STRATEGIA DE CONTROL UTOPIA-SPOT

Sistemul UTOPIA-SPOT reprezintă o strategie de management al traficului rutier urban ce combină optimizarea la nivel local, caracterizată de viteza de răspuns ridicată la schimbările de trafic, cu interactiunea puternică cu celelalte intersectii şi optimizarea globală pe arii extinse.

Optimizarea la nivel local facilitează adaptarea unui sistem de prioritizare a transportului public urban, datorită vitezei de răspuns, ceea ce este mai greu realizabil cu o configuraţie centralizată, mai ales în mari aglomerări urbane unde transportul public este bine reprezentat şi cererea de prioritate la semafoare ar putea sufoca sistemul de calcul centralizat. Optimizarea la nivel local reprezintă o funcţie obiectivă de analiză a costurilor, ce încorporează termeni de calcul pentru întârziere şi opriri la stop de pe legăturile care aduc şi eliberează trafic din intersecţia în cauză, termeni legaţi de analiza cozilor de vehicule etc. Toţi aceşti termeni sunt configurabili şi au ponderi diferite, ce se pot adapta funcţie de caracteristicile legăturilor sau a ariei supravegheate. Există, de exemplu, ponderi separate pentru traficul privat faţă de cele pentru transportul public. Prin introducerea de termeni care reprezintă costuri pe aceste legături, se reuşeşte coordonarea în ansamblu, intercorelat, a mai multe intersecţii înlănţuite. Intensitatea acestei interacţiuni poate fi configurată după dorinţă în cadrul sistemului UTOPIA. Mecanismul este, de asemenea, utilizat pentru funcţionalităţi de tip “gating”, adică de permitere a accesului pe artere principale pe ferestre scurte de timp, pe baza determinării golurilor între vehiculele care circulă în coloană. Optimizarea la nivel local se realizează pentru fiecare intersecţie în incremente scurte de timp, iar optimizarea la nivel de zonă utilizează o scară mai mare de timp.

O reţea poate fi divizată într-un număr arbitrar de zone. La limitele acestor zone, interacţiunea dintre intersecţiile învecinate poate coordona în mod selectiv diferitele zone.

Detectia traficului

Din punct de vedere general, estimarea densităţii traficului necesită detectoare de trafic(de tip buclă electromagnetică sau de alte tipuri):

• La intrarea în intersecţie, pe fiecare bandă, pentru măsurători de densitate trafic şi modelare cozi de vehicule;

• La ieşirea din intersecţie, pe fiecare bandă de circulaţie, pentru estimarea parametrilor dinamici (procente de viraje, rapoarte părăsiri legătură etc.).

Acolo unde sistemul UTOPIA controlează mai multe intersecţii pe un coridor sau o reţea de intersecţii adiacente, detectoarele de la ieşirile fiecărei intersecţii din amonte se comportă ca detectoare de intrare pentru intersecţiile din aval. În această situaţie, informaţiile de la detectoare sunt distribuite în mod automat prin reţeaua de comunicaţii a sistemului şi nu este nevoie de secţiuni dublate pentru măsurători.

Detectoarele trebuie astfel amplasate încât să nu fie influenţate de traficul staţionar generat de prezenţa cozilor de vehicule la semafoare. În plus, pentru identificarea traficului de pe fiecare bandă în mod separat este nevoie să se amplaseze câte un detector pe fiecare bandă. Numărul de vehicule şi gradul de ocupare reprezintă principalele informaţii furnizate de fiecare detector.

Din punct de vedere practic, nu toate mişcările vehiculelor necesită monitorizare şi nu toate benzile trebuie echipate cu detectoare: numai acele mişcări în care volumele de trafic trebuie optimizate şi nu sunt neglijabile, ele variind pe durata unei zile. Acolo unde volumele de trafic sunt neglijabile (nu este afectat procesul de optimizare), sau unde acestea pot fi definite prin valori medii zilnice, nu este necesară amplasarea de detectoare de trafic.

Strategia de optimizare

Cele mai importante elemente în realizarea optimizării traficului sunt estimarea şi predictia. UTOPIA-SPOT utilizează tehnici avansate în combinaţie cu configuraţii flexibile de detecţie, precum şi date istorice ce permit dirijarea traficului şi în absenţa funcţionării detectoarelor, utilizând istoricul nivelurilor de trafic înregistrate la aceleaşi date şi/sau în aceleaşi condiţii. Realizarea optimizării la nivel local are şi un alt mare avantaj, atât pentru sistemul de reglare a traficului, cât şi pentru cel de management al transporturilor publice: nu încarcă reţeaua de comunicaţii cu mesaje, întrucât o bună parte din calculele de optimizare se realizează local, fără a mai fi nevoie să se transmită datele prin sistem. În acest mod este micşorată şi durata de răspuns.

UTOPIA/SPOT este o strategie de control al semnalelor de trafic dezvoltată de Mizar Automazione din Torino, Italia şi a fost instalată pentru prima dată în intersecţiile din Torino. SPOT este utilizat acum în mai multe oraşe din Italia şi, de asemenea, din Olanda, SUA, Polonia, Norvegia, Finlanda, Suedia, România şi Danemarca. UTOPIA/SPOT a fost comercializat la început de Peek Traffic, până când SWARCO Traffic Management Division a cumpărat Peek (Scandinavia) şi a moştenit drepturile de comercializare ale sistemului UTOPIA.

Exemplu de retea redusă de tip UTOPIA-SPOT

Există o funcţie separată pentru monitorizarea vehiculelor destinate transportului public în reţea: locatorul transportului public. Pe baza informaţiilor de la diferite tipuri de detectoare şi pe baza estimării duratelor de călătorie ale acestui tip de vehicule, sunt predicţionate momentele sosirii acestora la intersecţii. Şi la noi în ţară este instalat un sistem similar, pe linia de metrou uşor 41 şi în reţeaua BTMS (Bucharest Traffic Management System), care conţine peste 150 de intersecţii centralizate.

În general, optimizarea tradiţională a reţelelor de drumuri şi intersecţii trebuie să se bizuie în primul rând pe măsurători ale traficului în reţea. Apoi este calculat un optim la nivelul reţelei, de exemplu pentru pe durata unui ciclu de semnalizare, pentru toată zona. În zonele controlate de sistemul UTOPIA-SPOT optimizările se fac însă mai întâi la nivelul fiecărei intersecţii şi apoi la nivelul zonal. La nivelul intersecţiei optimizarea consideră că intersecţiile învecinate interacţionează cu intersecţia în cauză; în principiu, fiecare intersecţie îşi calculează propria optimizare şi ciclurile pot varia de la o intersecţie la alta.

Un element tehnic semnificativ al sistemului SPOT este că acesta a fost proiectat iniţial pentru a acorda prioritate vehiculelor de transport public. Ideea care stă la baza sistemului SPOT este ca acesta să execute calculele pentru ajustarea duratelor de semnalizare (setarea semafoarelor), în timp real, cu scopul de a minimiza „costul” socio-economic total al sistemului de trafic.Principalele „costuri” sunt produse de întârzierile şi de opririle vehiculelor. Pentru a acorda prioritate pentru autobuze şi tramvaie, acestor vehicule le-au fost asociate costuri mai mari.S i s t e m u l S P OT a r e n e v oi e d e bu c l e d e te c t o a r e l a î n c e p u t u l f i e că r e i l e g ăt u r i , p e n t r u a n u m ă r a v e h i c u l e l e d e p e f i e c a r e b a nd ă . SPOT este un modul ce conţine un program special, care operează pe un procesor separat,conectat la automatul de trafic al semaforului printr-o interfaţă dedicată; procesorul poate fi realizat pe o placă de cablaj separată sau poate fi parte a unui PC industrial complet. Echipamentele SPOT din fiecare intersecţie schimbă informaţii cu cele învecinate lor,

folosind un sistem de tip AVL pentru monitorizarea transportului public, comunicând în acelaşi timp cu un program la nivel central.

În UTOPIA-SPOT pot fi distinse trei niveluri:• nivelul central de calcul,• automatul de trafic• semafoarele.

Principiul de organizare pentru SPOT

Unitatea SPOT este integrată în automatul de trafic şi se ocupă de optimizarea locală. În consecinţă, partea inteligentă a UTOPIA este concentrată strict în stradă. În acest mod este posibilă construirea treptată a unei reţele zonale, prin conectarea unităţilor SPOT la diverse intersecţii. De aici rezultă că nu este necesar de la început calculatorul central, folosit în principal pentru supraveghere şi monitorizare. Rezultatele au demonstrat că atunci când este vorba de mai mult de 10 intersecţii, este recomandabil să se conecteze la unităţile SPOT un sistem central.Pentru a se permite automatelor de trafic să răspundă la situaţia reală, este necesară realizarea comunicaţiei între intersecţia controlată şi intersecţiile vecine. Această reţea este totodată capabilă să comunice cu alte sisteme, cum ar fi sistemele de indicare dinamică a parcărilor sau cu cele de informare dinamică în staţiile de autobuze.

Elemente caracteristice ale strategiei UTOPIA-SPOT

F a ţ ă d e al t e s i s t e m e , U T O P I A r e a l i ze a z ă op t i m i z a r e a c hi a r l a ni v e l l o ca l , î n i n t e r s e c ţ i e , c e e a c e a d u c e b e n e f i c i i m a r i î n p r i v in ţ a t i m p u l u i d e r ă s p u n s ş i a r e du ce r i i n i v e l u l u i d e d a t e t r a n s m i s p r i n r eţe a u a d e c o m u n i c a ţ i i .

Prin urmare, costurile instalării unui astfel de sistem se reduc din aceste puncte de vedere. În plus, sistemul SPOT a fost conceput pentru a realiza managementul cererilor de prioritate în intersecţii pentru mijloacele de transport în comun.

Sistemul SPOT are scopul de a minimiza timpul total consumat de vehiculele private în timpul călătoriei lor, ţinându-se cont de condiţia ca vehiculele de transport public (pentru care se solicită o prioritate ponderată) să nu oprească în intersecţiile semaforizate.

Descompunerea problemei este realizată folosindu-se o regulă topologică: pentru fiecare intersecţie din reţeaua controlată este definită câte o sub-problemă. Apoi sunt create: u n c on t r o l r o bu s t a l r ă s p u n s u l u i p e n t r u i n te r s ecţ i e şi r e g u l i c o n s i s t e n t e p e n t r u i n t e r acţ iu n e a d i n t r e i n t e r s e cţ i i . Pentru a se garanta stabilitatea şi fiabilitatea la nivel reţea, interacţiunile sunt definite cu un nivel superior sau printr-un plan temporal de referinţă.Pentru fiecare intersecţie sau zonă semaforizată (o zonă este formată din mai multe intersecţii conectate) operează un sistem de control local, care interacţionează cu sistemele locale ale intersecţiilor învecinate, la nivel zonal.I n te r s e c ţ i a e s t e p r i v i t ă c a u n s i s t e m di n a m i c d i s c r et , î n c a r e t i m p u l e s t e s u b d i v i z a t î n t r e p t e d e t r e i s e c u n d e , i a r t op o l o g i a e s t e m o d el a t ă d u p ă m o d e l u l d e i n t e r s ec ţ i e d e s c r i s m a i j o s. La ni v e l l o c a l , r eţe a u a r u t i e r ă e s t e r e p r ez e n t a t ă p r in t r - u n s e t d e i n t e r s e c ţ i i şi a r te r e c on t r o l a t e , o a r te r ă f iin d p o r ţ i u n e a d e d r u m o r i e n t a t d i n t r e d ou ă in t e r s e c ţ ii .

Componenta elementară a modelului este “legătura”.

L e g ă t ura r e p r ez i n t ă o e n t i t at e l o gi c ă d e f ini t ă p r i n g r u p a r e a m i ş că r o l o r t u t u r o r v e h i c u l e l o r d e p e a r t e r e c a r e a u a ce l e a şi f a z e f a vo r a bi l e d e s e m a f o r i z a r e şi c a r e p e r m i t d e p la s ă r i c u a c e le a şi c o n f l i c t e î n i n t e r s e c ţ i e . F i ec a r e l e g ă t u r ă a p a r ţ i n e u n e i a r te r e , i a r o a r te r ă p o at e g e n e r a m a i m u l t e le g ăt u r i , î n f u n c ţ i e d e v i r a j el e p e a r t e r ă p e r m i s e , d e c on f i g u r a r e a s e m a f o r u l u i ş i d e r e gu l i l e d e t r a f i c d i n i n t e r s ecţ i e . Pentru fiecare cantitate sau parametru legat de arteră, sunt definite o cantitate sau un parametru pentru legătură, corelate cu o regulă de corespondenţă. Ca rezultat, modelul de intersecţie utilizat de controlul local este format în principal din legături care corespund arterelor de intrare.Elementele implicate în model sunt:

• Virajele permise;• Fluxurile de satura{ie (pe fiecare viraj);• Durata parcurgerii legăturii pentru traficul privat;• Timp de traversare al intersec{iei pentru traficul privat (pe viraj);• Capacitatea legăturii;• Regulile de coresponden{ă arteră/legătură;• Conectarea cu intersec{iile adiacente controlate.

Controlul local este format din două modele principale ce interacţionează între ele: "observatorul stării intersectiei" şi "controlul intersectiei" (numite în continuare "observator" şi "controler”).

O b s e r v a t o r u l a c t u a l i z e a z ă ce a m a i b u n ă e s t i m a r e a s t ă r i i i n t e r s e c ţ i e i , p e b a z a t u t u r o r d a t e l o r d i s p o n i bi l e : nu m ă r ă t o r i d e t r a f i c şi s t a r e a g r u p u l u i d e s e m a f o a r e . E l e m e n t e l e d e s t a r e a l e i n t e r s e c ţ i e i s un t v e h i c u l e l e c e t r e b u i e s e r v i t e p e n t r u f i eca r e le g ăt u r ă d e i n t r a r e ,

g r u p at e î n t r e p t e d e t r e i s e c u n d e . Î n a c e a s t ă d e f i ni r e a s t ă r i i i n t e r s e c ţ i e i , v e hi c u l e l e d e t r a n s po r t p ub l i c s u n t t r a t a t e î n a cel a şi m o d c a v e h i c u l e l e p r i v a te .

Previziunile asupra momentului de sosire al vehiculelor de transport public cărora trebuie să li se acorde prioritate sunt realizate de automatul de trafic. La sfârşitul fiecărui ciclu de semaforizare (definit aici ca o secvenţă de faze şi nu ca durată fixă) este realizat un echilibru între toate legăturile de intrare, cu scopul de a se verifica estimarea de stare realizată şi, dacă este necesar, pentru a se actualiza starea finală şi a se îmbunătăţi estimarea parametrilor intersecţiei (procentajul de viraje, fluxurile de saturaţie, surse şi scăderi de trafic).Co n t r o le r u l d e t e r m i n ă p l a n u l d e s e m n al i z a r e c e t r e b u i e a p l i ca t s e m a f o a r e l o r . Ordinele de start şi stop sunt date pentru fiecare grup de semnale, inclusiv pentru grupurile de semnale pietonale. Acest lucru este realizat prin optimizarea unei funcţii corespunzătoare, adaptată la situaţia de trafic curentă din intersecţie. Optimizarea este realizată pe un orizont de timp pentru următoarele 120 se secunde şi este repetată la fiecare trei secunde. Configurările optime de semnal rezultate funcţionează efectiv numai pentru trei secunde. Controlul în buclă închisă obţinut în acest mod poate fi privit ca un “Co n t r o l a l r ă s p un s u l u i î n b u c l ă d e s c h i s ă ” sau ca o aplicaţie a conceptului de “O r i z o n t i n fi n i t ”.Pentru garantarea optimizării şi corectitudinii controlului la nivel reţea, funcţia (de exemplu funcţia cost) optimizată de controler a fost proiectată prin adoptarea conceptului„unei interacţiuni strânse”: funcţia ia în considerare starea intersecţiilor adiacente, astfel menţinând o capacitate de construire în buclă închisă a unei coordonări dinamice a semnalelor, şi se află sub restricţiile impuse de limitele date de controlul la nivel zonal (rămânând în acelaşi timp sensibilă la criteriile dependente de trafic).

Diagrama functională a sistemului SPOT

Elementele care intră în determinarea costurilor sunt:

• Timpul consumat de vehicule la parcurgerea legăturilor de intrare;• Numărul opririlor pe legăturile de intrare. Prin opriri sunt definite

vehiculele care sosesc la linia de stop atunci când există coloană de vehicule;• Coloane în exces pe legăturile de intrare (acest termen ia în calcul coloanele

care depăşesc pragul de sigurantă, prag proportional cu capacitatea maximă a legăturilor);

• Timpul consumat pe legăturile de ieşire de către vehiculele care ies din intersectie (Aceşti termeni controlează principiul „interactiunii strânse” la nivel de intersectie. Ei asigură pentru intersectie coordonarea controlului şi stabilitatea acestuia la nivel regional);

• Timpul consumat de vehiculele de transport public ce trebuie să primeascăprioritate în intersectie;

• Deviatii de la planul de referintă comandate de nivelul central (acest element controlează „interactiunea strânsă” cu nivelul regional şi permite ca gradul de interactiune dintre cele două niveluri să fie schimbat în mod dinamic);

• Deviatii de la setarea semnalelor decisă la iteratia anterioară (acest element contribuie la fluenta controlului regional).

Algoritmul încearcă să adapteze strategia de control la planul de referinţă. Strategia de control decisă la iteraţia precedentă este deplasată spre orizont în conformitate cu timpul trecut de la calculul precedent (de obicei 3 secunde). Algoritmul tratează vehiculele de transport public în perspectivă. Strategia de control astfel obţinută este apoi adaptată pentru a crea o fereastră de verde care să acopere timpii de sosire predicţionaţi. Este aplicată o metodă euristică, ce minimizează timpul pierdut pentru vehiculele de transport public.Ultima treaptă o reprezintă optimizarea analitică. Un algoritm modifică strategia euristică pentru prima parte a orizontului („orizont de buclă închisă”), minimizând funcţia incrementată cu un cost „previzionat”. Acest termen suplimentar alocă un cost modificărilor care pot apare în strategia deja definită în a doua parte a orizontului („orizont de buclă deschisă”), cu scopul de a se conforma strategiei în buclă închisă şi a respecta toate restricţiile. Mai mult, este luată în calcul starea intersecţiei (coloanele de vehicule) existentă la sfârşitul orizontului în buclă închisă.Orizontul în buclă închisă este de obicei de 30 – 50 secunde şi este definit ca având lungimea maximă posibilă, în funcţie de complexitatea problemei intersecţiei. În orice caz, este suficient de lung pentru a conţine sosirile predicţionate pe baza numărătorilor de trafic efective. Pentru a se introduce o stabilitate suplimentară în schema de control globală, controlul local acţionează conform unui ordin de prioritate decis la nivel zonal. UTOPIA constituie un sistem de trafic optimizat pe baza fluxurilor de trafic, nu a vehiculelor individuale. UTOPIA răspunde situaţiilor reale din intersecţii, dar „nu uită” situaţia intersecţiilor învecinate. Obiectivele strategiei pot fi importate şi schimbate cu uşurinţă, folosind o infrastructură flexibilă. Această infrastructură face posibilă şi comunicarea cu alte sisteme dinamice de trafic. UTOPIA poate controla intersecţiile din reţele variate, de la cele mici (3-10 intersecţii), la intersecţii foarte mari.UTOPIA este un sistem robust, care necesită un control minim din partea operatorului.Faptul că unitatea SPOT controlează direct controlerul de trafic, şi nu semaforul, face posibilă implementarea sistemului UTOPIA oriunde, independent de configuraţia controlerului de trafic.

Diagrama de timp a programului SPOT

Sistemul UTOPIA-SPOT este flexibil şi are fată de sistemul SCOOT avantajul că nu încarcă reteaua de comunicatii cu mesaje, deoarece procesarea se face la nivel local sau zonal. De asemenea, acest sistem mai are următoarele proprietăti:

• Poate identifica şi recunoaşte în timp real variatiile în conditiile de trafic;

• Acordă suficientă independentă fiecărei intersectii pentru a permite modificarea strategiilor locale de semnalizare în conformitate cu cerintele traficului şi a coordona intersectiile înlăntuite functie de dinamica traficului;

• Asigură fiecare intersectie cu capacitatea de a schimba informatiile necesare pentru calculul variatiilor coordonate din planurile de semnalizare;

• Permite auto-diagnosticarea prin intermediul unei monitorizări centralizate a stării întregii retele de semafoare;

• Cotinuă să functioneze şi în cazul întreruperii unei componente fundamentale a retelei;

• Asigură un grad înalt de modularitate şi posibilitatea expansiunii rapide cu intersectii adiacente

În plus, toate aceste facilităţi realizează în ansamblu şi alte beneficii, cum ar fi:

• Supervizarea întregii reţele de drumuri, controlul automat al condiţiilor de trafic şi identificarea/reprezentarea potenţialelor puncte critice în reţea cu incidenţă repetată a evenimentelor;

• Analiza detaliată a caracteristicilor traficului în zona observată, pe baza datelor statistice înmagazinate automat de către sistem;

• Avantaje considerabile în mentenanţă, datorită sistemului avansat de management al defectărilor şi posibilităţii de intervenţie facilă pentru modificarea şi completarea planurilor de semnalizare la semafoare.

UTOPIA funcţionează pe baza unei structuri ierarhice atât în relaţia cu funcţiile de control cât şi în procesul de monitorizare a reţelei. Există două niveluri: n i v e l u l c e n t r a l şi n iv e l u l l o c a l . Este de remarcat faptul că aceste două niveluri operează în mod independent, cu toate acestea ele rămânând coordonate. În timp ce nivelul central este responsabil pentru monitorizarea şi controlul reţelei privită în ansamblu, nivelul local controlează intersecţiile singulare în coordonare cu intersecţiile adiacente şi de asemenea, cu nivelul central.

Arhitectura ierarhizată face posibilă, de asemenea, integrarea sistemului cu arhitecturi având un grad mai mare de complexitate, ce pot dispune de niveluri superioare de control şi monitorizare.

Facilităti de nivel superior

Din punctul de vedere al controlului întregii reţele, n i v e l u l c e n t r a l este cel care determină criteriul general de control. Pentru diferitele zone ale reţelei, şi pe baza cererii de trafic determinate prin măsurare, precum şi pe baza istoricului, nivelul central calculează un plan sta{ionar optim, care este utilizat ca referinţă pentru automatele de trafic. În plus, nivelul central furnizează celui local criteriile de optimizare pe care trebuie să le aplice în reglarea traficului. Aceste criterii de optimizare constau în:

• Factori de ponderare care se aplică algoritmului de optimizare calculat de automatele locale de trafic;

• Profilele cozilor de vehicule aşteptate în reţea ce influenţează costurile(duratele de tranzit) ale legăturilor.

Nivelul central poate fi integrat, la rândul său şi coordonat de un alt nivel, superior (Supervizor). Se poate lucra astfel într-un context cooperativ. Strategiile de mobilitate globale (debite şi viteze dorite ale traficului) sunt folosite pentru a determina planurile de referinţă, precum şi criteriile de optimizare pentru nivelul local. Toate aceste metodologii intră în categoria controlului cooperativ.

UTOPIA are un răspuns de tip adaptiv la variaţiile de trafic. Prin monitorizarea continuă a cererii de trafic – atât a traficului privat, cât şi a transportului public urban, sistemul aplică tehnici de optimizare destinate minimizării duratelor de timp de parcurgere a reţelei şi a numărului de opriri la semafoare. Pentru a se obţine acest deziderat, sistemul aplică controlul în buclă închisă la ambele niveluri funcţionale. Un bloc funcţional are sarcina de a achiziţiona datele de trafic şi de a realiza un estimator de stare al zonei controlate. Un al doilea bloc calculează strategia optimă de control pentru reglarea unei singure intersecţii din reţea, pe baza stării estimate.

Strategiile de control al semnalizărilor pentru reţea sunt rezultatul unui proces de optimizare. Sistemul actualizează politica de control, care constă în minimizarea funcţiilor de cost. Principalii termeni consideraţi sunt duratele de tranzit pe reţea şi numărul de opriri la semafoare a vehiculelor, atât particulare cât şi celor destinate transportului public de călători. Funcţia de cost reprezintă o funcţie de starea estimată a reţelei şi este influenţată la nivel local de o serie de factori de ponderare ce determină criteriul de control (coordonare {intă).

DETECŢIE STARE REŢEA

Strategie control

Strategie control

Automat de trafic

Strategie control

Strategie control

Factori de pondere

Detectoare de trafic

Strategia de control optimizat cooperativă, în buclă închisă de la sistemul UTOPIA

Aşa cum s-a precizat anterior, la fiecare pas (adică la trei secunde), sistemul local aplică algoritmul de optimizare pentru a determina cea mai bună politică de control în intersecţie, pentru un orizont de timp de două minute. Această strategie de control se aplică trei secunde, înainte de a fi recalculată pe baza datelor provenite din trafic. La acest nivel se adoptă principii ca: interac{iunea intensă, previziunea şi coordonarea-{intă. De fapt, algoritmul de optimizare ţine cont de efectele politicii de control în ceea ce priveşte intersecţiile din amonte (coordonarea-ţintă). Se ia în considerare şi politica de control adoptată de intersecţia din aval (previziune).

Funcţia de cost adoptată de automatul local de trafic constă dintr-o varietate de elemente atât pentru legăturile de intrare, cât şi pentru cele de ieşire. Aceste elemente sunt:

• Durata de parcurgere a legăturii de către traficul particular;

• Numărul de opriri la semafoare pentru traficul particular;

• Protecţia funcţie de capacitatea de stocare a legăturilor;

• Durata de parcurgere a legăturii de către vehiculele transportului public;

• Numărul de opriri la semafoare pentru transportul public;

• Profilul dorit al cozii, funcţie de lungimea ciclului.

Pentru fiecare dintre aceste valori se asociază un factor de cost, precum şi profilul dorit al cozii pentru toate legăturile din intersecţie, de la nivelul central, funcţie de politica de control adoptată la nivelul întregii reţele. Acest mecanism stă la baza aplicării principiului „coordonării-ţintă”.

Capacitatea de a reacţiona aproape imediat la schimbările de trafic din intersecţie face controlul foarte eficient, prin reacţie imediată la perturbaţiile locale cauzate de acordarea priorităţii pentru mijloacele de transport în comun. Optimizarea se extinde pe un orizont de timp de 45-60 secunde. Pentru a lua în considerare efectele acestei politici de trafic pe termen mai lung se aplică un alt criteriu de evaluare: costul terminal. Acest criteriu compară starea predicţionată a intersecţiei la sfârşitul orizontului de timp cu starea predicţionată pentru toată zona din care face parte intersecţia.

Graficul întârzierii provocate de acordarea prioritătii mijloacelor de transport în comun

În figura de mai sus este prezentat cazul real înregistrat în Roma2, în care a fost indusă prioritate pentru mijloacele de transport în comun, situaţie în care traficul particular este afectat de o perturbaţie, pe care sistemul încearcă să o atenueze cât mai rapid. Prioritatea acordată mijloacelor de transport în comun afectează în mod notabil conflictele de trafic, însă întârzierea provocată de această prioritate „forţată” este recuperată în cel mai scurt timp posibil prin intermediul algoritmului de control. Figura de mai jos prezintă cererile de acordare a priorităţii (pătratele roşii) şi evloluţia lungimii cozilor în aceeaşi direcţie cu sensul de deplasare a mijloacelor de transport în comun (graficul de culoare roşie) şi cele conflictuale (graficul de culoare neagră). Blocurile de culoare neagră şi roşie reprezintă fazele de semnalizare favorabile fiecărei direcţii.

L.201T.208 L.201

T.209

Graficul recuperării întârzierilor produse de perturbarea traficului prin acordarea prioritătii pentru mijloacele de transport în comun

Funcţia de control la nivel central are sarcina de a determina orizonturile de timp pentru câteva minute, planul de referinţă pentru întreaga reţea, care ţine cont de strategia de control globală (de exemplu, axe cu prioritate, strategii de management pentru macro- congestii) şi strategii pentru managementul mobilităţii. Funcţia de control poate gestiona aceste strategii după cerere şi cu viteza dorită de implementare, de la un nivel de control superior.

Pe baza acestor informaţii, se calculează planul de referinţă comun pentru mai multe zone din care este formată reţeaua. Acest plan este ulterior translatat în parametri de control (factori de ponderare pentru legături, profile estimate pentru cozi) necesare pentru coordonarea în mod adaptiv a reţelei şi transmiterea ordinelor către automatele de trafic. De asemenea, nivelul central de control este capabil să recepţioneze în timp real informaţii privind eventualele anomalii şi congestii de trafic şi să comute strategiile de management conform acestor date de intrare.

Spre deosebire de alte sisteme similare, UTOPIA este diferit prin aceea că permite acordarea priorităţii pentru mijloacele de transport in comun pe baza utilizării previziunilor privind momentele de sosire în intersecţie a acestora. Această funcţie presupune utilizarea unor senzori dedicaţi pentru mijloacele de transport în comun şi a unei logici de predicţie a intervalului de sosire în intersecţie. Fiecare nouă detecţie produce o nouă previziune de timp pentru intersecţia următoare.

Implementări mai recente nu mai folosesc senzorii montaţi în apropierea drumului pentru vehiculele de transport în comun, ci sisteme AVM3 ce comunică cu nivelul central şi algoritmii de optimizare. Se remarcă următoarele avantaje pentru această configuraţie:

• Nu necesită echipament suplimentare nici la bord şi nici la sol (senzori sau transmiţătoare), evitând astfel problemele legate de mentenanţă;

• Permite previziuni de timp mult mai precise (sistemul SAE-AVM conţine mai multă informaţie);

• Permite acordarea diferenţiată a priorităţii pentru anumite categorii de vehicule: fie prioritate absolut pentru întreaga linie, fie prioritate limitată pentru un vehicul special la un moment dat şi orizont topologic (adică, de exemplu, numai pentru vehiculele întârziate pe traseu);

• Exploatează sistemul la potenţialul complet al acestuia, de asemenea pentru direcţiile cu care se încrucişează arterele controlate;

• Este posibilă integrarea priorităţii la semafoare cu necesităţile parcului de transport auto urban (de exemplu, pentru regularizarea serviciului, pentru managementul vehiculelor întârziate);

• Permite acordarea unor politici de management diferenţiate: de exemplu, dacă există congestii de trafic, strategia de control urmăreşte nu atingerea graficelor de drum pentru transportul în comun, ci regularizarea acestora pe traseu, astfel încât intervalele între vehicule să fie cât mai uniforme.

Exemplu de ecran de control UTOPIA pentru o intersectie