Sistem de Management al Intersectiilor

Sistem de management al intersecțiilor

CUPRINS

CAPITOLUL 1

Stadiul actual al dezvoltării Sistemelor de Transport

1.1. Sistemul de transport rutier în Uniunea Europeană

1.2. Caracteristici și limite ale sistemului de transport al Uniunii Europene

1.3. Sisteme de transport inteligente

1.4. Transferul modal și descongestionarea coridoarelor de transport

1.4.1. Transportul urban – proprietăți

1.5 Sistemul de transport rutier în România

1.6 Concluzii asupra transportului rutier urban

CAPITOLUL 2

Sisteme inteligente de transport ITS

2.1. Definirea ITS

2.2. Arhitectura de referință ITS

2.2.1. Obiectivele ITS

2.2.2 Modele de sisteme de tip ITS

2.2.3. Nivelurile arhitecturii ITS

2.3. Funcțiile componentelor ITS

2.3.1. Tehnologii

2.3.2. Achiziția datelor

2.3.3. Prelucrarea datelor

2.3.4. Comunicații

2.4. Beneficiile imlementării sistemelor ITS

2.4.1. Reducerea numărului de accidente

2.4.2. Ajutor în diminuarea congestiilor de trafic

2.4.3. Monitorizarea și protecția mediului

2.4.4. Eficiența operațională și productivitatea

2.4.5. Creșterea confortului

2.5. Sisteme avansate de management al traficului (ATMS)

2.5.1. Funcțiile ATMS

2.5.2 Camere video de supraveghere a traficului

2.5.3 Detectoare de vehicule

Capitolul 3

Sisteme de localizare utilizate în ITS

3.1. Sistemul GPS (Global Positioning System)

3.1.1. Principiul GPS

3.1.2. Componentele sistemului GPS

3.1.3 Semnalul GPS

3.1.4. Precizia unui sistem GPS

3.1.5. Erorile sistemului GPS

3.2. Sistemul GIS

3.2.1. Achiziția datelor GIS

3.2.2. Reprezentarea datelor într-un GIS

3.2.3 Aplicații GIS

3.2.4. Harta GIS

3.3. Localizarea Automată a Vehiculelor (AVL)

CAPITOLUL 4

Sisteme de control pentru traficul urban

4.1. Controlul urban al traficului

4.2. Managementul transportului public ( PTM )

4.3. Supraveghere video

4.4. Sisteme de comunicații

4.5. Tehnicile de prioritate ale unui autobuz

4.6. Protecția rutelor de autobuz selectate

4.7. Serviciile publice pe benzi rezervate

4.8. Vehicule publice în benzi rezervate

CAPITOLUL 5

Sistem de management al intersecțiilor

5.1. Arhitectura sistemului

5.2. Componentele aplicației

5.2.1. Rezistorul

5.2.2. Diode LED

5.2.3. Condensatorul

5.2.4. Microcontroler Atmega8

5.3. Software sistem

5.4. Fiabilitatea software a sistemului

5.4.1Generalități

5.4.2. Fiabilitatea sistemului de calcul

5.4.3. Menteneabilitatea sistemelor de calcul

5.4.4. Procesul de restabilire

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

ANEXA 1: GLOSAR TERMENI

ANEXA 2: LISTA DE FIGURI

ANEXA 3: LISTA DE TABELE 109

CAPITOLUL 1

Stadiul actual al dezvoltării Sistemelor de Transport

1.1. Sistemul de transport rutier în Uniunea Europeană

După cum se menționează în documentele Comisiei Europene, „transportul rutier este vital pentru dezvoltarea economică, pentru integrarea comercială și socială întrucât permite libera circulație a persoanelor cât și a bunurilor la nivel local și regional. Acesta are un rol important în viața de zi cu zi a cetățenilor europeni fiind un mijloc ce permite accesul facil la servicii și activități sociale”. Trebuie specificat faptul că transportul rutier împreună cu industriile conexe contribuie cu 11 % la PIB-ul european asigurând în același timp peste 16 milioane de locuri de muncă.

Pentru a evalua stadiul real al sistemelor de transport ale țărilor membre, Comisia Europeană a finanțat diferite studii și analize în domeniu.

1.2. Caracteristici și limite ale sistemului de transport al Uniunii Europene

În studiul amintit au fost prezentate o serie de concluzii privind caracteristicile sistemelor de transport și neajunsurile acestora.

a) Caracteristicile transportului rutier

La începutul perioadei programului 2000 – 2006, nu exista un sistem european integrat de transport. În ciuda deschiderii piețelor de transport naționale din perioada anilor ‘90, barierele împotriva liberei circulații a pasagerilor și mărfurilor prin statele membre au rămas, îngreunând stabilirea unei piețe europene interne. În țările în care rețeaua rutieră nu s-a putut adapta creșterii volumului de trafic, aceasta situație a fost însoțită de diminuarea siguranței rutiere, numărul deceselor crescând (Bulgaria, România).

b)Limite ale sistemului de transport

În ciuda diferențelor dintre statele membre, pe baza rapoartelor de țară individuale, au fost identificate mai multe neajunsuri comune:

• Un dezechilibru înspre traficul rutier; în statele membre EU15, transportul rutier, atât de persoane cât și de mărfuri, este dominant.

• Infrastructură congestionată pe coridoarele cheie; în toate statele membre EU25, există ștrangulări în rețelele rutiere sau feroviare, mai ales de-a lungul coridoarelor și în nodurile principale din zonele metropolitane.

• Poluarea și siguranța rutieră, îndeosebi în zonele urbane.

Pentru a crește calitatea transporturilor și a diminua limitele prezentate mai sus, Comisia Europeană a lansat o serie de documente care s-au transformat în politici și strategii naționale pentru multe din țările Europei: Cartea Albă pentru Transporturi din 2001, „Politica Europeană în Transporturi până în 2010: Momentul Deciziilor” și, mai târziu, în Examinarea Intermediară din 2006, „Keep Europe Moving” (Mențineți Europa în mișcare) .

1.3. Sisteme de transport inteligente

Pentru a reduce numeroasele probleme apărute prin dezvoltarea sectorului rutier (poluare, diminuarea siguranței și securității, congestionarea rutelor, etc.) Comisia Europeană a încurajat modernizarea serviciilor de transport prin introducerea Sistemelor Inteligente de Transport. Încă din anii 2001-2002 în Planurile de Acțiune eEurope și eEurope+ (destinate țărilor în curs de dezvoltare), Comisia Europeană a inclus acțiuni speciale dedicate transportului inteligent. In prezent, sistemele de transport inteligente (STI) sunt într-o dezvoltare continuă având ca priorități principale reducerea congestiei traficului și asigurarea mobilității durabile a cetățenilor și a mărfurilor.

1.4. Transferul modal și descongestionarea coridoarelor de transport

Prioritățile de cercetare se referă în acest caz la:

– dezvoltarea durabilă, inovatoare, intermodală și interoperabilă regională și națională de transport / logistica rețelelor, infrastructură și sisteme;

– descoperirea de metode pentru internalizarea costurilor externe – cum ar fi impactul asupra mediului;

– sisteme pentru schimbul de informații între vehicule și infrastructura de transport (sisteme bazate pe tehnologia informației și comunicațiilor);

– strategii pentru a încuraja oamenii să folosească mijloace de transport mai eficiente din punct de vedere energetic;

– optimizarea capacităților de infrastructură actuale și viitoare.

1.4.1. Transportul urban – proprietăți

Sustenabilitatea transportului urban

Prin această inițiativă se urmărește reducerea congestionării traficului și a poluării în orașele Europei. Prioritățile în cercetare acoperă:

– infrastructura urbană (străzi, linii de metro, tramvai etc.);

– noi forme de organizare a mobilității urbane: transport public de înaltă calitate, car- sharing, car pooling, transportul la cerere;

– servicii de mobilitate urbană, cu sprijinul tehnologiilor informației și comunicațiilor (TIC);

– sisteme de mobilitate urbană: vehicule urbane inovatoare și curate, orașe liniștite, accesibilitatea pentru utilizatorii vulnerabili; – cooperarea internațională în transportul urban .

Siguranță și securitate

Scopul acestei inițiative este de a îmbunătăți siguranța și securitatea pe drumurile europene prin reducerea deceselor și rănirilor grave cu 60% și reducerea pierderilor prin furt cu 70%.

Competitivitate Scopul inițiativei este de a îmbunatăți procesele actuale de producție, logistice și de afaceri pentru a menține poziția de lider pe piața europeană.

1.5 Sistemul de transport rutier în România

În România, transportul rutier constituie principalul mod de transport, atât în ce privește traficul de persoane, cât și cel de mărfuri. Ponderea sa pe piața transportului interurban și internațional este de 81,69 % în traficul de mărfuri și de 78,37 % în traficul de persoane.

În România traficul rutier înregistrează o creștere susținuta: media de vehicule standard, în anul 2000, a fost de 6.500 și va atinge nivelul de 11.019 vehicule standard în 2014.

Între 1995 și 2007, prețul/km în sectorul rutier a crescut în EU27 cu 21%. În aceeași perioadă, creșterile în cazul autobuzelor / autocarelor și al căilor ferate au fost de 7% și respectiv 12%. În transportul de mărfuri, cantitatea în tone transportată pe drumuri a crescut cu aproximativ 50%, în timp ce transportul feroviar a crescut cu doar 17%. (Sursa: Directoratul General pentru Energie și Transport (DG TREN) – Ghid statistic de buzunar).

O consecință directă a creșterii transportului rutier a fost creșterea semnificativă a poluării, a numărului blocajelor de trafic, mai ales în aglomerațiile din marile orașe cu implicații directe asupra calității transporturilor.

1.6 Concluzii asupra transportului rutier urban

Analiza transportului urban în vederea introducerii noilor tehnologii pentru monitorizarea și îmbunătățirea managementului transportului au arătat că punctele tari pot fi păstrate și punctele slabe depășite, conducând implicit la creșterea calității, confortului și siguranței serviciilor de transport în general.

Modernizarea sistemelor de transport urban și creșterea calității acestora se pot realiza prin adoptarea unui sistem performant de management atât la nivel de trasee specifice cât și la întregul sistem. Directivele și planurile de acțiune ale Comisiei Europene elaborate în ultimii ani au în vedere dezvoltarea de infrastructuri de transport Pan-European cu implicații până la nivelul transportului național și urban. În context, analiza posibilității unor alternative de transport este luată în considerare în multe administrații (transport public și transport privat) și încurajarea transportului pe biciclete.

CAPITOLUL 2

Sisteme inteligente de transport ITS

2.1. Definirea ITS

Sistemele inteligente de transport (ITS – Intelligent Transport Systems) sunt sisteme de transport care utilizează informația, comunicațiile și tehnologiile de control pentru a îmbunătăți operarea rețelelor de transport.

Instrumentele oferite de sistemele ITS, denumite și „Telematici în Transport”, se bazează pe trei caracteristici de bază – informația, comunicațiile și integrarea – care ajută operatorii și călătorii să ia decizii mai bune și mai coordonate. Aceste instrumente sunt utilizate pentru a economisi timp, bani și vieți omenești, pentru îmbunătățirea calității vieții și mediului și pentru a crește productivitatea activităților comerciale. Obiectivele amintite sunt comune tuturor regiunilor lumii, prioritatea lor putând varia de la o regiune la alta.

Sistemele și serviciile ITS se referă la orice sistem sau serviciu care face mai eficientă și mai economică mișcarea persoanelor și bunurilor, deci ”mai inteligentă”. Sistemele ITS conțin o gamă largă de instrumente noi pentru administrarea rețelelor de transport și serviciilor pentru călători.

Culegerea, prelucrarea, integrarea și furnizarea informațiilor se află în centrul sistemelor ITS, oferind informații în timp real privind condițiile de trafic curente ale unei rețele, prin informații on-line pentru planificarea călătoriei. Instrumentele oferite de sistemele ITS permit autorităților, operatorilor și călătorilor să fie mai bine informați și să ia decizii mai coordonate și mai ”inteligente”.

Sistemul ITS poate face fiecare călătorie mai dinamică, mai confortabilă, mai puțin stresantă și mai sigură. Pentru a permite o mai bună înțelegere a sistemelor ITS, a modului cum lucrează, valoarea lor pentru sectorul de transport și pentru viața de zi cu zi, sunt prezentate în rezumat, într-un capitol următor, câteva din beneficiile sale principale. Împlinirea de către un sistem național a necesității de a fi eficient, atât din punct realiza prin adoptarea unui sistem performant de management atât la nivel de trasee specifice cât și la întregul sistem. Directivele și planurile de acțiune ale Comisiei Europene elaborate în ultimii ani au în vedere dezvoltarea de infrastructuri de transport Pan-European cu implicații până la nivelul transportului național și urban. În context, analiza posibilității unor alternative de transport este luată în considerare în multe administrații (transport public și transport privat) și încurajarea transportului pe biciclete.

CAPITOLUL 2

Sisteme inteligente de transport ITS

2.1. Definirea ITS

Sistemele inteligente de transport (ITS – Intelligent Transport Systems) sunt sisteme de transport care utilizează informația, comunicațiile și tehnologiile de control pentru a îmbunătăți operarea rețelelor de transport.

Instrumentele oferite de sistemele ITS, denumite și „Telematici în Transport”, se bazează pe trei caracteristici de bază – informația, comunicațiile și integrarea – care ajută operatorii și călătorii să ia decizii mai bune și mai coordonate. Aceste instrumente sunt utilizate pentru a economisi timp, bani și vieți omenești, pentru îmbunătățirea calității vieții și mediului și pentru a crește productivitatea activităților comerciale. Obiectivele amintite sunt comune tuturor regiunilor lumii, prioritatea lor putând varia de la o regiune la alta.

Sistemele și serviciile ITS se referă la orice sistem sau serviciu care face mai eficientă și mai economică mișcarea persoanelor și bunurilor, deci ”mai inteligentă”. Sistemele ITS conțin o gamă largă de instrumente noi pentru administrarea rețelelor de transport și serviciilor pentru călători.

Culegerea, prelucrarea, integrarea și furnizarea informațiilor se află în centrul sistemelor ITS, oferind informații în timp real privind condițiile de trafic curente ale unei rețele, prin informații on-line pentru planificarea călătoriei. Instrumentele oferite de sistemele ITS permit autorităților, operatorilor și călătorilor să fie mai bine informați și să ia decizii mai coordonate și mai ”inteligente”.

Sistemul ITS poate face fiecare călătorie mai dinamică, mai confortabilă, mai puțin stresantă și mai sigură. Pentru a permite o mai bună înțelegere a sistemelor ITS, a modului cum lucrează, valoarea lor pentru sectorul de transport și pentru viața de zi cu zi, sunt prezentate în rezumat, într-un capitol următor, câteva din beneficiile sale principale. Împlinirea de către un sistem național a necesității de a fi eficient, atât din punct de vedere economic, cât și al mediului, impune o nouă modalitate de a privi și de a soluționa problemele de transport.

  Accidentele și congestionările cauzate de trafic au un impact important asupra vieții, scad productivitatea și diminuează energia. Sistemele ITS oferă persoanelor și mărfurilor posibilitatea să se miște mai eficient și în mai mare siguranță în actualul sistem de transport multimodal.

Viitorul sistemelor ITS este promițător. Deja există sisteme, produse și servicii reale. Dezvoltarea pe scară largă a acestor tehnologii reprezintă o adevărată revoluție în modul în care națiunile abordează problema transportului. Multe aspecte ale vieții au devenit mult mai plăcute și productive prin utilizarea tehnologiilor avansate. Deși multe din tehnologii au fost dezvoltate pentru domeniul rutier, sistemul ITS se bazează pe multe discipline și este o umbrelă care acoperă o gamă largă a sistemelor de transport.

2.2. Arhitectura de referință ITS

Sistemul ITS este un tip de sistem ale cărui componente sunt complexe și, în același timp, puternic intercorelate. Arhitectura ITS este un cadru de lucru în care pot fi dezvoltate serviciile și funcțiile ITS precum monitorizarea traficului, detectarea incidentelor, suportul pentru cazurile de urgență și alte funcții.

Figura 2.1. Schița unei arhitecturi ITS

2.2.1. Obiectivele ITS

O arhitectură de sistem reprezintă doar o descriere a modului în care interacționează componentele sistemului pentru realizarea obiectivelor acestuia. Arhitectura definește:

• modul de operare a întregului sistem;

• ce face fiecare componentă;

• ce informații sunt transmise între componente.

Primul obiectiv al arhitecturii ITS este asigurarea faptului că toți cei implicați sunt de acord în ceea ce privește modul de operare al sistemului și că nu este omisă nici o funcțiune importantă.

Al doilea obiectiv al arhitecturii ITS este concretizarea metodologiei „divide et impera” cu particularitatea suplimentară a căutării de oportunități pentru utilizarea partajată a componentelor.

Al treilea obiectiv al arhitecturii ITS este definirea componentelor care trebuie să comunice și a informației transmise între componente, obiectiv necesar pentru a permite dezvoltarea independentă a componentelor.

Arhitectura ITS nu reprezintă o proiectare a sistemului. Arhitectura nu specifică modul în care fiecare componentă își îndeplinește sarcinile sau cum arată și acționează fiecare componentă. Ea este o organizarea funcțiilor și nu o specificare la nivel de echipament. Arhitectura sistemului are o puternică influență asupra proiectării. De exemplu, arhitectura facilitează dezvoltarea standardelor care pot deriva direct din descrierea căilor de comunicare. Standardele rezultate asigură compatibilitatea și interoperabilitatea echipamentelor, rezultând o piață de echipamente mult mai largă și mai stabilă și reducerea corespunzătoare a costurilor. Arhitectura reduce foarte mult costurile de dezvoltare a sistemului.

2.2.2 Modele de sisteme de tip ITS

Proiectanții de ITS emit ipoteze legate de mediul în care sistemul va fi operațional și definesc caracteristicile sistemului, caracteristici care conferă o anumită „personalitate” și care sunt greu de modificat într-o etapă ulterioară. Obiectivul definirii unei arhitecturi ITS specifice pentru un sistem este asigurarea că ipotezele și „personalizarea” sunt corecte și, respectiv, cele dorite.

Un alt obiectiv al definirii arhitecturii ITS este furnizarea unei baze stabile pentru un sistem care să funcționeze și care să fie practic. Necesitatea ca un sistem să funcționeze este evidentă. Un sistem care funcționează este un sistem care are un set complet de subsisteme care funcționează și care cooperează pentru furnizarea funcționalității totale cerute de obiectivele sistemului.

Necesitatea ca un sistem să fie practic este adesea trecută cu vederea în graba de a se produce un sistem care poate fi văzut efectuând ceva. Un sistem practic nu este doar plăcut de utilizat ci și ușor de administrat și de întreținut pentru durata de viață planificată. în consecință, o arhitectură de sistem trebuie să includă atât funcții orientate către obiective, adică funcții ce furnizează obiectivul „funcțional”, cât și funcții suport, care generează obiectivul „de caracter practic”.

Sistemele de tip ITS pot fi privite din trei perspective diferite:

Constructiv

Sistemul este construit dintr-un număr de subsisteme, care la rândul lor sunt construite din alte subsisteme sau / și componente (unități indivizibile).

Funcțional

Sistemul este capabil să îndeplinească una sau mai multe funcții specifice, conform cu setul de obiective pe care îl are.

Comportamental

Comportamentul ITS este definit de modul cum sistemul își execută funcțiile și interacționează cu mediul și rezultă din modul în care au fost implementate funcțiile.

Numărul de feedback-uri (reacții) variază în funcție de natura sistemului. Se pot evidenția trei niveluri de reacții. În realitate varietatea lor poate fi de la o lipsă totală a reacției, caz în care nu există intrări, până la un control total, de exemplu conducerea automată a vehiculului.

Nivelul minim

Nivelul minim este specific unui sistem informațional bazat pe Internet care furnizează informații către un utilizator care poate să solicite alte informații.

Nivelul mediu

Nivelul mediu este întâlnit în sistemele de ghidare a traficului care furnizează instrucțiuni conducătorului vehiculului, care ia decizii, cu scopul de a se conforma instrucțiunilor primite. Sistemul monitorizează efectul acestor decizii.

Nivelul înalt

Nivelul înalt este specific sistemelor de control al traficului care furnizează comenzi către conducătorii vehiculelor (realizând procesul de conducere), iar conducătorii vehiculelor sunt obligați să le execute. Sistemul monitorizează continuu situația traficului și furnizează comenzile necesare.

Un model conceptual este descrierea de nivel înalt capabilă să:

reprezinte elemente sistemului;

comunice ușor structura și conținutul sistemului;

evidențieze nivelurile de complexitate;

prezinte toate relațiile / legăturile dintre elementele componente ale sistemului;

definească o viziune completă.

Un model de referință are un grad ridicat de abstractizare. El cuprinde atât relațiile constructive dintre funcții, cât și comportamentul general al oricărui sistem care este în concordanță cu el și care, datorită acestui motiv, este foarte bogat în informații. Probabil cel mai bine cunoscut model de referință este modelul OSI (Open System Interconnection – Interconectarea sistemelor deschise) pentru sistemele de comunicații.

În descrierea sistemelor ITS sunt folosite diverse tipuri de modele de referință, cum ar fi:

Modelul de referință structurat pe niveluri

Astfel de modele de referință structurate pe niveluri, numite uzual „modele turn”, au fost dezvoltate pentru diferite sisteme de tip ITS. Ele se formează prin gruparea funcțiilor în seturi, astfel încât:

• fiecare nivel să poată primi date de intrare de la nivelurile inferioare sau de la mediul din afara sistemului;

• fiecare nivel să poată genera comenzi pentru sine sau pentru nivelurileinferioare;

• datele de ieșire să poată fi trimise la nivelurile inferioare pentru afișare -vizualizare sau pentru transmiterea lor în afara sistemului.

Modelul întreprindere

Multe sisteme de tip ITS formează sau fac parte dintr-o activitate de afaceri. Un model „întreprindere” arată structura relațiilor care există între organizații, persoane, servicii și/sau funcții. El poate să prezinte procesele folosite la derularea activității comerciale, motiv pentru care este numit și modelul procesului de afaceri.

Modelul proceselor primare

Pentru a fi siguri că un sistem se armonizează cu mediul într-o manieră optimă, este necesar să existe un model corespunzător al mediului.

Un astfel de model este modelul procesului primar care a fost dezvoltat inițial pentru a fi utilizat în industria controlului proceselor pentru a descrie procesele ce trebuie să fie controlate. Acest model nu prezintă numai procesele care au loc și relațiile lor cu sistemul, ci și informațiile care trebuie asigurate (de ieșirile sistemului) pentru ca procesele să opereze eficient și sigur, precum și informațiile care vor fi disponibile (la intrările sistemului). Totodată, el furnizează o țintă față de care proiectanții de sistem să-și poată verifica rezultatele. Trebuie notat faptul că, pentru ITS, un model de proces primar conține întotdeauna unul sau mai multe terminale și include operatori de transport, călători etc.

Modelul de dezvoltare

Sistemele de tip ITS sunt, de obicei, sisteme complexe care cer expertiză de la un număr larg de discipline, astfel încât chiar și cei care au experiență profesională în managementul și controlul traficului rutier și de călători vor fi solicitați să își aplice cunoștințele la maxim. Modelul de dezvoltare furnizează un mod de înțelegere a proceselor de dezvoltare, în care sunt implicați atât experții în domeniu cât și călătorii.

Sistemul ITS furnizează simultan numeroase servicii utilizator. Deoarece există riscuri ca unele subsisteme să lucreze în conflict cu celelalte, există posibilitatea de combinare a acestor subsisteme pentru a lucra în cooperare. Arhitectura ITS furnizează un cadru de lucru, bazat pe cerințele utilizatorului, pentru proiectarea și implementarea ITS. Arhitectura ITS identifică datele care trebuie transferate între subsisteme.

2.2.3. Nivelurile arhitecturii ITS

Arhitectura ITS specifică schimbul de informații și managementul controlului pe diferite niveluri, așa cum este prezentat în modelul multinivel din figura „Model multinivel al arhitecturii ITS” (CONVERGE 1998). Există mai multe modalități de definire a acestor niveluri. Managerii din domeniul transporturilor au nevoie de mai multe informații privind arhitectura sistemului referitoare la nivelurile superioare (nivelurile 2 și 3), care sunt orientate spre organizarea sistemului. Nivelurile inferioare sunt orientate spre proiectarea și ingineria detaliată a sistemului.

Nivelul 3

Nivelul 2

Nivelul 1

Nivelul 0

Figura 2.2. Model multinivel al arhitecturii ITS

Nivelul 3 al arhitecturii trebuie să reflecte constrângerile din lumea reală care operează asupra organizațiilor de transport și cerințele privind proprietățile sistemului, precum interoperabilitatea dintre organizația implicată și mediu precum și controlul informației furnizate de organizația respectivă. Acesta mai poate evidenția locul și momentul când trebuie modificate sau schimbate structurile organizaționale existente în scopul furnizării de servicii ITS. Nivelul 3 al arhitecturii stabilește cadrul de lucru pentru nivelul 2 al arhitecturii ITS.

Nivelul 2 al arhitecturii ITS prezintă proprietățile sistemelor care operează într-o singură organizație și ia în considerare caracteristicile existente și viitoare ale sistemului. Structurile existente privind responsabilitățile în cadrul organizației și sistemele ITS care funcționează pe baza acestora pot fi obiectul unor modificări considerabile în timp.

Când analiza formală a sistemului este finalizată, este necesar să se revadă caracteristicile evidențiate pe nivelurile 2 și 3 ca parte a procesului de alocare a responsabilităților pentru implementarea sistemelor ITS în cadrul organizației. Unele dintre interfețe sunt definite prin specificații naționale și internaționale, în special, protocoalele și standardele de comunicare care trebuie utilizate. Arhitectura ITS la nivelul 2 și/sau nivelul 3 prezintă interfețele dintre organizațiile publice și sectorul privat.

Nivelul 1 al arhitecturii ITS este orientat, în primul rând, spre proiectarea sistemului. La acest nivel, este definită structura sistemului, funcțiile ITS sunt grupate pentru implementare și sistemul informațional este descompus logic în subsisteme în scopul de a fi proiectate la nivelul 0. Sunt alese tehnologii specifice care vor fi indicate doar la nivelul 0. Nivelurile 1-3 ale arhitecturii ITS sunt independente de tehnologie fiind relativ stabile în raport cu modificările tehnologice.

În cazul unui sistem complex, prezentarea logică a tuturor informațiilor referitoare la sistem nu se poate face doar într-un singur mod. Sunt necesare mai multe modalități de descriere a diferitelor niveluri de detaliere și a diferitelor tipuri de informații. Aceste modalități pot să includă o arhitectură logică, care descrie fluxul de date și modul de prelucrare a datelor, o arhitectură funcțională care prezintă funcțiile, o arhitectură fizică ce repartizează funcțiile pe subsisteme fizice, o arhitectură organizațională care atribuie entități logice unui model organizațional, descriind furnizorii sau destinatarii serviciilor oferite de ITS.

2.3. Funcțiile componentelor ITS

Pentru a înțelege cum lucrează sistemele ITS este necesară înțelegerea tehnologiilor autorizate specifice acestora pentru informația de trafic și controlul vehiculului, la nivelul lor funcțional și anume nu numai aspectele referitoare la modul cum lucrează ele în mod individual, dar și cum pot fi ele integrate și pot lucra împreună, ca un sistem, pentru a furniza, într-un mod eficient, serviciile oferite de sistemele ITS utilizatorilor.

Se poate face o comparație între modul de funcționare a corpului uman și sistemele ITS. Corpul uman, pentru a efectua activități, percepe mediul cu ajutorul ochilor și al urechilor, prelucrează informația cu creierul, trimite informația în afară vorbind cu ajutorul buzelor sau scriind cu mâinile și utilizează sistemul nervos pentru a transmite semnale de informare în interiorul corpului. Sistemele ITS utilizează mijloace electronice, tehnologiile informației și comunicațiilor pentru livrarea către utilizatori a serviciilor necesare printr-un lanț de informații precum cel prezentat în figura de mai jos. Lanțul de informații conține achiziția datelor de la sistemul de transport, comunicarea datelor, prelucrarea datelor, distribuirea informației către utilizatorii sistemelor ITS și utilizarea informației pentru sprijinirea deciziei și controlului.

Figura 2.3. Lanțul de informații ITS

2.3.1. Tehnologii

Elementele care sunt noi pentru dezvoltarea sistemelor ITS sunt tehnologiile și conceptele de sistem referitoare la:

Schimbul de date și coordonarea deciziei implicând multiple centre precum centrele de management al traficului și tranzitului pentru servicii de transport multimodal;

Achiziția datelor și integrarea dintre vehicul și infrastructura drumului (de exemplu, pentru funcții de ghidare dinamică a rutei);

Schimbul de date cu organizații din sectorul privat (de exemplu, pentru furnizorii de servicii de informare pentru distribuirea informației de trafic).

În tabelul de mai jos sunt prezentate câteva tehnologii utilizabile pentru sistemele ITS. Coloanele reprezintă funcțiile lanțului informațional ITS. În cele două rânduri sunt prezentate tehnologiile referitoare la infrastructură și cele referitoare la vehicul.

Tabelul 2.1. Tehnologii utilizabile pentru sistemele ITS

Unele din aceste tehnologii, precum stațiile radio de informare pentru autostrăzi (HAR) și controlul traficului urban (UTC), sunt deja familiare multor experți din domeniul transporturilor. Altele sunt relativ noi, de exemplu sistemele de poziționare globală (GPS) și Internet. O scurtă descriere a tehnologiilor utilizabile și a altor tehnologii conexe la nivel funcțional este dată mai jos. Datorită proliferării și dezvoltării de noi tehnologii ale informației și comunicațiilor lista inclusă a tehnologiilor prezentate nu este exhaustivă.

2.3.2. Achiziția datelor

O acțiune importantă care trebuie efectuată de multe servicii ITS este culegerea de informații referitoare la trafic și condițiile drumului, la timp și precis.

Figura 2.4. Schema bloc a unui Sistem de achiziții de date

Senzori de trafic

Timp de mai mulți ani supravegherea traficului a fost efectuată prin detectori cu circuit inductiv, care pot sesiza prezența unui vehicul. Un singur circuit montat sub pavajul benzii de circulație poate efectua numărarea vehiculelor. Circuitele duble poziționate la distanță cunoscută pe aceeași bandă de circulație pot măsura viteza vehiculelor.

Detectori video de vehicule

Detectorii video de vehicule prin prelucrarea imaginii sunt una din ultimele tehnologii care pot fi aplicate pentru detectarea traficului. Imaginile care sunt achiziționate prin camere video în sistemul de identificare vehicule (VID – Vehicle IDentification) sunt prelucrate pentru obținerea parametrilor de trafic cum ar fi prezența vehiculului, viteza, ocuparea benzii de circulație, mărimea fluxului pe banda de circulație, etc. În câmpul vizual al unei camere pot fi definite mai multe zone de detectare astfel furnizându-se, cu ajutorul unei singure camere, informații care se referă la mai multe benzi de circulație. Camere multiple pot fi conectate la o unitate de prelucrare care acoperă o zonă mai largă și sunt cuplate cu un software în scopul de a înlătura problemele cauzate de umbră, opacitate sau razele directe ale soarelui pe cameră.

Senzori în vehicul

Datele privind parametrii vehiculului precum viteza, nivelul carburantului, presiunea uleiului, temperatura motorului, etc., sunt utile tuturor conducătorilor de vehicule. Achiziționarea acestor date, prin intermediul unor senzori localizați în vehicul, este importantă pentru operarea vehiculului și întreținerea lui. Din perspectiva întreținerii drumului este importantă și supravegherea greutății vehiculului.

Detectori ai dimensiunii vehiculului

Măsurarea dimensiunilor vehiculului prin tehnologii ITS este necesară în managementul traficului pentru anumite funcții. Detectorii referitori la depășirea înălțimii pot avertiza conducătorii vehiculelor înalte, când ele se apropie de un tunel. Detectarea autobuzelor poate fi efectuată prin utilizarea de detectori referitori la lungimea vehiculului sau de tehnici de clasificare automată a vehiculelor (AVC – Automatic Vehicle Classification). Combinarea tehnicilor AVI (Automatic Vehicle Identification) și AVC este necesară pentru colectarea electronică a taxelor.

Localizarea vehiculelor

Informația referitoare la poziția geografică a vehiculului, furnizată de sistemele ITS, este foarte importantă atât pentru conducătorul vehiculului care dorește să cunoască unde se află pentru a naviga sau pentru a obține informații relevante privind poziția geografică, cât și pentru dispecerii de flote de vehicule care doresc să-și urmărească vehiculele în scopul realizării managementului flotei de vehicule. Tehnologia de localizare a vehiculului este utilă și celor care doresc să găsească poziția geografică a unui vehicul care are probleme în scopul de a-l ajuta sau să găsească și să urmărească vehicule furate sau vehicule care transportă materiale periculoase.

Identificarea automată a vehiculelor

O tehnologie care este utilizată pentru urmărirea vehiculelor care sunt în mișcare într-un mediu urban este identificarea automată a vehiculului (AVI – Automatic Vehicle Identification). Un semnal radio codificat transmis de vehiculul care trece pe lângă un terminal AVI instalat pe pasarelă într-un loc cunoscut poate indica poziția geografică a vehiculului la un moment de timp. Detectarea aceluiași vehicul mai târziu, în momentul când se află în dreptul unui terminal AVI, poate furniza timpul real de legătură, într-o rețea de drumuri, pentru centrul de trafic prin intermediul unor linii la nivelul solului. O altă variantă pentru furnizarea timpului de legătură către centrul de trafic o reprezintă comunicarea acestuia de către vehicul prin rețeaua de telefonie mobilă. Alunecarea pneurilor pe un drum cu gheață poate fi detectată și raportată de către vehicul într-un mod similar.

2.3.3. Prelucrarea datelor

Fuzionarea datelor

În centrul de management a traficului, informația de trafic este obținută simultan în multe moduri. Verificarea acurateței, rezolvarea informațiilor conflictuale, interconectarea lor într-un mod consistent, crearea și prelucrarea unui set sigur de date de trafic sunt câteva operații efectuate înainte de distribuirea datelor.

Detectarea automată a incidentelor

O altă tehnologie importantă de prelucrare a datelor referitoare la infrastructură este detecția automată a incidentelor (AID – Automatic Incident Detection). Aceasta este realizată printr-o prelucrare pe calculator bazată pe algoritmi sofisticați aplicați asupra datelor de trafic obținute de la o varietate de detectori.

Prelucrarea datelor pentru navigare

În ceea ce privește vehiculul, prelucrarea datelor este necesară din considerente referitoare la navigare. În prezent, tehnologia de bază pentru determinarea poziției geografice a unui vehicul nu diferă de tehnologia utilizată pentru determinarea poziției geografice a unui vapor sau a unui avion. Cel mai important progres în tehnologia de navigare îl constituie sistemul de poziționare globală (GPS), un sistem dezvoltat și întreținut de Departamentul Apărării al Statelor Unite. Acest sistem de navigare care utilizează unde radio și este bazat pe sateliți, dezvoltat integral în anul 1990, constă dintr-o constelație de 24 de sateliți care se deplasează pe o orbită situată la deasupra Pământului. Prelucrarea datelor la bordul vehiculului este efectuată astfel încât cele trei coordonate tridimensionale (longitudine, latitudine și altitudine) ale receptorului pot fi determinate pe baza principiului timpului de sosire (TOA – Time of Arrival). Informația referitoare la poziția geografică a vehiculului este apoi trimisă la centrul de trafic, centrul de dispecerizare sau la locul de oprire al vehiculului, după cum este necesar.

Hărțile digitale

Hărțile digitale sunt utilizate de sistemele avansate de informare a călătorilor precum ghidarea asupra rutei. Pentru a se crea hărți digitale, mai întâi trebuie să fie colectate datele brute din hărțile pe suport hârtie, din fotografii luate din spațiul aerian sau din alte surse de informare. Informația este apoi digitizată cu ajutorul unui software. În final, hărțile digitale obținute trebuie să fie verificate și actualizate din timp în timp. Cu ajutorul unei tehnologii avansate de stocare, o hartă digitală care prezintă toate drumurile importante poate fi stocată pe un singur compact disc.

Figura 2.5. Hartă digitală – traseu autobuz

2.3.4. Comunicații

Tipuri de comunicații de date

Comunicațiile de date sunt necesare pentru colectarea datelor și pentru distribuirea informațiilor. În ceea ce privește infrastructura, sunt utilizate comunicațiile staționare. Datele obținute de la sursele fixe, cum sunt detectorii în buclă și televiziunile cu circuit închis, pot fi transmise la centrele de management și apoi distribuite de acestea prin intermediul comunicațiilor staționare sau mobile. În ceea ce privește vehiculul, sunt necesare comunicațiile mobile. Datele obținute de la sursele mobile, precum patrulele din elicopter și ieșirile din procesoarele de date amplasate la bordul vehiculului, precum coordonatele GPS, trebuie să fie transmise la centrul de management prin intermediul comunicațiilor fără fir sau mobile.

Fibre optice

Fibrele optice reprezintă un mediu pentru undele luminoase purtătoare de semnal sau pulsațiile care transmit informații de la un punct la altul prin intermediul unor fibre optice foarte subțiri. Caracteristicile lor atractive se referă la absența interferențelor, atenuare relativ scăzută, precum și lățime de bandă extrem de mare sau debit mare de biți, astfel încât poate fi transmisă simultan o cantitate foarte mare de informații. Costul fibrelor optice este atât de scăzut încât costul cel mai mare se referă la instalarea lor mai degrabă decât la materiale. Unele autorități de trafic au considerat că este bine să partajeze dreptul de concesiune a drumului cu industria telecomunicațiilor și să instaleze fibre optice de-a lungul autostrăzilor în timpul construirii acestora decât să efectueze instalarea la o dată ulterioară.

Comunicații fără fir

În ceea ce privește vehiculul, comunicațiile fără fir sunt din ce în ce mai utilizate în diferite funcții ITS. În multe țări, conducătorii vehiculelor raportează din ce în ce mai des incidentele de trafic de pe autostrăzi prin intermediul telefoanelor mobile. Comunicațiile de date prin intermediul sistemelor celulare analogice au devenit realizabile datorită pachetelor de date digitale celulare și a unor tehnici particulare de comunicații de date fără fir cu comutare de pachete. Noile servicii de telefonie digitală celulare, bazate pe standarde TDMA (acces multiplu prin divizarea timpului), CDMA (acces multiplu prin divizarea codului) precum și pe standardul european GSM (sisteme globale pentru comunicații mobile europene) au fost deja lansate pe piață.

Colectarea electronică a taxelor

Sistemele de colectare electronică a taxelor constau dintr-un vehicul echipat cu o unitate de bord, o legătură în microunde sau în infraroșu bidirecțională și echipamentul aflat pe marginea drumului sau la bariera punctului de taxare. Echipamentul aflat la bordul vehiculului este un dispozitiv de recepție – transmisie automată, care în mod obișnuit este o etichetă, o cartelă cu circuit integrat cu un suport de cartelă, sau o combinație a acestora două. Acestea stochează informațiile necesare pentru operațiunile de taxare, cum este tipul vehiculului, identificarea contului bancar, bilanțul, etc.

2.4. Beneficiile imlementării sistemelor ITS

Principalele avantaje oferite de implementarea ITS sunt următoarele:

Reducerea accidentelor;

Sprijinirea deblocării congestionării;

Monitorizarea și protecția mediului;

Productivitate și eficiență operațională;

Creșterea confortului;

Sistemul ITS a demonstrat că este calea spre îmbunătățirea facilităților de transport și funcțiilor pentru viitor.

2.4.1. Reducerea numărului de accidente

Sistemele ITS pot contribui la reducerea numărului de accidente prin managementul vitezei și monitorizarea șoferului și a vehiculului.

De exemplu:

Controlul adaptiv al vitezei pentru calmarea traficului;

Detecția incidentelor și a sistemelor de avertizare;

Optimizarea timpului de intervenție în caz de urgența;

Sisteme de supraveghere și reglare a vitezei corelate cu semnalizări de trafic;

Monitorizarea stării drumului și a microclimatului;

Sistem anticoliziune;

Sisteme de adaptare la condițiile climaterice.

2.4.2. Ajutor în diminuarea congestiilor de trafic

Congestiile de trafic constituie o problemă majoră pentru toate grupurile de utilizatori. Congestiile pot fi reduse prin managementul cererilor, prin creșterea eficienței rețelei de transport și prin redistribuirea automată a cererilor spre alte moduri de transport.

Majoritatea serviciilor ITS ajuta la diminuarea congestiei traficului:

Managementul cererilor

– taxare electronică;

– controlul automat al accesului.

Eficiența rețelei

suprareglarea traficului;

controlul vitezei;

detectarea și managementul incidentelor;

informarea șoferilor.

Pregătirea și monitorizarea călătoriei

planificarea traseului;

sisteme de informare a pasagerilor;

prioritatea autobuzelor

2.4.3. Monitorizarea și protecția mediului

Creșterea mobilității nu poate fi discutată fără protecția și îmbunătățirea calității mediului când se pune problema implementării sistemelor ITS urbane. Ținând seama de problemele de poluare urbană și de particularitățile transportului urban, apar unele servicii specifice:

informații despre calitatea aerului;

strategii de management a cererilor;

controlul accesului în zonele puternic poluate;

monitorizarea poluării.

2.4.4. Eficiența operațională și productivitatea

Implementarea ITS reduce costurile de operare și crește productivitatea. Cum reducerea costurilor interesează pe toți utilizatorii drumului, beneficii asociate sunt tangibile la nivel de vehicule, autostrăzi și infrastructuri de operare.

Opțiunile ITS în acest domeniu cuprind:

localizarea automată a vehiculelor (AVL);

dispecerizare asistată de calculator (CAD);

managementul parcului de vehicule;

asistarea conducerii;

colectarea electronica a taxelor.

2.4.5. Creșterea confortului

Pentru utilizatorii sistemului de transport este important ca acesta să ofere confort, confidențialitate și securitate în raport cu rețeaua de transport. Serviciile ITS în acest domeniu cuprind:

informații de trafic în timp real;

urmărirea dinamică a traseului;

urmărirea vehiculelor de intervenție;

informarea publicului în timp real;

sisteme „smart card” pentru plata călătoriei în transportul public, pe autostrăzi și în transportul comercial.

2.5. Sisteme avansate de management al traficului (ATMS)

Sistemele avansate de management al traficului (ATMS- Advanced Traffic Management System) utilizează o varietate de detectoare, camere de luat vederi și sisteme de comunicații relativ ieftine pentru monitorizarea traficului, optimizarea duratei semnalelor pe arterele principale și controlul traficului. Reprezintă sub-sisteme integrate, destinate dirijarii asistate a traficului rutier urban sau interurban pe arii extinse, prin utilizarea tuturor categoriilor de tehnologii disponibile în acest domeniu: detecția și identificarea vehiculelor, comunicația de date și voce, prelucrarea datelor, distribuirea informațiilor. Sistemele ATMS sunt în general destinate îmbunătățirii condițiilor de trafic și creșterii siguranței, în timp ce sistemele ATIS se adresează participanților la trafic, contribuind la îmbunătățirea proceselor de planificare a călatorilor.

Figura 2.6. Schema funcțională ATMS

Sistemul avansat de management al traficului (ATMS – Advanced Traffic Management System) este un sistem complet de management pentru transporturi și are la bază o infrastructură complexă, care conține:

senzori(pentru circulație, condiții meteo, vizibilitate, perturbații radio și electro- magnetice);

camere de urmărire video;

rețea transmisiuni de date (fibră optică, cabluri și modem-uri radio)

echipamente de detecție a poziției exacte (GPS).

ATMS prezintă o arhitectura deschisă, realizată din subsisteme multiple, care sunt integrate intr-un sistem condus prin intermediul centrelor de management al transportului. ATMS are rolul de a asigura controlul și monitorizarea traficului, precum și de a furniza informații călătorilor, scopul fiind reducerea congestionărilor și aglomerărilor de trafic, a timpului de călătorie și a timpului de intervenție, în caz de accident. În cadrul ATMS se pune accent pe siguranță și mobilitate în traffic.

ATMS asigură o utilizare a rețelei de drumuri la capacitate maximă.

Funcțiile și serviciile oferite de ATMS sunt:

Controlul semafoarelor în funcție de cerințele traficului;

Sistem de control automat al panourilor cu mesaje variabile și semnalelor de ghidare pe rută;

Sistem de supraveghere prin camere video;

Sistem de monitorizare a transportului;

Sistem de informații geografice (GIS);

Sistem automat de informare în transporturi;

Sistem de informare prin radio a călătorilor (TARS-Travellers Advisory Radio System);

Emisiuni de televiziune în direct, cu informații referitoare la transport, difuzate prin cablu;

Operațiuni integrate privind transportul și traficul;

Urmărirea poziției vehiculelor, pe baza tehnologiei GPS și a altor tehnologii;

Managementul automat al parcărilor;

Sistem automat de detectare și de management al incidentelor;

Operațiuni de supraveghere aeriană cu facilitate de transmisie video in direct;

Integrarea automată cu sistemele de dispecerizare asistată de calculator ale poliției și pompierilor;

Suport pentru planificarea automată a transporturilor;

Sistem de comunicații sofisticat bazat pe fibră optică;

Integrare cu sistemele automatizate viitoare pentru autostrăzi.

Sistemul de management al traficului (ATMS) este compus din mai multe subsisteme integrate, care sunt controlate și monitorizate de centrul de management al transporturilor (TMC). ATMS are la bază o arhitectura deschisă, care folosește tehnologii ce furnizează un control, o monitorizare și informare in timp real asupra sistemului de transport. Arhitectura deschisă promovează dezvoltarea și integrarea sistemelor provenite de la mai mulți furnizori.

2.5.1. Funcțiile ATMS

Funcțiile ATMS sunt următoarele:

1. Control:

Sistem de semafoare care sa răspundă la cerințele traficului;

Semnalizare variabilă a benzilor de circulație;

Semnalizare variabilă a limitelor de viteză;

Controlarea fluxului pe rampa de acces.

2. Monitorizare:

Detecție (bucle inductive, microunde);

Sistem de camere video de supraveghere a traficului;

Monitorizare aeriană a traficului;

Examinare a vehiculelor (autobuze, vehicule de provincie, taxiuri, etc.);

Echipe de supraveghere a traficului;

Managementul parcărilor;

Senzori meteorologici și ai stării drumului;

Post mobil de management al traficului.

3. Informare:

Sistem de informare prin radio a călătoriilor;

Televiziune prin cablu;

Însoțește dezvoltarea activităților urbane, care nu pot fi satisfăcute de o creștere corespunzătoare a spațiului rutier. Pentru aceasta, în toate mediile economice dezvoltate s-au încercat soluții de descongestionare, orientate pe două direcții:

ameliorarea amenajării spațiului rutier pentru creșterea gradului de utilizare și de îmbunătățire a caracteristicilor și parametrilor ce favorizează creșterea traficului;

îmbunătățirea indicilor de utilizare a spațiului concomitent cu îmbunătățirea parametrilor de desfășurare a traficului prin control și monitorizare.

Eficiența eforturilor de îmbunătățire în acest domeniu este condiționată de abordarea sistemică a elementelor ce compun un sistem de trafic rutier. Acestea sunt:

a. Spațiul rutier care cuprinde în configurația sa, căi rutiere, noduri rutiere (intersecții), lucrări speciale (porturi, tunele, refugii, parcări, serpentine, pante etc.), care pot facilita sau restricționa traficul rutier. La acestea se mai adaugă lucrările speciale de semnalizare si protecție, de iluminat etc.

b. Participanții la trafic:

vehicule, autovehicule (din care o categorie aparte o constituie transportul public);

pietoni și bicicliști.

Participanții la trafic au diferite caracteristici (viteze de parcurs, grade de ocupare a căilor rutiere precum și grade de securitate sau periculozitate). De asemenea, participanții la trafic prezintă diferite priorități (grupurile de copii, bătrânii și invalizii) în cadrul categoriei pietoni sau autovehicule oficiale sau de intervenție (salvare, pompieri, poliție) în cadrul categoriei vehicule.

Condițiile naturale și de mediu, care influențează desfășurarea traficului rutier și care acționează asupra spațiului rutier sau asupra participanților la trafic (vânt, nebulozitate, precipitații etc.).

Controlul traficului din sistemele de trafic rutier are ca obiect creșterea capacității de trafic a rețelelor rutiere în următoarele condiții:

creșterea eficienței pentru participanții la trafic (economie de timp și de carburanți, creșterea gradului de confort prin servicii de informații și de asistență service);

creșterea gradului de siguranță pentru participanții la trafic și pentru factorii învecinați spațiului rutier;

reducerea poluării mediului (poluare sonora, poluarea aerului și a apei etc.).

2.5.2 Camere video de supraveghere a traficului

Sistemul avansat de management al traficului include o rețea de camere de luat vederi. Camerele video dispun de un reglaj automat al gradului de apropiere, al unghiului de inclinație și al deschiderii vizuale. Ele furnizează centrului de management al traficului informații valoroase referitoare la fluxul traficului in sistem. De asemenea, camerele video sunt folosite și pentru a furniza fotografii instantanee ale condițiilor de traffic, pentru utilizatorii de internet, fiind de un mare ajutor în alegerea itinerariilor, a rutelor și a modului de transport. Imaginiile video ale camerelor de supraveghere a traficului sunt distribuite și către mass-media sau organizații guvernamentale.

Figura 2.7. Camere video pentru monitorizarea traficului și imagini reale în centrul de management al traficului

Printre avantajele oferite de aceasta tehnologie se număra:

oferirea unei imagini video in timp real către centrul de management al traficului;

oferirea unei interfețe pentru sistemul de informare al publicului;

contribuirea la creșterea capacității de management al fluxului de circulație.

2.5.3 Detectoare de vehicule

Sistemul avansat de management al traficului folosește la ora actuală detectoare clasice cu bucla inductive, pentru colectarea automată a datelor de

circulație și pentru supraveghere. Aceste detectoare colectează in fiecare minut date referitoare la gradul de ocupare al benzilor de circulație, volumul de trafic și viteză. Datele primare sunt transmise periodic, la centrul de management al traficului. Pe lângă detectoarele inductive plasate in intersecțiile semaforizate, mai pot fi instalate pentru comanda semafoarelor, detectoare inductive de prezența a vehiculului pe benzile de intrare pe arterele secundare și pe aleile de acces laterale. În prezent sunt testate detectoare radar și sonice. Pentru o extindere viitoare a sistemului se are in vedere și tehnologia de urmărire vizuală a vehiculelor, care realizează prelucrarea imaginii vizuale pentru detecția vehiculelor. Sistemul avansat de management al traficului conține și o bază de date relețională, proiectată să accepte date de la o mare varietate de tipuri de detectoare.

Avantajele oferite de acestă tehnologie sunt următoarele:

furnizarea de date pentru monitorizarea traficului, pentru control și informare în timp real;

obținerea ușoară a datelor de trafic referitoare la clasificarea și viteza vehiculelor;

oferirea unei baze de date pentru detectarea automata a incidentelor;

asigurarea unei flexibilități ridicate privind amplasarea și reglarea parametrilor de funcționare;

oferirea unei zone de acoperire mai mare decât tehnologia senzorilor inductivi;

furnizarea de date de trafic ce pot fi folosite în alte tipuri de sisteme de tip ITS, de exemplu cele referitoare la planificarea călătoriei.

Baza de date relațională și arhitectura deschisă a sistemului avansat de management al traficului permit utilizarea mai multor tipuri de tehnologii de detectoare.

Capitolul 3

Sisteme de localizare utilizate în ITS

3.1. Sistemul GPS (Global Positioning System)

Deși dezvoltat inițial în interesul militarilor, aceast sistem a devenit în scurt timp accesibil și civililor, ceea ce a avut drept consecință o surprinzătoare extindere a gamei de aplicații. Revoluționarea conceptului de navigație creat de GPS a constituit fundamentul dezvoltării de produse cu aplicație în domenii recreative, siguranța și sănătatea publică, supravegherea mediului, transport, inginerie și construcții, agricultură, cartografie, etc.

3.1.1. Principiul GPS

Sistemul GPS este un sistem de radionavigație și poziționare pe orice vreme, în orice condiții meteorologice și în orice loc. Un utilizator își poate determina poziția sa, fie că este pe sol, pe mare sau în spațiu, pornind de la poziția cunoscută a mai multor sateliți.

Un sistem global de poziționare este format din trei segmente:

− segmentul spațial compus din sateliți GPS care transmit continuu mesaje conținând poziția lor și timpul. Întregul set de sateliți poartă numele de „constelație”

− segmentul utilizator constă din orice utilizator dotat cu un radioreceptor specializat, numit simplu, receptor GPS

− segmentul de control este compus din toate stațiile tereste folosite pentru monitorizarea și controlul sateliților. De obicei acest segment este invizibil pentru utilizator dar vital pentru sistem.

Figura 3.1. Segmentele sistemului GPS

Sistemul are la bază o idee simplă și genială, cunoscută sub denumirea de triangulație și care poate fi ușor explicată geometric:

Fiecare satelit emite în permanență semnale de date special codate. Un receptor sincronizat poate măsura timpul de propagare al acestui semnal calculând apoi distanța până la satelit. Folosind semnalele de la trei sateliți, receptorul poate efectua o triangulație pentru a-și determina poziția sa în trei coordonate.

Fiecare măsurătoare de distanță reprezintă raza R a unei sfere centrată pe satelitul emițător al semnalului, receptorul GPS putându-se afla oriunde pe suprafața acestei sfere.

Măsurând simultan distanța până la doi sateliți, poziționarea receptorului se reduce la un cerc reprezentând intersecția celor două sfere.

Folosind semnalele de la trei sateliți, se poate determina poziția receptorului ca fiind la intersecția a trei sfere. În acest fel localizarea se reduce la numai două puncte, dintre care unul este soluție absurdă și este ușor de identificat deoarece de obicei se află foarte departe în spațiu.

Din păcate, măsurătoarea de timp a receptorului este afectată de eroare, în principal pentru că ceasul receptorului nu este sincron cu al satelitului. Această eroare este diferența de timp între ceasul utilizator și ceasul GPS. Realizarea unui ceas deosebit de precis, perfect sincronizat cu al satelitului, ar fi însă deosebit de costisitoare. Acest decalaj de timp ∆ T între ceasuri se traduce printr-o eroare de măsurare a timpului de propagare a semnalelor GPS și în final, printr-o eroare de determinare a distanței dintre utilizator și sateliți.

Apare așadar o a patra necunoscută, ∆T, lângă coordonatele în trei dimensiuni: x, y, z (într-un sistem cartezian). Prin efectuarea unei măsurători suplimentare, față de un al patrulea satelit, se obține un sistem de 4 ecuații cu 4 necunoscute, a cărui rezolvare permite determinarea cu precizie sporită a poziției receptorului.

3.1.2. Componentele sistemului GPS

Segmentul spațial

Segmentul spațial este compus dintr-un număr de sateliți GPS (supranumiți și „constelație”) care transmit continuu mesaje conținând poziția lor și momentul de timp. Deseori, în literatura de specialitate, acești sateliți sunt numiți vehicule spațiale (space vehicles) sau, mai simplu, SV.

Constelația NAVSTAR este compusă din 24 sateliți care orbitează pământul în 12 ore. Deseori sunt chiar mai mult de 24 sateliți operaționali, când sunt lansați sateliți noi pentru înlocuirea celor mai vechi. Orbitele sateliților repetă aproape același traseu față de pământ (în timp ce pământul se rotește sub ei) o dată în fiecare zi.

Altitudinea orbitelor (20.200 km ≅11.000 mile marine) este astfel aleasă încât sateliții repetă același traseu și aceeași configurație deasupra oricărui punct la fiecare 24 ore aproximativ (4 minute mai devreme în fiecare zi). Sunt 6 plane orbitale (cu 4 sateliți în fiecare), egal spațiate (la 60°) și înclinate la aproximativ 55° față de planul ecuatorial. În acest fel, în orice punct de pe pământ sunt vizibili 5 până la 8 sateliți în orice moment.

Fiecare satelit transmite semnale radio de joasă putere (20 – 50 W) pe două frecvențe purtătoare numite L1 și L2 de 1575,42 MHz și respectiv 1227,60 MHz.

Figura 3.2. Constelația NAVSTAR GPS Nominală: 24 de sateliți în 6 plane orbitale, 4 sateliți în fiecare plan

Segmentul de control

Segmentul de control constă dintr-un sistem de stații terestre localizate în diferite zone ale globului terestru: o stație principală (Master Station), cinci stații de control (Monitor Stations) și trei stații de teletransmisie (Antene terestre).

Stația principală, situată în Schriever Air Force Base (altădată Falcon AFB) la Colorado Springs, prelucrează toate informațiile transmise de la sateliți, inclusiv informațiile de telemăsurare. Orbitele sateliților sunt parametrizate și deriva ceasului sateliților modelată permițând astfel sincronizarea timpului-satelit și timpului-GPS. Aceste date sunt transmise periodic către sateliți.

Principalele funcții ale segmntului de control sunt:

• urmărirea sateliților pentru a estima orbita lor

• corecția efemeridelor

• modelarea derivei ceasurilor

• actualizarea parametrilor mesajului de navigație transmis de sateliți.

Segmentul utilizator

Segmentul utilizator constă dintr-o varietate de receptoare GPS, militare și civile inclusiv receptoarele integrate în alte sisteme (sub formă de cartelă sau circuite specifice GPS). Un receptor este conceput să recepționeze, să decodifice și să prelucreze semnalele emise de sateliții GPS. În acest fel, utilizatorii dispun de un mijloc unic pentru aplicațiile lor de localizare, navigație, referință de timp, etc. Aceste aplicații au condus la dezvoltarea mai multor tipuri de receptoare, fiecare incluzând funcții adaptate necesităților.

Oricine din orice colț de lume poate fabrica și comercializa echipament de recepție GPS. Nu sunt licențe, drepturi de autor sau orice alte restricții. Permisiunea ca sectorul privat să proiecteze și să fabrice echipament de recepție are ca efect continua reducere a dimensiunii și costului receptoarelor GPS și, în același timp, extinderea utilizării lor, îmbunătățirea caracteristicilor lor și diversificarea neașteptată a aplicațiilor potențiale.

3.1.3 Semnalul GPS

În prezent, există 27 de sateliți în sistemul de poziționare globală, care orbitează în jurul Pământului. Dintre acestia, 24 sunt activi și alți trei acționează ca rezerve. Fiecare satelit transmite un semnal GPS constant care este purtat de undele radio în segmentul microundelor din spectrul electromagnetic.

Fiecare satelit GPS emite continuu un mesaj de navigație cu o viteză de 50 biți/sec pe o frecvență aproximativă de 1600 MHz. Prin comparație, FM-ul emite pe 87,5 și 108,0 MHz, iar rețelele wi-fi funcționează pe frecvențe de 5000 MHz și 2400 MHz. Mai exact, toți sateliții emit pe frecvențe de 1575,42 MHz (acesta este semnalul L1) și 1227,6 MHz (semnalul L2).

Figura 3.3. Triangulația GPS

Semnalul GPS oferă coordonate temporale precise în conformitate cu ceasul atomic al satelitului, numărul săptămânii și raportează statusul în care se află satelitul, pentru a putea fi scos din evidență în cazul în care apar erori. Fiecare transmisie are o durată de 30 de secunde și conține 1500 biți de informații codate. Această cantitate mică de date este codificată cu o secvență PRM care diferă de la un satelit la altul. Receptorii GPS recunosc codurile PRN ale fiecărui satelit și reușesc astfel nu numai să decodeze semnalul dar și să facă distincția între sateliți.

Transmisiile sunt programate să înceapă exact la minutul și secunda indicate de ceasul atomic al satelitului. Prima porțiune a semnalului GPS oferă receptorului informații despre sincronizarea dintre ceasul satelitului și cel al GPS-ului. Următorul pachet de informații oferă receptorului informații cu privire la poziția exactă a satelitului pe orbită.

3.1.4. Precizia unui sistem GPS

Sistemul GPS furnizează două tipuri de servicii, și anume:

Serviciul Standar de Poziționare, cunoscut cu abrevierea SPS (Standar Positioning Service) destinat utilizatorilor civili de oriunde, fară restricții;

Serviciul Precis de Poziționare, cunoscut cu abrevierea PPS (Precise Positioning Service), destinat utilizatorilor autorizați, necesitând receptoare cu echipament de decriptare și chei de acces. Acest serviciu poate fi utilizat numai de armata Statelor Unite ale Americii și aliați, câteva agenții guvernamentale și anumiți utilizatori civili, cu aprobarea specială a Guvernului US.

Precizia estimată a SPS ajunge până la:

100 m poziționare în plan orizontal

156 m poziționare pe verticală

340 ns derivă de timp

Pentru PPS, precizia estimată este de:

22 m poziționare în plan orizontal

27,7 m poziționare pe verticală

100 ns derivă de timp.

Precizia cu care este determinată poziția depinde de doi factori:

configurația geometrică a sateliților și precizia de măsurare.

Termenul folosit pentru precizia de măsurare este eroarea de măsurare a distantanței de utilizator sau UERE (User Equivalent Range Error) care combina efectele de incertitudine asupra efemeridelor, erorile de propagare si de clock precum și zgomotele la receptor (termic și de calcul).

3.1.5. Erorile sistemului GPS

Măsurătorile sunt afectate de trei tipuri de erori:

• Erori datorate segmentului spațial și segmentului de control: sunt erorile efemeridelor și erorile de ceas;

• Erori de propagare, datorate efectelor ionosferei și troposferei precum și erori datorate traseelor indirecte;

• Erori proprii receptorului: sunt erori provocate de deriva ceasului propriu, erori de calcul sau erori provocate de zgomotul termic .

Altfel spus, deși erorile de ceas și de efemeride sunt cunoscute, existând modele orbitale sau estimări directe (cazul ionosferei), față de toate aceste situații luate deja în calcul, apar reziduuri de erori. Per ansamblu, aceste reziduuri de erori (diferența între o măsurare reală și un model) sunt statistic cunoscute, existând niște parametri statistici de erori care permit determinarea erorii de poziționare la utilizator (UERE – User Equivalent Range Error).

Între factorii care pot deteriora semnalul GPS și prin urmare îi pot afecta accuratețea se includ următorii:

– întarzieri ale ionosferei și troposferei. Semnalul satelit pierde din viteză când trece prin atmosfera. Sistemul GPS folosește un model încorporat care calculează întârzierea medie pentru a corecta parțial acest tip de eroare.

Figura 3.4. Alterarea semnalului GPS în atmosferă

– semnal multipath. Acesta intervine când semnalul GPS este reflectat din obiecte cum ar fi cladiri inalte sau suprafețe stâncoase înainte ca acesta să ajunga la receptor. Acest factor crește timpul de deplasare a semnalul cauzând erori;

– erori ale ceasului ceceptorului. Ceasul încorporat al receptorului nu are aceeași acuratețe precum ceasul atomic de la bordul satelitului GPS. Din acest motiv pot apărea mici erori de sincronizare.

– numărul sateliților vizibili. Cu cât receptorul GPS poate recepționa mai mulți sateliți cu atât acuratețea este mai mare. Clădiri, interfețe electronice, uneori chiar și vegetația densă pot bloca semantul GPS recepționat, cauzând erori de poziție sau imposibilitatea de detectare a poziției. Unitatea GPS în mod normal nu poate funcționa în interior, sub apă sau sub pământ.

3.2. Sistemul GIS

Sistemele informatice geografice (Geographical Information Systems – GIS) fac parte din clasa mai largă a sistemelor informatice. Ele au ca principală caracteristică tratarea informației ținând cont de localizarea sau amplasarea ei spațială, geografică, în teritoriu, prin coordonate. Tehnologiile GIS au apărut în urmă cu trei decenii din necesitatea de a facilita operații complexe de analiză geografică pentru care sistemele existente (CAD, DBMS) nu ofereau nici o posibilitate ori necesitau un mare consum de timp sau proceduri foarte anevoioase.

Facilitând prelucrarea și analiza datelor spațiale, provenite atât din surse “clasice”, convenționale (harti, planuri, etc), cât și din surse ce implica tehnologii avansate (imagini aeriene si satelitare, teledetectie, GPS), sistemele din categoria GIS constituie unica soluție prin care se pot rezolva rațional, inteligent și eficient problemele tot mai dificile legate de utilizarea resurselor terestre. Aplicabilitatea GIS este practic nelimitată căci marea majoritate a activităților umane are drept trăsătură importantă localizarea în spațiu. În mod natural, un astfel de sistem este utilizat pentru producerea de planuri și hărți, gestionarea rețelelor de utilitate publică (apă și canalizare, termoficare, electrice, telefonice, gaze, drumuri, căi ferate, linii de transport urban, etc.), identificarea amplasamentului optim pentru o investiție, studiul impactului unui obiectiv (centrală nucleară, aeroport, rafinărie, …) asupra mediului ambiant, etc.

Figura 3.5. Distribuția stratificată (layer) a informațiilor complexe într-un sistem GIS

3.2.1. Achiziția datelor GIS

Un GIS permite integrarea datelor achiziționate:

la momente de timp diferite;

la scări, cu rezoluții si precizii diferite;

prin diverse metode, elementul de legătură fiind dat de localizarea geografică, în teritoriu.

Surse de date GIS:

fișe și carnete de teren;

digitizarea hărților tiparite;

scanarea hărților tipărite și vectorizarea;

conversia datelor CAD;

fotogrametrie (fotograme aeriene);

teledetecție (imagini multispectrale aeriene sau satelitare) – GPS.

Figura 3.6. Surse de date în GIS

3.2.2. Reprezentarea datelor într-un GIS

Un GIS gestionează două categorii de date:

spațiale (elemente grafice localizate prin coordonate specifice harții );

descriptive (negrafice).

Datele spațiale reprezintă poziția și forma obiectelor (fenomenelor) terestre utilizând trei tipuri fundamentale de entități grafice : puncte, linii, poligoane, la care se adaugă elemente de tip text (etichete).

Datele descriptive reprezintă informații despre obiectele (fenomenele) terestre conținute intr-o hartă utilizând: atribute (întrebări), valori ale atributelor (răspunsuri).

Figura 3.7. Sistemul GIS

3.2.3 Aplicații GIS

Tehnologia GIS își dovedește utilitatea în orice domeniu de activitate care se bazează pe tratarea informațiilor spațiale:

Urbanism, sistematizare și administrație locală:

cadastru urban;

optimizări transport urban;

stabilirea amplasării optime a noilor obiective (înzestrări edilitare, cartiere de locuințe, obiective industriale, obiective social-culturale, etc.);

spațiu locativ;

arondări pe diverse criterii;

studii de urbanism;

acordarea permiselor de construcție/demolare;

inventarierea folosinței terenurilor;

organizarea colectării și depozitării deșeurilor menajere;

organizarea intervențiilor de urgență (salvare, poliție, pompieri, depanare)

evidențe necesare poliției, pompierilor, circumscripțiilor financiare.

Cadastru:

integrarea completă a procesului cadastral, pornind de la măsurătorile de teren și încheind cu editarea planurilor și registrelor de evidență cadastrală;

facilități de comunicație cu sistemul de taxare al Ministerului Finanțelor, cu alte organisme publice sau persoane fizice care solicită date cadastrale.

Figura 3.8. Plan cadastral solar GIS

Cartografie:

realizarea și actualizarea de hărți și planuri topografice;

realizarea și actualizarea de hărți tematice;

integrarea în conținutul hărților a datelor de teren, fotogrametrice și satelitare.

Transporturi și telecomunicații:

proiectare, întreținere și optimizare rețelelor de transport (drumuri, căi ferate, cabluri, etc.);

optimizări trasee transport (aprovizionare, transport mărfuri, transport călători, transport public);

cadastru special (căi ferate, drumuri, telecomunicații)

supravegherea traficului (rutier, feroviar, etc.).

Aplicații speciale:

cartare topografică, hidrografică, aeronautică;

cadastru militar;

strategie / tactica militară;

navigație;

control de frontieră;

analiza terenului (vizibilități, accesibilități, coridoare de trecere, pante, etc.);

informații, contra-informații.

3.2.4. Harta GIS

Pentru a modela lumea înconjurătoare, sistemele GIS utilizează obiecte și relații spațiale. Obiectele GIS sunt entități localizate pe/sau în apropierea suprafeței Pământului. Acestea pot fi naturale (râuri, vegetație), construite (drumuri, conducte, clădiri) sau convenționale (frontiere, limite de parcele, unități administrative). Un obiect GIS se caracterizează printr-o poziție și o formă în spațiul geografic și printr-o serie de atribute (elemente descriptive). Relațiile spațiale dintre obiecte (vecinătate, interconexiune, continuitate, incidență, etc.) ajută la înțelegerea situațiilor și luarea deciziilor.

Harta este o reprezentare grafică la scara a unei porțiuni din suprafața Pământului în care punctele, liniile și poligoanele indică poziția și forma spațială a obiectelor geografice iar simbolurile grafice și textele descriu aceste obiecte.

Figura 3.9. Sistem de transport public bazat pe GIS

Relațiile spațiale dintre obiectele geografice sunt implicit continute și trebuiesc interpretate de către cel căruia i se adresează harta.

Punctele reprezintă obiecte GIS prea mici pentru a putea fi descrise prin linii sau poligoane, cum ar fi stâlpi de înaltă tensiune, copaci, fântâni, locuri unde se petrec diverse evenimente (accidente rutiere, infracțiuni) precum și obiecte care nu au suprafață, cum sunt vârfurile munților. Punctele se reprezintă utilizând diverse simboluri punctuale grafice și pot fi însoțite de texte explicative corespunzând valorilor atributelor aferente. Din punct de vedere geometric punctele sunt caracterizate prin coordonate x, y (și eventual z).

Liniile reprezintă obiecte GIS prea înguste pentru a putea fi descrise prin poligoane, cum ar fi drumuri, cursuri de apă, precum și obiecte liniare care au lungime dar nu au suprafață cum sunt curbele de nivel. Liniile se reprezintă utilizând diverse simboluri liniare grafice și pot fi însoțite de texte explicative corespunzând valorilor atributelor aferente. Din punct de vedere geometric, liniile se caracterizează prin lungime.

Poligoanele sunt suprafețe închise reprezentând forma și poziția obiectelor GIS omogene cum ar fi lacuri, unități administrative, parcele, tipuri de vegetație. Poligoanele se reprezintă utilizând diverse simboluri liniare grafice pentru contururi, simboluri grafice de hașuri pentru interior și pot fi însoțite de texte explicative corespunzând valorilor atributelor aferente. Din punct de vedere geometric, poligoanele se caracterizează prin arie și perimetru.

Harta digitală (expresia vizuală a unei baze de date GIS) este o reprezentare la scara a unui teritoriu geografic bine delimitat, toate informațiile conținute (punctele, liniile si poligoanele) fiind localizate prin coordonate (toate elementele continute pot fi practic reduse la perechi de coordonate x, y specifice unei proiecții cartografice). Spre deosebire de hărțile tradiționale, analogice (pe hârtie), harta digitală poate fi vizualizată in mediul GIS chiar și la scara 1:1, scara de referință a acestui tip de hartă rămânând cea a sursei (adesea analogice) din care a fost generată harta digitală.

3.3. Localizarea Automată a Vehiculelor (AVL)

AVL este denumirea generică a unui sistem de localizare a unui vehicul și transmiterea acestei informații la un punct în care va fi utilizată.

Sistemul AVL de localizare și urmărire a mașini prin GPS este un instrument de control care permite micșorarea costurilor specifice parcurilor auto (Consumul de combustibil, reparații vehicule, etc.) concomitent cu creșterea veniturilor, printr-o mai bună organizare a rutelor de parcurs, a timpului de staționare, a vitezei de deplasare, etc.

Beneficiile oferite de sistemele AVL sunt:

creșterea eficienței generale a dispecerizării și operării parcului de mașini;

mărirea fiabilității serviciilor;

răspuns mai rapid la problemele apărute în desfășurarea serviciilor;

oferirea de date de intrare pentru sistemele de informare a călătorilor;

creșterea siguranței și securității conducătorilor vehiculelor și călătorilor;

anunțarea mai rapidă a problemelor mecanice ale vehiculelor; oferirea de date de intrare pentru automatele de comandă preferențială a semnalelor de trafic;

informații de planificare mai numeroase colectate la un preț mai mic decât prin metodele manuale.

Figura 3.10. Sistem de localizare automată a vehiculelor

Fiecare implementare a unui sistem de localizare automată a vehiculului include o tehnologie sau mai multe tehnologii de localizare și o metodă de transmitere a datelor referitoare la localizare, de la autobuz la centrul de dispecerizare. Suplimentar, fiecare sistem poate avea una sau mai multe legături cu alte sisteme, cum ar fi:

sisteme de monitorizare a respectării orarului de circulație;

sisteme de alarmare care pot fi activate de conducătorul vehiculului în caz de urgență;

sisteme de informare automată a călătorilor;

sisteme de monitorizare a componentelor vehiculelor;

sisteme de contorizare automată a călătorilor (APS – Automatic Passengers Counters);

sisteme de dispecerizare asistată de calculator (CAD – Computer-Aided Dispatch):

sisteme de comandă preferențială a semnalelor de trafic;

sisteme automate de taxare.

Sistemele de localizare automată a vehiculelor se bazează pe determinarea în timp real a poziției geografice a vehiculului și transmiterea informației la un post central. Tehnicile existente de determinare a poziției geografice și transmitere variază în funcție de necesitățile sistemului de transport și de tehnologia (sau tehnologiile) aleasă.

Fiecare sistem AVL folosește una sau mai multe din următoarele tehnologii de localizare:

calcularea rutei;

stații radio plasate pe sol;

posturi de semnalizare și contoare de parcurs;

sistem de poziționare globală (GPS – Global Positioning System).

CAPITOLUL 4

Sisteme de control pentru traficul urban

Un sistem de control al traficului urban este un instrument de conducere și control al indicatoarelor (semnalelor) in zonele urbane, adaptat sa răspundă automat la fluctuațiile din cursul traficului prin intermediul unor senzori poziționați in carosabil. Acest sistem reduce întârzierea, congestionarea traficului și oferă facilitați legate de managementul traficului, cum ar fi:

– prioritate autobuzelor;

– detecția evenimentelor;

– estimarea emisiilor vehiculelor;

– permite pietonilor o deplasare mai rapida și mai sigura.

Scopul acestui sistem este de a reduce poluarea și congestia traficului, numărul accidentelor de trafic, economisirea energiei și conservarea mediului înconjurător.

Funcțiile de baza ale sistemului de control al traficului sunt următoarele:

Colectarea automata a informațiilor de trafic, cum ar fi volumul traficului și congestiile, folosind senzori variați;

Controlul semnalelor din trafic bazat pe informațiile primite;

Furnizarea de informații către conducători auto, cum ar fi situația congestiei traficului prin aparatura de la bordul vehiculului;

Retransmiterea instrucțiunilor de la centrul de control al traficului la poliția traficului local.

Sistemul de control computerizat al traficului a devenit acum un lucru obișnuit în întreaga lume pornind de la un microprocessor ce controlează o mare intersecție cu o mare varietate a modelelor de circulație la sisteme integrate complete ce controlează complet o întreaga rețea urbană de drumuri. Aceste sisteme se bazează pe monitorizarea traficului și detecția vehiculelor pentru a adapta măsura timpului verde (unda verde) și compensarea între ciclul semnalului și intersecțiile adiacente, capabil să răspundă în timp real la variațiile de trafic.

Coordonarea controlului traficului în cadrul unei zone urbane sau regionale se realizează de centrul de management al traficului, unde de obicei, informația referitoare la trafic este tansmisă operatorilor pe un panou de afișare mare, suplimentat de un număr mare de monitoare de televiziune cu circuit inchis care pot fi comutate către orice camera video de pe teren. Pe panoul de afișare a traficului poate fi vizualizat un mesaj pentru a se indica nivelul congestionărilor sau apariția incidentelor.

Accidentele și congestionările cauzate de trafic au un impact important asupra vieții, scadproductivitatea și diminuează energia. Sistemele ITS oferă persoanelor și mărfurilor posibilitatea sa se miște mai efficient și in mai mare siguranțăîn actualul sistem de transport multimodal.

Pentru reducerea punctelor de gâtuire s-au luat masuri specifice de management al traficului și se sprijină pregătirea planurilor de management al traficului prin legaturi trans-europene. Instrumentele oferite de ITS sunt integrate in funcțiile centrelor pentru colectarea datelor și difuzarea informației. De altfel un management mai bun al vitezei vehiculului este un aspect esențial al siguranței, cu beneficii suplimentare referitoare la reducerea congestionării și emisiilor de CO2. În acest sens, se folosesc noile tehnologii, precum sistemele de comunicare la bord și indicatoarele cu mesaje variabile, care pot determina viteza optimă (cu referire la starea drumului și la condițiile meteorologice).

Congestionarea traficului reprezintă o problemă din ce în ce mai mare în orașele din intreaga lume. Autoritățile locale incercă sa minimizeze problemele legate de trafic utilizând metode de managementul traficului. Creșterea eficientei sistemelor de transport actuale este un scop principal al programelor ITS la nivel internațional, regional și național. Congestionarea poate fi redusă prin administrarea cererii de transport, prin îmbunătățirea eficienței rețelei de transport, prin dirijarea cererii pentru călătorie spre mijloacele de transport ale altor moduri de transport.

4.1. Controlul urban al traficului

Controlul urban al traficului se realizează în centre speciale de management al traficului (numite Posturi Centrale), care comunică cu diferite sisteme externe (numite Posturi Locale), în vederea asigurării continuității traficului, decongestionării acestuia, reducerea numărului de staționări, emisiilor și incidentelor.

Figura 4.1. Schema funcțională a centrului de management al traficului

Structura generală a sistemului este următoarea:

Stație centrală;

Stație zonală;

Sisteme pentru achiziții de date și procesare;

Elemente de interfață a procesului;

Elemente de control al traficului.

Sistemul are următoarele proprietăți: flexibilitate, deschidere, omogenitate, este administrat de o stație centrală, este structurat pe nivele funcționale, ierarhice de management comunicații prin voce cu patrulele și operatorii din alte centre de management în cazul în care sunt necesare informații interactive precise pentru coordonarea operațiunilor de salvare. Este necesar să se realizeze o rețea de date care să lege centrele de management cu alte centre și anume centre din vecinătate, centre ale furnizorilor de servicii de operare a coordonării vehiculelor, de operare a vehiculelor de transport public și comerciale. Centrele de dispecerizare a flotelor de vehicule păstrează legătura prin voce și/sau prin intermediul comunicațiilor de date cu conducătorii individuali de vehicule și dau instrucțiuni si comenzi acestora sa parcurgă anumite rute pentru a încarcă și a face livrări.

Utilizarea informațiilor referitoare la trafic poate furniza conducătorului vehiculului informații privind ghidarea asupra rutei sau un suport suplimentar pentru controlul vehiculului, de exemplu evitarea accidentelor sau a zonelor congestionate. Informarea se poate realiza cu ajutorul panourilor cu mesaje variabile, dacă se folosesc sistemele de poziționare globala și a altor mijloace complementare se pot furniza date prin intermediul harților digitale in vehicul sau prin radio.

Centrul de management al traficului gestionează operațiunile de trafic de pe drumuri și autostrăzi. În Statele Unite și Canada, centrul de management al traficului folosește șase panouri cu mesaje variabile portabilepentru a oferi informații referitoare la evenimente speciale, rute ocolitoare, incidențe sau drumuri în lucru. În Europa, se utilizează, in general, un sistem matricial de becuri, care oferă un sistem complet de informații scrise.

Semnalizarea electronică contribuie la îmbunătățirea sistemului de transport pentru furnizarea de funcții de control și informare in timp real. Semnalizarea electronică oferă capacitatea de modificare a utilizării benzilor de circulație, pentru adaptarea sistemului de transport in funcție de cererile traficului și de condițiile atmosferice. Utilizatorii sistemului de transport primesc, în timp real, informații referitoare la condițiile de trafic, parcare și transport.

Întreg ansamblul de acordare a priorității este format din 3 mari componente:

CBM – computer la bordul mașinii. Acesta este format din ansamblul de calcul, în al cărei componență intră microcontrolerul, memoria, tastatura și ceasul pentru a primi semnalele de tact și timpul real. Ansamblul de comunicație este format din modem și telefon. La bordul mașinii mai sunt prezenți și senzorii care primesc semnalul de la lămpile de semnalizare a prezenței mașinii în intersecție. Pentru a afișa datele procesate și pentru o mai ușoară mentenanță, sistemul va avea și un display. Ca o funcție suplimentară de supraveghere și optimizare, calculatorul va stoca și datele provenite de la vehicul. Șoferul va avea doar o funcție de control putând interveni asupra sistemului de calcul doar pentru funcții anexe și pentru o funcție de emitere mesaj de panică. Calculatorul va trimite un mesaj automat către postul central de calcul pentru a cere prioritatea in intersecție.

Post central de calcul.Acesta va primi mesajul de cerere de acordare de prioritate prin intermediul blocului de comunicație (telefon și modem). Coordonatorul de trafic va analiza pe baza tiparelor de trafic și a informațiilor primite de la senzorii de detecție din intersecție dacă va acorda sau nu prioritate. Această informație va fi trimisă către postul local și implicit către semafor care va indica culoarea verde într- un timp mai scurt decât cel prevăzut inițial.

Postul local este format din senzorii care determină gradul de ocupare a intersecției. Această informație ajungând la postul central pentru analiză. În cazul în care gradul de ocupare va fi mai mic decât un anumit grad va trimite un semnal către baliza de emitere de semnal care va emite un semnal ce va putea fi recepționat și de către autovehiculele de transport în comun. Se recurge la această metodă pentru a se evita supraaglomerarea sistemului cu cereri de prioritate.

4.2. Managementul transportului public ( PTM )

Subsistemul PTM oferă un instrument pentru gestionarea eficientă a vehiculelor de transport public (PTV) și lucrează cu subsistemul de control al traficul urban pentru a oferi prioritate PTV la semnalele de trafic.

Arhitectura este modulară, distribuită și permite gestionarea simultană a legăturii cu diferite flote de transport public, eventual echipate cu diferite unități de bord și conectate prin medii de comunicare diferite.Funcțiile sunt distribuite între centrul de control și vehicul, pe unități de bord, în așa fel încât o cooperare strictă și coordonată este garantată între cele două niveluri.

Un sistem de gestionare a flotei este format din multe componente: centru de control, subsisteme de bord, sisteme de comunicații, etc. Aplicația software este cea care transformă aceste componente într-un sistem funcțional; în momentul în care compania are nevoie de creștere a capacității de tranzit și de gestionare a problemei, software-ul devine factor determinant pentru a satisface aceste necesități și pentru a realiza coordonarea problemelor legate de diferite departamente ale companiei de transport. Softul este capabil să producă cereri de prioritate către sistemul de semaforizare pentru un vehicul unic prin verificarea mai multor criterii: în funcție de întârzierea efectivă a vehiculului, în funcție de tipul de vehicol (tramvai sau autobuz), în funcție de tipul de bandă de circulație (rezervate,separate sau mixte).

Cererile de prioritate sunt exprimate în termeni de timp față de sosirea absolută a vehicolului în intersecție. Predicția timpului de sosire este apoi pusă la dispoziție sistemului de UTC.

Unul dintre scopurile principale ale integrării funcționale a UTC UTOPIA și Flash este punerea în aplicare a unui sistem robust pentru furnizarea de prioritate traficului în condiții de siguranță. Fluxurile de date sunt realizate de la compania de transport, în principal pentru încărcare orarelor de serviciu și graficelor de deplasare.

Figura 4.2. Arhitectura PTM

4.3. Supraveghere video

Subsistemul supraveghere video constituie o parte integrantă a sistemului de fluidizare a traficului. Camerele video de tip PTZ transmit flux video către Centrul de control. Fluxurile video sunt înregistrate de echipamentul NVR pentru o perioadă determinată de timp. Înregistrarea este realizată pe echipament storage dedicate, soluție ce asigură perfomante ridicate, precum și o scalabilitate ușoară a soluției. Sistemul de supraveghere video se constituie într-o unealtă foarte importantă în determinarea măsurilor ce trebuie aplicate în teren, atât din punct de vedere al circulației rutiere, cât și din punct de vedere al securității persoanelor. Sistemul de televiziune cu circuit închis este bazat pe echipament digital de ultima generație, oferind supraveghere și înregistrare de cea mai bună calitate și o flexibilitate foarte mare în operare. Imaginile video sunt transmise în sistem prin conexiuni dinamice în rețeaua IP. Sistemul este scalabil la mii de camere video. Se asigură înregistrarea continuă a imaginilor de la toate camerele, la calitatea maximă, pe o durată de 31 de zile.

Figura 4.3. Arhitectura sistemului de supraveghere cu circuit închis

Ecranul principal al aplicației, instalată în Centrul de Control, este destinat vizualizării de fluxuri video (fluxurile live, înregistrări centrale sau înregistrări locale).

Figura 4.4. Aplicația CCTV

În captura de mai sus se observă următoarele:

Lista camerelor și statusul lor (stânga sus);

Lista capturilor video înregistrate local și lista imaginilor capturate (stânga jos);

Vizualizare fluxuri video (dreapta);

Fluxuri live;

Înregistare locală (dreapta jos);

Meniu selectare limba curentă(engleză/română) și matrice player-e(2×2, 3×3, 4×4).

Fluxurile video pot fi afișate atât pe ecranul operatorului, cât și pe un ecran de perete. Managementul fluxurilor video și celoralate surse afișate pe ecranul de perete (RGB, VNC, etc) se realizează din cadrul aplicației CCTV. Înregistrările pot fi exportate pe DVD pentru redare pe echipamente comerciale. Extragerea imaginilor pe DVD se va face numai prin autentificarea operatorului și cu respectarea procedurilor de operare a sistemului. Pentru a proteja identitatea persoanelor atunci când este necesar, imaginile vor fi procesate înainte de a fi scrise pe DVD. Această procesare are scopul de a deteriora artificial zone din imagine, pentru a diminua claritatea prin aplicarea de efecte (blur, pixelate) pe anumite zone de imagine.

Principalul beneficiu a supravegherii video este acela că orice problemă apărută în trafic poate fi imediat identificată și semnalată autorităților competente. Orice eventuală avarie și defecțiune apărută în teren este identificată și astfel poate fi remediată în cel mai scurt timp posibil. De asemenea, înregistrările video, solicitate de către autorități, pot fi folosite ca probe în instanță pentru clarificarea incidentelor apărute în trafic.

Astfel, principalele beneficii ale sistemului CCTV sunt:

Asigurarea funcționalității de vizualizare a vehiculelor în intersecții, în scopul identificării eventualelor probleme de trafic;

Urmărirea automată a vehiculelor gestionate în cadrul sistemului de management al transportului public;

Furnizarea non-stop de imagini în timp real din intersecțiile monitorizate;

De a permite operatorilor din Centrul de Control să ia decizii sau să transmită către alte instituții informații în timp real;

Asigurarea repozitionarii camerelor video în cazul detectării unor disfuncționalități ale celorlate echipamente din intersecții.

4.4. Sisteme de comunicații

Comunitatea transportului public utilizează deja intens comunicațiile în operațiunile de zi cu zi. Implementarea „vehiculului inteligent” și aplicarea tehnologiilor APTS (Sisteme avansate pentru transport public) determină apariția unorcerințe suplimentare, legate de comunicații. Tehnologia APTS și a „vehiculului inteligent” necesită comunicații pentru funcții integrate, cum ar fi:

-interacțiunea dintre autobuz și centrul de control;

-accesul la benzile de circulație a vehiculelor cu grad de ocupare mare (HOV – High Occupancy Vehicle) a autobuzelor de transport expres;

– prioritatea semnalelor de trafic;

– interfețe multimodale;

– informare privind transportul multimodal;

– informare în vehicul.

Figura 4.5. Schemă comunicații în timp real

Dintre toate funcțiile APTS care implică comunicații, cea mai critică este legătura între vehicul și centrul de control. Multe alte funcțiile APTS pot fi realizate prin utilizarea emițătoarelor și receptoarelor electromagnetice de putere mică. Legătura dintre vehicul și centrul de control necesită însă, în cele mai multe cazuri, acoperirea unei suprafețe mari la nivelul unui oraș, ceea ce impune existența unui serviciu autorizat.

Cerința de comunicații între vehicul și centrul de control poate fi satisfăcută prin servicii de radio-emisie, care pot înlocui legăturile directe de comunicații dedicate. Spectrul alocat unei anumite stații de emisie FM este mai mare decât cel necesar pentru un semnal audio emis. În consecință, „surplusul” spectrului este disponibil pentru transmiterea altor servicii. Informația APTS poate fi suprapusă peste transmisiile obișnuite, de către stații radio FM comerciale convenționale și de către alte emițătoare de același tip. Pentru exemplificare se pot da sistemul avansat de informare prin radio pentru autostrăzi și sistemul de transmisie date prin radio (RDS).

Funcțiile care necesită informații detaliate, cum ar fi mesajele de securitate și avertizare și serviciile de ghidare pe rută, pot solicita existența unei legături de comunicații speciale. În acest caz, transportul public poate apela la tehnicile de telecomunicații alternative.

Din categoria tehnicilor de comunicații alternative fac parte:

telefonia celulară analog/digitală; serviciile de telefonie celulară convenționale acoperă cea mai mare parte a zonei metropolitane, dar se apropie de nivelul de saturație; telefonia celulară va fi din ce în ce mai accesibilă;

RDS cu subpurtătoare FM; informații de trafic și alte tipuri de informații pot fi transmise prin benzile laterale ale stațiilor radio FM comerciale;

comunicații personale; sunt încă în fază de dezvoltare, dar vor permite comunicații în orice zonă;

comunicații cu spectru larg; în loc să opereze pe o singură frecvență, sistemele de comunicații cu spectru larg transmit un semnal de putere mică, informația ce trebuie transmisă fiind distribuită într-o bandă de frecvențe. Pentru decodificarea informației transmise se folosește un „receptor inteligent”;

comunicații cu spectru partajat; coexistența în comunicațiile cu spectru partajat, a unor utilizatori ai informației publice privind siguranța care nu se referă la transport, prin utilizarea eșantionării digitale;

comunicații prin intermediul sateliților de pe orbite joase ale pământului;

sistem de comunicații comune cu organizații din domeniul siguranței publice și/sau a serviciilor pentru public;

comunicații de date fără fir; utilizarea comunicațiilor de date fără fir și a serviciilor comerciale;

radio mobil comercial;

sistem integrat de comunicații; utilizează o combinație de stații radio mobile și tehnologii de comunicație de genul celor enumerate mai sus.

4.5. Tehnicile de prioritate ale unui autobuz

Unul dintre obiectivele tehnicilor de prioritate al unui autobuz este îmbunătațirea acestuia prin regularitatea serviciului,ceea ce inseamna alinierea cu tabele nominale de timp si/sau headways.

Un serviciu regulat garantează un bun nivel al capacității de transport(calculatăîn pasageri/oră): țelul major al managementului transportului. Mai mult de atat face planificarea serviciilor mai ușoară, reduce timpul pierdut de către pasageri la opririle in stație, mărește satisfacția utilizatorului și reduce stresul conducatorului.

Surse tipice ale iregularităților serviciilor sunt: variațiile cererii utilizatorului,congestia traficului și controlul semnalului in trafic. Reducerea deranjamentelor datorate de controlul semnalelor în trafic și exploatarea caracteristicilor de prioritate constituie un real succes.

Un al doilea obiectiv important este câștigul la nivel de viteza comercială. Prioritatea semnalului în trafic contribuie la reducerea timpului de calatoriei a PTV și poate produce o mare capacitate de transport sau o reducere a numarului de vehicule cerute pentru a oferi acest serviciu.

Al treilea obiectiv care devine din ce în ce mai important pentru managementul transportului este reducerea poluării. Un mai mic număr de stopuri și mai puțin timp pierdut în cozi sunt efecte directe ale priorității semnalului în trafic și a tehnicilor avansate de control a semnalului în trafic. Unele sisteme de monitorizare a vehiculelor automate (MVA) implementează o acțiune de control a flotei, tinzând să regularizeze serviciile de transport în comun.

Una dintre principalele acțiuni de control pentru un astfel de sistem este prioritatea selectivă a autobuzului la intersecțiile semaforizate. Această caracteristică permite sistemului să reducă timpul de calatorie, evitând astfel întarzierea.

4.6. Protecția rutelor de autobuz selectate

Rutele de autobuz selectate trebuie să fie eficiente, să se circule pe ele în mod regulat cât mai repede posibil între orice origine și destinație. Acest lucru poate fi infăptuit rezervând o bandă din trafic special pentru transportul în comun și oferind prioritate în intersecțiile semnalizate.

Aceste măsuri fac ca și viteza vehiculelor publice de-a lungul rutei să ramână cât mai constantă posibil prin evitarea oricarui stop în afara celor planificate.

Schemele de protecție a mediului țintesc să minimizeze nivelul de poluanți emiși de către mașini. Acesta poate fi atins făcând mișcarile vehicului în cadrul rețelei cât mai lin posibil încercand sa minimizeze stopurile și întarzierile de la inetrsecții. Pentru măsurile de prioritate ale autobuzului, aceastățintă poate fi atinsă numai dacă prioritatea este dată numai serviciilor pentru care sosirile la intersecții pot fi prevăzute.

4.7. Serviciile publice pe benzi rezervate

Vehiculele de transport public care operează pe liniile rezervate constituie tipul de vehicule cărora li se poate oferi prioritate efectivă de către oricare sistem de prioritate oferit cu ajutorul caracteristicilor priorității selective.

Frecvența cererilor de prioritate este singura constrangere majoră către poziția priorității absolute.

Această constrângere poate rezulta în schimbări atâtîn controlul semnalului în trafic cât și providerului cererii de prioritate.

Când intersecția este trecută numai de un singur serviciu de prioritate, frecvența ar trebui determinată pe bazele vitezei nominale ale vehiculelor în ambele direcții ale serviciului.

Când intersecția este traversată de mai mult de un serviciu, frecvența ar trebui sa fie calculată pe bazele vitezei tuturor vehiculelor care se apropie de intersecție.

În orice caz dacă frecvența maximă nu este compatibilă cu media ciclurilor nevăzute pentru intersecție, unele restricții ar trebui aplicate la cereea de prioritate.

4.8. Vehicule publice în benzi rezervate

O bandă rezervată este definită ca o linie neprotejată care este rezervată pentru transportul în comun. Accesul la o bandă rezervată este interzis traficului privat dar poate fi permis vehiculelor pentru alte servicii publice(taxiuri, salvări, mașini de politie etc). In mod normal liniile rezervate sunt împarțite de mai multe servicii (tramvaie, autobuze). Pentru același tip de vehicule prezicerea timpului de calatorie prezinta înalte variații. Controlul intersecției poate, cu toate astea sa obțină un înalt nivel de prioritate.

Problema priorității la intersecții poate fi încă constransă de către frecvența cererilor de prioritate. Probleme datorită posibilelor obstacole în calea progresului vehiculului pot apărea frecvent.

Benzile rezervate numai de câteva servicii, toate având același nivel de prioritate și fără a fi deranjate de către vehiculele care împart linia respectivă. Evaluarea frecvenței cererii ar putea devin foarte complexă: conflict cu alte servicii ce folosesc diferite linii rezervate poate fi prezentăîn anumite intersecții.

O reflecție generala este:

Să se ceară prioritate numai pentru vehiculele întârziate;

Să rezolve cererile conflictuale la nivelul intersecției.

CAPITOLUL 5

Sistem de management al intersecțiilor

În acest capitol se prezintă proiectarea unui sistem de management al intersecțiilor. Sistemul reprezintă o simulare prin care un autobuz care se află în intersecție sau în aproprierea acesteia primește undă verde.

Când computerul de la bordul vehiculului semnalează abateri de la graficul de deplasare, va trimite un mesaj automat către Centrul de Management al Traficului (TMC – Traffic Management Center) a pentru a cere prioritatea în intersecție.

Postul central de control (TMC) va primi mesajul de cerere de acordare de prioritate prin intermediul blocului de comunicație (telefon și modem). Coordonatorul de trafic va analiza pe baza tiparelor de trafic și a informațiilor primite de la senzorii de detecție din intersecție dacă va acorda sau nu prioritate. Această informație va fi trimisă către postul local și implicit către semafor care va indica culoarea verde într-un timp mai scurt decât cel prevăzut inițial.

Postul local este format din senzorii care determină gradul de ocupare a intersecției. Această informație ajungand la postul central pentru analiză. În cazul în care gradul de ocupare va fi mai mic decât un anumit grad va trimite un semnal către baliza de emitere de semnal care va emite un semnal ce va putea fi recepționat și de către autovehiculele de transport în comun. Se recurge la această metodă pentru a se evita supraaglomerarea sistemului cu cereri de prioritate.

5.1. Arhitectura sistemului

Intersecția aleasă pentru realizarea studiului este situată în Municipiul București la intersectarea Bulevardului Iuliu Maniu cu Bulevardul General Vasile Milea.

Figura 5.1. Intersecția studiată (Google maps)

Bulevardul Iuliu Maniu este una din cele mai importante artere din vestul Bucureștiului, având o lungime de aproximativ 6800 metri, se întinde de la Piața Leul și până la autostrada A1(București – Pitești). Dispune de trei benzi de circulație pe sens, ulterior în apropierea intersecției mărindu-se la patru benzi din care una pentru virajul la stânga, două pentru mers înainte și una pentru virajul la dreapta.

Figura 5.2. Vedere de ansamblu Bulevardul Iuliu Maniu

Bulevardul General Vasile Milea are o lungime de aproximativ 1900 metri, se întinde de la Pasajul Basarab până la intersecția cu Drumul Taberei și are două benzi de circulație pe sens.

Figura 5.3. Vedere de ansamblu Bulevardul General Vasile Milea

Liniile de transport în comun care tranziteză intersecția conform RATB (Regia Autonomă de Transport București) sunt: autobuzele 105, 136, 139, 236 și 336; troleibuzele 61, 62, 69, 90, 91, 93 și 96; tramvaiele 1, 11 și 35. În această intersecție mijloacele de transport în comun nu dispun de bandă rezervată.

Sistemul simulează prioritatea semnalului de tranzit – TSP ( Transit signal priority ), o metodă pentru controlul semnalelor de trafic, astfel încât vehiculele de transport public să opereze mai eficient. Prioritatea semnalului de tranzit (TSP) furnizează pentru vehiculele de transport public prioritatea în intersecții prin schimbarea ciclului de semaforizare. TSP se poate face în două moduri, și anume:

TSP – sistem pasiv: semnalele de trafic sunt stabilite pentru o viteză apropiată de ce a transportului public, astefel există șansa ca în momentul în care vehiculul de transport public ajunge în ntersecție culoare semaforului sa fie permisivă.

TSP – sistem activ: într-un sistem activ TSP vehiculele de transport public transmit un semnal către centrul de management al traficului, prin care solicită acordarea de prioritate. În figura de mai jos este ilustrată transmiterea datelor prin semnal GPS.

Figura 5.4. Transmisia de date TSP prin GPRS

Centrul de managemet al traficului (în cazul nostru Atmega8 ) analizează cererea de acordare a priorității și decide în funcție de condițiile existente în trafic acceptarea sau respingerea acesteia.

Acordarea priorități în intersecție se poate face în două moduri, în funcție de culoarea semnalului de trafic:

Extensia ciclului de verde;

Întreruperea ciclului de roșu.

Figura 5.5. Ciclu de semaforizare

În următoare figură este prezentat algoritmul pe care se bazează sistemul considerat.

Figura 5.6. Algoritm funcționare sistem de management al intersecțiilor

Pentru realizarea sistemul de management al intersecțiilor se consideră următoarea schemă bloc:

Figura 5.7. Schema bloc a sistemului

Blocul de alimentare: este blocul care asigură funcționarea sistemului prin furnizare de energie electrică de la rețeaua electrică națională. Pentru alimentarea sistemului avem nevoie de o tensiune de 5 volți curent continuu.

Blocul de detecție: identifică și transmite blocului de decizie și control (centrul de management al traficului ) prezența unui autovehicul de transport public în apropierea intersecției și cerere acestuia de prioritate.

Blocul de decizie și control: reprezintă centrul de managemet al traficului (reprezentat de microcontroler-ul Atmega8), acesta primește informații atât de la blocul de detecție cât și de la blocul de execuție ( semafoarele din intersecție ). El decide acordarea / neacordarea priorități în intersecție în fucție de datele reale și ciclurile de semaforizare existente.

Bloc de execuție: primește informații de la blocul de decizie și control și afișează aceste informații sub formă de indicații luminoase.

5.2. Componentele aplicației

Pentru realizarea sistemului s-au folosit mai multe componente electronice:

Rezistoare;

Diode LED;

Condensatoare;

Push – butoane;

Microcontroler Atmega8.

5.2.1. Rezistorul

Rezistorul este o piesă componentă pasivă de bază din circuitele electrice și electronice a cărei principală proprietate este rezistența electrică. Rezistorul obișnuit are două terminale. Conform legii lui Ohm, curentul electric care curge prin rezistor este proporțional cu tensiunea aplicată pe terminalele rezistorului:

Unde: I – intensitatea curentului electric prin rezistor;

U – tensiunea la bornele rezistorului;

R – rezistența electrică.

Cel mai important parametru al unui rezistor este rezistența sa electrică, exprimată în ohmi (Ω). Rezistoarele sunt complet caracterizate prin relația între tensiunea la borne și intensitatea curentului prin element, atunci când dependența U = f (I) este liniară.

În schemele electronice se utilizează simbolul rezistorului fix în formă de dreptunghi (simbolizare conform standardului European IEC) sau simbolul „în zig – zag” (conform standardelor din America și Japonia).

Figura 5.8. Simbolul unui rezistor

Rolul rezistorului într-un circuit electric, poate fi:

Producerea căderii de tensiuni dorite între două puncte din circuit;

Determinarea curentului dorit printr-o altă piesă a circuitului;

Divizarea unei tensiuni într-un raport dat (circuit divizor de tensiune);

Terminarea unei linii de transmisie (ca rezistență de sarcină).

Figura 5.9. Construcția unui rezistor

5.2.2. Diode LED

Dioda electroluminiscentă – LED ( light – emitting diode), este o diodă semiconductoare ce emite lumină la polarizarea directă a joncțiunii p – n. Efectul este o formă de electroluminescență.

Un LED este o sursă de lumină mică, de cele mai multe ori însoțită de un circuit electric ce permite modularea formei radiației luminoase. De cele mai multe ori acestea sunt utilizate ca indicatori în cadrul dispozitivelor electronice, dar din ce în ce mai mult au început să fie utilizate în aplicații de putere ca surse de iluminare.

Culoare luminii emise depinde de compoziția și de starea materialului semiconductor folosit, și poate fi în spectrul infraroșu, vizibil sau ultraviolet. Pe lângă iluminare, LED – urile sunt folosite din ce în ce mai des într-o serie mare de dispozitive electronice.

Figura 5.10. Structura unui LED

Avantajele principale ale LED – urilor:

Sursă de lumină miniaturizată, care permite un maximum de flexibilitate în conceperea design-ului;

Obținerea de culori (de la albul pur la culori intense și saturate), fără a se adăuga elemente exterioare, cum ar fi filtrele de culoare;

Comandă electronică pentru a crea variații dinamice de culoare;

Absența razelor infraroșii sau ultraviolete;

Flux luminos direcționat;

Aprindere instantanee și intensitate variabilă;

Lipsa deteriorărilor datorate aprinderilor și stingerilor succesive;

Utilizare la joasă tensiune, garanție a siguranței;

Consum redus de energie;

Degajare redusă de căldură;

Randament luminos în continuă îmbunătățire;

Durată de viață mai îndelungată decât a oricărei alte surse de lumină;

Rezistență ridicată la șocuri.

5.2.3. Condensatorul

Un condensator este un dispozitiv electric pasiv ce înmagazinează energie sub forma unui câmp electric între două armături încărcate cu o sarcină electrică egală, dar de semn opus. Acesta mai este cunoscut și sub denumirea de capacitor. Unitatea de măsură, în sistemul de internațional, pentru capacitatea electrică este faradul ( notat F ).

Parametrul fundamental al unui condensator îl reprezintă capacitatea electrică C , definită ca raportul între sarcina electrică q acumulată pe armături și tensiunea electrică U aplicată la borne, .

Figura 5.11. Condensatoare electrolitice

5.2.4. Microcontroler Atmega8

Atmega8 este un microcontroler CMOS pe 8 biți de putere scazută bazat pe arhitectura AVR RISC. Executând instrucțiuni puternice într-un singur ciclu de ceas, microcontroler-ul Atmega8 permite programatorului să optimizeze dispozitivul pentru putere de procesare mare sau reducerea consumului de energie. Dispozitivul este realizat folosind tehnologia cu memoria nevolatilă de densitate mare de la Atmel.

Figura 5.12. Atmega8 – 8PU

Procesorul Atmel AVR dispune de un set bogat de 32 de instrucțiuni. Cele 32 de registre sunt direct conectate la Unitatea Aritmetică Logică (ALU), permițând accesarea a două registre independente într-o singură instrucțiune, într-un singur ciclu de ceas. Arhitectura rezultată este mult mai eficientă ( de până la 10 ori mai rapid decât microcontrolere CISC).

Atmega8 are următoarele caracteristici:

Memorie Flash programabilă de 8kb cu capacitatea „citește în timp ce scrie”.

Memorie EEPROM de 512 biți;

1 kb de memorie SRAM;

23 de linii I / O ( intrare / ieșire );

32 registre de lucru;

3 Timere (numărătoare) cu moduri de comparare;

Întreruperi interne și externe;

USART programabil în serie;

ADC pe 6 canale cu acuratețe de 10 biți;

Un bit cu interfață serială;

Un Watch – Dog Timer cu oscilator intern;

Un port serial SPI;

5 moduri de selecție pentru economisire a energiei.

Figura 5.13. Configurația pinilor

Descrierea pinilor microcontroler-ului Atmega8:

VCC – Alimentare.

GND – Masă.

Port B (PB7…PB0) – Portul B este un port bidirecțional pe 8 biți de tip I / O (intrare / ieșire) cu rezistori pull – up interni. PB6 poate fi utilizat ca „intrare” pentru oscilator și circuitul ceasului intern. PB7 poate fi utilizat ca „ieșire” pentru oscilator. Dacă oscilatorul calibrat este folosit ca ceas sursă, PB7 și PB6 este folosit ca intrare TOSC 2 / 1 pentru numărătorul 2 dacă bitul AS2 din ASSR este setat.

Port C (PC5…PC0) – Portul C este un port bidirecțional pe 8 biți de tip I / O cu rezistori interni de tip pull – up.

PC6 / RESET – Dacă siguranța RSTDISBL este programată, PC6 este folosit ca un pin de tip I / O. Caracteristicile electrice ale lui PC6 diferă față de celelalte caracteristici ale pinilor portului C. Dacă siguranța RSTDISBL nu este programată, PC6 este folosit ca pin de reset.

Port D (PD7…PD0) – Portul D este un port bidirecțional pe 8 biți de tip I / O cu rezistori pull – up interni.

RESET – Pinul de reset.

AVCC – Pinul de alimentare pentru convertorul A / D, Port C (3…0) și ADC (7…6). Acesta trebuie să fie conectat extern cu VCC.

AREF – Pinul analog pentru Convertorul A / D.

ADC7…6 – Pini alimentați de la sursa analoagă și deservesc ca și canale ADC pe 10 biți.

Figura 5.14. Diagrama bloc Atmega8

Calcul economic

Tabel 5.1. Calcul economic

5.3. Software sistem

În următoarea figură este prezentată schema elecrică a sistemului de management a intersecției considerate.

Figura 5.15. Schema electrică a sistemului

În figura 5.16. este prezentată amplasarea componentelor electronice folosite în proiectarea sistemului.

Figura 5.16. Cablaj amplasare componente

Figura 5.17. Cablaj imprimat – stratul superior

Figura 5.18.Cablaj imprimat – stratul inferior

Figura 5.19. Harta intersecție studiată

Intersecția rulează permanent un program de semaforizare cu 6 faze:

1. Faza VERDE pe direcția 1-3: 5secunde;

2. Faza GALBEN pe direcția 1-3: 2secunde;

3. Faza ROSU SIGURANȚĂ 1: 0.5 secunde;

4. Faza VERDE pe 2-4: 4.5 secunde;
5. Faza GALBEN pe direcția 2-4: 2secunde;
6. Faza ROSU SIGURANȚĂ 2: 0.5 secunde.

Perioadele de semaforizare se cronometrează cu timerul de 16 biți, folosind întreruperi. Întreruperea apare la fiecare 250ms, deci orice temporizare poate fi numai multiplu întreg de 250ms (0,5 secunde; 2 secunde; 5 secunde, etc.), pentru a putea citi pe tot parcursul programului principal starea push – butoanelor.

Semafoarele adaptive trec imediat ce se apasă push – butonul asociat, pe culoarea verde. Ele revin la programul normal de semaforizare când semaforul principal de pa latura respectivă reajunge la faza de verde.

Pentru detectarea timpului trecut, întreruperea de 250ms și programul principal comunică printr – o variabilă globală numită „ faza_completă”. Dacă „faza_completa=1” a trecut, se încarcă următoarea faza, setând cât să dureze (durata_faza – multiplu de 250ms).

Cod program

/*

* Proiect_Intersectie_Autobuze.cpp

*

* Laturile intersectiei:

*

* |4|

* _____| |______

* __1__ __3___

* | |

* |2| |uC|

*

* Definitiile semafoarelor si fazelor se vor face

* folosind numaratoarea aceasta a laturilor.

*/

#define F_CPU 8000000ul

#include <avr/io.h>

#include <avr/interrupt.h>

/*******************

DEFINITII HARDWARE

********************/

//Semafoare speciale dreapta (cele din margine-dreapta de pe placa, legate direct la uC, tip sink)

#define DDR_SPECIAL DDRC

#define PORT_SPECIAL PORTC

#define R1S PC0

#define G1S PC1

#define V1S PC2

#define R4S PC3

#define G4S PC4

#define V4S PC5

//Semafoare normale (cele 4 laturi, legate la ULN2803)

#define DDR_SEMAFOR DDRD

#define PORT_SEMAFOR PORTD

#define R1 PD2 //rosu semafor latura 1

#define G1 PD1 //galben semafor latura 1

#define V1 PD0 //verde semafor latura 1

#define R2 PD3 //rosu semafor latura 2

#define G2 PD4 //galben semafor latura 2

#define V2 PD5 //verde semafor latura 2

#define R3 PD2 //rosu semafor latura 3

#define G3 PD1 //galben semafor latura 3

#define V3 PD0 //verde semafor latura 3

#define R4 PD3 //rosu semafor latura 4

#define G4 PD4 //galben semafor latura 4

#define V4 PD5 //verde semafor latura 4

//Definitii push-butoane

#define DDR_BUTON DDRB

#define PORT_BUTON PORTB

#define PIN_BUTON PINB

#define BUTON_LATURA1 PB1

#define BUTON_LATURA4 PB0

//Enumerare faze de semaforizare

#define VERDE_1_3 0

#define GALBEN_1_3 1

#define ROSU_SIGURANTA1 2

#define VERDE_2_4 3

#define GALBEN_2_4 4

#define ROSU_SIGURANTA2 5

//Definitii timpi faze de semaforizare (multiplii de 250ms)

#define TIMP_VERDE_1_3 20

#define TIMP_GALBEN_1_3 8

#define TIMP_ROSU_SIGURANTA1 2

#define TIMP_VERDE_2_4 18

#define TIMP_GALBEN_2_4 8

#define TIMP_ROSU_SIGURANTA2 2

/**********************

VARIABILE GLOBALE

***********************/

volatile uint8_t faza_completa;

volatile uint8_t durata_faza;

volatile uint8_t faza_de_semaforizare; //faza in care se afla intersectia

volatile uint8_t faza_de_semaforizare1; //faza in care se afla semaforul special 1

volatile uint8_t faza_de_semaforizare2; //faza in care se afla semaforul special 4

void schimbare_semafoare();

/********************

PROGRAM PRINCIPAL

*********************/

int main(void)

{

//setari porturi

DDR_SPECIAL|=( (1<<R1S)|(1<<G1S)|(1<<V1S)|(1<<R4S)|(1<<G4S)|(1<<V4S) );

PORT_SPECIAL|=( (1<<R1S)|(1<<G1S)|(1<<V1S)|(1<<R4S)|(1<<G4S)|(1<<V4S) );

DDR_SEMAFOR|=( (1<<R1)|(1<<G1)|(1<<V2)|(1<<R2)|(1<<G2)|(1<<V2)|(1<<R3)|(1<<G3)|(1<<V3)|(1<<R4)|(1<<G4)|(1<<V4) );

PORT_SEMAFOR&=~( (1<<R1)|(1<<G1)|(1<<V2)|(1<<R2)|(1<<G2)|(1<<V2)|(1<<R3)|(1<<G3)|(1<<V3)|(1<<R4)|(1<<G4)|(1<<V4) );

//Setare faza initiala (verde pe directiile 1 si 3, cu durata 20 (20*250ms = 5sec)

faza_de_semaforizare=VERDE_1_3;

faza_de_semaforizare1=VERDE_1_3;

faza_de_semaforizare2=VERDE_1_3;

durata_faza=TIMP_VERDE_1_3;

faza_completa=0;

schimbare_semafoare();

//Setare timer 16-biti, intrerupere la fiecare 250ms

//Folosit pentru a cronometra fazele, fiecare avand un timp multiplu intreg de 250ms

TCNT1=0x0000;

OCR1A=(uint16_t)1950; //mod CTC, intrerupere la ~250ms

TIFR|=(1<<OCF1A);

TIMSK|=(1<<OCIE1A);

TCCR1A=0x00;

TCCR1B=0b00001101; //timer pornit

sei();

uint8_t buton_anterior1=0;

uint8_t buton_anterior2=0;

uint8_t buton_acum1;

uint8_t buton_acum2;

/*BUCLA INFINITA*/

while(1)

{

//CITIRE STARE BUTOANE

if(PIN_BUTON&(1<<BUTON_LATURA1))buton_acum1=1;

else buton_acum1=0;

if(PIN_BUTON&(1<<BUTON_LATURA4))buton_acum2=1;

else buton_acum2=0;

//Daca s-a detectat tranzitia de stare pt butonul 1, pune semaforul special 1 pe verde

if(buton_acum1==1 && buton_anterior1==0)

{

PORT_SPECIAL|=( (1<<G1S)|(1<<R1S) );

PORT_SPECIAL&=~(1<<V1S);

faza_de_semaforizare1=VERDE_1_3;

}

//Daca s-a detectat tranzitia de stare pt butonul 2, pune semaforul special 4 pe verde

if(buton_acum2==1 && buton_anterior2==0)

{

PORT_SPECIAL|=( (1<<G4S)|(1<<R4S) );

PORT_SPECIAL&=~(1<<V4S);

faza_de_semaforizare2=VERDE_2_4;

}

//Salvare stare de acum a butoanelor pentru utilizare la urmatoarea iteratie

buton_anterior1=buton_acum1;

buton_anterior2=buton_acum2;

//Verificare daca a expirat timpul de semaforizare pentru faza curenta

if(faza_completa==1)

{

//Stabilire succesiune faze intersectie principala

if(faza_de_semaforizare<ROSU_SIGURANTA2)faza_de_semaforizare++;

else faza_de_semaforizare=VERDE_1_3;

//Stabilire in ce faza trebuie puse semafoarele speciale

//Cand semaforul special este pe verde, se poate modifica doar cand faza este cu 1 mai mare

if(faza_de_semaforizare1==VERDE_1_3)

{if(faza_de_semaforizare==GALBEN_1_3)faza_de_semaforizare1++;

else{/*do nothing*/;} }

else faza_de_semaforizare1=faza_de_semaforizare;

//Cand semaforul special este pe verde, se poate modifica doar cand faza este cu 1 mai mare

if(faza_de_semaforizare2==VERDE_2_4)

{if(faza_de_semaforizare==GALBEN_2_4)faza_de_semaforizare2++;

else{/*do nothing*/;} }

else faza_de_semaforizare2=faza_de_semaforizare;

//Setare semafoare cu noile culori

schimbare_semafoare();

//Flag-ul de faza completa este zero – incepe o noua faza

faza_completa=0;

//Setare cat timp sa dureze noua faza

switch(faza_de_semaforizare)

{

case VERDE_1_3: durata_faza=TIMP_VERDE_1_3;break;

case GALBEN_1_3: durata_faza=TIMP_GALBEN_1_3;break;

case ROSU_SIGURANTA1: durata_faza=TIMP_ROSU_SIGURANTA1;break;

case VERDE_2_4: durata_faza=TIMP_VERDE_2_4;break;

case GALBEN_2_4: durata_faza=TIMP_GALBEN_2_4;break;

case ROSU_SIGURANTA2: durata_faza=ROSU_SIGURANTA2;break;

}

//Repornire timer

TCCR1B=0b00001101;

}

}

}

/*******************************

INTRERUPERE LA FIECARE PERIOADA

DE 250ms

*******************************/

ISR(TIMER1_COMPA_vect)

{

//Daca nu a trecut perioada fazei, se decrementeaza in continuare

if(durata_faza>0)durata_faza–;

//Daca a trecut perioada fazei, se trece flag-ul faza_completa in 1

else

{

faza_completa=1;

//Timer oprit

TCCR1B=0x00;

TCNT1=0x0000;

}

}

/******************************

FUNCTIA CARE SETEAZA CULOAREA

SEMAFOARELOR

******************************/

void schimbare_semafoare()

{

//toate culorile stinse

PORT_SEMAFOR&=~( (1<<R1)|(1<<G1)|(1<<V2)|(1<<R2)|(1<<G2)|(1<<V2)|(1<<R3)|(1<<G3)|(1<<V3)|(1<<R4)|(1<<G4)|(1<<V4) );

PORT_SPECIAL|=( (1<<R1S)|(1<<G1S)|(1<<V1S)|(1<<R4S)|(1<<G4S)|(1<<V4S) );

//Aprindere culori semafoare principale in functie de faza

switch(faza_de_semaforizare)

{

case VERDE_1_3:PORT_SEMAFOR|=( (1<<V1)|(1<<V3)|(1<<R2)|(1<<R4) );break;

case GALBEN_1_3:PORT_SEMAFOR|=( (1<<G1)|(1<<G3)|(1<<R2)|(1<<R4) );break;

case ROSU_SIGURANTA1:PORT_SEMAFOR|=( (1<<R1)|(1<<R2)|(1<<R3)|(1<<R4) );break;

case VERDE_2_4:PORT_SEMAFOR|=( (1<<V2)|(1<<V4)|(1<<R1)|(1<<R3) );break;

case GALBEN_2_4:PORT_SEMAFOR|=( (1<<G2)|(1<<G4)|(1<<R1)|(1<<R3) );break;

case ROSU_SIGURANTA2:PORT_SEMAFOR|=( (1<<R1)|(1<<R2)|(1<<R3)|(1<<R4) );break;

}

//Aprindere culori semafor special 1 in functie de faza

switch(faza_de_semaforizare1)

{

case VERDE_1_3:PORT_SPECIAL&=~(1<<V1S);break;

case GALBEN_1_3:PORT_SPECIAL&=~(1<<G1S);break;

case ROSU_SIGURANTA1:PORT_SPECIAL&=~(1<<R1S);break;

case VERDE_2_4:PORT_SPECIAL&=~(1<<R1S);break;

case GALBEN_2_4:PORT_SPECIAL&=~(1<<R1S);break;

case ROSU_SIGURANTA2:PORT_SPECIAL&=~(1<<R1S);break;

}

//Aprindere culori semafor special 4 in functie de faza

switch(faza_de_semaforizare2)

{

case VERDE_1_3:PORT_SPECIAL&=~(1<<R4S);break;

case GALBEN_1_3:PORT_SPECIAL&=~(1<<R4S);break;

case ROSU_SIGURANTA1:PORT_SPECIAL&=~(1<<R4S);break;

case VERDE_2_4:PORT_SPECIAL&=~(1<<V4S);break;

case GALBEN_2_4:PORT_SPECIAL&=~(1<<G4S);break;

case ROSU_SIGURANTA2:PORT_SPECIAL&=~(1<<R4S);break;

}

}

5.4. Fiabilitatea software a sistemului

5.4.1Generalități

Odată cu dezvoltarea tehnicii de calcul s-au realizat sau sunt în curs de dezvoltare sistemele informatice pentru care produsele program au o pondere mult mai mare decât partea hardware și ca urmare fiabilitatea sistemului total nu poate fi evaluată fără a lua în considerare și fiabilitatea produselor program.

Fiabilitatea software are sens doar pentru sistemele mari, cu zeci de mii de instrucțiuni. Sistemele software mici pot fi testate în întregime și ca urmare au fibilitate 100%.

Sistemele software mari nu pot fi testate pentru toate combinațiile de valoriale datelor de intrare și ca urmare programele sunt puse în lucru cu o mulțime de erori în ele.

Nu există metode de a măsura numărul de erori dintr-un program. Chiar având posibilitatea de a corecta o eroare software., nu este sigur că numărul total de erori a scăzut, sau că procedura de corecție utilizată nu are efecte negative asupra altor părți din program.

Fiabilitatea produselor program poate fi evaluată din două puncte de vedere:

a) Se poate raporta fiabilitatea unui program la numărul de erori rămase în program, astfel încât fiabilitatea este considerată o proprietate inerentă a programului și este subiectul unei evaluări prin analiza programului. Și în acest caz fiabilitatea este definită ca fiind probabilitatea ca programul să funcționeze fără nici un defect, o anumită durată de timp, în condițiile date.

b) Fiabilitatea unui program poate fi de asemenea tratată și din punct de vedere al serviciilor pe care programul le oferă unui utilizator. Pentru un utilizator, fiabilitatea programului este evaluată prin corectitudinea datelor de ieșire obținute, astfel încât fiabilitatea lui este definită ca fiind probabilitatea ca sistemul săfuncționeze fără defecte pe durata unei execuții în întregime a programului, în condiții de lucru date și pentru un set de date de intrare valide.

Tabel 5.2. Tipuri de erori

Fiabilitatea unui program depinde atât de numărul de eroripe care le conține cât și în condițiile de lucru în care este utilizat. Spre deosebire de echipamente hardware, produsele program nu suferă nici un fenomen de degradare în timp și nici nu există nici un mecanism fizic care să genereze defecte software. Erorile software sunt erori de proiectare și erori de analiză în funcție de faza în care au fost introduse. S-a constatat că 60% din erorile software sunt erori de analiză, iar 40% sunt erori de proiectare.

În următorul tabel sunt sintetizate caracteristicile componente ale unui sistem de calcul. Defectele software, similar defectelor hardware au caracter aleatoriu, datorită caracterului aleator al datelor de intrare.

Testarea software-lui trebuie făcută în fiecare etapă de dezvoltare: elaborare module, integrare module în proces, integrare procese în sistem.

La nivelul cel mai de jos, scopul principal al testării este descoperirea de erori elementare, ca de exemplu erori sintactice sau de compilare. Când se integrează mai multe module pentru a forma un proces, sau mai multe procese pentru a forma sistemul software, apar eroro ce nu au putut fi detectate în fazele precedente. Din cauza complexității interacțiunilor ce există între module și procese, nu este posibil să se calculeze fiabilitatea software-ului pentru sistemele serie/paralel, de exemplu. Trebuie făcute teste și cules date despre defecte în timpul și după etapa de integrare.

Testele trebuie să includă suficiente cazuri pentru a trece prin cât mai multe căi posibile, în funcție de resursele disponibile pentru testare și obiectivele privind fiabilitatea. Multe erori pot fi detectate prin alegerea la întâmplare a combinației detelor de intrare. Dar selectarea la întâmplare nu este satisfăcătoare. Pentru a putea folosi rezultatele testării la estimarea fiabilității, cazurile de test trebuie să considere criticitatea diferitelor funcții și frecvența acestor funcții în timpul execuției programului.

Metodele folosite pentru realizarea de software cu fiabilitatea ridicată pot fi metode analitice și metode constructive.

Metodele analitice se ocupă mai ales de testarea și validarea programelor după ce au fost scrise: depanarea programelor, metode de demonstrare a corectitudinii programului și diferite metode de testare automată.

Metodele constructive fac apel la programarea structurată.

Fibilitatea ridicată a unui sistem software poate fi asigurată prin introducerea de redondanță, ce poate fi folosită la diferite niveluri: sistem, modul, instrucțiune, date. Elementele redondante software la un anumit nivel sunt folosite pentru a verifica sistemul la acel nivel. Cu cât nivelul este mai scăzut, cu atât scopul detecției erorilor este mai limitat, iar rezoluția la erori este mai precisă. La nivel de sistem, integritatea sistemului poate fi verificată prin procedee redondante în condiții de multiprogramare sau multiprelucrare.

Realizarea unui software cu fiabilitate ridicată impune existența de mijloace de detectare a erorilor. Autodeducția erorilor într-un sistem software se realizează prin verificarea corectitudinii funcționării sistemului în timpul execuției programelor.

Din punct de vedere funcțional, verificarea unui proces poate fi efectuată prin testarea rezonabilității rezultatelor de ieșire pentru intrările date. Acast lucru poate fi implementat ușor dacă funcția procesului este bine definită din punct de vedere matematic.

Verificarea transferului controlului în timpul execuției determină ca erorile în acest caz să fie:

-executarea unui ciclu de instrucțiuni la infinit;

-salt incorect în program;

-ciclu de instrucțiuni executate de un număr incorect de ori;

-executarea unui salt neexistent în program.

Majoritatea modelelor fiabilității software-ului privesc produsul program la nivel global, ca pe un tot, fără a lua în considerare structura sa internă. Astfel, prezintă interes problema determinării gradului de complexitate al produselor program și legarea acestora de nivelul fiabilității lor; această problemă poate fi abordată în mai multe moduri, stabilindu-se:

-gradul complexității structurale bazate pe caracteristicile gradului asociat programului când se caută o corelație între acest grad de complexitate și numărul de erori probabile conținute în program;

-gradul complexității textului programului, pe baza unor considerații de lingvistică matematică rezultatele psihometrice, fiabilitatea va fi estimată prin numărul probabil de erori conținut de către un program de complexitate dată;

-nivelul datei de execuție a diferitelor părți ale unui program; procesul constă în a atașa la analiza comportării programului o analiză a structurii sale.

O abordare mai dificil de implementat în practică este cea bazată pe conceptele teoriei software-ului. Astfel, este posibilă stabilirea gradului complexității textului unui program și pe această bază determinarea numărului de erori probabile conținute în program, înainte de testarea sa.

Elaborarea unei strategii de tolerare a defectelor atât în cazul sistemelor hardware, cât și în cazul celor software comportă două etape consecutive:

-tratarea erorilor, destinate sî elimine erori privind funcționarea sistemului;

-tratarea cauzelor erorilor, destinată să asigure că aceste erori nu vor fi reactivate.

În cazul sistemelor software, implementarea tratării erorilor pot fi realizate în două moduri:

-prin acoperirea erorilor, atunci când starea eronată a sistemului este mascată instantaneu sau este transformată într-o altă stare, presupusă fără erori;

-prin compensarea erorii, atunci când starea eronată conține suficientă redondanță pentru ca transformarea să poată fi efectuată pornind de la informațiile conținute în această stare eronată.

Dacă se utilizează acoperirea erorii, atinci se impune ca starea eronată să fie identificată cât mai curând posibil, evident înainte de a fi transformată, acesta fiind scopul detecției erorii. Dimpotrivă, compensarea erorii poate fi aplicată în mod sistematic chiar și în absența erorii; în cazul apariției unei erori, compensarea va duce la mascarea acesteia.

Constrângerile modului de lucru în timp real nu permit o întrerupere a funcționării sistemului pentru o perioadă mai lungă de timp în vederea tratării erorilor, dar nici modificarea performanțelor sistemuluila apariția unei erori, într-un asemenea sistem, o problemă importantă este menținerea nealterată a stărilor anterioare ale sistemului, în vererea restabilirii stării de funcționare a acestuia.

În cazul unui produs software (program), defectele susceptibile să-1 afecteze pot fi:

-interne programului, adică referitoare la datele și instrucțiunile sale;

-externe programului, adică privind interacțiunile sale cu alte produse software;

Defectele de concepție interne ale programului pot avea manifestări multiple și imprevizibile. Toleranța la defectele interne poate fi aplicată tuturor defectelor de concepție și realizare care au la bază o specificație comună, nefiind deci bazată pe ipoteze particulare asupra erorilor, sau mai exact nu se fac ipoteze privind relația dintre defect și eroare. Toleranța la defectele externe presupune dimpotrivă identificarea apriorii a naturii erorii.

Model pentru estimarea fiabilității unui produs de software în funcție de mulțimile datelor de intrare. Se consideră că erorile de software sunt independente de timpul de operare al programului în cauză. Dacă produsul de software este bine testat în perioada de rodaj, nu vor apărea erori în exploatare.

Atunci când mulțimea datelor de intrare și desfășurarea programului nu coincide cu cele din perioada de rodaj, există o anume probabilitate F să apară erori în cursul rulării unui program.

5.4.2. Fiabilitatea sistemului de calcul

Ținând seama de gradul de complexitate al sistemelor de calcul și de importanța tehnico-economică a continuității serviciului acestora, determinarea fiabilității a devenit una din problemele de bază în tehnica de calcul, exprimată prin indicatori de care trebuie să se țină seama în proiectare, fabricație și exploatare.

În principiu, fiabilitatea scăzută a unui echipament, mai ales în domeniul tehnicii de calcul, face ca cheltuielile cu exploatarea acestuia să crească mult, ieșirea din funcționare antrenează imobilizarea produsuluicu discontinuități în realizarea unei misiuni de prestare a serviciului planificat.

Creșterea fiabilității sistemelor de calcul se realizează prin măsuri specifice în toate fazele de realizare a calculatorului. Aatfel, se stabilesc tipurile circuitelor integrate care urmează să fie introduse în scheme, acestea fiind supuse unor selectări prin încercări succesive. Aceste încercări se efectuează asupra tuturor tipurilor de circuite, chiar și asupra celor care au funcționalitatea auxiliară în sistem (de exemplu circuitele din sursele de alimentare).

În studiul fiabilității sistemelor de calcul se disting:

-fiabilitatea preliminară (previzionată);

-fiabilitatea experimentală (tehnică);

-fiabilitatea operațională (în exploatare).

Cercetările și experimentările privind fiabilitatea experimentală și operațională a echipamentelor de calcul au ca scop controlul indicatorilor de fiabilitate, mentenabilitate și disponibilitate și obținerea unor soluții de îmbunătățire a acestor indicatori.

Fiabilitatea previzionată reprezintă fiabilitatea evoluată pornind de la concepția sistemului de calcul (sau unității funcționale a sistemului de calcul), de la datele asupra componentelor sale și asupra condițiilor de utilizare a acestuia. Aceasta reprezintă o prognoză asupra fiabilității sistemelor de calcul (sau a unităților funcționale componente) înaintea fabricării lor, ceea ce ajută la alegerea variantei optime a soluției tehnice.

În cazul fiabilității preliminare se iau în considerare valorile ratei de defectare (ratei căderilor) ale elementelor componente, sau alte documente tehnice, considerându-se legea de distribuție a elementelor de apariție a defecțiunilor ca fiind exponențială. La valorile ratei de defectare, luate în considerare, trebuie aplicați coeficienți de corecție, deoarece componente identice instalate în diferite puncte ale aceluiași sistem se află în regimuri diferite (de exemplu, la temperaturi diferite sau coeficienți de sarcină diferiți etc.). De asemenea se aplică coeficienți de corecție care țin seama de caracterul permanent sau parțial al solicitării (de exemplu în funcție de durata menținerii sub tensiune), în vederea determinării fiabilității preliminarea unei unități funcționale sau a unui sistem de caicul, se întocmește schema logică de fiabilitate care reprezintă schema structurală a funcționării fără defecțiunia echipamentului de calcul. Pentru întocmirea schemei logice se studiază modul de funcționare a sistemului și se definesc defecțiunile componentelor care determină ieșirea din funcțiune a întregului sistem (logic serie), precum și defecșiunile care determină ieșirea din funcțiune numai a unei părți din sistem (logică paralel sau paralel-serie).

Sistemului de calcul i se asociază următoarea schemă logică de fiabilitate:

Figura5.20. Schema logică de fiabilitate

Se consideră că orice defecțiune apărută la una din aceste unități atrage ieșirea din funcțiune a întregului sistem.

Pentru configurația de mai sus, rata de defectare a sistemului de calcul se calculează cu formula:

Z=K*K* + K*K* + K*K* + K*K* + K*K* + K*K* +K*K* +K*K*

unde: K , K, Ks , K, K, K, K, K sunt coeficienți de corecție ale unităților funcționale respective;

K, K, K, K, K, K, K, K, K sunt coeficienți de utilizare ale acelorași unități;

, , , , , , , sunt ratele de defectare ale unităților funcționale.

Coeficientul de utilizare al unei unități funcționale reprezintă procentajul din timpul de corectare a sistemului față de durata utilizării unității funcționale respective;

K=T/T, unde : T – reprezintă timpul de utilizare a unității funcționale

Tc – reprezintă timpul de corectare a sistemului.

Media timpului de bună funcționare între defecțiuni ale sistemului de calcul având configurația prezentată mai sus, este:

MTBF =m=1/

Și se poate calcula pe baza următorului tabel:

Tabel 5.3. Tabel de calcul

Rata de defectare globală este rara de defectare a grupului de unități funcționale de același tip. Pentru calculul ei s-au utilizat formulele prezentate mai sus.

Conform tabelului de mai sus, se poate calcula:

=++++++++

=(0,8136+l,0526+l,1764+2,2222+4,4444+0,1923+0,9843+2,3254)

* 10 h =13,2112*10 h

Media timpului de bună funcționare va fi:

MTBF =m75,69 ore.

Folosind însă rata de defectare globală a grupului de unități funcționale de același tip, în care se utilizează structuri redondante de tip serie rezultă:

=(0,8136+1,0526+1,1764+2,2222+3,7570+0,0310+0,7364+2,4225)* 10 h=12,2117* 10 h

Rezultă media timpului de bună funcționare:

MTBF =m81,88 ore

Utilizând o structură redondantă cu rezervare automată rezultă o medie a timpului de bună funcționare de aproximativ 2*81,88 ore163,76 ore, de unde rezultă că pe durata a șapte zile echipamentul își îndeplinește funcțiile cerute după care necesită acțiuni de mentenabilitate.

Media timpului de bună funcționare poate fi crescută dacă se utilizează un PC industrial de înaltă fiabilitate.

5.4.3. Menteneabilitatea sistemelor de calcul

Tehnicile de mentenabilitate trebuie să țină seama de caracteristicile de concepție, de fabricație și de instalare care influențează aptitudinea echipamentului de calcul de a satisface anumite condiții de utilizare și mentenanță specificate.

Această aptitudine este de obicei măsurată în termeni de durată a opțiunilor de mentenanță, a cerințelor provenite etc. Operațiile de mentenanță pot fi:

-Preventive, ca de exemplu operațiile de întreținere necesare în funcționarea normală (reglaje, curățiri, testări) ori controlul blocurilor sau componentelor redondante, înlocuirea sau separarea celor care sunt găsite defecte, precum și înlocuirea elementelor aflate la limita de viață.

-Corective, efectuându-se după apariția unui defect, în scopul restabilirii unui echipament de calcul în stare de a-și îndeplini funcția cerută.

Un program de mentenanță preventivă judicios întocmit se poate traduce în timp prin beneficii pentru producător și pentru utilizator, în cadrul mentenanței preventive, alături de întreținerile zilnice, care se constituie în efectuarea următoarelor operații:

-Controlul vizual al echipamentului de calcul (operație ce trebuie să preceadă lucru cu echipamentul respectiv);

-Curățenia încăperii în care este instalat echipamentul;

-Desprăfuiri și ungeri;

-Alte operații specifice fiecărui echipament.

Întreținerea zilnică are un rol important în creșterea fiabilității și disponibilității sistemelor de calcul prin evitarea apariției unor defecte suplimentare.

Timpul necesar operațiilor de mentenanță poate să se evalueze în ore de manoperă și în durata intervenției, putând fi alocat dinainte, pe bază de experiență, sau se poate trata ca o variabilă discretă a programului fixat pentru revizii.

În ce privește frecvența mentenanței corective, ea este direct proporțională cu rata căderilor componentelor sau unităților funcționale, care provoacă defectarea în serviciu a sistemului. În vederea măririi numărului de ore de utilizare a sistemului, trebuie redus timpul total al mentenanței încă în timpul de proiectare. Acest lucru se poate face crescând timpul între defecțiunile sistemului, ceea ce va duce la scăderea valorii numărului de ore de lucru necesare pentru remedierea defecțiunilor.

Frecvența acțiunilor de mentenanță este definită prin numărul acțiunilor de mentenanță la 1000 ore de funcționare.

Metoda cea mai eficace în stadiul de proiectare este să se reducă timpul de reparare pentru componentele ale căror MTBF este slab, ceea ce implică totodată să se plaseze aceste componente în sistem, astfel încât să fie ușor accesibile, ca și asigurarea funcționării în regim normal. Cunoscând MTBF se poate calcula numărul probabil de operații de mentenanță pentru fiecare componentă, în cursul unei funcționări îndelungate a sistemului; ținând seama de probabilitatea de apariție a unui număr de defecțiuni mai mare decât acest număr probabil, se poate calcula numărul optim de piese de schimb.

Cînd nu este posibil să se detecteze defectarea unor componente, trebuie făcute controale periodice ale acestora sau să se asigure redondanță.

5.4.4. Procesul de restabilire

În cadrul echipamentelor de calcul studiul fiabilității nu se poate limita numai la observarea primei defecțiuni, fiind necesar să se caracterizeze complet funcționarea sistemului și proprietățile de exploatere, inclusiv după restabilirea sistemului (fie prin înlocuirea elementului defect cu unul nou, identic, fie prin repararea elementului defect).

La sistemele de calcul, în mod deosebit la unitățile centrale unde aparatura electronică este preduminantă, se utilizează în deosebi restabilirea prin înlocuirea elementului defect, în urma restabilirii, se consideră că produsul își recapătă complet toate proprietățile inițiale.

Timpul de exploatare a sistemelor de restabilire se compune din două intervale de timp: timp de bună funcționare și pauze, care pot fi tehnologice sau de restabilire. Prin pauza tehnologică se înțelege un interval de timp în care produsul, deși aflat în stare de bună funcționare, este oprit să funcționeze din motive tehnologice.

Capacitatea de restabilire reprezintă proprietatea unui sistem de a fi readus în starea de funcționare normală după efectuarea operațiilor de restabilire.

CONCLUZII

Congestiile din traficul urban reprezintă o problemă importantă în majoritatea metropolelor lumii iar sistemele de transport inteligente sunt create pentru a oferi control în timp real și ghidare de rută pentru participanții la trafic pentru a optimiza performanțele rețelei de trafic.

Prioritizarea transportului public este o necesitate în condițiile în care acesta trebuie sa contribuie la creșterea mobilității în orașele aglomerate. Un sistem de transport public atractiv poate descuraja transportul privat, cu efecte pozitive în descongestionarea traficului și creșterea siguranței rutiere.

Utilizarea transportului public și regularizarea acestuia are efecte importante în ceea ce privește reducerea poluării chimice și fonice, creșterea calității vieții locuitorilor orașului precum și consumul rațional de combustibil și energie.

Măsurile care are ar trebui luate pentru îmbunătățirea calității transportului public sunt:

Culoare unice de deplasare (benzi rezervate) pentru mijloacele de transport public;

Prioritate preferențială în intersecții.

Aceste soluții nu sunt întotdeauna la îndemână din cauza investițiilor masive în infrastructură dar și din cauza spațiului restrâns din zona urbană.

Sistemul de management al intersecțiilor, este un sistem care simulează acordarea de undă verde pentru prioritizarea mijloacelor de transport public în intersecții.

BIBLIOGRAFIE

BANCIU, D.; HRIN, R.; MIHAI, G.; ANGHEL, L.; DAVID, A. Inteligență în transporturi: Sisteme inteligente de transport. București: Editura Capitel, 2005.

BANIAȘ , Ovidiu. Contribuții la conducerea traficului rutier urban utilizând o rețea de senzori wireless ca detector de trafic. Timișoara: Editura Politehnica, 2009.

GÄRLING, T.; STEG, L. (Eds.). Threats from car traffic to the quality of urban life: Problems, causes, and solutions. Amsterdam: Elsevier, 2007.

STAN, C.E.; POP I.C.; LĂCRARU, M.; MINEA, M.; KIFOR, C.V.; BANCIU, D.D.M, Intelligent urban road traffic real – time management system – MONITRAF, International Conference on Manufacturing Science and Education – MSE iulie 2007, Sibiu, Romania.

“Optimizarea capacitatii unei intersectii cu ajutorul instrumentelor software” – Ș.l. dr. ing. Maria Claudia SURUGIU, As. drd. ing. Elena Alina STANCIU, As. drd. ing. Ilona Mădălina MOISE, As. drd. ing. Ovidiu TOMESCU, buletin AGIR nr. 1/2012

I. Boicu – Sisteme de dirijare a traficului rutier – Note curs, 2014

I. Bădescu – Microcontrolere – note curs, 2013

Sistemul global de pozitionare G.P.S. – curs / Cornel Paunescu, Victor Mocanu, Sorin G. Dimitriu. – Paunescu, Cornel. – Bucuresti : Editura Universitatii din Bucuresti, 2006.

El-Rabbany A., Introduction to GPS: the global positioning system. Artech House, 2002.

Nistor N., s.a. – ,,Bazele teoretice ale traficului rutier”, I.P. Bucuresti, 1976.

http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System

http://www.its-romania.ro/

http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Traffic_Management_System

http://www.rms.nsw.gov.au/usingroads/scats/scats_publictransport.html

http://www.scrigroup.com/afaceri/transporturi/SISTEME-DE-TRANSPORT-CAILE-DE-31772.php

http://www.its.leeds.ac.uk/projects/primavera/deliv_6.html

http://www.swarco.com/romania-ro/Produse-si-Servicii/Managementul-Traficului/Transport-Public/Prioritizarea-Transportului-Public

http://improve-public-transport.wikispaces.com/intro_TSP

http://pages.greencitystreets.com/improve-public-transport/traffic-signal-priority/

http://www.civitas.eu/content/public-transport-priority-system

ANEXA 1: GlOSAR TERMENI

AID – (Automatic Incident Detection) – Detecția automată a incidentelor

APS – (Automatic Passengers Counters) – Sisteme de contorizare automată a călătorilor

APTS – (Advanced Public Transport System) – Sisteme avansate pentru transportul public

ATIS – (Advanced Transportation Information System) – Sisteme avansate de informare

ATMS – (Advanced Traffic Management System) – Sisteme avansate de management a traficului

AVC – (Automatic Vehicle Classification) – Clasificarea automată a vehiculelor

AVI – (Automatic Vehicle Identification) – Identificarea automată a vehiculului

AVL – (Automatic Vehicle Location) – Localizarea automată a vehiulelor

CAD – (Computer Aided Dispatch) – Dispecerizarea asistată de calculator

CCTV – (Closed Circuit Television) – Televisiune cu circuit închis

DG TREN – Directoratul General pentru Energie și Transport

GIS – (Geographical Information System) – Sistem informatic geografic

GPS – (Global Positioning System) Sistem de poziționare globală

GSM – (Global System for Mobile Communications ) – Sistem global pentru comunicații mobile europene

HAR – Stație radio de informare pentru autostrăzi

ITS – (Intelligent Transport Systems) – Sisteme Inteligente de Transport

PTM – (Public Transport Management) – Managementul transportului public

RDS – Sistem de date radio

TIC – Tehnologia informației și comunicațiilor

TMC – (Traffic Management Center) – Centrul de management al traficului

UTC – Controlul Traficului Urban

VID – ( Vehicle Identification) – Identificarea vehiculelor

VMS – Panou cu mesaje variabile

ANEXA 2: LISTA DE FIGURI

Figura 2.1. Schița unei arhitecturi ITS 11

Figura 2.2. Model multinivel al arhitecturii ITS 16

Figura 2.3. Lanțul de informații ITS 18

Figura 2.4. Schema bloc a unui Sistem de achiziții de date 20

Figura 2.5. Hartă digitală – traseu autobuz 23

Figura 2.6. Schema funcțională ATMS 28

Figura 2.7. Camere video pentru monitorizarea traficului și imagini reale în centrul de management al traficului 32

Figura 3.1. Segmentele sistemului GPS 35

Figura 3.2. Constelația NAVSTAR GPS Nominală: 24 de sateliți în 6 plane orbitale, 4 sateliți în fiecare plan 37

Figura 3.3. Triangulația GPS 39

Figura 3.4. Alterarea semnalului GPS în atmosferă 41

Figura 3.5. Distribuția stratificată (layer) a informațiilor complexe într-un sistem GIS 43

Figura 3.6. Surse de date în GIS 44

Figura 3.7. Sistemul GIS 45

Figura 3.8. Plan cadastral solar GIS 46

Figura 3.9. Sistem de transport public bazat pe GIS 48

Figura 3.10. Sistem de localizare automată a vehiculelor 50

Figura 4.1. Schema funcțională a centrului de management al traficului 54

Figura 4.2. Arhitectura PTM 57

Figura 4.3. Arhitectura sistemului de supraveghere cu circuit închis 58

Figura 4.4. Aplicația CCTV 59

Figura 4.5. Schemă comunicații în timp real 61

Figura 5.1. Intersecția studiată (Google maps) 67

Figura 5.2. Vedere de ansamblu Bulevardul Iuliu Maniu 67

Figura 5.3. Vedere de ansamblu Bulevardul General Vasile Milea 68

Figura 5.4. Transmisia de date TSP prin GPRS 69

Figura 5.5. Ciclu de semaforizare 69

Figura 5.6. Algoritm funcționare sistem de management al intersecțiilor 70

Figura 5.7. Schema bloc a sistemului 71

Figura 5.8. Simbolul unui rezistor 72

Figura 5.9. Construcția unui rezistor 73

Figura 5.10. Structura unui LED 74

Figura 5.11. Condensatoare electrolitice 75

Figura 5.13. Configurația pinilor 76

Figura 5.14. Diagrama bloc Atmega8 78

Figura 5.15. Schema electrică a sistemului 80

Figura 5.16. Cablaj amplasare componente 81

Figura 5.17. Cablaj imprimat – stratul superior 82

Figura 5.18.Cablaj imprimat – stratul inferior 82

Figura 5.19. Harta intersecție studiată 83

Figura5.20. Schema logică de fiabilitate 97

ANEXA 3: LISTA DE TABELE

Tabelul 2.1. Tehnologii utilizabile pentru sistemele ITS 19

Tabel 5.1. Calcul economic 79

Tabel 5.2. Tipuri de erori 91

Tabel 5.3. Tabel de calcul 98

BIBLIOGRAFIE

BANCIU, D.; HRIN, R.; MIHAI, G.; ANGHEL, L.; DAVID, A. Inteligență în transporturi: Sisteme inteligente de transport. București: Editura Capitel, 2005.

BANIAȘ , Ovidiu. Contribuții la conducerea traficului rutier urban utilizând o rețea de senzori wireless ca detector de trafic. Timișoara: Editura Politehnica, 2009.

GÄRLING, T.; STEG, L. (Eds.). Threats from car traffic to the quality of urban life: Problems, causes, and solutions. Amsterdam: Elsevier, 2007.

STAN, C.E.; POP I.C.; LĂCRARU, M.; MINEA, M.; KIFOR, C.V.; BANCIU, D.D.M, Intelligent urban road traffic real – time management system – MONITRAF, International Conference on Manufacturing Science and Education – MSE iulie 2007, Sibiu, Romania.

“Optimizarea capacitatii unei intersectii cu ajutorul instrumentelor software” – Ș.l. dr. ing. Maria Claudia SURUGIU, As. drd. ing. Elena Alina STANCIU, As. drd. ing. Ilona Mădălina MOISE, As. drd. ing. Ovidiu TOMESCU, buletin AGIR nr. 1/2012

I. Boicu – Sisteme de dirijare a traficului rutier – Note curs, 2014

I. Bădescu – Microcontrolere – note curs, 2013

Sistemul global de pozitionare G.P.S. – curs / Cornel Paunescu, Victor Mocanu, Sorin G. Dimitriu. – Paunescu, Cornel. – Bucuresti : Editura Universitatii din Bucuresti, 2006.

El-Rabbany A., Introduction to GPS: the global positioning system. Artech House, 2002.

Nistor N., s.a. – ,,Bazele teoretice ale traficului rutier”, I.P. Bucuresti, 1976.

http://en.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System

http://www.its-romania.ro/

http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Traffic_Management_System

http://www.rms.nsw.gov.au/usingroads/scats/scats_publictransport.html

http://www.scrigroup.com/afaceri/transporturi/SISTEME-DE-TRANSPORT-CAILE-DE-31772.php

http://www.its.leeds.ac.uk/projects/primavera/deliv_6.html

http://www.swarco.com/romania-ro/Produse-si-Servicii/Managementul-Traficului/Transport-Public/Prioritizarea-Transportului-Public

http://improve-public-transport.wikispaces.com/intro_TSP

http://pages.greencitystreets.com/improve-public-transport/traffic-signal-priority/

http://www.civitas.eu/content/public-transport-priority-system

ANEXA 1: GlOSAR TERMENI

AID – (Automatic Incident Detection) – Detecția automată a incidentelor

APS – (Automatic Passengers Counters) – Sisteme de contorizare automată a călătorilor

APTS – (Advanced Public Transport System) – Sisteme avansate pentru transportul public

ATIS – (Advanced Transportation Information System) – Sisteme avansate de informare

ATMS – (Advanced Traffic Management System) – Sisteme avansate de management a traficului

AVC – (Automatic Vehicle Classification) – Clasificarea automată a vehiculelor

AVI – (Automatic Vehicle Identification) – Identificarea automată a vehiculului

AVL – (Automatic Vehicle Location) – Localizarea automată a vehiulelor

CAD – (Computer Aided Dispatch) – Dispecerizarea asistată de calculator

CCTV – (Closed Circuit Television) – Televisiune cu circuit închis

DG TREN – Directoratul General pentru Energie și Transport

GIS – (Geographical Information System) – Sistem informatic geografic

GPS – (Global Positioning System) Sistem de poziționare globală

GSM – (Global System for Mobile Communications ) – Sistem global pentru comunicații mobile europene

HAR – Stație radio de informare pentru autostrăzi

ITS – (Intelligent Transport Systems) – Sisteme Inteligente de Transport

PTM – (Public Transport Management) – Managementul transportului public

RDS – Sistem de date radio

TIC – Tehnologia informației și comunicațiilor

TMC – (Traffic Management Center) – Centrul de management al traficului

UTC – Controlul Traficului Urban

VID – ( Vehicle Identification) – Identificarea vehiculelor

VMS – Panou cu mesaje variabile

ANEXA 2: LISTA DE FIGURI

Figura 2.1. Schița unei arhitecturi ITS 11

Figura 2.2. Model multinivel al arhitecturii ITS 16

Figura 2.3. Lanțul de informații ITS 18

Figura 2.4. Schema bloc a unui Sistem de achiziții de date 20

Figura 2.5. Hartă digitală – traseu autobuz 23

Figura 2.6. Schema funcțională ATMS 28

Figura 2.7. Camere video pentru monitorizarea traficului și imagini reale în centrul de management al traficului 32

Figura 3.1. Segmentele sistemului GPS 35

Figura 3.2. Constelația NAVSTAR GPS Nominală: 24 de sateliți în 6 plane orbitale, 4 sateliți în fiecare plan 37

Figura 3.3. Triangulația GPS 39

Figura 3.4. Alterarea semnalului GPS în atmosferă 41

Figura 3.5. Distribuția stratificată (layer) a informațiilor complexe într-un sistem GIS 43

Figura 3.6. Surse de date în GIS 44

Figura 3.7. Sistemul GIS 45

Figura 3.8. Plan cadastral solar GIS 46

Figura 3.9. Sistem de transport public bazat pe GIS 48

Figura 3.10. Sistem de localizare automată a vehiculelor 50

Figura 4.1. Schema funcțională a centrului de management al traficului 54

Figura 4.2. Arhitectura PTM 57

Figura 4.3. Arhitectura sistemului de supraveghere cu circuit închis 58

Figura 4.4. Aplicația CCTV 59

Figura 4.5. Schemă comunicații în timp real 61

Figura 5.1. Intersecția studiată (Google maps) 67

Figura 5.2. Vedere de ansamblu Bulevardul Iuliu Maniu 67

Figura 5.3. Vedere de ansamblu Bulevardul General Vasile Milea 68

Figura 5.4. Transmisia de date TSP prin GPRS 69

Figura 5.5. Ciclu de semaforizare 69

Figura 5.6. Algoritm funcționare sistem de management al intersecțiilor 70

Figura 5.7. Schema bloc a sistemului 71

Figura 5.8. Simbolul unui rezistor 72

Figura 5.9. Construcția unui rezistor 73

Figura 5.10. Structura unui LED 74

Figura 5.11. Condensatoare electrolitice 75

Figura 5.13. Configurația pinilor 76

Figura 5.14. Diagrama bloc Atmega8 78

Figura 5.15. Schema electrică a sistemului 80

Figura 5.16. Cablaj amplasare componente 81

Figura 5.17. Cablaj imprimat – stratul superior 82

Figura 5.18.Cablaj imprimat – stratul inferior 82

Figura 5.19. Harta intersecție studiată 83

Figura5.20. Schema logică de fiabilitate 97

ANEXA 3: LISTA DE TABELE

Tabelul 2.1. Tehnologii utilizabile pentru sistemele ITS 19

Tabel 5.1. Calcul economic 79

Tabel 5.2. Tipuri de erori 91

Tabel 5.3. Tabel de calcul 98