Город без пробок. Шаг 3: Зеленая волна

Новогодние праздники - уникальное время для автомобилистов, особенно в Москве. Единственное время, когда дороги пустые в любое время суток, кроме того, еще и парковка бесплатная! Красота. Но скоро все изменится. Через неделю народ вернется из отпусков, а это значит, что крупные города снова встанут в бесконечных пробках. Но когда-нибудь пробки исчезнут. У некоторых городов же получилось избавиться от пробок, получится и у Москвы, Питера и Омска. А пока перенесемся в Сингапур и посмотрим, как они там справляются.

Посты про транспортное регулирование в Сингапуре мне помогал готовить Арсений Чернов, за что ему большое спасибо. Именно он часами мучал сингапурских профессоров, чтобы они открыли ему все секреты города без пробок. У Арсения есть ЖЖ:

sglah. Рекомендую подписаться, там иногда появляются интересные посты про жизнь в Сингапуре.

Напомню, что всего в Сингапуре три рычага управления автотранспортом:1) ERP — система платных дорог - про это я уже недавно писал, почитайте. 2) COE — лицензия на покупку машины, подробности здесь.3) GLIDE / EMAS — интеллектуальные системы управления потоками "Зеленая волна", тема сегодняшнего поста.

Первый пуск системы определения "зеленой волны", Green LInk Determining System (GLIDE) состоялся в Сингапуре в 1988 году. Система была внедрена сразу на 200 наиболее загруженных перекрестках центра города. В задачи системы входило:

— Гибкое регулирование времени "зеленого" сигнала светофора, в зависимости от текущих потребностей водителей и пешеходов— Согласование расписания "зеленой волны" между соседними перекрестками для минимизации остановок транспорта— Возможность оперативно восстановить расписание наземного транспорта, в случае сбоев или аварий

Поясню принцип работы "зеленой волны" на примере Дании.

Одна из самых известных улиц с "зеленой волной" в мире — это улицу Nørrebrogade в центре Копенгагена. На приведенном ниже рисунке на горизонтальной оси в масштабе отражены расстояния между перекрестками со светофорами. На вертикальной оси отражено время, затрачиваемое на зеленый сигнал светофора на перекрестке. Используя оптимальное регулирование длительности сигналов в "зеленой волне", на небольшой центральной улице Копенгагена транспортные планировщики смогли ввести гарантированное непрерывное движение для тысяч и тысяч… нет, не угадали! Для тысяч и тысяч велосипедистов:

Двигаясь со скоростью 19.3 км/ч на собственном или прокатном велосипеде Peugeot, не придется совершать ни одной остановки! Это важно, поскольку по этой улице в столице Дании за день проезжает до 30,000 велосипедистов в каждую сторону. Для справки: 20 км/ч это средняя скорость движения по Тверской улице в полдень, когда "Яндекс.Пробки" показывают желтый сигнал в 6 баллов.

На улице Nørrebrogade автомобилисты опережают велосипедистов, двигаясь с более высокой средней скоростью, но не могут "поймать" непрерывное движение — им приходится останавливаться для пропуска транспорта с примыкающих улиц. Машин по улице в проезжает до 17000 в день. Также, с интервалом в 1 минуту по этой улице следуют автобусы, которые совершают обязательные остановки и почти попадают в ту же волну, что и велосипедисты. Есть большое количество примеров внедрения приоритетов "зеленой волны" для велосипедистов (например на случай дождя, чтобы велосипедисты не мокли)… Но… Пока в Сингапуре не изобретут велосипед с зонтом от тропических ливней… на котором были бы размещены солнечные батареи… питающие кондиционер для охлаждения велосипедиста… В общем, пока такой велосипед не появится, про GLIDE следует говорить как о системе управления автотранспортом, и только им.

На данный момент в Сингапуре GLIDE работает в 18 районах города (а всего их 28), управляя в общей сложности 2,200 перекрестками. GLIDE является многоуровневой системой, с местными (на перекрестках), районными (региональными), а также центральными узлами в единой компьютерной сети. GLIDE — это система “гибридного”, то есть “адаптивно-реагирующего" типа, которая координирует схемы обеспечения заданной пропускной способности между районами за счет активного вмешательства в сигнальные режимы перекрестков, а также “решает проблемы” транспортных заторов, обнаруженных на микрорайонном уровне, или уровне отдельного перекрестка. GLIDE также позволяет реагировать на специальные требования, вручную вводимые операторами в едином центре управления.

Сингапурская GLIDE построена на базе австралийской системы Sydney Co-ordinated Adaptive Traffic System (SCATS), которую разработало дорожное управление Нового Южного Уэльса (New South Wales, NSW) еще в конце 1970-ых. Текущая версия сингапурской GLIDE поддерживается и обновляется совместно с разработчиком, и уже прошла не одну серьезную миграцию аппаратной и программной части.

SCATS является общепризнанным мировым лидером среди подобных систем. Ее возможности в области расширения и адаптации к географическим и урбанистическим условиям поистине уникальны, — к примеру, в австралийском городе Брисбене в 2011-м году SCATS расширили перехватчиками незашифрованных радиосигналов Bluetooth, установленными на перекрестках, чтобы отслеживать не только "обезличенную" плотность потоков, но и маршруты перемещения между районами, идентифицируя автовладельцев по их магнитолам с поддержкой Hands-Free или по мобильным телефонам с включенным “Синим Зубом”.

Кроме Австралии и Сингапура, SCATS используется во многих городах Китая, а также в Гонконге, Малайзии, США, Новой Зеландии, Индонезии, Мексике, Филиппинах, — всего в 26 странах. По состоянию на 2014 год, SCATS контролирует "зеленую волну" на почти 50,000 перекрестках в 260 городах мира. В сети не так много картинок, показывающих экран SCATS в рабочем режиме, ниже одна из них. Она контролирует перекресток в Паддингтоне, районе Лондона:

Для сравнения, введенная в эксплуатацию в Москве итальянская система UTOPIA используется в 30 городах Европы, включая Казань, Бухарест, шведскую Уппсалу, город-герой Киев, город Гэллвэй в Ирландии и другие. UTOPIA - это система “адаптивного" типа, которая работает только на базе многочисленных камер видеонаблюдения, подключенных к более чем 500 контроллерам перекрестков, данные с которых, после обработки в центральном узле UTOPIA, выводятся на специально установленные информационные табло:

Согласно информации, которую удалось найти в открытом доступе, UTOPIA была развернута в Москве в пилотном режиме в 2011-м году около известного всем района м.”Щукинская”, и имеет возможность вмешиваться в корректировку светофорных циклов на перекрестках. Открытой информации, подтверждающей что UTOPIA меняет режимы работы светофоров в Москве, найти не удалось. Очень прошу сведущих читателей поделиться своими знаниями о работе UTOPIA в Москве в комментариях к этой заметке.

Очень подробно о различных типах систем управления транспортом (реактивные, адаптивные и прочие) можно прочитать, например, в открытом учебнике Федерального Управления Автомагистралей США под названием "Traffic Control Systems Handbook", в главе 3.8 и далее.

По многочисленным просьбам технически требовательных читателей, приводим важные детали о SCATS и о GLIDE:

— SCATS написана на языке программирования C++ с использованием пакета разработки Microsoft Visual Studio— SCATS — это объектно-ориетированный многопоточный программный пакет— Вариантов исполнения несколько, но наиболее популярен вариант для архитектуры x86 (например, для процессоров Intel или AMD)— Один узел SCATS может обслуживать до 256 перекрестков и давать доступ для мониторинга или управления 15 операторам— Из SCATS можно экспортировать собранную информацию о транспортных потоках в приложения для симуляции, например в TRITRAM— В Сингапуре для задания параметров GLIDE на каждом перекрестке используется программный комплекс aaSIDRA с модулем "Delay & v/c (HCM 2010)"— Критерием контроля пропускной способности в GLIDE и aaSIDRA является параметр Level Of Service (LOS), определяемый в секундах задержки автомобиля на перекрестке

Вот некоторые критерии по которым производится характеризиация различных перекрестков по их LOS:

Очень подробную информацию о стандартах расчета требований, планирования и обеспечению пропускной способности в GLIDE и aaSIDRA можно подчерпнуть из глав 9.5.11 и далее сводного документа.

GLIDE, благодаря "благоприятному” тропическому климату на дорогах, не видавшему наледи, зимней резины и снежного покрова, собирает информацию из пары индукционных рамок, уложенных одна за другой в каждой полосе, в специальных канавках дорожного полотна: