atms curs 6 - managementul autostrazilor

7/31/2019 ATMS Curs 6 - Managementul Autostrazilor

1/10

SISTEME DE DIAGNOSTICARE A PERFORMANELORAUTOSTRZILOR INCLUSE N CADRUL ATMS/ATIS

1 Introducere

Pentru analiza traficului n Evaluarea Operaiilor unui Sistem de Management al Autostrzii pebaza datelor de monitorizare tradiionale sunt necesari timp, efort, respectiv bani cheltuii dedepartamentele de transport statale i locale. Tehnologiile ITS i metodele de detectare avansate oferun potenial ITS bogat n informaii de trafic care sunt colectate dinamic, procesate i rspndite prinATMS i ATIS.

Fiind o tehnologie larg rspndit, detectorul cu bucl inductiv este foarte utilizat ninfrastructurile existente i reprezint o surs de informaie standard pentru urmrirea traficului. MulteCentre de Management al Traficului (TMC) sunt dotate cu seturi de detectoare cu bucl inductiv.Multe din aceste informaii n timp real nu au fost folosite n eficient n aplicaiile de transport bazatepe MOE1 (Measurement ofEffectiveness Msurtori de Eficacitate). Msurrile de performaninclud servicii de determinare a ratei sau capacitii valului de maini, saturaiei, densitii i vitezei,

toate putnd fi adresate via LOS2

(Level of Service - Nivelului de Serviciu). Pentru a monitorizaperformanele MOE informaiile potrivite trebuiesc manipulate pentru a filtra i totaliza sursele deinformaii ITS i a genera date MOE credibile nainte de a fi aplicate.

2 Arhitectura Sistemului de Monitorizare MOE de Diagnostic a Autostrzii DF MOE MS

Sistemul conine patru subsisteme: subsistem cu informaii statice; subsistem cu informaii dinamice; subsistem MOE de performan a autostrzii; subsistem de diagnoz a problemelor.

Sistemul interfereaz cu dou sisteme externe: sistemul cmpului de urmrire (ca intrare); sistemul de depozitare a rezultatelor i rspndire (ca ieire).

3 Configuraia Subsistemului de Informaii StaticeInformaiile statice se refer la parametrii i factorii prezeni n trafic, unei autostrzi

monitorizate care are, relativ, valori stabile pentru o perioad lung de timp. Configuraiasubsistemului ofer posibilitatea editrii informaiei statice pentru orice segment de autostrad isalvnd modificrile n baza de timp dorit. Adiional, factorii de trafic care se determin greu cu

ajutorul detectoarelor (procentajul camioanelor Pt sau vehiculele staionare Pr) pot fi estimaifolosind informaii empirice. Apoi aceste valori sunt stocate n configuraia subsistemului deinformaii statice. Cunoscnd valorile Pt Pr, ali factori folosii pentru estimarea MOE (exemplu:factor de ajustare a vehiculelor de mare tonaj f HV i factor numr de conductori auto fP) vor ficalculai automat i salvai n configuraia subsistemului. n viitor dac tehnologiile de IdentificareAutomat a Vehiculelor (AVI) vor fi utilizate ca resurse sigure de informaii, datele de clasificare a

1MOE- Measurement of Effectiveness Msurtori de Eficacitate

2LOS - Level of Service Nivel de Serviciu


2/10

vehiculelor vor putea fi obinute dinamic n loc de utilizarea metodelor de apropiere tradiionale.Tabelul 1 ofer cteva date statice necesare analizei componentelor unei autostrzi.

3.1 Subsistemul detectrii informaiei potriviteEste destinat filtrrii informaiei detectate, colectrii informaiilor filtrate i crerii de

estimatori MOE. Aceste informaii sunt pregtite pentru analiza performanelor de trafic ale

autostrzii.Datele ITS generale sunt transmise de la detectoarele din carosabil, acestea oferind n generalinformaii privind volumul, viteza i gradul de ocupare pentru fiecare band, la 20 sau 30 secunde, nmod continuu. ns evaluarea operrii autostrzii are nevoie n general de intervale de cte 15 minutei prezentri ale volumului de trafic din or n or. Din pcate, informaiile ITS pot fi puine sau nu potfi suficiente pentru nevoile aplicaiei, datorit erorilor detectoarelor sau a problemelor de comunicaiea datelor. De exemplu, valori nemotivate lips i valori mari sau mici apar des datorit problemelorhardware sau nefuncionrii detectoarelor cu bucl inductiv. Datele care conin aceste anomalii artrebui filtrate, iar reglrile efectuate nainte de estimrile corecte, pentru intervale de 15 minute sau decte o or. De aceea se efectueaz filtrarea informaiilor pentru a atinge un anumit nivel deperforman.

Alte dou funcii ale acestui subsistem sunt totalizarea informaiilor i compararea lor.Totalizarea informaiilor creeaz seturi de date preluate la cte 15 minute i calculeaz din or n orinformaiile. Informaia potrivit se calculeaz din ali factori modelai i se determin MOE. Tabelul1 prezint o list a rezultatelor detectoarelor de informaie adaptat la datele statice i dinamice pentrusegmentele de baz ale autostrzii, segmentele de ramp i segmentele de und de trafic (toatebenzile).

Cu ajutorul detectoarelor cu bucla inductiv simple sunt determinate doar dou mrimi tipice:volumul Vt i gradul de ocupare Ot. Pentru a obine viteza medie pot fi aplicate dou tipuri deconfiguraii cu bucl inductiv. Una este denumit capcana de vitez i folosete dou detectoaresimple, lucrnd la o distan fix mpreun, msurnd direct viteza medie. Pentru a deriva informaiilede vitez medie, dac sunt utilizate aceste detectoare, ar trebui s fie folosit algoritmul de stocare n

combinaie cu teoria filtrrii. Formula general de estimare a vitezei St (metoda factorului g) ntr-operioad de timp este urmtoarea:

t

tt

Q

VgS *=

Deoarece ali factori critici pentru calcularea MOE, cum ar fi factorul de or de vrf (PHF 3),PFM i PFD au nevoie de o analiz a traficului de ramp, listat n Tabelul 1, acetia se vor estimafolosind detectoare rezultnd msurtori de volum i grad de ocupare; aceste detectoare suntdenumite detectoare de informaii corelate. PHF este folosit n general pentru a reduce impreciziaestimrii variaiilor fluxului de maini n timpul orelor de vrf. n DF MOE MS datele detectate

sunt msurate n mod continuu. Acest factor va fi utilizat pentru a reflecta n fiecare or variaiilefluxului.

Tabel 1Date statice necesare analizei componentelor unei autostrzi.

3PFM - Factorul de or de vrf


3/10

Segment de Baz de Autostrad

Date Statice

N = numrul benzilor autostrzii;

fHV= factor de ajustare corespunztor vehiculelor de mare tonaj;fP= factor numr de conductori auto;

Date Potrivite de Detector

Vmax15 = volumul de detectare maxim n intervalul de 15 minute(vehicule/15 minute);Vh = volumul de detectare din or n or (vehicul/h);Sh = staie de detectare a vitezei din or n or (km/h);PHF= Vh/4*Vmax15;

Rampa de Intrare

Date Statice

N= numrul benzilor autostrzii;

NR = numrul benzilor rampei de intrare;LA = lungimea benzii de accelerare (m);Lup= distana pentru ajustarea rampei ulterioare (m);Ldown = distana pentru ajustarea rampei anterioare (m);SFR = viteza pe ramp a fluxului liber (km/h);


VRmax15 = densitatea fluxului de vehicule la fiecare 15 min. larampa de intrare (veh/15-min);VFmax15 = densitatea fluxului la 15 min imediat dup unireaulterioar (veh/15-min);VF= cererea densitii fluxului, imediat dup unirea peautostrad a fluxurilor (veh/h);VFO = valul care pleac dintr-o zon de unire (veh/h);*PFM= parametru pentru estimarea densitii de flux n benzile 1i 2, imediat dup unirea ulterioar (PCU4/h). Un document ceofer relaii de calcul estimativ al factoruluiPFMeste articolul25-5 dinHighway Capacity Manual 20005 undeNR este:

1) 2 pentru rampa de intrare2) 1000 cndN = 2;3) 0,555 cndN= 3;4) 0,209 cndN = 4

Rampa de Ieire

Date Statice

N= numrul benzilor autostrzii;

NR = numrul benzilor rampei de ieire;

LD = lungimea benzii de decelerare (m);Lup= distana pentru ajustarea rampei ulterioare (m);Ldown = distana pentru ajustarea rampei anterioare (m);

4 PCU Private Car Units mrime echivalent ce estimeaz numrul de vehicule5 Document al US DoT (Departamentul de Transportul al SUA)


4/10


VR = cererea de flux la rampa de ieire (veh/h);VF= cererea de flux imediat dup desprirea ulterioar (veh/h);VFO = valul care se deprinde dintr-o zon de desprire (veh/h);PFD = parametru pentru estimarea fluxurilor de vehicule pebenzile 1 i 2, imediat dup desprirea ulterioar (PCU/h), carepoate fi estimat de articolul 25-5 dinHighway Capacity

Manual 2000 cndNR = 1. Pe rampele cu 2 benzi (NR = 2); 1000cndN= 2; 0,450 cndN= 3 i 0,260 cnd N = 4.Segmentul de Und (TIP A)

Date Statice

N= numrul benzilor pe care se deplaseaz plutonul de vehicule(unda);L = lungimea segmentului de und (m);SFF= Viteza liber pe autostrad a plutonului (km/h);P= poriunea fluxului non-und de la rampa de intrare (%);


VA = rata fluxului ulterioar undei (veh/h);VC= fluxul de vehicule care pleac de la o zon de und (veh/h);VB = fluxul de vehicule la rampa de intrare (veh/h);

VD = fluxul de vehicule la rampa de ieire (veh/h);

3.2 Subsistemul MOE de performan a autostrziiSubsistemul calculeaz factorii MOE i afieaz rezultatele pe hart i n mod tabelar.

Modelele descrise n HCM 2000 sunt utile pentru realizarea algoritmilor cuprini n subsistem.Structura autostrzii este compus din segmente interconectate coninnd segmente de baz de

autostrad, segmente de ramp i segmente de und. Eficacitatea sistemului de autostrad poate fimsurat n nivelul de servicii (LOS), densitate, timpul de mers, ntrzieri, toate fiind pe nelesulspecialitilor n transporturi. Msurtorile realizate pe toate segmentele de autostrad monitorizatservesc ca informaie de baz pentru subsistemul de diagnosticare a problemelor.

4 Estimarea performanei MOE pe segmente de baz de autostradn acest model, nivelul de servicii al unui segment de baz de autostrad este determinatcomparndu-se densitatea de vehicule dintr-o zon corespunztoare cu pragurile LOS definite n HCM2000. Densitatea (DBS)6 unui segment de baz este calculat cu formula de mai jos, unde Sk reprezintvitezele medii pe or msurate dinamic de detectoarele aflate de-a lungul segmentului.

DBS =h

h

pHV SPHF

V

ffN **

**

1

Date statistice date dinamice

Timpul de parcurgere a unui segment de baz poate fi estimat cu ajutorul lungimii segmentuluimprit la vitezele msurate cu detectoarele cu bucl inductiv sau staiile detectoare ntr-o mediestatistic. ntrzierile pot fi estimate printr-o medie a msurtorilor ntrzierilor la toate detectoareledin segment. Estimarea ntrzierii la un singur segment detector poate fi calculat astfel:

di = Li* Coi*(ei SS

11 )

6DBS Densitatea unui segment de baz


5/10


6/10

Fig. 1. Rampele de intrare i ieire pe o autostrad

6 Estimarea performanelor de eficien pe segmentele de drumMetodele de calcul prezentate servesc la calculul densitii pragurilor cu ajutorul vitezelor

estimate pentru fluxurile de und i ne-und, ntr-o anumit zon, precum i criteriul nivelului deservici. Detectoarele cu bucl inductiv nu pot msura undele i fluxul normal de trafic distincte, dectdac este folosit o metod semi-experimental pentru a obine informaiile privind fluxul de trafic dela detectoare. n aceast metod, numai un parametru P, poriunea de trafic de la rampa care se micdirect ctre rampa de ieire fr s se utilizeze benzile autostrzii, este necesar pentru a fi determinatprin numrare manual. n majoritatea cazurilor, P este foarte mic i cauzeaz erori multiple nestimarea altor micri n analiza undei. Figura 2 arat planul unui detector cu bucl inductiv i odiagram de volum realizat pentru un segment de und de Tip A, n timp ce Tabelul 1 ofer o list ainformaiilor statice de la detectoare, precum i formule pentru estimarea factorilor de baz, utiliznddatele de la detectoare pentru analizarea eficacitii. Disponibilitatea datelor statice i dinamice irezultatele din subsistemul de informaii potrivite, prezentate n Tabelul 1, sunt folosite pentru aestima vitezele medii ale undelor i non-undelor de vehicule (Sw i Snw).

Pentru Tipul A de segmente de und, dac numrul de benzi care trebuiesc folosite deplutonul de vehicule pentru a atinge un echilibru (neconstrns) (Nw) este mai mic dect numrulmaxim de benzi disponibile pentru o anumit configuraie (Nw(max)=1,4), cazurile sunt neconstrnse;astfel, fluxurile de vehicule nu pot ocupa att ct oseaua poate oferi pentru a stabili o operare nechilibru.Nw este estimat prin formula:

n final, densitatea de vehicule din segmentul de und (Dw) este estimat astfel:


7/10

Figura 2. Amplasarea detectoarelor cu bucl inductiv i diagrama de volum a zonei de und

7 Prezentarea performanelor MOE pe autostradO funcie special este creat pentru a oferi capacitatea vizualizrii eficacitii ntr-o baz de

timp (real), astfel ca operatorii sa poat observa i monitoriza performanele unui segment de baz,de ramp i flux de vehicule. Figura 3 prezint rezultate ale msurrii eficacitii n urma observaiilordin timpul orei de vrf de diminea. n acelai timp, sunt prezentate datele rezultate n urmaobservaiilor i performanele de eficacitate estimate. Descrise n capitolul urmtor, vizualizareabazat pe hart i n format tabelar a observaiilor i a MOE ntr-o baz de timp real, vor oferi o caleuoar de realizare a unui diagnostic i a unei analize a potenialelor probleme de operare a autostrziii locale.


8/10

Figura 3. Exemplu MOE provenit din date potrivite (DF-MOE-MS)

7.1 Subsistemul de diagnosticare a problemelorPe baza rezultatelor provenite de la subsistemul performanelor MOE pe autostrad, acest

subsistem este creat pentru a asista operatorii n transporturi n evaluarea performanelorcomponentelor autostrzii i/sau identificarea posibilelor probleme ale componentelor pentru planul dembuntire a sistemului de transport i alte scopuri diferite de transport. Problema const ndeterminarea unei valori acceptabile a nivelului de servicii pentru a identifica posibilele problemelocale. HCM 2000 descrie nivelul de servicii LOSD ca un nivel n care libertatea de manevrare nfluxul de trafic este foarte limitat; n aceast situaie, chiar i incidente minore pot crea cozi. Lavaloarea cea mai mare a densitii,LOS Edescrie operaiile la capacitatea sa, n timp ceLOS Fdescrientreruperile din fluxurile de vehicule. De obicei se consider factorulLOS D un nivel senzitiv la carecondiiile de trafic ar putea fi uor deranjate ajungndu-se la mai ru. LOS Eeste o condiie iniialatunci cnd congestiile tind s apar, iar factorul LOS Fopereaz definitiv la nivel de congestie. Dinpunctul de vedere al planului de mbuntire al sistemului de transport, factorii LOS D i E sunt

considerai valori de prag n identificarea posibilelor probleme de segment (D este folosit n exempluldin acest document).

Mai mult, subsistemul de diagnosticare a problemelor va oferi funcionalitatea de generareautomat a diagramelor de diagnosticare a problemelor. Aceste diagrame sunt destinate s ofereperformanele msurtorilor de eficien cu simboluri simple i recunoscute uor. Figura 4 ofer unexemplu de diagram bazat pe observaiile de la ora de vrf de diminea. Din aceast diagram sepot identifica uor componentele problem, indicate n Tabelul 2.


9/10


10/10

Dac fluxurile de trafic sunt n scdere pe autostrad, mai multe vehicule prsesc autostrada,ndreptndu-se ctre cea pe care o intersecteaz. n acelai exemplu artat n figura 4, congestia poatefi asociat cu alimentri ridicate de trafic la rampele de intrare critice.

n general, segmentele cu posibile probleme pot fi asociate alimentrilor de trafic mari i/sauvolumului de trafic de la rampele de ieire cu capaciti insuficiente la interseciile adiacente careprimesc trafic de la rampele de ieire. Mai departe, datorit intenselor schimbri de band i creterilor

turbulenelor valurilor de trafic, traficul la segmentul de und problem poate fi ntrerupt prin trafic laseciunea de baz a autostrzii. Monitorizarea factorului MOE n timp real va face mai uoaridentificarea segmentelor cu posibile probleme de variaie n timp i furnizarea informaiilorimportante pentru administrarea traficului, precum i o rat de actualizare mbuntit.

Marea lacun din analiza sistemelor tradiionale de pe o autostrad o reprezint lipsaposibilitii de a colecta informaii n scopul diagnosticrii potenialelor probleme de pe reea. Cu ctsunt adunate mai multe date, cu att analiza este mai precis. Sistemele actuale ITS ajut la eliminareaacestei deficiene. Dar, nainte de a fi utilizate pentru analiz, ele trebuiesc verificate i apoi convertiten coeficieni de eficacitate. Diagrama de diagnostic a problemei trebuie s ofere un instrument intuitivi prietenos pentru o rapid diagnosticare a componentelor autostrzii, acolo unde pot apreaprobleme.

Tehnicile de analiz tradiional care pot fi folosite pentru a calcula probleme operaionalentr-o reea de autostrad include urmtoarele: capacitate i nivel de analiz a serviciilor, blocajului ntrafic, cozilor, timpului de mers i ntrzierilor, modelelor de simulare pe calculator, analizaincidentelor i studiul originii / destinaiei.

atms curs 6 - managementul autostrazilor

Documents