Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 3(173)

Рубрика журнала: Информационные технологии

Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3, скачать журнал часть 4

Библиографическое описание:
Пучков А.Д., Середа И.А. ТЕХНОЛОГИЯ УМНЫХ СВЕТОФОРОВ // Студенческий: электрон. научн. журн. 2022. № 3(173). URL: https://sibac.info/journal/student/173/240213 (дата обращения: 29.03.2024).

ТЕХНОЛОГИЯ УМНЫХ СВЕТОФОРОВ

Пучков Алексей Дмитриевич

студент 3 курса бакалавриата кафедры промышленной информатики, МИРЭА-Российский технологический университет (РТУ МИРЭА),

РФ, г. Москва

Середа Илья Андреевич

студент 3 курса бакалавриата кафедры промышленной информатики, МИРЭА-Российский технологический университет (РТУ МИРЭА),

РФ, г. Москва

АННОТАЦИЯ

Технологии часто делают жизнь людей лучше. Однако для каждого нововведения требуется грамотное осмысление. С появлением автомобильного транспорта широкого потребления возникла проблема организации дорожного движения. Городская инфраструктура не обладает достаточной гибкостью для адаптации под стремительно меняющееся окружение. В этой статье представлен рассмотрена технология умного светофора, которая уже сегодня помогает оптимизировать движение наземного транспорта.

ABSTRACT

Technology often makes people's lives better. However, for each innovation, a competent understanding is required. With the advent of consumer motor transport, the problem of traffic management arose. Urban infrastructure does not have enough flexibility to adapt to a rapidly changing environment. In this article, the smart traffic light technology is presented, which already helps to optimize the movement of ground transport.

 

Ключевые слова: умный светофор, дорожное движение, алгоритмы.

Keywords: smart traffic light, traffic, algorithms.

 

Первый светофор появился ещё в 1868 году в Лондоне, который уже тогда страдал от пробок и заторов.  Устройство служило для организации дорожного движения возле Британского парламента между конными экипажами и пешеходами. Сама конструкция отсылала к железнодорожному семафору.

Меньше, чем через месяц, из-за использования газа экспериментальное установка в определенный момент взорвалась, ранив полицейского, что управлял им. Этот инцидент на полвека отвернул градоначальников от использования подобных устройств.

В 19 веке не было достаточной основы для возникновения инноваций в области организации дорожного движения, однако бурный рост автомобильной промышленности в Америке начала 20 века дало толчок к развитию. Потому именно американские изобретатели запатентовали первые светофоры, приближенные к настоящим. Встав перед необходимостью оптимизации дорожного движения, европейские градоначальники изменили своё мнение о светофорах и начали процесс внедрения [1].

Получив статус необходимого атрибута транспортной инфраструктуры, светофоры начали совершенствовать технологически. Изначально требовался человек, который через пульт управлял устройством. Затем появилась возможность задания алгоритма для переключения сигналов. А в 1970-х появились первые адаптивные светофоры.

Суть адаптации заключается в том, что у светофора имеется не одна, а несколько рабочих фаз. Каждая фаза подразумевает определенный режим работы. Например, днём светофор работает со стандартными приоритетами для участников движения, а ночью может переключаться на фазу, в которой приоритет будет отдан автомобилям, так как пешеходов в этот период меньше всего. Таким образом достигается большая гибкость, которая позволяет транспорту передвигаться эффективнее. Адаптивный светофор может при переключении ориентироваться не только на время суток, но и на фактическую загруженность участка посредством получаемых с видеокамер и индукционных петель данных.

Минусом такого функционала является то, что он может применяться только там, где загруженность меняется с течением времени. В противном случае светофор просто не получит возможности для смены фазы.

Помимо отдельно взятого участка светофоры могут быть объединены в единую интеллектуальную транспортную систему (ИТС). Она позволяет оператору отслеживать текущую ситуацию, а также дает возможность взаимодействия целых цепочек транспортных узлов.

Так, например, если линия движения, полностью останавливается на продолжительный период времени, из ИТС может быть дана команда отдать этому участку дороги максимальны приоритет для разгрузки. И все сопряженные перекрёстки будут слажено работать на устранение затора. Такой режим работы называется координированным [2].

Для особо востребованных участков требуются более сложный алгоритм организации. К тому же зоны действия индукционных петель крайне ограничены, а дистанция корректной видимости видеокамер резко падает при ухудшении погодных условий. Использование светофора с нейросетью позволяют решить эту проблему.

 

Рисунок 1. Нейросеть динамически определяет класс объектов дорожной сцены

 

Преимущества нейросетевого светофора заключаются в том, что он отслеживает намного большее количество параметров и при этом сильно меньше зависит от внешних факторов, будь то метель или смещение камеры. Суть этой технологии заключается в том, чтобы специально обученная нейросеть идентифицировала участников движения и адаптировала сигналы светофоров под меняющееся окружение. Таким образом достигается максимальная точность в организации транспортных потоков.

Большая надежность обеспечивается именно за счёт составляющей умного алгоритма (нейросети). Он сам может произвести корректировку камеры при её смещении. А для корректной идентификации участника движения достаточно 15% от его видимой части. Считав ключевые атрибуты (например габариты), нейросеть может достоверно определить класс объекта и его роль на дорожной сцене. Так же за счёт этого появляется пространство для калибровки системы под разные виды транспорта. Мотоциклы, легковые автомобили и многотоннажные грузовики являются транспортными средствами, однако у каждого из них значительно отличается природа движения. Это тоже можно учитывать.

Москва за счёт своих размеров и численности населения каждый день сталкивается с пробками. Ситуация, когда люди теряют время и деньги на простоях остро беспокоят горожан, потому уже несколько лет работает центр организации дорожного движения (ЦОДД) занимается поиском решения этой проблемы. Одним из их проектов для особо востребованных участков является «Умный перекрёсток». Он вбирает в себя сразу несколько из упомянутых технологий. Так, например, на площади Тверской заставы удалось откалибровать систему так, что за одну фазу движения удается разгрузить 32 дороги или более сотни направлений на одном светофорном объекте.

Помимо индукционных петель и камер с нейросетью «Умный перекрёсток» использует для общественного транспорта датчики, которые посылают информацию о местоположении автобуса, троллейбуса или трамвая в региональную навигационно-информационную систему (РНИС). Это позволяет системе на однополосной дороге понять, какой маршрут сейчас находится на перекрёстке, и, отталкиваясь от этого, строить для него корректный маршрут.

 

Рисунок 2. Схема расстановки индукционных петель на площади Тверской заставы

 

Комплексная подготовка системы «Умный перекрёсток» позволили ей добиться работы в адаптивно-скоординированном режиме работы, тем самым успешно обуздав один из самых сложных и нагруженных участков дорожного движения в Москве [3]. На его примере можно убедиться в эффективности внедрения такой технологии как умный светофор. И вероятно, уже сейчас избавление городов от пробок и других транспортных проблем стало только вопросом времени.

 

Список литературы:

  1. Светофор [Электронный ресурс] — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Светофор#История (Дата обращения: 24.01.2022)
  2. Эволюция светофора: от семафорных стрелок до светодиодов [Электронный ресурс] — URL: https://rostec.ru/news/evolyutsiya-svetofora-ot-semafornykh-strelok-do-svetodiodov/ (Дата обращения: 24.01.2022)
  3. Система адаптивного управления светофорными объектами с организацией приоритета движения наземного городского транспорта [Электронный ресурс] — URL: https://умныйсветофор.рф (Дата обращения: 24.01.2022)

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.