4. Дорожные контроллеры

4.1. Назначение и классификация

Дорожные контроллеры предназначены для переключения сигналов светофоров и символов управляемых дорожных знаков. Помимо этого, в зависимости от конструкции дорожные контроллеры (ДК) могут сигнализировать о выполнении команд, поступающих из центра управления, об исправности самого контроллера, выступать в роли командного устройства для группы других контроллеров при объединении нескольких перекрестков в единую систему управления.

Контроллеры делятся на локальные и системные. Локальные контроллеры управляют светофорной сигнализацией только с учетом условий движения на данном перекрестке. Обмен информацией с контроллерами других перекрестков и управляющим пунктом не предусмотрен.

К локальным относят следующие типы ДК.

1. Контроллеры жесткого управления с фиксированными длительностями фаз или разрешающих сигналов по отдельным направлениям перекрестка. Светофорные сигналы переключаются по одной или нескольким заранее заданным временным программам. Такие контроллеры предназначены для управления дорожным движением на перекрестках с мало изменяющейся в течении дня интенсивностью движения.

2. Вызывные устройства, которые обеспечивают переключение светофорных сигналов по вызову пешеходами или транспортными средствами, прибывающими, прибывающими с прилегающих к магистрали улиц.

Эти контроллеры предназначены предназначены для управления эпизодическим движением пешеходов или транспортных средств по пересекающим магистраль направлениям. Длительности разрешающих сигналов для пешеходов и указанных транспортных средств, как и в предыдущем случае, фиксированы. В последнее время вызывные устройства отдельно не выпускают. Вызов фазы по запросу пешеходов обеспечивают контроллеры всех типов.

3. Контроллеры адаптивного управления, обеспечивающих непостоянную длительность фаз (разрешающих сигналов). Они предназначены для управления движением на перекрестках, где интенсивность движения часто меняется в течении суток. Длительность сигналов так же, как и всего цикла регулирования, меняется в заранее заданны пределах от минимального до максимального значения.

Системные контроллеры переключают сигналы светофоров по командам управляющего пункта или какого либо контроллера, включенного в систему и выполняющего роль координатора.

К ним относят следующие типы.

1. Программные контроллеры жесткого управления. Они управляют движением по одной из нескольких заранее заданных временных программ, заложенных в контроллерах. Все входящие в систему дорожные контроллеры подключены к магистральному каналу связи. Программа и момент ее включения выбираются по команде одного из контроллеров или управляющего пункта.

2. Контроллеры непосредственного подчинения жесткого и адаптивного управления. Каждый из них имеет отдельный канал связи с УП. Момент включения и длительность сигналов зависят от команд, поступающих из УП по указанным каналам связи. В свою очередь каждый контроллер по этим же каналам информирует Уп о режиме функционирования и исправности своего оборудования. Контроллеры адаптивного управления имеют возможность коррекции управляющих воздействий УП. Каждый такой контроллер имеет только одну заложенную в него программу, выполняющую роль резервной. Она реализуется при нарушении связи с УП, когда контроллер временно переходит на режим локального управления.

3. Контроллеры для переключения символов управляемых дорожных знаков и указателей рекомендуемой скорости. Такие контроллеры, как правило, применятся в рамках АСУД, поэтому относятся к классу системных.

Помимо этой классификации, все ДК, находящиеся в эксплуатации, можно разделить на две группы: контроллеры, обеспечивающие только пофазное управление (длительность разрешающих сигналов для всех направлений данной фазы одинаковы); контроллеры, имеющие возможность обеспечивать, помимо пофазного, управление по отдельным направлениям перекрестка. Последние получают наибольшее распространение, так как увеличивают гибкость, а следовательно и эффективность управления.

По конструктивному признаку ДК могут быть выполнены на базе электромеханических, электронно-релейных или полностью электронных схем. Последние изготавливают на дискретных элементах (потенциально-импульсные схемы) или на интегральных микросхемах.

4.2. Структурная схема контроллера.

Исходя из назначения ДК (рис.3) основными его устройствами являются блок управления (программно-логическое устройство) и силовая часть (исполнительное устройство). Блок управления предназначен для формирования длительности основных и промежуточных тактов регулирования, силовая часть - для переключения сигналов светофоров. Так как на перекрестке одновременно могут быть включены несколько десятков ламп, силовая часть контроллера коммутирует токи большой величины. Работа блока управления основана на слаботочных устройствах, действующих при напряжении 5-12 В. Поэтому в любом контроллере блок управления и силовая часть представляют отдельные его части. Причем силовая часть работает по командам блока управления.

           --1---------------------¬     --2---------------------¬
  Линия     ¦ Блок связи с УП       ¦     ¦       Блок            ¦
 связи     ¦ или синхронизирующим  +-----+       опорных         ¦
 -------T--+ устройством           ¦     ¦       импульсов       ¦
        ¦  ¦                       ¦     ¦                       ¦
        ¦  L-T-----T----T-----------     L-----------T------------
        L-----     ¦    ¦      -----------------------
       -------------    ¦      ¦      ¦   --3----------+------+---¬
           --4--------------------¬
       ¦   ¦                       ¦      ¦       Внешние        ¦
       ¦   ¦      Блок             +------+      устройства      ¦
       ¦   ¦      управления       ¦      ¦     (ВПУ,ТВП,ДТ)     ¦
       ¦   ¦                       +-¬    ¦                      ¦
       ¦   L------------T----------- ¦    L-----------------------
       ¦                ¦            L------------¬
       ¦   --5----------+---¬     --6-------------+--------¬ 220В
       L---+ Блок контроля  ¦     ¦     Силовая часть      +-----
           L-----------------     L---------------T---------
                                                  ¦к светофорам

Рис.3. Обобщенная структурная схема контроллера.

Управление светофорным объектом происходит автоматически. Однако нередко возникает необходимость в ручном управлении перекрестком (спецрежимы, наладка контроллера). Для этого существует пульт управления (блок 4), который может быть встроенным или выносным. Последний предусмотрен для удобства работы оператора инспектора ГАИ, управляющего движением непосредственно на перекрестке.

Таким образом, в простейшем случае для работы контроллера необходимы блоки 3, 4 и 6 (блок 2 может быть объединен с блоком 3).

Современный локальный контроллер содержит все блоки, показанные на рис.3, кроме блока 1, который используется , если контроллер подключается к системе управления. В это случае блок 1 расшифровывает поступающую с управляющего пункта информацию, формирует ответную телесигнализацию для передачи ее в линию связи. Кроме этого, здесь формируются служебные сигналы для контроллера и сигналы синфазирования. Последние нужны для гарантии правильности расшифровки команд телеуправления и телесигнализации. Это необходимо в связи с тем, что в ряде устройств управляющего пункта и контроллера применены генераторы импульсов, использующих в качестве исходной частоту сети 50 Гц. В отдельных частях города она имеет различный сдвиг по фазе. Узел синфазирования обеспечивает автоматическую подстройку фаз с постоянной точностью.

Блок опорных импульсов формирует импульсы, необходимые как для работы самого контроллера, так и его телеуправления.

В блоке управления формируется временная программа управления перекрестком с помощью задатчика времени, позволяющего заранее установить длительность сигналов в различных фазах движения. Такты переключаются либо в соответствии с программой блока управления, либо при подаче сигнала от управляющего пункта, либо от внешних устройств, например от выносного пункта управления (ВПУ). Подключение к блоку управления детекторов транспорта позволяет продлить действие разрешающих сигналов, если не обнаружен разрыв в транспортном потоке в направлении, где включен зеленый сигнал. Переключение сигналов блоком 3 может произойти и по запросу пешехода с помощью табло вызова пешеходом (ТВП). Кроме этого, с помощью этого же блока перекресток может быть переведен на режим желтого мигающего сигнала. Таким образом, блок управления может реализовать различные режимы управления по требованию задатчика времени, запросов УП или внешних устройств.

Блок контроля следит за правильностью отработки тактов светофорной сигнализации, а также за исправностью силовых цепей контроллера. Исправность фиксируется узлом индикации, выводимой на лицевую панель контроллера и выносного пульта управления. При системном управлении эта информация поступает также в УП. Сигнал о неисправности контроллера служит основой для принятия решения по управлению в критических ситуациях.