A4 Signalregulering med radar Forbedret trafikstyring i trafiksignalanlæg ved anvendelse af ny radarteknologi. Bo Westhausen

Transkript

1 A4 Signalregulering med radar Forbedret trafikstyring i trafiksignalanlæg ved anvendelse af ny radarteknologi Bo Westhausen

2 Vejdirektoratet har igangsat et FUD-projekt, der bl.a. skal afprøve og anbefale kravspecifikationer for anvendelse af radarteknologi til trafikstyring i trafiksignalanlæg. COWI bistår Vejdirektoratet med gennemførelsen af projektet, og i dette indlæg gives en beskrivelse af projektets formål og indledende resultater

3 Formål Anvendte trafiksensorer Den nye radarteknologi Objektdetektering afløser punktdetektering Foreløbige resultater og det videre forløb

4 Formål Formålet med projektet er: 1. at afprøve og anbefale kravspecifikation for radarteknologi, med mulighed for levering af 'Estimated Time of Arrival' (ETA), til brug for detektering af forskellige trafikanttyper i hhv. tilfarter og evt. frafarter i kryds i by og på land. 2. at udvikle en trafikstyringsteknik baseret på radarteknologi evt. suppleret af videoteknik. 3. at modvirke mytedannelse om teknologiens styrker og svagheder.

5 Størstedelen af landets signalanlæg er teknologisk forældede Tilsammen findes der godt signalanlæg i Danmark. Ud af disse er samordnet med andre anlæg som minimum i myldretiden. De resterende er fritliggende anlæg, som bliver styret uafhængigt af naboanlæggene. Ud af disse fungerer 234 anlæg (9%) udelukkende tidsstyret uden nogen form for samordning. Hvert tredje anlæg ikke er elektronisk fjernovervåget. Det betyder, at detektorfejl ikke bliver opdaget, før der bliver foretaget hovedeftersyn, eller indtil en trafikant klager over, at anlægget opfører sig underligt. Fuldt eller delvist trafikstyrede anlæg Samordnede anlæg Rene tidsstyrede anlæg

6 Anvendte trafiksensorer Traditionel trafikstyring er baseret på punktdetektering, typisk i form af et system af enten fysiske spoler skåret ned i kørebanen eller videofelter defineret inden for en videodetektors synsfelt. Når et køretøj bevæger sig henover en spole eller bevæger sig indenfor et videofelt, afgives en impuls til styreapparatet. Styreapparatet behandler løbende input fra de forskellige detektorer, ud fra den logik og de kriterier, der er fastlagt i signalprogrammet. Ønsket om at reducerer omkostninger til vedligeholdelse vejer ofte tungest når detekteringsniveau og -teknologi skal vælges. Ved at vælge en overjordisk detekterings teknologi som video fås en mindre vedligeholdelseskrævende trafikstyring, men til gengæld må der gås på kompromis med rækkevidde og præcision.

7 Den nye radarteknologi

8 Den nye radarteknologi

9 Den nye radarteknologi

10 Den nye radarteknologi

11 Den nye radarteknologi

12

13 Ønskede trafiktekniske funktioner Med den nye radar teknologi kan en række af bl.a. LHOVRA-filosofiens funktioner forbedres. Det drejer sig om prioriterings- og ulykkesforebyggende funktioner. LOHVRAfunktionerne omhandler som bekendt følgende: L H O V R A Lastbilprioritering Hovedretningsprioritering Ulykkesreduktion Variabel gultid (anvendes ikke i DK) Rødkørselskontrol Al-rødvending

14 Lastbilsprioritering Det er muligt at prioritere eksempelvis større køretøjer, ved at anvende radarens klassificeringsfunktion samt at måle køretøjets afstand til stoplinje og hastighed. Når lastbilens hastighed og afstand til stoplinjen registreres kontinuerligt, vil det være muligt at afstemme et signalskift til grønt i lastbilens retning. Præanmeldelsen vil også kunne bortfalde, hvis lastbilens hastighed ikke overholder en fastsat tærskelværdi.

15 Hovedretningsprioritering Ved brug af den nye radarteknologi, vil præanmeldelse basere sig på radarens mulighed for at tracke/følge det enkelte køretøj i en given afstand fra stoplinjen samt kontinuerlige målinger af køretøjets afstand til stoplinje og hastighed. Et køretøj der kører med en fastsat minimumshastighed og derover, skal kunne fastholde en anmeldelse på en strækning op til krydset indtil signalskift. Præanmeldelsen bortfalder, hvis køretøjets hastighed (eller ETA) ikke overholder en fastsat tærskelværdi. Signalskift kan ske i en afstand fra stoplinjen som er tilpasset køretøjets aktuelle hastighed. Eksempelvis når køretøjets afstand til stoplinjen nærmer sig den aktuelle standselængden.

16 Ulykkesreduktion ved afslutning af grønt Ved hjælp af radarens trackingegenskaber, kan der ved afslutning af grønt for en tilfart, tages hensyn til de enkelte køretøjers hastigheder, baneplacering, afstande til stoplinje og indbyrdes afstande. I de tilfælde hvor der befinder sig to eller flere køretøjer i valgzonen eller hvor et køretøjs kombination af hastighed og afstand til stoplinjen hverken tillader standsning eller passage for grønt (dilemmazonen), kan afslutningen af grønt udskydes, indtil nedlukningen kan foregå på betryggende vis.

17 Rød-kørselskontrol Hvis et køretøjs kombination af hastighed og afstand til stoplinjen hverken tillader standsning eller passage for grønt eller de første sekunder af gult (dilemmazoneproblematik), kan mellemtiden forlænges. Ved brug af den nye radarteknologi vil alle køretøjer i en tilfart kunne trackes/monitoreres, hvorved et køretøj som ikke bremser for gult/rødt vil kunne forlænge den helrøde periode indtil køretøjet er ude af den sidste konfliktzone.

18 Grænseflade mellem styreapparat og radar Traditionelt sendes detektoroutputs til styreapparatets I/O-indgange, og styreapparatet behandler inputs med den logik og de kriterier, der er fastlagt i signalprogrammet. I princippet kan styreapparatet foretage følgende valg: Anmelde en signalgruppe Annullere en anmeldelse Forlænge grønt inden for den maksimale grøntid Forlænge grønt ud over den maksimale grøntid Afkorte grøntiden for konfliktende signalgrupper Springe en anmeldt signalgruppe over Udskyde indkoblingen af en konfliktende signalgruppe (mellemtidsforlængelse)

19 Grænseflade mellem styreapparat og radar Radaren foretager en scanning 20 gange i sekundet og registrerer bl.a. følgende data: Object_Number X_Point (m) Y_Point (m) Width (m) Lane Speed_x (m/s) Speed_y (m/s) Lenght (m) Object_ID Ved den lavteknologiske anvendelse af radaren behandles data i selve radaren, og det er således kun de traditionelle detektor-outputs som sendes til styreapparatet. Ved den højteknologiske anvendelse af radaren, sendes data mere eller mindre ubehandlet til styreapparatet, som så omsætter objekt-data til signalstyring.

20 Test af radar på VD s testsite i Farum Der gennemføres en række funktionstest af radarteknologien og den objektbaserede trafikstyring, på bl.a. Vejdirektoratets test-site på Hillerødmotorvejen ved Farum. På testsite er der mulighed for at validerer data fra testdetektoren med de eksisterende referencespoler. Derudover opsættes et videokamera, således at videofilm og radarregistreringer kan sammenlignes direkte. Med udgangspunkt i de gennemførte test, vurderes rækkevidde og præcision i forhold til bestemmelse af køretøjernes afstand til stoplinje, hastighed, klassifikation mv. Derudover undersøges radarens stabilitet, herunder kalibreringsbehov, samt hvor og i hvilken højde radarens skal placeres for at opnå den ønskede præcision og

21 Test Tælling & Klassifikation Resultat af test med sideopstillet radar (CAIMAN) og referencespoler udført af Swarco i Tyskland på A1 nær Bremen. Detektor Type Spor Lastbiler Personbiler I alt Afvigelser (%) S1 Spole R1 Radar ,4 S2 Spole R2 Radar ,8 S3 Spole R3 Radar ,2 S total Spole R total Radar ,9 Måleperiode: kl. 00:00: kl. 23:59:00

22 Test Hastighed Lastbiler Personvogne Dato Type Antal/t Gen.hast. (km/t) Antal/t Gen.hast. (km/t) Spole Radar Spole Radar Spole Radar Spole Radar Spole Radar Spole Radar Spole Radar Spole Radar

23 Objektdetektering afløser punktdetektering Ved den traditionelle punktdetektering fungerer de uheldsreducerende funktioner kun ved meget spredt trafik. I situationer med flere biler i en tilfart eller med biler der medforlænger grønt i den modkørende tilfart, vil hastighedskriterier for forlængelse af grønt ikke virke efter hensigten, idet grønt skiftevis forlænges af forskellige køretøjer på forskellige detektorer. Herved vil den maksimale grøntid ofte nås, hvorefter grønt ophører, uanset trafikanternes hastighed og stoplinjeafstand. Med de nye radartyper kan styringsprincipperne ændres fra traditionel punktdetektering til objektdetektering, hvor det enkelte køretøj følges ( trackes ) samtidig med at radaren kontinuerligt aflæser køretøjets koordinater og på den baggrund beregner stoplinjeafstand, hastighed og ETA. Dette åbner helt nye muligheder for at forbedre den trafikstyring som anvendes i dag. Blandt andet vil sikkerheden i forbindelse med afslutning og start af grønt forbedres.

24

25

26

27

28

29

30

31

32 Forventninger til projektet På baggrund af de nuværende erfaringer, forventes det, at anvendelsen af den nye radarteknologis mulighed for objektdetektering, den høje præcision og driftssikkerhed, vil kunne øge trafiksikkerheden samt reducere spildtiden i trafikstyrede signalanlæg. Projektet afsluttes og afrapporteres i løbet af foråret 2017.

33 Tak for opmærksomheden