A közúti közlekedés irányítása. Dr. Tettamanti Tamás, BME Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék,

Átírás

1 A közúti közlekedés irányítása Dr. Tettamanti Tamás, BME Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék,

2 Brief history of road traffic control 1868: the first traffic light installed in London at the crossing of Bridge Street and New Palace Yard (designed by J. P. Knight railway engineer). 1869: the gas lamp (inside) exploded and injured the policeman who operated it. It has never been restored...

3 1912: an electric traffic light was developed in Salt Lake City: police officer Lester Wire designed and built a mounted box that housed green and red lights. 1914: an electric traffic light was put into service in Cleveland (USA) developed by James Hoge.

4 In Budapest, the first traffic light was started operation in 1927 at Blaha Lujza Square, operated by policemen s rod

5 1917: the first coordinated traffic signal ( green wave ) started operation in Salt Lake City on arterial road. At the beginning, only red and green signals was applied. 1918: amber (yellow) light was used in New York for the very first time. 1928: the first semi-actuated signal was installed in Detroit: used a microphone to detect the sound of a car horn and assign right-of-way. 1952: the first actuated signal system in Denver which adjusted timing based on traffic demand. 1972: the first advanced traffic control system: microprocessors, fiber optic cable and inductive loops; actuated control at 113 intersections in Washington DC.

6 A közúti forgalomirányítás célja A közlekedési folyamatok befolyásolása meghatározott célok elérése érdekében. A forgalomirányító rendszer tervezésének első lépése az elérendő célok meghatározása: Forgalombiztonság javítása Torlódás elkerülése Az infrastruktúra jobb kapacitás kihasználása Adott útvonalak tehermentesítése Környezeti terhelés csökkentése Makrogazdasági szempontok

7

8 Információáramlás a forgalomirányításban Az általános szabályozási kör minden forgalomirányító rendszerben azonos

9 A nagyobb irányítórendszereket szintekre oszthatjuk. Az egyes szinteken más-más célfüggvények érvényesülnek. A felsőbb szinteken: globális, stratégiai célok Az alsóbb szinteken: lokális célok A szintek közötti kapcsolatot biztosítani kell!

10 A közúti közlekedésirányítás szabályozási köre

11 A jelzőlámpás közúti forgalomirányítás eszközei Közúti Forgalomirányító Berendezés (FB) Jelzőfej

12 Változtatható jelzésképű tábla (VJT) Detektorok

13 Forgalomirányító központ, központi számítógéprendszer Kommunikációs hálózat, kábelek

14 Jelzésterv=fázisterv=program

15 Példa: egy valós csomópont jelzésterve

16 Forgalomirányítási stratégiák csoportosítása

17 A szabályozás típusa szerinti csoportosítás Offline rendszerek Online rendszerek Fix programos Programválasztó fix fázistervek a különböző napszakokra váltás a fázistervek között: előre meghatározott időterv szerint alkalmazása kis forgalmú területen fázistervek: több változat váltás a fázistervek között: forgalomfüggően (detektorok), ciklusonként frissíti az éppen futó fázistervet

18 A szabályozás típusa szerinti csoportosítás Offline rendszerek Online rendszerek fázistervek: valós idejű adatok alapján a tárolt fázistervek módosítása, vagy teljesen új jelzésterv létrehozása a jelzőberendezések real-time igazodnak a forgalom aktuális állapotához. (az online rendszereket ezért adaptív rendszereknek is hívják) összetettebb online rendszerekben: forgalmi modell és előrebecslés az online rendszerek adaptív képessége nagyban függ a rendelkezésre álló mérési adattól és az alkalmazott stratégiától

19 Az úthálózat típusa szerinti csoportosítás Városi Autópálya összefoglaló néven: Városi Forgalomirányító Rendszerek angol nyelvű szakirodalomban: Urban Traffic Control Systems (UTCS) Autópálya Forgalomirányító Rendszerek autópályák, ill. városon kívüli autóutak, ahol dinamikus forgalomirányítás van (pl. városi bevezető utak, körgyűrűk,gyorsforgalmi utak) Integrált az integrált forgalomirányító rendszer mindkét úthálózattípus szabályozását magában foglalja - összehangolt stratégia keretében

20 Az irányítás hatóköre szerinti csoportosítás Lokális Hálózati cél: kizárólag az adott kereszteződés forgalmának szabályozása a lokális irányítású kereszteződéseket izolált csomópontoknak is hívják utalva a szabályozás hatókörére cél: több kereszteződés együttes, optimális irányítása a hálózat lehatárolás kérdése: néhány szomszédos csomóponttól egész városrészig is terjedhet

21 Az irányítási architektúra szerinti csoportosítás Centralizált a hálózat összes forgalomirányító berendezéséhez az aktuális jelzésképek egy központból érkeznek Decentralizált decentralizált, vagy más néven elosztott irányítás esetén nincs központ a szükséges számításokat a maguk végzik berendezések Vegyes a feladatok megoszlanak a központ és egyes alközpontnak kijelölt terepi berendezések között

22 Megvalósított távfelügyeleti/forgalomirányító rendszerek SWARCO OMNIA SIGNALTERV KFT

23 Forgalomirányító algoritmusok tervezése: zárthurkú szimulációs keretrendszerben

24 Teszt hálózat: Budapest, VI. kerület : VIDEO Kutatásaink validációját ebben a teszthálózatban végezzük.

25 Néhány kutatási eredmény a modern irányításelmélet alapjain!

26 Model predictive control (MPC) a városi forgalomirányításban Célfüggvény: J 1 2 min T T k x k Qx k g k Rg k Optimalizálás a korlátok betartásával O u z, min j uz k uz, max u z k T j, max Validáció egy 7 csomópontos kőbányai teszthálózaton z=

27 Forgalom a jelenlegi irányító rendszer alkalmazásával

28 Forgalom az MPC alapú irányító rendszer alkalmazása esetén

29 Az összes csomópont sorhosszainak alakulása

30 Autópálya forgalomirányító rendszerek Felhajtás-korlátozó rendszerek Változtatható jelzésképű táblák (VMS)

31 Felhajtás-korlátozás Detektor vagy kamera q in ρ akt q out r(k) Control algorithm ALINEA (integráló szabályozás): r( k 1) r k K ( k) ( k) crit akt

32 Alkalmazás: instabil, torlódó forgalomáramlás esetén

33 VMS (variable message sign) változtatható sebesség-korlátozás utazási idő kijelzés útvonalajánlás(route guidance) általános utazási információk

34 Autópálya forgalomszabályozás felhajtókorlátozás és sebességkorlátozás összehangolt alkalmazásával

35 A forgalom alakulása felhajtóágnál szabályozás nélküli esetben

36 Felhajtás-korlátozás és változtatható sebesség-korlátozás összehangolt alkalmazása 6 M0

37 A felhajtó utáni kihaladó forgalomnagyság Output flow after ramp

38 A felhajtó utáni átlagsebesség Mean speed after ramp

39 Mobitelefon-hálózati események alkalmazása Pilot project Helsinkiben (Nokia Siemens Networks) Valós-idejű sebességbecslő algoritmus kizárólag GSM adatok felhasználásával

40 Valós-idejű sebességbecslés

41 Néhány kutatási projekt

42 Vegyes mérőrendszerekre támaszkodó forgalmi adatgyűjtő technológia fejlesztése TÁMOP C-11/1/KONV Smarter Transport A projekt fő célja a különböző típusú forgalmi adatforrások hatékony forgalomtechnikai felhasználhatóságának vizsgálata: Floating Car Data Mobiltelefon-cella adatok Hagyományos mérési eszközökből származó adatok (hurokdetektor, videó) Kikérdezéses adatok A heterogén adattípusok hatékony és együttes feldolgozhatóságának metodológiai kutatása

43 Pattern felismerés városi forgalomban EIT KIC Forgalmi modell készítése (VISSIM) budapesti Floating Car Data adatok alapján A szimulált forgalmi képeket egy matematikai algoritmus (ELTE) segítségével analizáljuk és patterneket gyártunk. A patternek felhasználhatók közlekedési események felismerésére a jövőben, pl. közlekedési dugó kialakulásának a valószínűsége prediktálható

44 No comment

45 Köszönöm a figyelmet! Dr. Tettamanti Tamás, egyetemi adjunktus tettamanti@mail.bme.hu BME, Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék