Styring og information på Motorring 3 Af Civ.ing. Eric Gautier, Hansen & Henneberg eg@hansen-henneberg.dk I forbindelse med den igangværende udvidelse af M3 er der etableret et trafikledelsessystem, der bl.a. omfatter en både automatisk og manuel styring af trafikken og ligeledes en både automatisk og manuel information til trafikanterne på vejen. Styring og information foregår via variable vejtavler og er baseret på omfattende detektormålinger samt på andre informationer om trafiksituationen. Den manuelle styring foregår fra TIC, som til sin rådighed har såvel automatiske meldinger som kameraovervågning af strækningen ligesom nødtelefonerne er koblet til TIC. Indledning Under arbejdet med udvidelsen af M3 kunne det forudses, at de allerede kendte trafikale problemer ville blive yderligere forstærket. Smallere vognbaner, fraværet af nødspor i lange perioder og selve tilstedeværelsen af vejarbejderne er hovedårsagerne hertil. Man måtte således forvente længere perioder med langsom trafik og direkte kødannelser, større uheldsrisiko og større problemer i forbindelse med uheld og andre hændelser. For bedst muligt at imødegå disse uheldige virkninger og derigennem fastholde mest mulig trafik på M3 blev det besluttet at etablere et trafikledelsessystem, som dels er rettet mod trafikanterne på og umiddelbart før selve vejstrækningen, dels stiller information til rådighed for andre, der kunne ønske at benytte vejen. I dette indlæg fokuseres der på opbygning af og funktioner i forbindelse med trafikledelsessystemets vejudstyr. Oversigt Efter indledende undersøgelser blev det valgt at etablere følgende trafikledelsesfunktioner, direkte rettet mod trafikanter på eller på vej mod M3. Køvarsling Hastighedsstyring i kombination med vognbanesignaler Rejsetidsinformation ved beslutningspunkter Manuel styring og information fra TIC, der har døgnberedskab ITV-overvågning Automatisk hændelsesdetektering (AID), såfremt det kunne gøres ud fra systemets detektordata Fleksibelt nødtelefonsystem Det primære formål med disse funktioner er at holde trafikanterne på vejen velinformerede og derved få trafikken til at glide bedst muligt i arbejdsperiodens forskellige faser, så stress og uheld i videst muligt omfang undgås. Og sker der uheld og andre hændelser, skal systemet informere og støtte en hurtig tilbagevenden til normale forhold. Systemets trafikdetektering skulle samtidig støtte en omfattende indsamling af trafikale data, bl.a. til erstatning for TRIM-data. De nævnte funktioner stiller en række krav til udstyr. Således kræver f.eks. køvarsling tæt detektering og forholdsvis mange informationstavler, og hastigheds-/vognbanestyring kræver tavler med ikke for store afstande. Tekniske, økonomiske, pladsmæssige og andre praktiske overvejelser førte til etablering af følgende: Detektering pr. ca. 500 m Hastigheds-/vognbanetavler pr. 500-1000 m på den smalleste del af M3 (hvor der ikke er nødspor) Informationstavler ved disse samt med større afstand på resten af M3-strækningen og foran denne ITV-kameraer pr. ca. 500 m
Nødtelefoner på nødlommerne langs vejen Detektorer, variable tavler og kameraer er forbundet til TL-systemets central, hvor data opsamles og styre- og betjeningsprocesser håndteres. Løbende betjening sker fra TIC via en browser-baseret brugerflade. Detektorsystem Detektorspoler i kørebanen ville skulle omlægges ofte, og der måtte derfor anvendes detektorer over vejen. Der blev valgt en radardetektor, som dels kan bruges på sædvanlig måde til hastighedsmåling ved hjælp af doppler-effekten, dels kan skelne mellem køretøjer i forskellige afstande. Det betyder, at detektoren både kan monteres over den enkelte vognbane, rettet i trafikkens retning, og ved siden af vejen, rettet på tværs af denne for registrering af trafik pr. vognbane i op til 8 baner. På M3 anvendes begge konfigurationer. I alt er der opsat 105 detektorer. Fremadskydende: Detektoren er monteret over vognbanen, rettet i retning med trafikken. Der er 38 målesnit med hver 2 detektorer. Der registreres hastighed for hver enkelt bil og i tillæg hertil køreretning og længde. Data samles op for ½ minut ad gangen og overføres derefter til systemet tillige med det samlede antal biler, den samlede belægningstid og gennemsnitshastigheden for intervallet. Meldinger om forkert køreretning og kømeldinger overføres omgående til systemet. Sideskydende: Detektoren er placeret i midterrabatten og dækker de to vognbaner for en køreretning. Der er etableret 29 målesnit af denne type. Der registreres og overføres for hver vognbane antal biler og gennemsnitshastighed pr. ½-minut interval og tillige den samlede belægningstid i intervallet. Kømeldinger overføres omgående til systemet. Erfaringer: Det er første gang, denne detektortype er anvendt i Danmark, og der har været en række indkøringsvanskeligheder. Det meste er nu overstået, men følgende står tilbage: Det har vist sig, at der forekommer enkelte meget langsomme hastighedsmål, når detektoren anvendes fremadskydende. Dette kan påvirke køvarslingen, og et filter er indlagt, se nedenfor. I fremadskydende anvendelse er detektoren tænkt som en erstatning for TRIM-spolerne. Mens hastighedsmålingerne generelt synes at være passende præcise, ser det ud til, at antalstællingerne er noget lave. Problemet er under analyse. Detektorerne kræver en omhyggelig kalibrering og indstilling, især når de anvendes sideskydende. Det har vist sig at være et problem, at de er placeret i midterrabatten, hvor der må foretages omfattende afspærringer, når der skal ændres på den fysiske indstilling. Informationstavle, hastighedstavler og detektorer (fremadskydende) Detektor - sideskydende Styringsfunktioner Der anvendes i M3-systemet automatisk styring for køvarsling, hastighedsstyring (flere slags) og rejsetidsinformation, hvortil kommer manuelle funktioner. Grundlæggende er det valgt at lægge ud med enkle og fortrinsvis velafprøvede algoritmer. Ydermere måtte disse nødvendigvis baseres på de data, man kunne være sikker på at få fra radardetektorer over vejen, d.v.s. antal og hastighed. Det er
forudset, at der senere kan arbejdes med forfinelse og videreudvikling af styringerne. Der er tale om følgende styringsfunktioner: Køvarsling: Køvarslingen er baseret alene på hastighedsmåling og arbejder på basis af måling for det enkelte køretøj i en vognbane. Ny måleværdi udjævnes eksponentielt med foregående resultat, således at enkelte, afvigende hastigheder ikke slår stærkt igennem. Det udjævnede resultat sammenholdes med en tærskelværdi for kømelding og en (højere) tærskelværdi for afmelding, således at der opnås en vis stabilisering. Algoritmen er tidligere anvendt af Vejdirektoratet med godt resultat, men baseret på målinger fra detektorspoler. På M3, hvor der anvendes radardetektorer, har det vist sig nødvendigt at frasortere visse målinger, som umiddelbart må bedømmes som utroværdige: Der forekommer sporadisk særdeles lave måleværdier, som har givet falske anmeldelser og som har vist sig at være knyttet sammen med meget korte eller meget lange målte køretøjslængder. Et filter fjerner derfor nu målinger, der indeholder sådanne ekstreme længder. Køvarslingen fungerer herefter tilfredsstillende. En køvarsling resulterer i, at der omgående etableres hastighedsbegrænsning på 40 km/t samtidig med, at der advares for kø på et antal informationstavler. Visningerne fjernes igen ved afmelding af kø. Hastighedsstyring: Kalenderstyret hastighedsbegrænsning: Det er muligt for hvert enkelt tavlesnit at fastlægge, hvilken hastighed der skal vises for ethvert defineret tidsrum. I praksis anvendes funktionen til at definere gældende maksimale hastighedsgrænser for de forskellige delstrækninger, således for tiden 80 km/t på arbejdsstrækningen nord for Herlev og 110 km/t på den sydligere strækning. Disse visninger træder således i kraft, hvis ingen funktion kræver en lavere hastighed. Hastighedsharmonisering: Der er indlagt en funktion, som løbende afpasser den viste hastighedsgrænse efter den faktisk benyttede kørehastighed. Formålet hermed er at harmonisere trafikanternes opfattelse af rimelig hastighed. Basis er gennemsnitshastighed over 1 minut, udjævnet eksponentielt for at modvirke for hurtige svingninger, idet vognbanen med højeste hastighed er bestemmende. Resultatet holdes op mod tærskelværdier for hver enkelt mulig hastighedsvisning (fra 40 til 110 km/t). Det kan defineres hvilke detektorsnit, der skal have indflydelse på hvilke tavler. Som udgangspunkt påvirkes det enkelte tavlesnit alene af det tilhørende detektorsnit. Hastighedsharmoniseringen er under evaluering. Hastighedsvalg ved vognbanelukning: Dersom en vognbane lukkes, hvilket kun kan ske manuelt, vælger systemet på baggrund af trafikmængden en højeste hastighed, der vil kunne vises ud for lukningen. Operatøren kan vælge en lavere hastighed og vil normalt gøre dette. Manuel hastighedsstyring: Operatøren kan manuelt sætte en valgt hastighedsgrænse for et eller flere sammenhængende tavlesnit. Hastighedstilpasning: Udover de beskrevne funktioner til påvirkning af hastighedsvisningen er der en funktion, som tilpasser forskellige valgte hastigheder til hinanden: Uanset om hastigheden i et tavlesnit er valgt fra en af de automatiske styringer eller manuelt, vil den laveste valgte hastighed altid blive vist. Endvidere foretages der automatisk langsom nedtrapning, både over længde (hastighedstragt) og over tid, samt optrapning over tid. Der anvendes hastighedsspring på 20 km/t og en tidsafstand mellem ændringer på 40 sek. Ved køvarsling sættes 40 km/t dog som nævnt omgående sammen med forudgående hastighedstragt, d.v.s. uden langsom nedtrapning. Ved manuel betjening har operatøren mulighed for at vælge mellem normal og omgående indkobling. Rejsetidsinformation: Rejsetidsinformationen på M3 er baseret på hastighedsmålinger, midlet over 1 minut og udjævnet eksponentielt. Vognbanen med den laveste hastighed benyttes for et detektorsnit.
Den resulterende hastighed regnes repræsentativ for en delstrækning til begge sider, halvvejs til næste snit, og der beregnes på det grundlag køretid for den således definerede delstrækning. Til information på de variable tavler lægges køretiderne for delstrækningerne sammen fra tavle til destination. Første og sidste delstrækning indregnes med korrekt andel. For tavler uden for M3 indregnes et tillæg for afstanden frem til M3. Resultatet afrundes til hele minutter og vises på en tavlelinje sammen med destinationen. Beregnet køretid for delstrækninger og strækninger er underlagt en maksimumsbegrænsning, svarende til en hastighed på pt. 15 km/t. Eventuelle dårlige detektorsnit luges ud af beregningen. Hvis det godkendte datagrundlag svarer til mindre end 50% af en samlet strækning, vises rejsetid ikke. Rejsetidsberegningen fungerer nu godt, men der var i begyndelsen en del problemer, især stammende fra en uhensigtsmæssig håndtering af fejlramte detektorsnit, som fik tiderne til at kravle opad uden synlig årsag. Enkelte justeringer af kalibreringen udestår. Øvrige informationer: Til brug ved information om hændelser og andre uregelmæssigheder er der defineret et omfattende bibliotek af tekstmeddelelser, der kan vælges manuelt af operatøren. Meddelelserne til brug på M3 er struktureret i kategorierne: Udrykning, Ulykke - begge spor, Ulykke - ét spor, Spøgelsesbilist, Tabt gods, Holdende bil, Oliespild, Vejarbejde, Information, Øresundsbroen. Meddelelser til brug uden for M3 er alene i kategorien Spærret. Hændelsesdetektering: Der er på forsøgsbasis indrettet algoritmer for automatisk hændelsesdetektering. Funktionen er for nærværende ikke kalibreret og det vides derfor ikke, om det vil være muligt at nå frem til en brugbar funktion. Detektering af hændelser ved hjælp af detektorer med 500 m afstand vil næppe kunne lykkes 100%, især ikke, når der kun kan forventes målinger af hastighed og antal biler, og det vil muligvis vise sig vanskeligt på én gang at få begrænset hyppigheden af fejlagtige meldinger og hyppigheden af manglende meldinger. Af samme grund betragtes hændelsesdetekteringen alene som et muligt hjælpemiddel for operatøren, som derefter på grundlag af anden information må tage stilling til, hvad der skal gøres. Der er ikke forudset nogen automatiske styringsfunktioner. Variable tavler Der anvendes dels tekstinformationstavler af to forskellige typer, dels grafiske hastigheds- og vognbanetavler: Informationstavler med 2 tekstlinjer à 19 karakterer bruges dels på selve M3 og dels på motorvejene hen mod M3, hvor de er forsynet med en fast overtekst Motorring 3 - Information. Der er i alt 46 tavler af denne type. Tavlerne på M3 bruges til køadvarsler og til forskellige manuelle budskaber. Umiddelbart foran frakørsler vises endvidere rejsetid til de to følgende frakørsler. Tavlerne uden for M3 viser normalt rejsetid, men anvendes også til manuelle budskaber. Den enkelte karakter er opbygget med en 5*7 matrix af gule LED. Teksthøjden er 320 mm. Informationstavle på motorvej før M3 Informationstavle på tværvej
Informationstavler med 2 tekstlinjer à 7 karakterer indsat i en fast tavle bruges på tværveje foran ramper til M3. I alt er der opsat 11 tavler på Jægersborgvej, Lyngby Hovedgade, Buddingevej, Gladsaxe Ringvej, Jyllingevej og Roskildevej. Tavlerne viser normalt rejsetid til 2 forud valgte destinationer, men kan tillige vise korte, manuelt valgte meddelelser, f.eks. Spærret. Hver tekstlinje har en 12*64 matrix af gule LED. Teksthøjden er 240 mm. Hastigheds- og vognbanetavler, visende hastighedsbegrænsning eller vognbanesignal bruges på den smalleste del af M3, nord for Jyllingevej, i alt 32 snit à 2 tavler. Tavlerne viser normalt hastighedsbegrænsning, men kan også vise spærret vognbane eller forvarsel herfor. Tavlerne er opbygget med en 48*48 matrix med både røde og grønne LED i hver pixel. Rødt og grønt sammen giver et hvidgult lys. Pixelafstanden er 2 cm. Kamerasystem Der er på M3-arbejdstrækningen etableret fulddækkende videoovervågning med pan-tilt-zoomkameraer for hver ca. 500 m, i alt 37 kameraer. Kameraerne kan betjenes fra TIC via eller uden om trafikledelsessystemet. Billederne overføres i digitalt format og kan således ses på PC-skærmene. Flere modtagere ad gangen kan koble sig til det samme kamera. Der er etableret mulighed for optagelse af videosekvenser. PTZ-kameraerne er af dome-type med termostatstyret opvarmning af kuplen. Endvidere er der uden for trafikledelsessystemet opsat 10 fastmonterede web-kameraer, der bl.a. anvendes til visning af trafiksituationen på VD s hjemmeside. Også webkameraerne er med termostatstyret opvarmning. PTZ-kamera Web-kamera Kameraerne og dataoverførslen fungerer efter nogle indkøringsproblemer godt, men integrationen med trafikledelsessystemets brugerflade er ikke færdig. Nødtelefoner Nødtelefonerne på M3 er af samme type som på de nyeste motorvejsstrækninger. Telefonerne er håndfri, har automatisk styring af taleretning samt funktioner for taleforstærkning og støjundertrykkelse og er således meget egnede til anvendelse på befærdede veje. Telefonerne er flytbare, så de nemt kan flyttes med, når nødlommerne flyttes efterhånden som vejarbejdet skrider frem. Den enkelte telefon er til formålet udstyret med batteriforsyning og GSM-modem. I den endelige placering på den færdigt udbyggede vej bliver telefonerne på sædvanlig måde forbundet med kabler for forsyning og kommunikation. Nødtelefonerne har fjernovervågning og kan fjernkonfigureres. Der afgives alarm ved kraftige stød eller væltning. Erfaringerne med telefonsystemet har været gode. Nødtelefon