На проспекте Ленина запустили зелёную волну

В Челябинске проводят своеобразный эксперимент на центральной магистрали города — проспекте Ленина. Здесь изменили регулировку светофоров таким образом, чтобы большая часть потока от Театра ЧТЗ до ЮУрГУ и обратно двигалась с минимальным количеством остановок, проще говоря, в зеленой волне. При этом далеко не все наши читатели подтверждают эффект от изменений, поэтому примите участие в голосовании. А мы, воспользовавшись случаем, посетили центр управления челябинскими светофорами на базе АО «СМЭУ», чтобы детальнее понять, в чем смысл зеленой «суперволны», ведь светофоры проспекта Ленина и раньше работали синхронно.

В Челябинске подрядчиком работ, связанных со светофорным регулированием, является АО «СМЭУ». Специалисты организации посчитали, что пять километров проспекта от улицы Героев Танкограда до Тернопольской в часы пик раньше можно было проехать со скоростью около 18 км/час, сейчас — 25 км/час. При этом наши читатели видят другую картину, например, работник электрометаллургического комбината Иван написал:

— Я один заметил, что цикл светофоров поменяли на Ленина? Раньше можно было по зеленой практически всю улицу проехать, а теперь приходится стоять на каждом светофоре. Не могли бы разобраться в этой проблеме?

Вообще зеленая волна на проспекте Ленина была и раньше, и пять лет назад мы даже проводили эксперимент: двигаясь от ЮУрГУ в сторону ЧТЗ с разрешенной скоростью, мы остановились только на перекрестке проспекта с улицей Свободы, остальные же проехали ходом. Но дело было в дневное время.

Проспект Ленина заметно позеленел

Специалисты АО «СМЭУ» объясняют, что в этом и заключается нюанс: классическая зеленая волна работает только при относительно свободных дорогах, когда машины могут разгоняться до расчетной скорости (скажем, 55 км/час). В часы же пик проспект Ленина забит настолько, что, стартуя на зеленый, машина просто упирается в хвост на следующем перекрестке и ощущения зеленой волны нет.

Картинка с одного из постов видеомониторинга трафика. Нейросеть занимается рутинной работой: считает количество проходящего транспорта, отличая при этом грузовые машины от легковых, а мотоциклы от велосипедов. Через этот перекресток в сутки проходит около 44 тысяч автомобилей, из которых 90% — легковушки

В АО «СМЭУ» замерили трафик по проспекту Ленина через посты видеомониторинга (не путать с камерами фотовидеофиксации нарушений) и с помощью программы Lisa+ определили настройки светофоров для пропуска максимального потока даже в часы пик. Делается это за счет чуть более раннего включения следующего светофора на пути следования, чтобы стоящий перед ним хвост успел просочиться через перекресток, освобождая место для следующей порции. После этого специалисты проверили выбранные настройки в довольно сложной программе моделирования транспортных потоков VISSIM. Директор АО «СМЭУ» Игорь Беляшов говорит:

— Например, раньше на участке у площади Революции и утром, и вечером поток машин стоял в сторону ЮУрГУ, а теперь настройки такие, что, когда включается зеленый на светофоре у Цвиллинга, поток у самой площади уже движется, освобождая место.

Участок проспекта на площади Революции короткий, поэтому здесь важно не допустить накопления машин

При этом на актуальную обстановку влияют дорожные работы и изменения схем движения. Например, ремонт улицы Цвиллинга, где делают остановочные платформы для пассажиров трамваев, увеличил поток по параллельной улице Свободы. Специалисты прогнозируют, что ситуация сохранится и после завершения ремонта Цвиллинга.

Общий знаменатель — 120 секунд

Пока я слушал рассказы про сложные замеры и расчеты для настройки зеленой волны на отдельно взятой улице, невольно возник вопрос: а разве оптимальные фазы для светофоров не вычисляются сразу для всего города? Ведь максимальную пропускную способность нужно обеспечить во всех направлениях, а не только по главным магистралям. Мне объяснили, что это возможно в теории, но дорого и затратно по времени. Еще пару лет назад фазы светофоров рассчитывали геометрически с помощью миллиметровой бумаги, а сейчас используют дорогостоящий софт, возможности которого, однако, ограничены: скажем, модуль Lisa+ может просчитывать до 20 перекрестков и не более.

Звучит диковато, но еще несколько лет назад зеленую волну проектировали вот так, вычерчивая на клетчатой бумаге диаграммы (на одной оси — расстояние, на другой — время)
Сейчас те же графики выглядят вот так. «Рукоделие» в прошлом.

Вообще, чтобы ситуация была контролируемой, светофоры должны работать с одинаковым временем цикла. В Челябинске сейчас подавляющее большинство объектов имеет цикл 120 секунд — можете проверить. Цикл (период) — это время, в течение которого светофор воспроизводит все комбинации своих сигналов.

Так вот, еще семь лет назад циклы светофоров, по нашим измерениям, оказывались совершенно разными, например, на проспекте Ленина время составляло 100 секунд, на Свердловском проспекте — 84, 89, 94 или 100 секунд, на мелких перекрестках — 65 секунд, а на Худякова — аж до 180 секунд. За эти семь лет светофоры постепенно приводили к единому знаменателю в 120 секунд, что позволило внедрить скоординированное управление, когда включенные в сеть объекты работают согласованно.

Наглядная карта расположения челябинских светофоров в центре управления СМЭУ. Желтым показаны сами светофоры, синими линиями — сеть скоординированной работы (цикл — 120 секунд). Как видите, независимые светофоры еще есть на ЧТЗ и на Северо-Западе, например, на Университетской Набережной. Но основные магистрали работают в едином ритме

Однако, по словам специалистов СМЭУ, полный расчет их фаз делался как раз лет семь назад, а с тех пор фазы менялись ситуативно, при изменении схемы движения или ремонте улиц. Так было, например, после запуска обновленного Комсомольского проспекта, и там тоже использовали современный софт, чтобы найти оптимальные фазы и проверить их до внедрения. Но глобального расчета всех светофорных фаз для города не делалось уже давно, что, вероятно, и приводит к проблемам то на одном направлении, то на другом.

А это модель потока, сделанная с помощью программы VISSIM: так проверяют точность расчета. Кстати, чисто визуально поток движется правдоподобно: маршрутки шныряют через три ряда, легковушки тупят при смене ряда. Залипательное зрелище

Светофоры-приспособленцы

Светофоры, действующие скоординированно, не нужно путать с адаптивными. Первые работают по заранее выбранной программе: у них есть фазы для разного времени суток, но на актуальную обстановку они не реагируют. Адаптивные же светофоры не имеют жесткого цикла и заранее заданных фаз: они «видят» реальную обстановку и подстраиваются по нее по тому или иному алгоритму.

Такие светофоры в Челябинске есть, но пока скорее на правах эксперимента. Так, уже несколько лет они работают на Комарова, где подсчетом трафика занимаются инфракрасные камеры. А в прошлом году адаптивные светофоры установили на проспекте Победы. Интенсивность потока фиксируется с помощью индукционных петель — датчиков под дорожным полотном. Именно поэтому на светофорах проспекта исчез обратный отсчет: при адаптивном алгоритме предсказать заранее время горения зеленого или красного нельзя — параметры меняются «в прямом эфире». При этом автомобилисты пока не оценили прелести адаптивного регулирования и объезжают пробки через дворы, что связано с рядом причин. Светофоры еще не до конца настроены, а их приоритет — это трамвайное движение. Кроме того, по словам специалистов СМЭУ, этот адаптивный «анклав» не очень согласуется с остальной сетью челябинских светофоров, работающих в едином цикле, что создает проблемы при пересечении проспекта Победы по улице Молодогвардейцев и соседним. По сути, светофоры на Победы работают в своем ритме и с остальным городом не согласуются.

Зеленым показаны светофоры, работающие скоординированно. Красные точки в левой части — это проспект Победы с его адаптивными светофорами, которые себе на уме

Почему не умнеют светофоры

Вообще в АО «СМЭУ» говорят, что челябинская система с единым центром управления светофорами довольно продвинута, и аналогичная используется лишь в Москве и Петербурге, тогда как большая часть российских городов работает по старинке, подгоняя фазы чуть ли не в ручном режиме.

Однако полный расчет всех светофоров является крайне трудоемкой задачей, поскольку требует колоссального объема данных о структуре трафика, особенностях дорог, плотности застройки и так далее. В АО «СМЭУ» говорят, что в теории это возможно, но задача требует некого стратегического подхода и не решается «на коленке».

То же касается полностью адаптивных светофоров. Их массово применяют, например, в Москве, Мехико и австралийском Перте, но такие системы крайне дороги и сложны, поскольку требуют большого количества камер, датчиков и вычислительного оборудования (плюс тонкой настройки). В Челябинске о системе «Умный город» говорят уже лет пятнадцать, но до масштабной реализации не дошло.

Пока основные усилия сфокусированы на том, чтобы увеличить число скоординированных светофоров и добиться их оптимальной работы, пусть и по жесткому алгоритму. И настройка их производится фрагментарно, улица за улицей.

Экран специалиста СМЭУ, занимающегося расчетом светофорных фаз. В данном случае речь о перекрестке Молодогвардейцев — Куйбышева. Движение здесь регулируется в пять фаз. Двигая ползунки, можно увидеть, как приоритет одному направлению «убивает» другие

2 комментария

  1. Kriptonus

    Для меня это всегда была загадка: ведь, зелёная волна в одну сторону это постоянный затык на красный в другую. Ну и безалаберность нашего вождения. Аварии путают все карты для алгоритмов.
    Если почитать какой-нибудь ресурс типа Хабра, там столько рассказывается про современные способы расчетов при помощи нейронных сетей и биг дэйта, почему для светофорных алгоритмов их не применяют, или те программные комплексы, что используются, на этом и основаны?

    • Ну, у меня вообще сложилось впечатление, что настройщики светофоров в России (не только в ЧЛБ) жёстко застряли в прошлом. Они меня позвали, чтобы показать, как они просчитали фазы для Ленина, потратили на это, грубо, два месяца и 250 тысяч рублей. У меня первый вопрос: стопэ, а светофорные фазы рассчитываются не для всего города сразу? Ведь 90% светофоров работает скоординированно, и нельзя настроить поток на одной улице, без ущерба другой. Как можно взять одну улицу, что-то на ней рассчитать, если это связка? Они мне давай объяснять, что ты не представляешь, какая это мегасложная задача — просчитать целый город. Я не спорю, что она сложная, даже с точки зрения исходных данных. Но у нас весь город увешан камерами, то есть не нужно даже вручную считать, нейросеть может в прямом эфире определять потоки и набирать статистику.
      Они говорят, что это в принципе очень сложное дело — считать потоки: типа это такие сложные уравнения. Ну, окей, но та же нейросеть, которая распознаёт машины и номера — это тоже набор очень сложных уравнений, и принципы расчёта будут похожи. То есть есть сложная транспортная сеть, есть несколько ключевых маршрутов, наша задача выбрать коэффициента для узловых точек, чтобы минимизровать некую функцию (например, среднее время для всех маршрутов). Да, это непростая логика, но и ничего экстраординарного нет.
      А у нас светофоры были настроены когда-то и с тех пор вся регулировка ведёт в режиме «а давай что-нибудь подкрутим». Администрации города вообще не интересно, что там происходит со светофорами и циклами: они даже Комсу начали реконструировать, без расчёта новых циклов и делали это уже пост-фактум, когда люди взвыли. Как-то так.

Добавить комментарий