Кейс: Система управления дорожным движением в городе

Проект, в котором мы создали автоматизированную систему управления трафиком в мегаполисе.

В компанию Singularis обратились наши коллеги из Softline с задачей — разработать систему для управления дорожным трафиком в городах. Сегодня расскажем об особенностях проекта, этапах разработки и функционале системы.

Softline — компания из Москвы, которая реализует сложные IT-решения для государства и крупного бизнеса. Их клиенты: Касперский, HP, IBM, РЖД и другие большие компании.

Цели и задачи проекта

Softline поставил цель — разработать систему, которая бы помогала в крупных городах вроде Новосибирска или Волгограда управлять трафиком на дорогах и быстро реагировать на изменения: пробки, аварии и другие форс-мажорные обстоятельства.

Главное требование заказчика – система должна должна быть отказоустойчивой, так как речь идет о безопасности пешеходов и пассажиров. Например, если централизованное управление через эту систему станет недоступно (скажем, накроется сервер), управление должно передаться дорожному контроллеру. Светофоры вернутся под контроль системы сразу после того, как сервер станет доступен.

Другое важное требование — система должна работать в одном окне, то есть на одном мониторе должно быть видно сразу несколько светофоров и данных по ним. Это важно, так как диспетчеру нужно быстро реагировать, если ситуация на дороге резко меняется.

Зачем это нужно

На дорогах крупных городов всегда оживленное движение, а его участники порой проводят в пробках по несколько часов в день.

Представьте: на перекрестке случился затор. Обычно решением такой проблемы занимаются сотрудники ГИБДД, вручную пропуская машины в нужном направлении — это долго и не удобно. Диспетчер Автоматизированной Системы Управления Дорожным Движением (АСУДД) узнает о заторах почти сразу и может удаленно удерживать нужные фазы, чтобы разогнать трафик.

АСУДД упрощает управление трафиком: сокращает вероятность пробок, помогает быстро решать проблемы на дорогах, позволяет вручную управлять с движением.

Разработка системы

Этап 1. Дашборд и работа со светофорными объектами

На первом этапе мы создали интерфейс системы, на котором отобразили основные элементы: карту города, светофорные объекты на перекрёстках, камеры наружного наблюдения и детекторы. С его помощью диспетчер может быстро получить информацию о состоянии светофора в масштабах всего города, района или отдельной улицы.

В системе есть две роли с разным набором прав и возможностей — инженер и диспетчер.

Задача инженера — создавать новые светофорные объекты в системе и настраивать схемы светофорного регулирования. Для этого нужно выбрать точку на карте и ввести данные: программы с фазами действия светофоров и направления движения, которые они регулируют.

Для каждого объекта настраиваются:

• технические параметры доступа,

• гео-данные,

• перечень связанных периферийных объектов (камеры, детекторы),

• направления светофорного регулирования,

• фазы и спецфазы,

• планы централизованного управления.

Настройка программ управления может быть очень гибкой - вплоть до календарности и сезонности.

Задача диспетчера — управлять уже созданными в системе объектами. Для этого на карте есть слои, между которыми специалист может переключаться, чтобы выбрать нужные ему объекты.

Уникальность системы — транзитные программы, которые обеспечивают плавный переход к новым схемам управления. Это снижает риск происшествий.

Представим, что две машины столкнулись на перекрестке и заблокировали две полосы движения из трёх. Диспетчеру нужно снизить интенсивность трафика, чтобы не перекрёстке не образовалась пробка. Для этого он должен управлять фазами таким образом, чтобы обеспечить более длительный "зеленый" в заблокированном направлении. Это поможет проехать большему количеству машин и решит проблему с затором.

У каждого дорожного контроллера есть свой журнал событий - там хранится информация о том, в какое время работала та или иная программа управления и о том, как сменялись фазы. Доступ к таким данным позволяет проанализировать разные дорожные ситуации и выявить причины их возникновения.

Этап 2. Работа с детектором

Детектор — это камера, которая делит каждую полосу на зоны и следит за интенсивностью и плотностью трафика. Всю информацию она передаёт диспетчеру, который на графиках видит, как меняется дорожная обстановка.

Чтобы понять, как именно работает детектор, сначала мы тестировали его подручными средствами — ставили камеру в шкаф и через щелку проводили бумажкой, имитируя дорожное движение.

После первых результатов мы перенесли тест в «полевые условия» — установили детектор на перекрёстке и следили за его работой. В результате смогли настроить детектор так, чтобы он корректно анализировал трафик и выдавал диспетчеру верную информацию о ситуации на дороге.

Этап 3. Работа с «Зеленой волной»

В АСУДД есть инструмент для настройки координированного управления: с его помощью пользователь может настраивать работу светофорных объектов так, чтобы определенная улица находилась в стадии зелёной волны, а участники движения на других улицах этого не замечали.

С помощью этого инструмента можно разрабатывать программы координированного управления сразу для всех светофорных объектов, входящих в группу координации. Представление плана доступно в табличном и графическом виде. Графическое представление плана особенно удобно: здесь можно увидеть, попали ли программы под заданные параметры зеленой волны, и скорректировать фазы программ, если что-то не так.

Этап 4. Работа с зелёной улицей

Зелёная улица — финальная функция дорожной системы, при которой на всём маршруте А→Б горит зелёный сигнал светофора.

Представим ситуацию: в город прилетел президент, и его кортежу из 20 автомобилей нужно быстро добраться из аэропорта до администрации. На его пути есть 10 светофоров: если каждый из них будет работать в своём режиме, кортеж будет постоянно останавливаться и тормозить всё движение в городе — случится транспортный коллапс.

Чтобы этого избежать, на всём пути нужно включить зелёный сигнал, а на пересекающих этот путь улицах — красный. Тогда кортеж быстро доберётся до конечной точки, и трафик в городе нормализуется.

Вручную переключать светофоры между собой сложно и опасно — можно создать аварийную ситуацию. Чтобы исключить аварии, мы предусмотрели сценарий противодействия .

• Мы заранее знаем, по какой дороге поедет президент, поэтому нужные светофоры объединяем в светофорные связки.

• Эти связки объединяем с направлением движения кортежа и получаем «перегоны» - участки дорожной сети между двумя светофорными объектами.

• Одновременно для всех перегонов включаем зелёный сигнал для направления движения кортежа. Для конфликтных направлений автоматически устанавливается красный.

Диспетчер следит за движением президента по камерам, которые также подключены к системе. Как только кортеж проезжает перекрёсток Х, диспетчер отключает светофорный объект на этом перекрестке от зеленой волны, а система переводит его к управлению по прежней программе.

Итоги разработки

По результатам трёх этапов работы мы получили систему управления дорожным движением, которая умеет:

• гибко настраивать сценарии управления дорожным движением;
• централизованно управлять сетью светофорных объектов в разных режимах;
• получать наглядное представление о текущей дорожной обстановке;
• передавать изображение с улицы в систему;
• анализировать дорожный трафик — его плотность, скорость и интенсивность;
• вести журнал состояний каждого светофорного объекта;
• вести реестр периферийного оборудования и следить за его состоянием;
• сообщать, если вдруг с оборудованием что-то случилось.

Автоматическая система управления дорожным движением - это лишь один шагов к созданию «умного города». Внедрение подобных систем в в российских городах-миллионниках – вопрос времени. Далее в городах начнут внедрять и умные системы парковки, и весогабаритный контроль, в общем, появится все для того, чтобы наша дорожная жизнь стала проще и быстрее.