Интеллектуальная система управления трафиком на перекрестке
|
Введение 5
1. Обзор рынка и актуальность 11
2. Разработка структурной схемы 23
3. Разработка принципиальной схемы 29
4. Описание алгоритма устройства 35
5. Экономический расчет 37
Заключение 38
Список используемой литературы и используемых источников 39
1. Обзор рынка и актуальность 11
2. Разработка структурной схемы 23
3. Разработка принципиальной схемы 29
4. Описание алгоритма устройства 35
5. Экономический расчет 37
Заключение 38
Список используемой литературы и используемых источников 39
В 1768 году появился первый автомобиль и с течением времени их количество только возрастало. Появилась необходимость в регулировании движения. Одним из первых решений этой проблемы и одним из самых простых стал регулировщик (рисунок 1). Долгое время регулировщики оставались единственным способом регулирования движения.
Но человек всегда пытался автоматизировать большинство процессов и это коснулось и регулировщиков. Так в 1868 году появился первый светофор, который был установлен в Лондоне. Изобретению данного устройства поспособствовала необходимость автоматизировать работу регулировщика и уменьшить загруженность участков дорог.
Первый светофор представлял собой столб с поднимающимися и опускающимися крыльями, которым управлял человек. Его изображение можно увидеть на рисунке 2.
Уже в 1910 году в Чикаго был разработан первый автоматический светофор, который не требовал участия человека (рисунок 3). В его устройстве использовались надписи без подсветки STOP и PROCEED.
В 1912 году был изобретен в США первый электрический светофор (рисунок 4), своим видом он мог напоминать уже современные светофоры с круглыми сигналами зеленого и красного цвета.
В 1920 году в Нью-Йорке и Детройте появился самый первый трехцветный светофор, с использованием желтого цвета (рисунок 5).
А в СССР первый светофор появился только в 1930 году, его изображение можно увидеть на рисунке 6. Он был установлен на пересечении Литейного и Невского проспекта. Такой аппарат очень быстро себя зарекомендовал, поэтому в конце этого года появился следующий светофор, но уже в Москве.
Пытаясь избежать проблем с мировым законодательством, поскольку данное изобретение было запатентовано американцами, руководство СССР приняло решение экспериментировать с разными цветами светофора, их расположением и количеством цветов. Но уже в 1959 году, благодаря Международной конвенции о дорожном движении и к протоколу о дорожных знаках и сигналах, к которой присоединилась СССР, все стало на свои места и светофор начал выглядеть так, как мы знаем его сейчас, с теми цветами и их последовательностью.
Современные светофоры, изображение которого можно увидеть на рисунке 7, уже имеют круглую форму сигналов 3-х цветов, а также имеют специальное табло, которое отображает отсчет времени, указывающее на то, как долго еще будет гореть данный цвет. Так же на смену ламп накаливания пришли светодиоды, которые помимо экономии электроэнергии и большей надежности работы еще и лучше видны на дороге.
Но технологический процесс не стоит на месте, машин становится все больше, а дороги перегружаются сильнее и тогда перед инженерами встал вопрос, как разгрузить направления, по которым образовался затор. Было принято решение изобрести «умные» светофоры, которые анализируя данные с датчиков на дороге будут менять свои алгоритмы работы, в зависимости от перегруженности направления.
За основу «умных» светофоров был взят программируемый контроллер.
На данный момент существует два вида светофоров:
- нейросетевые,
- адаптивные.
Вся система состоит из нескольких составляющих, а именно: контроллеров, камер и удаленных датчиков движения. Все это позволяет анализировать ситуацию на дороге в режиме реального времени и передавать полученную информацию уже непосредственно на центральный сервер управления.
После того, как центральный сервер получит данные, он будет посылать команды на контроллеры светофоров, а те в свою очередь будут менять сигналы таким образом, чтобы время пребывания машин на перегруженном участке дороги сократилось.
Так же такая система позволяет внести изменения в алгоритм работы светофора, в случае возникновения ДТП.
Большинство развитых стран старается активно внедрять данную технологию, а также делать акцент на приоритет общественного транспорта и велосипедистов, дабы сократить общий трафик автомобилей и улучшить обстановку на дорогах и экологическую ситуацию.
Вывод по разделу:
Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что основные меры, предпринимаемые в области обеспечения безопасности дорожного движения, направлены на совершенствование организации движения транспортных потоков.
Так в России с каждым годом идет больший упор на развитие интеллектуальных транспортных систем и становится выгоднее вкладывать бюджет в развитие «умных» светофоров, нежели в перестройку всей сети дорог. Мировой опыт также показывает, что использование
интеллектуальной системы управления дорожным трафиком является наиболее перспективным направлением развития дорожно-транспортного процесса.
В России разработка интеллектуальной транспортной системы с каждым годом становится все более актуальной. Необходимость такой системы доказывает и мировой опыт их применения
Но человек всегда пытался автоматизировать большинство процессов и это коснулось и регулировщиков. Так в 1868 году появился первый светофор, который был установлен в Лондоне. Изобретению данного устройства поспособствовала необходимость автоматизировать работу регулировщика и уменьшить загруженность участков дорог.
Первый светофор представлял собой столб с поднимающимися и опускающимися крыльями, которым управлял человек. Его изображение можно увидеть на рисунке 2.
Уже в 1910 году в Чикаго был разработан первый автоматический светофор, который не требовал участия человека (рисунок 3). В его устройстве использовались надписи без подсветки STOP и PROCEED.
В 1912 году был изобретен в США первый электрический светофор (рисунок 4), своим видом он мог напоминать уже современные светофоры с круглыми сигналами зеленого и красного цвета.
В 1920 году в Нью-Йорке и Детройте появился самый первый трехцветный светофор, с использованием желтого цвета (рисунок 5).
А в СССР первый светофор появился только в 1930 году, его изображение можно увидеть на рисунке 6. Он был установлен на пересечении Литейного и Невского проспекта. Такой аппарат очень быстро себя зарекомендовал, поэтому в конце этого года появился следующий светофор, но уже в Москве.
Пытаясь избежать проблем с мировым законодательством, поскольку данное изобретение было запатентовано американцами, руководство СССР приняло решение экспериментировать с разными цветами светофора, их расположением и количеством цветов. Но уже в 1959 году, благодаря Международной конвенции о дорожном движении и к протоколу о дорожных знаках и сигналах, к которой присоединилась СССР, все стало на свои места и светофор начал выглядеть так, как мы знаем его сейчас, с теми цветами и их последовательностью.
Современные светофоры, изображение которого можно увидеть на рисунке 7, уже имеют круглую форму сигналов 3-х цветов, а также имеют специальное табло, которое отображает отсчет времени, указывающее на то, как долго еще будет гореть данный цвет. Так же на смену ламп накаливания пришли светодиоды, которые помимо экономии электроэнергии и большей надежности работы еще и лучше видны на дороге.
Но технологический процесс не стоит на месте, машин становится все больше, а дороги перегружаются сильнее и тогда перед инженерами встал вопрос, как разгрузить направления, по которым образовался затор. Было принято решение изобрести «умные» светофоры, которые анализируя данные с датчиков на дороге будут менять свои алгоритмы работы, в зависимости от перегруженности направления.
За основу «умных» светофоров был взят программируемый контроллер.
На данный момент существует два вида светофоров:
- нейросетевые,
- адаптивные.
Вся система состоит из нескольких составляющих, а именно: контроллеров, камер и удаленных датчиков движения. Все это позволяет анализировать ситуацию на дороге в режиме реального времени и передавать полученную информацию уже непосредственно на центральный сервер управления.
После того, как центральный сервер получит данные, он будет посылать команды на контроллеры светофоров, а те в свою очередь будут менять сигналы таким образом, чтобы время пребывания машин на перегруженном участке дороги сократилось.
Так же такая система позволяет внести изменения в алгоритм работы светофора, в случае возникновения ДТП.
Большинство развитых стран старается активно внедрять данную технологию, а также делать акцент на приоритет общественного транспорта и велосипедистов, дабы сократить общий трафик автомобилей и улучшить обстановку на дорогах и экологическую ситуацию.
Вывод по разделу:
Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что основные меры, предпринимаемые в области обеспечения безопасности дорожного движения, направлены на совершенствование организации движения транспортных потоков.
Так в России с каждым годом идет больший упор на развитие интеллектуальных транспортных систем и становится выгоднее вкладывать бюджет в развитие «умных» светофоров, нежели в перестройку всей сети дорог. Мировой опыт также показывает, что использование
интеллектуальной системы управления дорожным трафиком является наиболее перспективным направлением развития дорожно-транспортного процесса.
В России разработка интеллектуальной транспортной системы с каждым годом становится все более актуальной. Необходимость такой системы доказывает и мировой опыт их применения
В конечном итоге, спроектированная система соответствует изначально заявленным требованиям, имеет требуемый функционал при относительно небольшой стоимости элементов системы.
В данной ВКР были проанализированы известные решения, обозначены требования к проектируемой системе, составлена структурная схема, проведен поиск и подбор элементов системы, составлены электрическая принципиальная схема, алгоритм действий программы.
Разработанный алгоритм наглядно показывает принцип работы системы и выполняемые ею функции.
Конечный расчет стоимости такой системы удовлетворяет экономические требования разработанной системы и является хорошей альтернативой из представленных на рынке аналогичных систем.
В дальнейшем возможно улучшение данной системы, путем ее усложнения и добавления новых элементов, а также заменой текущих на более продвинутые. Все это поможет сравнять ее с аналогами.
Так, например, можно увеличить количество и разнообразие датчиков, что поможет собирать больше данных и на более большем участке дороги. Также в дальнейшем можно объединить данную систему в сеть, что позволит контролировать дорожную обстановку сразу на нескольких перекрестках.
Можно усовершенствовать программу, позволив ей анализировать и принимать решения на основе большего разнообразия различных параметров.
При этом я считаю возможным расширить функционал работы системы, добавив к транспортным светофорам еще и пешеходные, что позволит не только транспортному средству сократить время в пути, но и человеку.
В данной ВКР были проанализированы известные решения, обозначены требования к проектируемой системе, составлена структурная схема, проведен поиск и подбор элементов системы, составлены электрическая принципиальная схема, алгоритм действий программы.
Разработанный алгоритм наглядно показывает принцип работы системы и выполняемые ею функции.
Конечный расчет стоимости такой системы удовлетворяет экономические требования разработанной системы и является хорошей альтернативой из представленных на рынке аналогичных систем.
В дальнейшем возможно улучшение данной системы, путем ее усложнения и добавления новых элементов, а также заменой текущих на более продвинутые. Все это поможет сравнять ее с аналогами.
Так, например, можно увеличить количество и разнообразие датчиков, что поможет собирать больше данных и на более большем участке дороги. Также в дальнейшем можно объединить данную систему в сеть, что позволит контролировать дорожную обстановку сразу на нескольких перекрестках.
Можно усовершенствовать программу, позволив ей анализировать и принимать решения на основе большего разнообразия различных параметров.
При этом я считаю возможным расширить функционал работы системы, добавив к транспортным светофорам еще и пешеходные, что позволит не только транспортному средству сократить время в пути, но и человеку.
Подобные работы
- Оценка матрицы корреспонденций как задача обратная равновесному распределению потоков
Магистерская диссертация, математические методы в экономике. Язык работы: Русский. Цена: 5550 р. Год сдачи: 2017