный контроллер; СО - светофорный объект; УЗН - управляемый дорожный знак; СКА, ПКА - стационарный и передвижной комплекты аппаратуры приоритетного пропуска; СРП - светофоры реверсивной полосы; ПТК - передающая телевизионная камера; ПТ - передающая постовые телефоны; ТК – телефонный коммутатор.
Рис. 7.2. Устройство обмена информацией периферийное УОИП.
Рис. 7.3. Передвижной комплект аппаратуры приоритетного пропуска ПКА:
1 - управляющий вычислительный комплекс; 2 – блок запроса ЗУ управления; 3 – приёмная антенна.
Рис. 7.4. Информационные связи УВК в АСУД.
Рис. 7.5. Общий вид мнемосхемы.
Рис. 7.6. Структурная схема управляющего пункта АСУД «Город-М1».
Рис. 7.7. Фрагмент диспетчерского зала управляющего пункта системы СТАРТ.
Рис. 7.8. Структурная схема АСУД «Сигнал»:
ППЗУ – полупостоянное запоминающее устройство.
Рис. 8.1. Знак индивидуального проектирования
Рис. 8.2. Варианты взаимного расположения одинаковых знаков
Рис. 8.3. Способы установки знаков на автомобильных дорогах:
а – на берме; б – на откосе насыпи; в – на полосе отвода; г – над обочиной; д – на обочине; е-з – на разделительной полосе.
Рис. 8.4. Способы установки предварительных указателей направлений:
а – на берме; б, г, е – на откосах насыпи; в, д – на полосе отвода; ж – над обочиной; з, и – над проезжей частью.
Рис. 8.5. Способы установки знаков в населённых пунктах:
а, б – на специальных стойках; в, г, – на мачтах освещения; д – на стене здания; е-з – на тросах-растяжках; и – на круглой тумбе.
Рис. 8.6. Пример применения указателей направлений.
Рис. 8.7. Организация движения на перекрёстке с помощью знаков 4.1.1, 4.1.2, 4.1.4, 4.1.5:
а – на кольцевом пересечении с центральным проездом; б-в – в месте пересечении дорог с разделительными полосами.
Рис. 8.8. Знак с внешним освещением:
1 – символ знака; 2 – кронштейн; 3 – провод электропитания; 4 – фонарь освещения знака.
Рис. 8.9. Знак с внутренним освещением.
Рис. 8.10. Световозвращающие системы:
а – кубические; б, в – сферические монолитные; г - е – плёночные; 1 – пластический материал; 2 – от6ражающий слой; 3 – цветной замыкающий слой; 4 – микрошарики; 5 – фиксирующий слой; 6 – промежуточный слой; 7 – клеевой слой; 8 – глянцевый слой бумаги; 9 – крафт-бумага.
Рис. 8.11. Принцип действия линзовых световозвращателей:
а – расположение фокусов точки; б – расположение отражающего слоя; 1 – микрошарики; 2 – от6ражающий слой; 3 – промежуточный слой.
Рис. 8.12. Разновидности управляемых знаков:
а - д – щитковые; г, ж – призменные; з, и – кассетные; к – дисковые; л - н – ленточные; о – световые табло; п – матричные табло.
Рис. 8.13. Щитковые управляемые знаки.
Рис. 8.14. Расчётная схема опоры для установки дорожных знаков:
1 – дорожный знак; 2 – опора; 3 – дорожное покрытие; 4 – присыпная берма.
Рис. 9.1. Взаимосвязь скорости движения и частоты мелькания штрихов и разрывов прерывистой лини разметки.
Рис. 9.2. Скорости движения автомобилей при различных параметрах прерывистых линий:
а — кривые распределения значении ско ростей при общей длине штриха и разрыва 2 + 2 м (1), 2 + 4 м (2), 3 + 9 м (3), 4 + 12 м (4) и без разметки (5); б — влияние на скорость общей длины штриха и разрыва при их соотношении 1:1 (1), 1:2 (2), 1:3 (3), без разметки (4).
Рис. 9.4. Обозначение приближений к сужению проезжей части (а) и к сплошной линии продольной разметки, разделяющей потоки противоположных направлений (б). Числа в скобках относятся к дорогам с разрешённой скоростью более 60 км/ч.
Рис. 9.5. Разметка двухполосных дорог на крутых подъёмах и спусках.
Рис. 9.6. Разметка на горизонтальной кривой с ограниченной видимость:
М – расчётное расстояние видимости встречного автомобиля.
Рис. 9.7. Разметка на перекрёстке с направляющими островками и переходно-скоростными полосами.
Рис. 9.8. Примеры установки световозвращающих кнопок, применяемых для дорожной разметки:
а – закладываются в проезжую часть; б, в – приклеиваются к покрытию.
Рис. 9.9. Машина ДЭ-21 для нанесения линий разметки:
а – краской; б – термопластиком.
Рис. 9.10. Рабочий орган для нанесения линий разметки:
а – краской; б – термопластиком.
Рис. 10.1. Зависимость средней задержки пешехода от интенсивности транспортного потока.
Рис. 10.2. Область применения нерегулируемых пешеходных переходов на трёхполосных дорогах
Рис. 10.3. Оборудование островка безопасности
Рис. 10.4. Пешеходное вызывное табло
Рис. 10.5. Скорость движения и характер использования проезжей части транспортными средствами при наличии и отсутствии пешеходных ограждений.
Рис. 11.1. Оборудование охраняемого железнодорожного переезда:
1 — кромка проезжей части автомобильной дороги; 2 — габаритные ворота; 3 — запасные горизонтально-поворотные шлагбаумы; 4 — ограждающие столбики; 5 — перила; 6—водо отводные лотки; 7 — деревянные брусья; 8 — контррельсы; 9 — путевые рельсы; 10 — заградительный светофор; 11 — сигнальный знак «С»; 12 — железобетонные плиты или асфальтобетонное покрытие; 13 — стоика для установки красного щита и сигнального фонаря; 14 — здание переездного поста; 15 — светофор переезда; 16 — автоматический шлагбаум; 17 —дорожный знак 1.1; 18, 19, 20 — дорожные знаки 1.4.3, 1.4.2, 1.4.1 соответственно.
Рис. 11.2. Светофор железнодорожного переезда:
а — без зеленого сигнала; б — с зеленым сигналом; 1 — красные мигающие сигналы; 2 — зеленый сигнал
Рис. 11.3. Схема организации правого поворота с приоритетной полосы.
Рис. 11.4. Схема организации движения на подходе к перекрёстку с использованием разнесённых стоп-линий.
б)
а — на арочных опорах с ригелем; б— на облегченной рамной конструкции
1 — контроллер; 2— аккумуляторные батареи
Рис. 11.7. Целесообразность применения светофорного регулирования и суммарная длительность разрешающих сигналов при очередном пропуске транспортных потоков через ремонтируемый участок дороги.
Рис. 12.1. Пример генплана расстановки технических средств и прокладки кабелей.
Рис. 12.2. Установка светофора на опоре наружного освещения.
Рис. 12.3. Варианты взаимного расположения рамок:
1 — рельсы; 2 — рамка; 3 — соединительная муфта; 4 — асфальтобетон; 5 — песчанно-битумная смесь.
Рис. 12.4. Концевая разделка кабеля КРВБ:
1 — резервные жилы кабеля; 2 — бандаж из хлопчатобумажной ленты; 3 —полихлорвиниловая лента; 4 — полихлорвиниловая изолирующая трубка; 5 — кольцо жилы; 6 — жилы кабеля; 7 — внутренняя оболочка кабе ля; 8 — бандаж из крученого шнура; 9 — бандаж из стальной оцинкованной про волоки; 10—маркировоч ный поясок; 11 — броня ка беля