Aplicativo de Regulacion Del Trafico Urbano

Sistema Urbano de Centralización (SUR)

Introducción

DESCRIPCIÓN DE PRODUCTO

Contenido

1. Introducción ........................................................................................................... 3

2. Fundamentos de SUR ............................................ ¡Error! Marcador no definido. 2.1. Entorno Informático ........................................... ¡Error! Marcador no definido. 2.2. Funcionalidad ..................................................... ¡Error! Marcador no definido.

3. Generación dinámica y biblioteca de planes. Actuaciones de operador... 4

4. Tratamiento de Detectores .................................................................................. 6 4.1. Avería Estadística de un Detector. ..................................................................... 6 4.2. Valores de Reemplazo. ....................................................................................... 7

5. Independencia de la tecnología de los equipos de regulación.................... 8 5.1. Red Lógica y Red Física ..................................................................................... 8 5.2. Estructura del software. ..................................................................................... 10 5.3. Interfase de Operación ...................................................................................... 11

6. Resumen de algoritmos ......................................... ¡Error! Marcador no definido. 6.1. Ciclo y reparto ................................................... ¡Error! Marcador no definido. 6.2. Coordinación ...................................................... ¡Error! Marcador no definido.

6.2.1. Velocidad de Coordinación ................................................ ¡Error! Marcador no definido. 6.2.2. Repartos de banda............................................................. ¡Error! Marcador no definido. 6.2.3. Algoritmo de Coordinación ................................................ ¡Error! Marcador no definido.


Introducción a SUR 3

1. Introducción

SUR (acrónico de Sistema Urbano de Regulación) es un sistema para la regulación de redes urbanas de semáforos de funcionamiento on-line.

El sistema recoge de forma continua datos de detectores y elabora con los mismos planes de regulación que envía a los reguladores locales. El cálculo de estos planes acepta múltiples demandas de los operadores del sistema. Puede también trabajar en selección de planes.

SUR además monitoriza el estado de los elementos de la instalación.

Es posible configurar las características de la instalación (direccionamiento, alarmas y estados de los elementos, referencias y unidades ...) (RED FÍSICA) de forma que es fácil de adaptar a cualquier fabricante de sistemas de calle. Estas modificaciones no alteran la visión para el ingeniero de tráfico (RED LÓGICA).

Otras prestaciones singulares del sistema son:

Los datos de los detectores son filtrados detectando errores de medición en función de comportamientos históricos. Los datos históricos de contraste son continuamente actualizados.

Todos los datos de entrada y salida del sistema son almacenados en una base de datos relacional de modo que es posible establecer estadísticas a posteriori.

Se han realizado herramientas para análisis on-line de los parámetros más significativos. El número de puestos de trabajos configurable. El sistema puede funcionar en uno o en un

número indeterminado de ordenadores en red. Las funciones de cada nodo son configurables.

SUR se ha concebido como un sistema que puede rodar en un solo PC, hasta llegar a una red de estaciones (clientes) y una granja de servidores, en una estructura multicapa donde se diferencian claramente la capa de negocio y la de persistencia.

Las diferentes funciones del sistema pueden ser distribuidas, e incluso replicadas, en los diferentes nodos de la red. La configuración se establece sobre la propia base de datos del sistema. Como gestor de base de datos se usa ORACLE en una configuración cliente servidor.

Interfase general de control (Granada) Interfase general de control (A Coruña)



Desde su diseño se tuvo en cuenta:

Facilitar el control de equipamiento de diversos fabricantes, habida cuenta de la escasa normalización de funciones y protocolos de los equipos de regulación de tráfico.

Optar por algoritmos cuyos resultados fueran “entendibles” por el usuario final, evitando aquellos de minimización de variables globales de la red, de difícil entendimiento por éste.

Establecer un potente sistema para garantizar la calidad de los datos obtenidos y derivados de detectores.

2. Generación dinámica y biblioteca de planes.

SUR es un sistema mixto que contempla tanto la generación dinámica de planes como funcionar con planes de biblioteca, escogiendo los mismos por horas o por situación de tráfico.

Denominamos sistema de asignación al procedimiento escogido por el usuario para que SUR determine los programas de tráfico en cada intersección. Estos sistemas de asignación pueden escogerse a nivel de variable o de entidad lógica de la red, e incluyen:

Sistemas de generación de datos. Selecciones horarias de planes de biblioteca. Estos planes son definidos para una zona (sub-área

de la cuidad) Selecciones de planes de biblioteca en función de la situación de tráfico, obtenida a partir de la

carga de los puntos de medida de la sub-área para la que se ha definido el plan. Sistemas tabulados en función de datos y variables de entorno aplicados a problemas variados

como pueden ser obtener repartos de banda o velocidades de coordinación.

En periodos de 5 minutos, se obtienen datos de la red de elementos de medida de la instalación, y se asignan nuevos programas para las intersecciones (ciclo, estructura, reparto y desfase) en función de los citados datos, de otros derivados de éstos, de variables de entorno y de los sistemas de asignación en vigor.

3. Directivas de operador, reglas y macros

La forma básica de funcionar descrita en el apartado anterior puede verse alterada por directivas de operador que pueden modificar o forzar el valor de estos datos de entrada, de los datos calculados, así como conmutar entre los sistemas de asignación.

Las directivas de operador pueden realizarse en diferido y son almacenadas, de forma que pueden ser revisadas por el jefe de sala.

Interfase de generación de directivas



SUR contiene una potente herramienta que mejora la respuesta del sistema por la introducción de directivas de operador realizadas automáticamente y basadas en el conocimiento del sistema. El recurso desarrollado en SUR establece un mecanismo para el conocimiento del funcionamiento de la ciudad se refleje en el control del tráfico mediante las Reglas de Producción, técnica bastante utilizada en la ingeniera del conocimiento.

Las reglas son estructuras basadas en sentencias condicionales. Las condiciones son expresiones formadas por operadores y operandos. Los operandos que se pueden utilizar son variables temporales tales como la hora, la fecha, el tipo de día, la estación, la situación de tráfico, etc, así como variables que indican la situación de tráfico como son las mediciones realizadas sobre los diferentes elementos del sistema (detectores, puntos de medida, accesos a la intersecciones).

La lista de directivas coinciden con los posibles comandos de operador. Es decir, los mismos comandos que el operador tiene disponibles para interactuar con el sistema, pueden ser automatizados en función de condiciones objetivas.

Además de este recurso los comandos pueden agruparse formando lo que se denomina macros.

Control de Usuarios y Comandos Ejecutados.

Interfase de tratamiento de reglas y macros



4. Tratamiento de Detectores

Como ya se ha comentado con anterioridad, en SUR se ha prestado gran atención al tratamiento de estos elementos. Básicamente nos preocupaban los siguientes aspectos:

Determinar una posible avería de un detector del que se están obteniendo datos. La

determinación de esta avería, que denominamos estadística, se debería basar en que los

valores obtenidos no son razonables en función del conocimiento previo de ese elemento.

Poder tener valores de reemplazo de las variables entregadas por el detector averiado,

suficientemente razonables en función de su comportamiento histórico.

Diseñar un procedimiento automático que permitiera realimentar el conocimiento histórico del

comportamiento del detector.

4.1. Avería Estadística de un Detector.

En la gráfica, se ha representado los datos de un detector enfrentando la Intensidad (vph) y la Ocupancia (%). Estos datos han sido obtenidos de las series históricas y siguen un comportamiento bastante semejante en todos los detectores de la red.

Evidentemente no se puede aplicar la conocida ecuación de continuidad a los detectores en una ciudad, ya que no hay condiciones de flujo estacionario. No obstante se aprecia que tienen un comportamiento intrínseco que puede ser modelado, si hay series históricas, y que puede servir para determinar que un detector no se está comportando como era de esperar.

Detector 85

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Ecuación de continuidad

I

V=t



La caracterización y los criterios escogidos para considerar avería, se pueden explicar observando la figura: En el procedimiento se definen tres zonas en función de los puntos representados en la figura:

- Zona Roja: Si en un momento determinado los valores obtenidos del detector caen en esta

zona, se considera al detector averiado, ya que según su comportamiento intrínseco un punto

(O,I) es altamente improbable que esté en esta región.

- Zona Ámbar: No es una zona crítica. El que una medición del detector se sitúe en esta zona

no implicará necesariamente avería estadística. La determinación de ésta vendrá dada por el

número de mediciones que se detecten. Un número alto de casos, de forma continuada, es

altamente improbable y genera también la determinación de avería.

- Zona Verde: Es el área de la gráfica en la que consideramos que los valores dados por el

detector son correctos.

4.2. Valores de Reemplazo.

Una vez que se determina la avería de un detector, los valores entregados por el mismo, Intensidad y Ocupancia, son reemplazados por otros obtenidos de series históricas.

SUR mantiene información por cada detector de series de valores de reemplazo para cada variable, con valores diferentes de cuarto en cuarto de hora. Estas series están clasificadas, a su vez, según diversas situaciones.

Las situaciones son configurables por el usuario, resultando de diferentes condiciones aplicadas sobre tipos de día y periodos anuales, conceptos que son, a su vez, configurables.

Estas series o patrones se mantienen actualizados de forma automática: Si el detector no está averiado, el valor de Intensidad actual modificará el valor correspondiente de la curva de intensidad para ese detector, situación y cuarto de hora.

Si el valor almacenado de Ia(d,s,c), el número de medidas almacenadas es N(d,s,c), y el nuevo

Detector 85

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Capacidad

Condiciones de avería estadística



valor de intensidad es In, entonces:

Este proceso se realiza de forma análoga para la Ocupancia.

Al finalizar el día es preciso suavizar la curva de cada detector para la situación del día que acaba de concluir usando técnicas de media móvil.

5. Independencia de la tecnología de los equipos de regulación.

Los sistemas de centralización son, normalmente, dependientes de una tecnología concreta de regulación, es decir, de la red de centrales de zona y reguladores; es obligado un esfuerzo notable para adaptar el sistema a otros equipos.

En ocasiones esta tecnología, en lo que respecta a funciones y protocolo, es implementada por varios fabricantes, por lo que el sistema puede ser multi-fabricante. Pero en otras, puede ser necesario enfrentarse con el problema de la existencia de equipos de diversas tecnologías.

Una posible forma de abordar el problema es la solución aplicada en SUR que se fundamenta en dos conceptos:

Distinción entre RED LÓGICA y RED FÍSICA.

Estructura del software especifica para aplicaciones multi-fabricante.

5.1. Red Lógica y Red Física

1),,(),,(),,(),,(

csdN

IcsdNcsdIcsdI naa

1),,(),,( csdNcsdN

Pantallas con curvas de comportamiento de detectores



Se entiende por Red Lógica el conjunto de entidades que, con cierta organización topológica, establecen la base conceptual de ingeniería de tráfico. A esta red pertenecen las siguientes entidades en el sistema:

Puntos de medida.

Intersecciones reguladas y movimientos definidos en las mismas.

Tramos.

Grupos de coordinación.

Subáreas y áreas.

La Red Lógica es independiente el sistema físico empleado en la centralización, y es sobre esta red sobre la que funcionan los algoritmos, se establecen los procesos de selección de planes y se aplican la mayoría de directivas. En la figura se muestra el estado de la red en torno a una disposición de estrategias y subáreas, así como grupos de coordinación, cruces y puntos de medida.

La Red Física se compone de los detectores, reguladores locales, otros tipos de controladores, centrales de zona, si las hubiera, y los propios canales de comunicación; es dependiente del tipo de tecnología instalada.

En el tratamiento de esta red física se han tenido en cuenta varios aspectos de forma que se mejore la independencia del sistema con respecto a los equipos instalados:

Tipificación de entidades

El conjunto de entidades que componen esta red ha sido definido en la base de datos de forma que puedan modelarse diversas opciones tecnológicas. Para realizar esta definición se han comparado equipos de diversos fabricantes, extrayendo para cada entidad las propiedades comunes, o fácilmente asimilables, e identificando los aspectos que necesariamente han de distinguirse. De esta forma se definen diversos tipos de entidades, por ejemplo diversos tipos de reguladores, que se diferencian entre sí por los aspectos antes referidos (como pueden ser origen del desfase o el número de detectores que conectan). Las

Interfase del sistema representado la RED LOGICA



entidades del sistema, reguladores siguiendo el ejemplo anterior, se hacen pertenecer a uno de los tipos definidos.

Alarmas y estados

Se ha tenido especialmente en cuenta este aspecto: Cada dispositivo dependiendo de su tipo puede soportar diversos estados y alarmas del total de estados y alarmas que son soportados en el sistema. De este modo el tratamiento de estos conceptos en el sistema, se hace homogéneo, incluso a nivel de representación.

5.2. Estructura del software.

Los procesos de comunicaciones están aislados en el sistema. Las relaciones entre los diferentes procesos clientes y servidores con los procesos de comunicaciones, se establecen con mensajes entre los mismos que son independientes de la tecnología. Un encaminador de mensajes resuelve estos problemas.

Los mensajes son recibidos por servidores especializados para cada tecnología (A,B,C,D), los cuales desarrollan los protocolos específicos para los canales asignados. Estos procesos se basan la información de configuración de la base de datos, y en la misma entregan los resultados.

Elección de la representación de estados y alarmas en la interfase de operación

A A

Servidor

B B

Servidor

C C

Servidor

D D

Servidor

Interfase normalizada de mensajes



5.3. Interfase de Operación

Se ha prestado especial atención a simplificar las interfaces de operación. Salvo las interfases de cumplimentación de base de datos , el resto de funcionalidades se han agrupado en una única interfases.

Esta interfase es una aplicación cliente que hospeda el componente de representación dinámica. En el SUR esta aplicación puede estar replicada en más de un nodo, teniendo por tanto un número indefinido de puestos de operador, todos ellos con las mismas funcionalidades de monitorización y control.

En la siguiente sección se muestran algunas pantallas representativas, a las que se accede por mecanismos de navegación implementados en la misma interfase. Estas figuras completan la muestra general, junto a las ya incluidas en puntos anteriores.

Intersección: Movimientos y Grupos (Granada) Intersección: Movimientos y Grupos (A Coruña)

Diagrama de Fases, repartos y reparto en uso Pantalla de visualización de la coordinación

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