Регистрация / Вход
Прислать материал

Повышение эффективности движения автомобильных потоков на перекрестке на основе цифровых автоматов

Сведения об участнике
ФИО
Киселёв Никита Владимирович
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Материалы для электроники
Тема
Повышение эффективности движения автомобильных потоков на перекрестке на основе цифровых автоматов
Резюме
Показана возможность применения цифровых автоматов при реализации динамической режимной ра-боты комплекса светофоров в городе Ростов-на-Дону. Реализована модель управления светофорами, на базе цифрового автомата Мили.
Ключевые слова
Автомат Мили, цифровой автомат, пространство состояний, светофор, организация движения
Цели и задачи
Цель: Повышение эффективности работы дорожных светофоров на загруженных участках дорог в городе Ростов-на-Дону.
Задачи: Проанализировать существующие комплексы управления светофорным движением по всему миру, ознакомиться с опытом отечественных разработчиков и внедрение в России подобных систем, изучить загруженные транспортные сети Ростова-на-Дону и представить возможные сценарии влияния на дорожную систему в определенных местах, составить алгоритм работы управления временем работы сигналов светофора.
Введение

Перенасыщенность транспортом заставляет местных властей помимо строительства новых дорожных комплексов искать более дешевые способы влияния на дорожную обстановку. С первой половины двадцатого века начаты разработки Интеллектуальной Транспортной Системы (ИТС), в которых особенно было уделено внимание работе светофоров. Помимо, Москвы в последние года такие или подобные системы начинают внедрятся и в других крупных городах России: Санкт-Петербург, Новосибирск, Самара. В Ростове-на-Дону такой системы пока нет, а потребность в ней катастрофическая. Купить готовую систему можно, но дорого, поэтому очень важна разработка отечественных аналогов «умных» светофоров. Цифровой автомат неплохо подходит, как математическая основа проекта. 

Методы и материалы

Автомат будучи не простым функциональным преобразователем, а машиной с входной историей, у которой выходная информация не всегда непосредственно зависит от входных сигналов. Число возможных входных историй бесконечно, даже если различных элементов входной информации у автомата конечное число. Если поведение автомата различно для каждой возможной предыстории, то такой «бесконечный» автомат должен иметь бесконечный ресурс, т.е. память, чтобы предыстории запоминать. Введем на множестве предыстории отношение эквивалентности. Две предыстории будем считать эквивалентными, если они одинаковым образом влияют на дальнейшее поведение автомата. Множеством предысторий будем считать состояние загруженности транспортного узла.

Для функционирования автомат должен не обязательно запоминать входные истории, достаточно, чтобы он запоминал класс эквивалентности, к которому принадлежит история. В нашем случае, когда количество классов эквивалентных входных историй конечно (входными сигналами будут показания датчиков, а их число фиксировано), тогда нашу формальную модель можем называть конечным автоматным преобразователем информации, или просто конечным автоматом. Воздействие на организацию движения ведется посредством изменения длительности зеленого коридора, для определенного направления движения, т. е. времени работы разрешающего сигнала светофора.

Описание и обсуждение результатов

В результате моделирования цифровой автомат верно интерпретировал входные сигналы и, опираясь на предысторию, выдавал адекватное значение пространства состояний и выходных сигналов.

Временные интервалы на светофоре в каждый момент времени ориентированы на состояние загруженности транспортного узла: если образовалось скопление автомобилей - автомат реагировал увеличением «зеленого коридора». Если датчики регистрировали траффик на обоих направлениях, тогда изменение ориентированно на приоритетность проспекта над улицей.

Применение «умного» светофора может облегчить ситуацию с пробками, позволит увеличить скорость движения транспортных потоков, сэкономить время и топливо автомобилистам, благоприятно повлиять на экологию города.

Внедрение данного алгоритма не требует покупки особо дорогих компонентов, существенных технических модернизации и легко внедряется в существующие светофорные комплексы. 

Используемые источники
1. Теория автоматов / Ю. Г. Карпов – СПБ.: Питер, 2003. – 208 с.: ил. ISBN 5-318-00537-3
2. Руководство к работе с пакетами MATLAB и SIMULINK. Элементы проектирования и анализа: учеб. посо-бие / А. В. Братищев. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2012. – 87 с.
3. Математическая теория управляемых динамических систем. Введение в понятия и методы: учеб. пособие / А. В. Братищев. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2015. – 292 с.
4. Основы автоматики: Учебное пособие для вузов / А.С. Гордеев. – Мичуринск.: МичГАУ, 2006. – 220 с. ISBN 5-94664-088-7
5. Интернет ресурс: https://habrahabr.ru/post/125282/
6. Интернет ресурс: http://www.the-village.ru/village/city/transport/122541-its
Information about the project
Surname Name
Kiselev Nikita Vladimirovich
Project title
Improving the efficiency of the movement of traffic flows at the crossroads with the help of digital automats
Summary of the project
In this work the the possibility of using digital automatic in the embodiment of the complex dy-namic regime Komsomolskaya Square traffic lights in the city of Rostov-on-Don. Management model has been implemented traffic lights, using a digital Mealy automaton.
Keywords
Mealy automaton, digital automaton, the state space, traffic lights, traffic management/