В итоге мы приходим к тому, что бороться нужно не с пробками, а с причинами их возникновения. Проще предотвратить их, чем потом ликвидировать последствия. Гидродинамическая теория подсказывает нам набор параметров, которые необходимо контролировать для недопущения фазового перехода. Это плотность среды, скорость потока и его интенсивность. При этом в системе обязательно должна присутствовать обратная связь, иначе будет невозможно реализовать механизм автоподстройки под различные начальные параметры потока.
Обратная связь
Три приведённых выше базовых параметра регулируются тремя же способами воздействия на поток.
•
Инструмент первый - светофор. Его задача - формировать окна для безопасного и беспрепятственного проезда автомобилей. Для этого время его переключения должно быть синхронизировано с промежутками зелёного света "соседей". Самый наглядный пример того, как всё должно работать, - сцена финальной погони из блокбастера "Такси", только там роль автоматики осуществлял Эмильен с радиостанцией, а светофоры переключались специально обученными людьми. Автор статьи, кстати, наблюдал похожую реализацию "зелёной волны" на Горьковском шоссе, возвращаясь в выходные в Москву. В том случае переключения в ручном режиме производили сотрудники полиции, и, надо заметить, у них это неплохо получалось. Для полной же автоматизации этого процесса исключается ручное воздействие, а добавляются ещё два элемента.
•
Инструмент второй - датчики скорости и плотности потока. Чаще всего это радары, аналогичные тем, что используются для поимки нарушителей скоростного режима; кроме эффекта Доплера, за последние 150 лет ничего нового в этой области не появилось. Для измерения плотности потока могут использоваться фотоэлементы или те же радарные установки. Именно они задают входные условия для автоматизированной системы. На их основании отдаются команды на переключение светофоров и данные для третьего компонента интеллектуальной "зелёной волны".
•
Инструмент третий - информационные табло. В зависимости от дорожной обстановки информационная система высчитывает оптимальные скорость и плотность потока, получает данные о текущей ситуации и информирует водителей о рекомендуемой скорости движения. Физически этот механизм реализуется с помощью информаторов над проезжей частью, на которых высвечивается скорость волны. Водитель, конечно, волен лихачить и не соблюдать её, но в потоке он будет вынужден идти со средней скоростью сознательных автолюбителей, которых, как мы надеемся, в нашем обществе подавляющее большинство.
В теории всё просто. А как обстоит дело на практике?
Москва
Первая "зелёная волна" появилась в столице в 1955 году на Садовом кольце. Сейчас система нового поколения работает в районе Волоколамского шоссе - там функционирует участок для формирования оптимального по скоростному режиму транспортного потока. Вдоль дороги установлены датчики, получающие информацию о скорости потока и передающие её в центр управления системой. Электронный мозг на основании этих данных выдает параметры управляющего воздействия на поток - "говорит", с какой скоростью следует двигаться автомобилям и с какой частотой переключаться светофорам. Кроме реализации описанного участка, существуют планы по созданию аналогичных интеллектуальных промежутков трасс на Ленинградском, Щёлковском шоссе и на МКАД.
Санкт-Петербург
В северной столице работают несколько систем управления дорожным движением, но все они успели застать конец советского периода. Самые современные теоретически могут обеспечить функционирование до двух десятков режимов работы светофоров, но на практике "обучены" лишь трём-четырём программам.
Калининград
Комплекс АСУ дорожного движения был внедрён в самом западном городе России в 2007 году. В его создании участвовали белорусские специалисты, до этого реализовавшие аналогичную систему в Минске. Внедрение "зелёной волны" позволило увеличить среднюю скорость на некоторых городских улицах с 10 до 20 км/ч в час пик, что на деле эквивалентно строительству ещё одной дорожной полосы.
Челябинск
АСУ дорожного движения обслуживает в этом суровом городе более 200 светофоров. Правда, в качестве основы была выбрана не отечественная система, а программный комплекс, заказанный в Сингапуре. По расчётам специалистов, увеличение пропускной способности перекрёстков в рамках внедрения АСУ может увеличиться на 15%.
Гомель
Пару месяцев назад в Гомеле был запущен комплекс автоматизированной системы управления дорожным движением. Там уже заявлена средняя скорость передвижения по городским улицам в 50 км/ч. Эксплуатирующаяся система также из той же серии, что работает в столице Белоруссии.
Hard or soft?
Современные АСУ дорожного движения (АСУ ДД) нельзя назвать только "программным" средством регулирования. Помимо наличия "софтверной" составляющей необходимо, чтобы оконечные устройства - светофоры - "понимали" язык, на котором с ними общается АСУ ДД, и знали, как необходимо работать в случае потери связи с ней. Архитектуру разрабатываемых сейчас систем можно уверенно охарактеризовать как модульную. Управление движением осуществляется с единого пульта, к которому по разнообразным каналам, от выделенных линий до Ethernet и беспроводной связи, подключаются светофоры, каждый из которых оборудован отдельными входами для включения "зелёной волны".
Подключаемые "на местах" аппаратные контроллеры могут управлять как отдельным светофором, так и набором перекрёстков. Системы интегрируются с камерами наблюдения на перекрёстках, оператор может задавать на различных светофорах разные режимы функционирования, группировать их для оптимизации скорости транспортного потока в автоматическом и ручном режиме. Помимо управления, ПО включает в себя модули расчёта наилучших параметров движения в зависимости от дорожной ситуации, аналитику загруженности улиц.
Не забыты и технологии резервирования - в случае потери связи с управляющим сервером на светофорах может быть включена резервная программа работы.
Несмотря на то что в последнее время часто раздаются разговоры о развале российской науки и техники, реально действующие и неплохо зарекомендовавшие себя АСУ ДД проектируются и создаются не только на Западе, но и в России. Компании, занимающиеся разработкой ПО для оптимизации дорожного движения, работают в Москве (АСУ ДД разработки ГК "Спецтехника" и АСУ ДД "Город"), Санкт-Петербурге (АСУ ДД "Спектр 2.0"), Пензе (АСУ ДД "Автоматика"), а оборудование для них выпускается практически в любом крупном промышленном городе.
В качестве резюме хочется привести немного видоизмененную фразу из одного анекдота: движение есть и прогресс есть. Благодаря автоматизации машины на улицах наших городов начинают двигаться быстрее. Необходимость создания программной и аппаратной базы для реализации насущных задач стимулирует разработку в области IT, а значит и высокотехнологичную промышленность. Видимо, не обязательно углубляться в нанотехнологии с их наномасштабами и проблемами. Ведь для того, чтобы утихомирить броуновское движение на реальных улицах и дать стимул для развития макросистем и процессов на примере дорожно-транспортных сетей и отечественной разработки ПО, нужно всего лишь оторваться от микроскопа и выглянуть в окно.
Удачи вам на дорогах!
Кафедра Ваннаха: Тропой Микромегаса
Автор: Ваннах Михаил
Опубликовано 02 ноября 2011 года
Интересный факт. Стоит Компьюленте опубликовать материал, скажем, о "тяжёлой бомбардировке" в системе эты Ворона, так в комментариях сразу же появляется дискуссия: а не пригодна ли система этой звезды для грядущей колонизации человеком? В комментах Компьютерры та же картина. Несмотря на оторванность от текущих проблем, тема звёздных путешествий прочно прописалась в сознании людей.
Итак, звёздные путешествия. Мысль о них вносят в социум фантасты. В России ХХ века, кажется, началось всё с "Туманности Андромеды" Ефремова. До этого писали или про путешествия межпланетные, или про солнечные батареи, интровизоры и электромагнитные пушки. (Кстати, именно обруганная критикой 1960-х "фантастика ближнего прицела" в немалой степени описала наш современный мир – с мобильной телефонией, с телевизионными плоскими панелями, с потеплением северных морей, возможно рукотворным.)
А тут – звёздные дали, в которые уходят корабли первого и второго класса (прямо как цусимские крейсера), в корпусах из кристаллически перестроенного анизотропного иридия, покрытые толстым слоем боразоно-циркониевого лака (циркониевая керамика в современном быту вполне прижилась: ножики для филе и для фруктов на кухне…). Приводил звёздные корабли в движение некий анамезон, вещество со световой скоростью истечения, разгонявший их до скорости пять шестых от световой.
