Контроллеры семейства KOMKON для адаптивного управления дорожным

УДК 656.013
Контроллеры семейства KOMKON для адаптивного управления
дорожным движением
Наумов В.С., Суховаров М.А.
На сегодняшний день использование традиционных методов решения
проблем дорожного регулирования со статическими программами
регулирования не являются эффективными инструментами управления в
условиях многократно увеличившейся нагрузки на транспортную сеть
городов. В современных городах необходимы новые подходы и
соответствующий инструментарий для решения задач разгрузки
транспортных потоков, среди которых наиболее перспективными является
применение методов адаптивного управления. Адаптивное управление
позволяет гибко реагировать на ситуации, возникающие на транспортной сети
городов, эффективнее разгружать сложившиеся заторы. Среди украинских
производителей оборудования для управления дорожным движением
разработку принципиально новых контроллеров, реализующих функции
адаптивного
управления,
осуществляет
НПП
«Система+Сервис».
Предприятие в настоящее время разрабатывает контроллеры, позволяющие на
основании данных о транспортной обстановке, полученных от датчиков, а
также на основании имеющихся статистических данных принимать решения
относительно изменения длительности отдельных направлений цикла
светофорного регулирования.
С весны 2013 г. НПП «Система+Сервис» начало разработку
принципиально нового контроллера КОМКОН-КДК-06 на базе более мощных
процессоров АРМ 7 и АРМ 9 под управлением операционной системы Linux.
Основными задачами данного контроллера являются:
- управление светофорными объектами как в локальном режиме, так и в
составе автоматизированных систем координированного управления
дорожным движением (АСУДД);
- управление из центрального пункта управления (ЦПУ) или от
контроллера-координатора;
- управление светофорным объектом на перекрёстке любой сложности с
учётом расширенного набора требований стандартов ДСТУ;
- осуществление связи с центральным диспетчерским пунктом по любому
доступному каналу связи;
- сбор информации об интенсивности движения и загруженности
перекрёстков, анализ и обработка полученной информации и оперативная
разгрузка перекрёстков от скоплений транспорта;
- ведение архива действий контроллера с возможностью последующего
извлечения информации при рассмотрении спорных ситуаций.
В состав контроллера КОМКОН-КДК-06 входят:
- силовой блок (автомат, сетевой фильтр, силовой ключ, блок защиты от
короткого замыкания, блок защиты от запредельного напряжения, блок
грозозащиты);
- каркас 6U с модулями (модуль центрального процессора, модуль
питания, модули управления силовыми выходами, модуль контрольного
процессора).
Модуль центрального процессора контроллера КОМКОН-КДК-06
построен на базе компьютерного модуля Colibri iMX6 Dualite 512 MB ITV1.0A (для реализации функций коммуникации, вычисления и контроля) и
ATXMega256A3 (для управления силовыми модулями). Модуль включает в
себя 800 MГц двухядерный ARM Cortex™ A9 процессор, ОЗУ DDR3 512 Мб
(разрядность 64 бит), 4 Гб eMMC NAND флэш (8 бит), GPS-приёмник
сигналов точного времени, а также GSM-модем с поддержкой двух SIM-карт.
Модуль центрального процессора имеет при этом следующие каналы связи:
- Ethernet 100Мбит/c;
- USB 2.0 Host-интерфейс;
- USB 2.0 OTG-интерфейс;
- канал связи GPS/GPRS/EDGE (этот канал может быть использован в
качестве резервного для передачи в центр сообщения о пропадании
напряжения питания на светофорном объекте);
- 4 UART с возможностью поддержки последовательных каналов связи с
интерфейсом RS485 (через UART может быть подключен радиомодем для
организации связи по радиоканалу).
Модуль центрального процессора работает в промышленном диапазоне
температур от -40°C до +85°C под управлением операционной системы Gentoo
Linux.
Программирование контроллера на работу по заданным циклограммам в
локальном режиме производится при помощи стандартного модуля FLASHпамяти, подключаемого к USB, либо удалённо через Ethernet.
Модуль контрольного процессора построен на ATXMega256A3 и
предназначен для независимого контроля состояния выходов контроллера,
при этом поддерживается от одного до восьми выходных модулей
(определяется технологической задачей). Каждый выходной модуль является
интеллектуальным и может программироваться для управления сигналами
красного, зеленого или желтого цветов в любой комбинации. Наличие схем
контроля тока и напряжения позволяет избежать аварийных ситуаций при
пропадании красных сигналов (контроллер переходит в режим желтого
мигания) и при одновременном включении зеленых сигналов в конфликтных
направлениях (контроллер переходит в режим отключения светофоров), а
также определить количество перегоревших светоизлучающих элементов по
каждому направлению. К контроллеру могут быть подключены датчики
интенсивности движения (видеокамеры, инфракрасные, радарные,
ультразвуковые датчики, имеющие выход типа «сухой контакт») и приборы
мониторинга скорости движения; кроме того, могут быть подключены
датчики определения загазованности для проведения мониторинга атмосферы
перекрестков.
Продвижению на рынок KOMKON-КДК-06 препятствовала сложившаяся
в Украине тяжёлая экономическая и военно-политическая обстановка.
Осуществлять разработку программного обеспечения для KOMKON-КДК-06
было не целесообразно из-за нехватки ресурсов и отсутствия перспектив
продажи новых контроллеров в Украине. Руководством НПП
«Система+Сервис» было принято решение переключиться на создание
устройства, которое бы управляло существующими контроллерами в
адаптивном режиме. Задача разработки нового контроллера преобразовалась
в задачу разработки платы для адаптивного управления КОМКОН-КДАР
(контроллер дорожный адаптивного регулирования).
Управление контроллерами реализуется на базе трех независимых
приложений под управлением Gentoo Linux:
- trafficController:
является
основным
приложением,
которое
осуществляет управление семейством KOMKON-КДК контроллеров по
протоколу КОМКОН по RS-232 интерфейсу, а также является хабом для
обмена сообщениями между КОМКОН-АСУДД через Ethernet и передачи
команд КОМКОН-КДК по RS-232 интерфейсам; приложение взаимодействует
с GSM-приёмником для получения сигналов точного времени и GSM\GPRSмодемом по UART-интерфейсам;
- sensoreController: отвечает за работу с детекторами транспорта по
Ethernet или через интерфейсы типа «сухой контакт»; статистика и
мгновенные значения передаются в trafficController; данные записываются в
приложение базы данных SQLite; кроме того, состояние работы передаётся в
stateController (работа / аварийное состояние);
- stateController: приложение, собирающее состояния работы по
trafficController и sensoreController; основные состояния и ошибки
записываются в журнал системы, а также отображаются в виде подсветки
светодиодов на плате КОМКОН-КДАР.
Разрабатываемые
НПП
«Система+Сервис»
оборудование
и
соответствующее программное обеспечение позволяют осуществлять
адаптивное управление дорожным движением в условиях крупных городов.
Для их внедрения необходимы капитальные вложения, на порядок меньшие
стоимости мировых аналогов.