Echipamente de Analiza a Fluxului de Trafic

1. Structura fluxului de trafic

Fig 1.1 Flux Trafic

Fluxurile de trafic sunt constituite din entităţi de trafic eterogene. Spaţiul ocupat, viteza de deplasare sau durata de ocupare a aceluiaşi element al infrastructurii, sunt mărimi caracteristice ale structurii fluxului de trafic. Acestea sunt în conexiune directă cu tipul entităţii de trafic (autoturism, camion, tractor cu remorcă, autobuz, tren, ramă automotoare, navă, convoi de nave etc), cu destinaţia acesteia (pentru transport de persoane sau de mărfuri), cu caracteristicile mecanice şi de gabarit care la rândul lor trebuie nuanţate în funcţie de relaţia „conducător-echipaj-cale de transport-mediu ambiant” din care provin factori care măresc suplimentar lipsa de omogenitate a fluxului de trafic rutier, în special. Avem în vedere factori fiziologici (de exemplu, acuitate vizuală, forţa, viteza de reacţie) şi psihologici (precum, motivaţie, atenţie, temperament), aferenţi conducătorilor de echipaje, dar şi factori care depind de starea tehnică şi de încărcare a unităţii de trafic de un anume tip sau de caracteristicile infrastructurii (variabile pe durata exploatării ) sau de condiţiile ambientale (ploaie, zăpadă, ceaţă, vânt, polei).Rezultă că fluxul de trafic, sub aspectul structurii, are, cel puţin pentru cazul infrastructurii rutiere, o asemenea

specificitate spaţială şi temporală care îl face aproape imposibil de reprodus cu fidelitate într-o încercare de modelare matematică sau de simulare pe calculator.

Confruntat cu o asemenea complexitate, proiectantul de infrastructuri, ca şi inginerul de trafic de altfel, recurge la simplificări. Scopurile practice urmărite intervin determinant în aceste atitudini. Astfel, proiectantul de infrastructuri concepe calea de transport (configuraţie a căii în plan şi profil, sarcini admise) raportându-se la cerinţele maximale ale entităţilor de trafic cărora le este permis accesul indiferent de ponderea acestora în structura traficului, iar atunci când îşi propune să dimensioneze debitul maxim (capacitatea) al infrastructurii proiectate, care trebuie să exceadă, şi-ntr-o anume perspectivă luată în calcul, debitului necesar (efectiv) pe care infrastructura îl va prelua, se raportează fie la entităţile de trafic preponderente (cazul infrastructurilor feroviare) fie la unităţile de trafic echivalente (cazul infrastructurilor rutiere). Inginerul de trafic, responsabil cu asigurarea parametrilor de calitate ai fluxului (viteză de circulaţie, frecvenţă şi durată a opririlor, siguranţă a circulaţiei, limitări ale efectelor externe, consumuri energetice şi costuri specifice) sau cu fundamentarea strategiilor de dezvoltare a infrastructurilor şi a sistemelor de dirijare a traficului îşi începe analiza prin identificarea gradului de solicitare a infrastructurii existente. În acest scop, se folosesc aceleaşi entităţi de trafic echivalente la care a apelat şi proiectantul infrastructurii.

În cazul infrastructurilor feroviare destinate traficului mixt, eterogen (al trenurilor de diferite categorii pentru călători şi pentru mărfuri), exprimarea debitului maxim şi efectiv în unităţi de trafic preponderente presupune, ca şi-n cazul infrastructurii rutiere, calcule bazate pe echivalări. Datorită autorităţii adminstratorului infrastructurii feroviare care statuează reguli precise de realizare a circulaţiei trenurilor în care securitatea primează, echivalările iau în considerare durata de ocupare a elementului infrastructurii de către fiecare dintre categoriile de trenuri în circulaţie care se deplasează într-o anume succesiune, impusă prin planul de mers.

2. Moduri de organizare a fluxurilor de trafic

2.1 Circulaţie autoreglată

Dacă accesul pe infrastructură este permis tuturor entităţilor de trafic care îndeplinesc anumite norme privind dimensiunile de gabarit, sarcinile pe punţi, vitezele maxime şi eventual minime de circulaţie, emisiunile poluante, în cazul traficului rutier, de exemplu, atunci gestionarul infrastructurii nu este-n măsură să stabilească intervale de timp şi/sau spaţiu între vehicule. Accesul este permis oricând şi în orice zonă a infrastructurii tuturor celor care îndeplinesc cerinţele prescrise. Infrastructura are caracter public, fiind la dispoziţia tuturor utilizatorilor. Controlul gestionarului sau al autorităţii desemnate se limitează la supravegherea respectării normelor şi a regulilor de circulaţie generale şi specifice stabilite şi aduse la cunoştinţa utilizatorilor, cu anticipaţie şi prin indicatoarele şi semnele de circulaţie din parcurs. Toate acestea au rolul de a-l orienta pe conducătorul mijlocului de transport în asigurarea deplinei sale securităţi în circulaţie, precum şi a celorlalţi utilizatori ai acelei infrastructuri.

Veriga esenţială în asigurarea siguranţei deplasării rămâne însă conducătorul echipajului. El este cel care, în funcţie de caracteristicile mijlocului de transport, de capacităţile psiho-motorii, de starea infrastructurii şi a mediului, de densitatea circulaţiei, hotărăşte asupra vitezei de deplasare şi a spaţiului faţă de vehiculul anterior sau a executării manevrei de depăşire a unui vehicul mai lent, acţionând în consecinţă comenzile disponibile. Omul se comportă ca un element de autoreglare al sistemului autovehicul-cale de rulare. Acest rol se extinde la toţi utilizatorii infrastructurii.

Viteza pe calea liberă, definită ca viteza maximă pe care o poate dezvolta un autovehicul în condiţii de exploatare ideale (în deplină securitate, vreme şi cale de rulare favorabile circulaţiei fără restricţii, fără a fi stânjenit de alţi utilizatori) şi cu respectarea tuturor normelor de circulaţie, scade pe măsură ce creşte numărul de autovehicule care se află simultan pe o aceeaşi porţiune a infrastructurii rutiere. Distanţa între vehicule se reduce (creşte numărul acestora pe unitatea de lungime-densitatea circulaţiei) şi ca urmare viteza, faţă de cea realizată pe calea liberă scade. În final, tendinţa de creştere a densităţii conduce la fluxul de trafic instabil, în coloană, cu opriri şi demarări frecvente, marcat de incertitudini privind durata în care autovehicul parcurge o porţiune din infrastructura rutieră ( fig 2.1 ) . Cunoscuta diagramă viteză-debit, [B ], caracteristică traficului rutier exprimă sintetic acţiunile de autoreglare a vitezei medii de circulaţie a autovehiculelor, de către conducătorii acestora, în raport cu gradul de ocupare a acelui element al infrastructurii. Pe acea diagramă sunt definite, prin discretizare, în raport cu viteza medie de deplasare faţă de cea corespunzătoare căii libere şi cu uşurinţa în conducere, şase niveluri de serviciu oferit de o arteră rutieră

Fig 2.1 Flux de Trafic Instabil

Acţiunile de autoreglare ale vitezelor de deplasare a autovehiculelor pe o arteră rutieră nu se limitează numai la dependenţa de densitate traficului. Lăţimea părţii carosabile, a amprizei drumului, a acostamentelor, configuraţia profilului longitudinal şi în plan orizontal a traseului, limitările privind distanţa de vizibilitate etc sunt determinante pentru mărimea vitezei de deplasare a autovehiculului cu anumite caracteristici mecanice şi de gabarite.

Interesant este faptul că pentru solicitări ridicate ale capacităţii, normele de proiectare ale unei infrastructuri rutiere, diferenţiate în raport cu viteza, îşi pierd specificitatea.

2.2. Congestia traficului pe arterele rutiere

Nevoia de clarificări

Congestia traficului (fig.2.2) este una din cele mai iritante probleme ale lumii moderne, dornică să-şi satisfacă nestânjenită nevoia de mobilitate. Ea reprezintă preţul plătit pentru multiplele beneficii obţinute din concentrarea populaţiei şi a activităţilor economice. Datorită faptului că oferta de terenuri este epuizabilă, iar realizarea infrastructurii rutiere este scumpă, ar fi neeconomic să se investească pentru a atinge capacităţi care să asigure în permanenţă regimuri de trafic apropiate de cel liber. Chiar dacă momentan, prin dezvoltarea infrastructurii, acest regim ar fi atins, datorită faptului că cererea de deplasare este dependentă de costul global (social) înseamnă că, în timp, efectele stimulative asupra cererii vor conduce inevitabil, din nou, la congestie.

Figura 2.2 Efectele congestiei arterei I afectează fluenţa circulaţiei pe arterele II şi III, necongestionate.

II

III

I

( - autovehicule blocate datorate congestiei pe artera I; - autovehicule care, datorită lipsei spaţiului pe artera I, nu-şi pot continua deplasarea pe traiectoriile figurate; - autovehicule „blocate” datorită vehiculelor din faţă care nu-şi pot continua deplasarea; - autovehicul în mers)

Termenul de „congestie” propvoaca inca, in special în cazul circulaţiei rutiere, o serie de controverse între partenerii care se întâlnesc pe piaţa transporturilor cu interese şi puncte de vedere adesea divergente.

Astfel, responsabilul cu strategia dezvoltării infrastructurilor de transport la nivel central, regional sau local, este interesat ca elementele infrastructurii să preia fluxurile normate pentru care au fost proiectate. În caz contrar, înseamnă că infrastructura a fost supradimensionată şi că resursele financiare consumate nu-şi dovedesc eficienţa. Spre deosebire de acesta, care în solicitarea ridicată a infrastructurii îşi găseşte confirmarea orientărilor sale strategice, utilizatorul infrastructurii (conducătorul vehiculului) este interesat să nu fie stânjenit în deplasare de alţi participanţi la traficul de pe aceeaşi infrastructură. Din punctul lui de vedere, scăderea vitezei sub cea realizată pe calea liberă este interpretată ca un început de congestie care se agravează atunci când riscurile prelungirii duratei deplasării sau incertitudinile privind momentul încheierii deplasării cresc sau când insecuritatea traficului îl afectează suplimentar.

Pentru inginerul de trafic, congestia apare mult mai târziu şi anume numai atunci când intensitatea traficului atinge un prag situat în vecinătatea capacităţii (debitului maxim) al unei artere rutiere şi când la creşteri în continuare mici ale intensităţii traficului se înregistrează scăderi relativ importante ale vitezei de deplasare a fluxului.

Beneficiarul transportului (călătorul sau proprietarul-destinatarul mărfii) este-n măsură să pună-n evidenţă congestia numai în măsura în care aşteptările sale privind durata călătoriei sau a deplasării mărfii aşa cum şi le-a asumat transportatorul (utilizatorul infrastructurii, denumit mai sus) nu au fost respectate ca urmare, exclusiv, a prelungirii duratei de parcurgere a itinerariului pe infrastructura dată.

Economistul din transporturi concepe congestia ca pe o externalitate care-i obligă pe cei care nu sunt beneficiarii unei anume activităţi de deplasare (riverani sau chiar ansamblul populaţiei unei zone sau a planetei, ceilalţi participanţi la trafic) să plătească costurile efectelor produse de utilizatorii infrastructurii.

Din succinta enumerare a acestor percepţii subiective asupra termenului de congestie, rezultă că un prim obiectiv pentru îmbunătăţirea cunoaşterii în domeniu, îl constituie eliminarea ambiguităţii noţiunii discutate.

În acest sens, ar fi posibil să definim o solicitare optimă a unei artere rutiere folosind drept criteriu de optimizare costurile sociale totale, solicitare optimă în raport cu care să se definească congestia. O asemenea orientare ar depăşi cu

mult cadrul lucrării de faţă, constituind ea însăşi obiectul unei cercetări de anvergură, de sine stătătoare.

De aceea, ne limităm în a defini congestia referindu-ne la două dintre efectele esenţiale, resimţite de majoritatea celor implicaţi şi anume:

- în raport cu nivelul de solicitare al unei artere rutiere de la care apar variaţii neliniare, semnificative ale atributelor deplasării (viteză, durată, costuri individuale şi sociale).

- în raport cu nivelul de solicitare al unei zone a reţelei cu o configuraţie (topologie) dată de la care se produc „blocări” ale traficului rutier.

Tipuri de congestii în traficul urban

Încă din 1968, Longley [1] a pus în evidenţă două tipuri de congestii (v. si fig.2.2):

a) congestia primară resimţită prin apariţia şirurilor de aşteptare la intersecţiile (ne)semnalizate;

b) congestia secundară (indirectă) provocată de stânjenirea altor intersecţii ca urmare a congestiei primare.

În termeni generali, lipsa congestiei este interpretată ca acel nivel al solicitării unei zone a infrastructurii rutiere urbane pentru care traficul nu prezintă şiruri de aşteptare (cozi) semnificative. Nu este exclusă apariţia unor cozi scurte, formate ocazional, dar care nu persistă în timp pentru că vârfurile temporare ale traficului nu ating 60…70% din capacitatea arterei/intersecţiei.

În aceeaşi termeni, congestia este prezentă atunci când traficul, ca valoare, se apropie sau depăşeşte capacitatea arterei/intersecţiei. Dacă se formează cozi semnificative, dar care nu generează congestii secundare, se apreciază [2] că s-a înregistrat congestie saturată, iar dacă efectele congestiei (întârzieri, opriri reparate) se propagă substanţial în amonte înseamnă că s-a atins nivelul congestiei suprasaturate.

3. Software de Management al Traficului

3.1 Descriere generala a sistemului

Software-ul utilizat este proiectat pentru a imbunatati conditiile de trafic urban prin aplicarea unor principii de control complet automate. UTOPIA (Urban Traffic Control by Integrated Automation) este un sistem adaptiv de control al traficului, capabil sa determine strategiile optime pentru managementul fluxurilor de trafic in zonele urbane aglomerate. ( fig 3.1 )

Fig. 3.1 UTOPIA

Sistemul furnizeaza un set complet de strategii de control (adaptiv, un plan de selectie a schemelor, responsivitatea traficului, planuri fixe, etc.). Software-ul este gandit astfel incat sa furnizeze imbunatatiri semnificative in ceea ce priveste mobilitatea vehiculelor private pentru toate tipurile de conditii de trafic si in acelasi timp sa atribuie prioritate selectiva vehiculelor de transport public in intersectiile semaforizate.

Ideea fundamentala urmareste optimizarea setarilor semnalelor in timp real pentru a minimiza costul socio-economic total al sistemului de trafic. Principalele costuri vor fi generate in general atat de vehiculele personale cat si de cele pentru transportul in comun. Prioritatea pentru vehiculele pentru urgente trebuie asigurata de factori de decizie mai ridicati. Alti termeni ai costurilor functionali sunt legati de managementul congestiilor si trebuie utilizati pentru a preveni fenomenul de blocare in cozi de asteptare.

Strategiile de Control sunt gandite pentru functionarea in timp real, luand in calcul starea traficului curent din intersectii, numaratorile de trafic, prezicerea traficului atat la nivel de intersectie cat si la nivel de zona si timpii de sosire prezisi pentru prioritatea vehiculelor de transport in comun.

Din punct de vedere practic nu toate miscarile din trafic vor fi monitorizate si nu toate caile de acces vor fi echipate cu detectoare, ci doar miscarile in care volumul de trafic trebuie optimizat.

3.2 Arhitectura sistemului UTOPIA

Arhitectura sistemului propus garanteaza: Scalabilitate: posibilitatea de a extinde functionalitatile sistemului in ceea ce priveste numarul statiilor pentru operatori, intersectiilor controlate, zonelor controlate sau a altor periferice ale sistemului; Flexibilitate: posibilitatea fie de a actualiza diferitele strategii de control in legatura cu anumite zone si de a adauga sistemului noi functionalitati realizate de catre software, nemodificand (acolo unde este posibil) numarul si caracteristicile dispozitevelor utilizate.In aceasta arhitectura inteligenta locala este foarte importanta. Software-ul care ruleaza functiile de control local este denumir SPOT. Numele de UTOPIA identifica doar toate modulele/functiile software cu care se lucreaza la nivel central. SPOT este un program special care ruleaza pe o CPU separata conectata la controlerul de semnal de trafic printr-o interfata specifica. Instalat in fiecare intersectie controlata, software-ul SPOT schimba informatii in mod continuu: Cu unitatile de control adiacente pentru a coopera la definirea strategiei de control locale si pentru a implementa coordonarea dinamica potrivita atat pentru managementul traficului privat cat si pentru prioritatea vehiculelor de transport public; Cu nivelul central pentru a primi: comenzi, cereri de prioritate si strategii de control de referinta (recomnadate/ calculate pentru fiecare nivel zonal) si pentru a furniza parametrii de trafic, strategia de control actualizata si informatiile de diagnostic; Cu vehiculele de transport in comun – PTV-urile si cu sistemele de detectie locale de transport public in locatiile PTV. Aceste informatii sunt utilizate pentru a redefini prioritatea ceruta de catre centru sau ca rezerva pentru a localiza PTV-urile si de a transmite timpii lor de sosire la linia de oprire din intersectie, atunci cand cerinta din centru nu este disponibila.

Sistemul este proiectat pe baza unei arhitecturi ierarhice si distribuite, asa cum se observa si din figura de mai jos. ( fig 3.2 )

Fig 3.2 Proiectia Sistemului UTOPIA

Nivelul central Software-ul de la nivelul central dezvolta urmatoarele functii:

Achizitionarea datelor (achizitionarea tuturor datelor functionale din trafic – planul detaliat al fluxurilor de trafic: lungimea cozilor de asteptare; volumul traficului; densitatile; date despre emisii de gaze in aer) si construirea arhivei zilnice a fluxurilor de trafic si a arhivei statistice cu profile specificate); Monitorizarea starii echipamentelor din teren: controlerele de trafic si unitaile SPOT; liniile de comunicatii; senzorii (precum buclele inductive); detectia incidentelor; Predictii referitoare la urmarirea si sosirea vehiculelor de transport in comun; Mentenanta paramatrilor si programelor de control; Controlul parametrilo: manual sau automat; Optimizarea pe nivel de zona; Construirea diagnosticelor si actualizarea starii diagnosticului a tuturor componentelor centrale si periferale ale sistemului centralizat; Observarea si reluarea (observarea si reluarea starii curente pe baza informatiilor stocate si a informatiilor statice ale simularii fluxului de trafic); Controlul pe zone (eleborarea dinamica a identificarii strategiei de control pe zone). Strategiile vor fi trimise catre nivelul periferic ca plan de referinta pentru coordonare); Interfata grafica interactiva pentru operator; Management de comunicatie pentru nivelele periferice;

Interfatarea cu alte sisteme telematice, care concureaza pentru gestiunea mobilitatii (interfata de system PTM, CCTV, FMS, etc.)

Nivelul perifericNivelul periferic consta intr-o retea de interconectare a Unitatilor Multifunctionale

(controlerele locale denumite SPOT, responsabile de managementul unei anumite intersectii). Controlerele locale vor determina durata optima a fazelor de semaforizare pe baza: Managementul controlerelor semafoarelor (controlerul pilot pentru semafoare in diferite si posibile modalitati de functionare, achizitia facuta de senzorul conectat direct la controlerul de semafor, achizitia diagnosticului despre buna functionare a controlerului de semafor); Adaptarea: unitatea SPOT determina dinamic durata starii si sincronismul intersectiei. Pentru determinarea planului se utilizeaza reguli de cel mai inalt nivel (planul de semaforizare) si masuratorile de trafic efectuate local, iar informatia va veni de la cea mai apropiata unitate SPOT. Planul de selectie: unitatea SPOT foloseste strategia de control provenita de la nivelul central (cum ar fi planurile si iesirile); Observatorul local (observarea starii curente a intersectiei controlate); Prioritatea semaforizarii (performante mai bune primate de la nivelul central); Diagnosticarea: diagnosticarea permanenta a componentelor periferice si a senzorilor de trafic (direct sau prin intermediul controlerului de semafor) precum si comunicarea functionalitatii lor nivelului central; Managementul de comunicare cu unitatile SPOT adiacente si cu nivelul central; Managementul de comunicare cu unitatile periferice a altor sisteme mobile (ca VMS, Beacon, etc.)

Avantajul acestei structuri pe doua nivele este distributia optima a vehiculelor pe toata suprafata retelei precum si raspunsul instantaneu la fluctuatiile locale din trafic.

3.3 Modelul de intersectie utilizat de UTOPIA

In sistemul UTOPIA modelul de intersectie este descries pe baza urmatorilor parametri: Caractersitici topologice si de regularizare; Planuri de semaforizare; Actualizarea fazelor de semnalizare; Reteaua de comunicatii; Serviciile de transport public; Detectoarele; Parametrii de control; Altele.Fiecare dintre aceste categorii contine un set de obiecte, care in timpul procesului de incarcare trebuie sa aiba alocata o valoare. Setul cu toate aceste obiecte reprezinta Modelul de Intersectie. Descrierea unei anumite intersectii, datorita valorii allocate fiecarui obiect, este cunoscuta ca Modelul de Intersectie. In sistemul UTOPIA, intersectia este considerata ca un set de modificari ale semnalizarilor semafoarelor de

pe caile de transport cu sensurile de deplasare (pentru trafucl care vine si pentru cel care pleaca). In mod particular, miscarile sunt descrise pe baza definirii legaturilor. Legatura este o enitate logica definita de gruparea modificarilor semnalelor de semaforizare cu aceleasi faze favorabile pentru traffic, permitand miscarea vehiculelor cu aceleasi punct ed conflict in intersectie. Cu alte cuvinte legatura este inelul de conjunctie dintre traficul de vehicule si semafoare.

3.4 Functiile de controlSistemul UTOPIA este capabil sa lucreze in diferite moduri de control, care pot fi

alese ca alternative sau sunt adoptate temporar pentru anumite zone. Acestea sunt: modul “adaptive” , modul de “selectie al planului” sau mai simplu “dependent de traffic”.In toate cazurile, este posibila oricand schimbarea strategiei de control curente a unei singure intersectii sau a unui grup de intersectii de la modul adaptive la modul de selectie al planului si vice-versa.Strategiile de control adaptive si de selectie a planului ale sistemului UTOPIA: Sunt determinate automat de catre software-ul de la centrul de control pe baza starii curente a retelei de traffic si a predictiilor de traffic calculate de catre centru; Permit operatorului sa intervina in orice moment pentru a rezolva o anumita situatie;In cele ce urmeaza vor fi analizate toate modurile de alegere a unor functii de control.Modul de control prin selectia planului este o buna alegere acolo unde este posibila identificarea conditiilor de traffic repetabile in mod statistic ce pot fu usor utilizate folosind un plan de esemnalizare potrivit.Pentru zonele controlate, unde poate fi adoptata alegerea modului de control prin selectia planului, UTOPIA permite definirea unei librarii de planuri de semnalizare.Fiecare plan din librarie: Este identificat printr-un indicator numeric si printr-o descriere; Este caracterizat de ciclurile de timp si de timpii de raspuns; Descrie secventele culorilor controlerului pentru toate miscarile pe toata durata ciclului de semaforizare; Respecta constarangerile impuse de matrita “intergreen” si de catre regulile de circulatie in toate conditiile de operare posibile.Fiecare plan este bazat pe structura unui ciclu de semnalizare in intersectie si defineste: Modul de operare dorit pentru controlerul de semafor (centralizat. Loxal, clipit); Lungimea sugerata pentru fiecare etapa a ciclului de semanlizare; Procentajul de saturare a fiecarei stari de semnalizare, ce determina posibilitatea scurtarii in timpul perioadei de hooking a planului; Atribuirea optiunii (la cerere a starilor); Sincronizarea timpilor de raspuns a ciclului in ceea ce priveste o referinta de timp din reteua UTOPIA.

Pentru o mai buna exemplificare in figura de mai jos este prezentata o diagrama a timpilor de semnalizare. ( Fig 3.3 )

Fig 3.3 Diagrama Timpilor de Semnalizare

3.4.1 Strategia de Control Adaptiv

Cea mai buna performanta pentru care este cunoscut Software-ul UTOPIA, este obtinuta in general in modul de control “adaptive” sau de “formare a planului”, potrivit mai ales in zonele in care traficul variaza neasteptat peste zi si nu neaparat intr-un mod in care se repeta de la zi la zi. Aplicarea acestui mod necesita in mod normal un numar mare de senzori datorita importantei de masurare si a predictiilor fluxurilor de trafic in punctele critice din retea, pentru a furniza infromatiile necesare pentru algoritmii de control, care calculeaza in timp real cele mai bune strategii pentru zona de interes. Pentru a garanta stabilitate si robustete la nivel de retea, interactiunile sunt furnizate cu un nivel mai inalt, acolo unde este definit un control optim pentru o problema intr-o anumita zona pe baza unui model macroscopic al zonei de trafic. Rezultatul final este reprezentat printr-o serie de probleme care pot fi clasificate in doua clase diferite: “nivel de intersectie” si “nivel zonal”. La ambele nivele formularea problemei este bazata pe definirea a doua module de baza: starea de observare si controlerul. Control-er-ul local lucreaza pentru fiecare intersectie semaforizata. Control-er-ul local consta in doua module principale de interactiune: “starea de observare a intersectiei” si “controlul intersectiei”.

Fig 3.4 Control-er

La capatul fiecarui ciclu de semaforizare (definit aici ca o secventa de stari si nu ca un timp fix), este efectuat un algoritm de balanta al nodului pentru a verifica modelul de coada estimate, iar paramatrii dinamici sunt actualizati.Controlerul determina setarea semnalului pentru a fi aplicat semaforului. Comenzile de Start si Stop sunt date pentru fiecare grup de semnale, inclusiv grupurile de semnale pentru pietoni. Controleul functioneaza optimizand o functie potrivita adaptata la situatia

curenta de traffic din intersectie. Optimizarea este redata in urmatoarele 120 secunde si este repetata la fiecare 3 secunde. Starile pentru semnalul optim rezultat sunt astfel puse in aplicare pentru doar 3 secunde.

In figura anterioara, vehiculele de transport public sunt reprezentate de plutoane de vehicule echivalente, care apar sub forma unor curbe de probalilitate centrate pe timpii de sosire estimati. Curbele devin mai abrupte pe masura ce vehiculele se apropie de intersectie iar variatiile transmisiilor scad.

Transmiterea informatiilor despre momentele sosirii vehiculelor de transport public, ce trebuie prioritizate sunt efectuate direct de catre controller.

3.4.2 Strategia de Selectie a Planului

Planurile de semaforizare furnizate sunt stocate intr-o baza de date centrala si sunt trimise catre controlerul din intersectie pentru actualizare. Planul selectat la nivel central (PCO – Central Operator Position) este actualizat local (SPOT), folosind functiile specifice controlerului de intersectii. In acest caz unitatile SPOT: Efectueaza o tranzitie usoara de la un plan la altul (de exp: fara a sari din secvente sau faze); Intruneste cerintele pentru prioritatea acordata de semafoare vehiculelor de transport public; Indeparteaza perturbatiile din traficul privat prin intermediul modelului de trafic la nivel de intersectie;Planurile de Semaforizare pot fi selectate si activate de catre un sistem central in mai multe feluri: O selectare automata a planului prin “traffic-triggered” (in functie de starea traficului observat – tipul de trafic – este recunoscut automat de catre sistem); O selectare automata a planului “time-related” pentru perioade specifice ale zile (pe baza unui calendar); La comanda , venita de la Central Operator Position (pe baza indicatiilor rezultate din evaluarea conditiilor curente din traffic).

3.4.3 Metode de integrare si de coordonare

Independent de strategia de control adoptata pentru o anumita zona (fie adaptiva, fie de selectie a planului), coordonarea intre zone este garantata de schimbul de date cu privire la fluxurile de vehicule pe principalele axe de drumuri.

Cu sistemul UTOPIA, nivelele central si locale sunt integrate pentru a asigura coordonarea intersectiilor ce apartin aceleiasi zone si/sau zone vecine. Nivelul local este caracterizat de o retea de unitati SPOT , care interactioneaza in timp real pentru a obtine un obiectiv comun: optimizarea mobilitatii pentru intreaga zona.

Integrarea eficienta a intersectiilor adiacente si/sau a zonelor este facuta posibila de catre schimbul continuu de date de traffic dintre zone. Coordonarea optima este garantata de monitorizarea constanta in timp real a fluxurilor si de catre aplicatia “strong interaction” si principiile “look-ahead”:

“strong interaction”;

Pentru a determina impactul fluxului de vehicule ce se indreapta catre unitatea de control din aval, unitatea SPOT ia in considerare strategia de control aplicata in momentul respective de catre unitatea SPOT din aval’.

“look-ahead”;

Pentru a determina ce strategie de control sa fie aplicata, unitatea SPOT ia in considerare traficul current si predictiile facute de unitatea SPOT din amonte.

3.5 Functii de control in situatii defectuoase

Sistemul de Control al Traficului UTOPIA a fost proiectat intr-o asa maniera incat sa functineze si in conditii defectuoase cauzate de de greselile sau esecurile echipamentelor sau a componentelor.

3.5.1 Strategia de Control Adaptiv

Asa cum a mai fost descrisa, arhitectura de control lucreaza la doua nivele:

Un nivel superior, care trimite strategiile d ereferinta unui nivel inferior precum si infromatii si parametric necesari pentru reprezentarea corecta a intersectiilor si traficului;

Un nivel inferior la care controlerele de intersectii se schimba intre ele si trimit nivelului superior infromatii desore strategiile activate, masuratorile de traffic si o estimare precisa a a numitor parametric in legatura cu intersectiile (modificarea procentajului, capacitaile legaturilor, etc);

3.5.2 Strategia de Selectie a Planului

In modul de selectie a planului, in cazul unei functionari defectuoase cauzate de absenta unei conexiuni cu primul nivel central, controlerul din intersectie va continua sa actualizeze planul de selectie pana cand acesta va fi complet (asa cum a fost predefinit). Dupa aceasta, daca nu sunt primate comenzi noi, controlerul din intersectie va functiona conform calendarului saptamanal de referinta, deasemenea inregistrat in Unitatea locala. Calendarul saptamanal este subdivizat in faze zilnice, fiecare avand un plan de referinta.