Фазы грм: что это такое и как они работают

Содержание

Системы изменения фаз ГРМ: типы и особенности работы

Известно, что продолжительность цикла открытия и закрытия клапана и оптимальные его значения зависят от режима работы мотора. Система автоматического управления ГРМ, с одной стороны, способствует лучшей работе мотора в режиме холостого хода, увеличению мощности и крутящего момента двигателя, а с другой стороны, позволяет снизить уровень токсичности отработавших газов и обеспечить их рециркуляцию. При этом система изменения фаз ГРМ оптимизирует работу двигателя без внедрения каких-либо конструктивных изменений. Современные моторы помимо системы автоматического управления фазами ГРМ могут оснащаться также и системой отключения цилиндров, которая позволяет снизить расход топлива и уменьшить токсичность выхлопа при неполной нагрузке на мотор. Изменение фаз ГРМ может осуществляться или поворотом распредвала, или с помощью кулачков разнообразного профиля, или же варьированием высоты подъема клапана.

В современном автомобилестроении чаще всего для изменения фаз применяется схема изменения поворота распредвала.

Такую схему можно встретить, например, на автомобилях BMW, она называется Vanos (Double Vanos), на машинах марки Toyota (VVT-i или Dual VVT-i). Разработчики Honda применяют систему VTC (Variable Timing Control). На машинах концерна Volkswagen AG используется традиционная и хорошо знакомая всем система изменения фаз ГРМ – VVT (Variable Valve Timing) с гидроуправляемыми муфтами (по одной муфте на каждый распредвал).

От Single VANOS к Duble VANOS

Систему VANOS (Variable Nockenwellen Steuerung) создали разработчики из BMW совместно со специалистами компании Continental Teves. Принцип работы системы: изменение положения распредвала относительно коленвала, за счет чего и осуществляется регулировка фаз ГРМ. Первое поколение системы VANOS использовалось с начала 90-х годов. Отличительная особенность Single VANOS в том, что относительно коленвала регулируется только положение впускного распредвала. Такое решение позволило увеличить крутящий момент мотора в режиме низких оборотов, улучшило наполняемость цилиндров, стабилизировало работу холостого хода, а также способствовало снижению расхода топлива. С середины 90-х годов разработчики BMW внедрили систему Double VANOS, которая позволила регулировать положение двух распредвалов, и это благотворно отразилось и на крутящем моменте двигателя, и на его мощности. При этом при работе системы Double VANOS удалось реализовать процесс дожига небольшой части выхлопных газов (в зависимости от режима работы мотора они направляются обратно в выпускной коллектор), что также улучшило экологические показатели автомобилей. Слабое место системы – уплотнительные кольца поршней, которые зачастую приходят в негодность в условиях перепада температур и перестают обеспечивать герметичность системы.

Такие гидроуправляемые муфты соединены с системой смазки силового агрегата. Работой всего узла «руководит» блок управления двигателя, который формирует свои команды на основе анализа данных о частоте работы коленвала, нагрузках на него, изменениях температурного режима. Блок управления посылает соответствующий сигнал, и масло из системы смазки двигателя поступает в муфты, а они поворачивают распредвалы с учетом полученных команд.

В системах, в которых используются кулачки различного профиля, изменение фаз ГРМ осуществляется за счет ступенчатого изменения продолжительности открытия и высоты подъема клапана. Подобные системы применяются в двигателях автомобилей Honda (VTEC), Mitsubishi (MIVEC) и других. Например, в двигателе VTEC на каждые два клапана распредвала приходится по три кулачка – два малых и один большой. Малые кулачки запускают в работу пару впускных клапанов в режиме невысоких оборотов коленвала. Задача большого кулачка – перемещать свободное коромысло в холостом режиме. Высота подъема клапанов минимальна, а фаза ГРМ имеет небольшую продолжительность. Переключение с одного режима работы на другой осуществляется бесступенчато за счет системы управления, оснащенной блокирующим механизмом с гидравлическим приводом. При этом переключение происходит всякий раз, когда коленвал достигает заданной частоты вращения. Увеличение хода клапанов и, как следствие, увеличение фазы осуществляются за счет совместной работы малых и большого кулачков, которые, будучи соединенными стопорным штифтом, подают усилие на впускные клапаны. Отметим, что такая «кулачковая» система имеет ряд объективных недостатков – бесступенчатую смену режимов, а также сложную с конструктивной точки зрения схему блокировки.

Если говорить о более эффективных решениях для изменения фаз ГРМ, стоит упомянуть систему регулирования высоты подъема клапанов. И здесь стоит говорить о разработке BMW – системе Valvetronic, первой в своем роде системе управления фаз газораспределения с использованием регулировки высоты подъема клапана. Причем Valvetronic работает только на впускных клапанах. Принцип работы такой системы основан на кинематической схеме, именно она позволяет изменять ход клапана. Эксцентриковый вал работает от электродвигателя через червячную передачу. Вал изменяет положение промежуточного рычага, который направляет коромысло по заданной траектории, по соответствующей траектории перемещается и клапан. При этом высота подъема клапана изменяется непрерывно (в зависимости от режима работы мотора).

И хотя система изменения фаз газораспределения – это весьма надежный и долговечный узел, его эксплуатация во многом зависит от качества моторного масла и соблюдения интервалов его замены. Наличие в масле примесей, а также использование масла ненадлежащей вязкости могут оказать негативное воздействие на работу системы.

К числу наиболее типичных неполадок в работе системы изменения фаз ГРМ можно отнести неполадки в муфте распредвала впускных клапанов, которые проявляются в виде стука от верхней части мотора, возникающего после «холодного» пуска. Сильный шум от привода системы может указывать также на неполное включение стопорного штифта привода системы изменения фаз газораспределения.

Valvetronic – залог экологичной работы

В ответ на ужесточение экологических норм и в поисках решений для снижения токсичности выхлопа автомобиля разработчики BMW создали систему Valvetronic. Ее стали внедрять в первой половине 2000-х. Конструктивной особенностью Valvetronic стало отсутствие дроссельной заслонки, которая, как известно, способствует увеличению расхода топлива и повышения токсичности выхлопа. Разработчики предложили альтернативу – механизм, который позволяет поднимать клапан в ограниченном диапазоне. Работа Valvetronic обеспечивает снижение расхода топлива даже в режиме интенсивной работы мотор, приятным бонусом стало увеличение динамики хода автомобиля, а также его приемистость.

3 полезных совета для изменения фаз газораспределения

24 января 2020 Категория: Полезная информация.

Благодаря правильно подобранной фазе ГРМ обеспечивается эффективная мощность двигателя, а также крутящий момент.

В статье:

Механизм газораспределения в теории

Суть работы — синхронное и параллельное вращение обоих валов, открывающих и закрывающих клапаны цилиндров.

Газораспределительный механизм состоит из:

распределительного вала — за счет вращения вызывает открытие/закрытие клапанов;
толкателей и коромысла;
клапанов и штанги;
привода — осуществляет движение распредвала.

Классификация ГРМ:

по расположению: верхнее и нижнее;
по количеству распределительных валов: одиночный и двойной распредвалы;
по количеству клапанов: 2-5;
по типу привода распредвала: цепной, шестеренчатый и ременной.

Влияние на двигатель

Возможность менять фазы ГРМ отсутствует на многих моторах из-за низкой эффективности КПД, однако применение этой функции отличается в зависимости от режима работы мотора.

Узкие фазы — позднее открытие и раннее закрытие. Подходят для работы двигателя в холостую. Так исключается вероятность заброса выхлопных газов в клапан и выброса горючего в трубу.

Широкие фазы — раннее открытие и позднее закрытие. Соответствуют максимальной мощности мотора. Так обеспечивается высокий крутящий момент за счет активной циркуляции газа по цилиндрам.

Регулирование фаз газораспределения

Существует 3 способа подстроить ГРМ под разную работу двигателя:

Фазовращатель — способен проворачивать распредвал на определенный угол, благодаря электронике и гидравлике.
Регулирование подъема педалью газа — избавляет от заслонки и перенаправляет управление на ГРМ.
Замена механического привода на электромагнитый — за счет электроники контролируется время открытия/закрытия клапанов и работа цилиндров. Так обычный 4-тактный двигатель можно превратить в 6-тактный.

Фазы газораспределения лучше регулируются при прогреве двигателя: минимальная нагрузка и мощность, однако максимальный выброс газов.

Изменение фаз ГРМ решает 2 основные задачи:

тщательное смешение топлива и воздуха за счет позднего открытия впускного клапана;
снижение температуры сжимаемого воздуха и уровня NO₂ за счет позднего закрытия впускного клапана.

Модернизация процесса регулирования фаз ГРМ на дизельных двигателях приведет к улучшению мощности и экономичности.

Запчасти для дизеля найдёте в нашем каталоге

Посмотреть запчасти в наличии

Метки: Эксплуатация дизеля, Дизель

Сместились фазы ГРМ Шевроле Нива — 7 ответов

Что же, такой не полный снимок?
Там ниже компьютер указывает на сколько градусов смещение фазы.

И смещение фазы, скорей всего из-за растяжения цепи. А растянется цепь, то «разбегутся» метки. По вашей диаграмме — впуск с опозданием начинается и закрыться опаздывает; выпуск раньше времени открылся и малость закрылся рановато.
Так что, очень даже может быть дело именно в метках, из-за них и клапана не вовремя открываются-закрываются.
Либо клапана зависают в какие-то моменты.
Может погнуты клапана или направляющие? А если направляющие меняли, то может не расшарошили до нужного диаметра под клапана?

Немного о фазах газораспределения.

Так устроен двигатель внутреннего сгорания, что за один его рабочий цикл, в каждом цилиндре двигателя происходит четыре такта:

впуск горючей смеси,
сжатие смеси,
рабочий ход поршня,
выпуск отработавших газов.

Эти такты осуществляются за два полных оборота коленчатого вала (360 + 360 = 720 градусов). То есть каждый такт происходит за половину оборота коленчатого вала (180 градусов). Это если 720 градусов разделить ровно на четыре части (потому как – четыре такта). На самом деле, не все такты равны по градусам прохождения коленчатого вала. Впуск смеси и выпуск отработанных газов, длиннее линия диаграммы, то есть градусов прокрута колен/вала больше. А вот сжатие смеси и такт её сгорания (рабочий ход поршня), линии диаграммы короче, то есть поворот колен/вала меньше 180-ти градусов.

Впускной клапан начинает открываться с опережением (это на него давит кулачок распредвала) т. е. до подхода поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) на расстояние, соответствующее 12-ти градусов поворота коленчатого вала до ВМТ (потому что таким образом колен/вал установлен по меткам и цепь ГРМ установлена с распредвалом тоже по меткам). Это необходимо для того, чтобы клапан был полностью открытым, когда поршень пойдет вниз, и через полностью открытое впускное отверстие головки блока цилиндров, поступило по возможности больше свежей горючей смеси в камеру сгорания цилиндра.

А закрывается впускной клапан с запаздыванием, т. е. после прохождения поршнем нижней мертвой точки (НМТ) на расстоянии, соответствующем 40 градусов поворота коленчатого вала после НМТ. Вследствие инерционного напора струи всасываемой горючей смеси она продолжает поступать в цилиндр, когда поршень уже начал движение вверх, то есть начался такт – сжатие, и тем самым обеспечивается лучшее наполнение цилиндра. Таким образом, впуск смеси, практически происходит за время поворота коленчатого вала на 232 градуса.

После такта «сжатие» и «рабочего хода поршня», начинается такт «выпуск отработавших газов».
Выпускной клапан начинает открываться еще до полного окончания рабочего хода, до подхода поршня к нижней мёртвой точке на расстояние, соответствующее 42градуса поворота коленчатого вала до НМТ. В этот момент давление в цилиндре еще довольно велико и газы начинают интенсивно вытесняться из цилиндра, в результате чего их давление и температура быстро падают. Это значительно уменьшает работу двигателя во время выпуска и предохраняет двигатель от перегрева.

Выпуск продолжается и после прохождения поршнем верхней мёртвой точки, т. е. когда коленчатый вал повернется на 10 градусов после ВМТ. Таким образом, продолжительность такта выпуска составляет 232 градуса поворота коленчатого вала.

Так что если в вашем двигателе нарушены фазы газораспределения, то это зависит в первую очередь от установки меток колен/вала и распредвала. Далее: от изношенности цепи, от изношенности кулачков распредвала и постели распредвала, ну и может быть от изношенности клапанов, вернее от плотности прилегания их к сёдлам, возможно также и из-за не корректной работы гидрокомпенсаторов.

Выставление фаз грм змз 406

Для того чтобы в нормальном режиме работал мотор на автомобиле Волга или Газель, необходимо правильно выставить на ЗМЗ-406 метки ГРМ. На автомобилях в качестве привода использоваться может цепь или ремень. Преимуществ и недостатков у каждого типа имеется много, некоторые утверждают, что цепь не способна порваться. Нужно огорчить – способна, да еще и как! Кроме того, для ее нормальной работы требуется наличие смазки, поэтому при замене цепи нужно действительно разобрать половину мотора и даже сливать масло.

Особенности конструкции

Прежде чем производить установку меток ГРМ на ЗМЗ-406, нужно рассмотреть особенности этого двигателя.

Всего существует четыре фазы, в которых функционирует система газораспределения:

Впуск топливной смеси в камеру сгорания.
Такт сжатия.
Рабочий ход поршня – перемещение из верхней мертвой точки вниз.
Выпуск отработанных газов.

Для обеспечения максимального значения КПД и предотвращения повреждения клапанов нужно использовать привод. На моторах ЗМЗ-406 и подобных применяется металлическая цепь.

Но обязательно распределительные и коленчатый валы устанавливаются по меткам – это обеспечивает синхронность работы всех механизмов. Газораспределительный механизм позволяет своевременно открывать и закрывать отверстия клапанами, подавая топливную смесь и выбрасывая в атмосферу продукты горения.

Где расположена цепь?

На моторах ЗМЗ-406 метки цепи ГРМ находятся на коленчатом и распределительных валах. Вращение от шкива коленчатого вала передается на распределительные. В конструкции привода имеется специальной конструкции успокоитель, с его помощью регулируется натяжение цепи. Если этот успокоитель выходит из строя, натяжение меняется, а это может привести к тому, что цепь перескакивает на один или несколько зубьев.

В результате этого нарушается работа мотора, фазы смещаются. Износ механизмов при этом происходит намного быстрее. Цепь газораспределительного механизма привод в движение жидкостную помпу, насос гидравлического усилителя (если таковой имеется), промежуточный вал зажигания. От состояния цепи привода зависит функционирования сразу нескольких систем.

Признаки поломки газораспределительного механизма

Среди основных признаков неисправностей в механизме газораспределения можно выделить:

существенное падение мощности мотора;
появление хлопков в коллекторах впуска и выпуска;
снижение компрессии в цилиндрах (нормальное значение – выше 10 кг/кв. см.).

Если неисправна цепь, то она начнет издавать характерный шум. Причиной поломок может являться неплотное прилегание тарелок клапанов к седлам. При этом провоцируется образование нагара, ломаются пружины. Если своевременно осуществить замену цепи, то всех этих неприятностей можно избежать.

Характерные неисправности

При несоответствии тепловых зазоров норме в определенной фазе открытие и закрытие клапанов будет происходить неправильно, что становится причиной поломки гидрокомпенсаторов. Одновременно с этим происходит сильный износ шестерни на коленчатом и распределительных валах. В результате потребуется проводить ремонт мотора, заменять большую часть элементов.

При установке меток ГРМ на двигателе ЗМЗ-406 важно соблюдать все правила. Только в этом случае работа газораспределительного механизма будет происходить в нормальном режиме, клапаны открываться и закрываться начнут синхронно, своевременно производя впрыск топлива и выброс продуктов горения. Старайтесь своевременно производить натяжение цепи, следите за ее состоянием. Периодичность проведения обслуживания – не реже чем раз в 80 тыс. км. пробега.

Чем дольше происходит эксплуатация автомобиля, тем сильнее растягивается цепь. На ЗМЗ-406 ресурс ее составляет не более 20 тыс. км. пробега. Если вдруг появились симптомы поломок, нужно произвести ремонт системы газораспределения, заменить изношенную цепь и успокоитель.

Инструменты для замены цепи ГРМ

Прежде чем установить на двигателе ЗМЗ-406 метки ГРМ, нужно подготовить необходимый набор инструментов:

Головки и трещотка.
Накидные и рожковые ключи.
Шестигранники.
Ключ динамометрический.
Зубило и молоток.
Съемники с двумя или тремя лапами.

Обязательно все резьбовые соединения, которые покрылись пылью, ржавчиной, грязью, необходимо обработать проникающей смазкой – это позволит намного быстрее произвести разборку узлов.

Слив антифриза из системы

Сначала приготовьте емкости, в которые нужно будет слить жидкости. Первым делом опустошаете систему охлаждения – антифриза должно быть довольно много, примерно 10 литров. Чтобы слить антифриз, нужно выкрутить пробку, расположенную в нижней половине радиатора охлаждения.

Как только выкрутите пробку, напор будет очень сильный, по мере снижения уровня он будет уменьшаться. Желательно применять широкую емкость, чтобы не потерять жидкость. Чтобы антифриз сливался быстрее, нужно выкрутить на расширительном бачке пробку, повысив в системе давление.

Начальный этап разборки

Далее нужно выполнить еще несколько манипуляций, они могут оказаться довольно сложными. Но перед тем как выставить метки ГРМ на ЗМЗ-406, необходимо эти действия выполнять:

Снимите передний фартук и решетку радиатора. В том случае, если работы осуществляются на Газель-Бизнес, необходимо выкрутить крепежи по бокам и в центре.
Демонтируйте все патрубки, ослабив хомуты крепления.
Если имеется гидравлический усилитель руля, снимите ремень привода насоса.
Снимите ремень привода генератора, жидкостного насоса. Прежде чем это делать, нужно ослабить его натяжение.
Снимите крышку клапанов, выкрутив все болты крепления. Обязательно их сложите отдельно, чтобы при сборке не потерять. Крышку обязательно держите в чистом месте – недопустимо попадание на ее внутреннюю поверхность посторонних элементов.
Выкручиваете крепления муфты привода крыльчатки вентилятора.
Снимаете крыльчатку и муфту.
Снимаете жидкостный насос.
Отключаете и демонтируете датчик на коленчатом валу.
Снимаете шкив коленчатого вала и поддон.

Подготовительные работы займут больше времени, нежели замена цепи и установка меток ГРМ ЗМЗ-406. Фото их приведено в статье.

Окончательный демонтаж цепи привода

Дальнейшие действия по снятию цепи привода механизма газораспределения на моторе Газели выглядят таким образом:

Выкручиваете крепления гидравлического натяжителя. Доставать нужно два элемента – верхний и нижний. Снимаются они одинаково.
Извлекаете корпус натяжителя.
Снимаете крышку, которой прикрыта цепь. Для этого выкручиваете 7 болтов крепления. Старайтесь не разрушить сальник на коленчатом валу и прокладку головки блока.
После выкручивания болта верхнего гидронатяжителя нужно снять рычаг и звездочку.
Снимите успокоитель цепи.
Выкрутите болты крепления шестерни к фланцу распределительного вала (всего их на двигателе ЗМЗ-406 два).
Отогните стопорную пластину, при этом нужно удерживать промежуточный вал системы зажигания от проворачивания.
Устанавливаете отвертку, с ее помощью вынимаете шестеренки и нижний край цепи.

При возникновении трудностей нужно убрать уплотнитель из резины, который находится между втулкой и шестеренкой. Демонтаж второй шестерни производится только при помощи двухлапового съемника.

После снятия привода

После того, как сняли цепь и достали ее наружу, нужно вымыть ее. Для этого лучше всего использовать бензин. После избавления от загрязнений нужно провести визуальный осмотр. Если она растянута более чем на 1-2 см, лучше установить новую. Такого увеличения длины более чем достаточно для того, чтобы нарушить фазы газораспределения.

Также нужно обратить внимание на:

Состояние втулок – при наличии износа, трещин и задиров, необходимо провести замену.
Шестерни – если присутствуют механические повреждения, сколы, то тоже необходимо менять их.
Успокоители цепи – при малейших повреждениях установите новые элементы.
Звездочки натяжителей – необходимо, чтобы они беспрепятственно вращались, наличие сколов и повреждений недопустимо.

Если выполняется капитальный ремонт двигателя ЗМЗ-406, установка меток ГРМ обязательно должна производиться. Это обеспечит нормальную работу всех систем, увеличит ресурс мотора и его мощность.

Проведение сборки

Прежде чем приступать к сборке, нужно правильно выставить фазы. Чтобы это сделать, потребуется выполнить такие манипуляции:

Прокрутить коленчатый вал до тех пор, пока не окажется в верхнем положении первая насечка.
Убедитесь, что в первом цилиндре поршень находится в верхней мертвой точке.
Установите успокоитель, но не спешите затягивать болты его крепления.
Смажьте чистым моторным маслом нижнюю часть цепи.
Наденьте цепь на шестерни – коленчатого вала и ведомую.
Штифт шестерни коленчатого вала должен попасть в отверстие промежуточного вала.
Убедитесь, что метка на шестеренке совпадает с той, которая находится на блоке мотора. Та часть цепи, которая находится рядом с успокоителем, должна оказаться натянутой.
Теперь можно произвести затяжку болтов крепления шестерни на промежуточном валу. Обязательно установите стопорные пластины.

Обязательно при проведении ремонта используйте динамометрический ключ. Предельное усилие затяжки болтов – 22/2,5 Н*м.

Обязательно загните стопорную пластину, чтобы исключить выкручивание болтов. Затем нужно нажать на рычаг гидравлического натяжителя и проверить совпадение меток на блоке ДВС и шестеренке. После этого нужно закрутить все болты крепления успокоителя и смазать верхнюю часть цепного привода.

Метки ГРМ и затяжка

Чтобы прокрутить распредвал, нужно использовать четырехгранный ключ. Вращая его по часовой стрелке, натягиваете цепь. При этом обязательно зафиксируйте положение коленчатого и промежуточного валов – нельзя, чтобы они вращались. Убедитесь в том, что метки на шкиве и головке блока совпадают. Затем выполните такие манипуляции:

Снимите шестерню с выпускного распределительного вала.
Наденьте на нее цепь.
Установите шестерню на место, аккуратно поворачивая распредвал по часовой стрелке.
Убедитесь, что штифты вошли в отверстие на шестерне.
Вращайте распредвал по часовой стрелке, чтобы добиться нормального натяжения цепи.
Установите крышку на цепь и жидкостный насос. Желательно сверху крышки нанести немного силиконового герметика.
Устанавливаете шкив коленчатого вала и гидравлические натяжители. Момент затяжки резьбового соединения шкива коленвала 105..129 Н*м. Чтобы облегчить затяжку, потребуется установить автомобиль на ручник и включить пятую передачу.
Затяните храповик.
Установите крышку головки блока. На нее также желательно нанести слой силиконового герметика. Затяжку резьбовых соединений производить с моментом 12 Н*м.
Подключите патрубок для отвода газов из картера.

Затем нужно подключить все бронепровода и залить антифриз в систему охлаждения. В том случае, если все работы выполнены правильно, метки ГРМ ЗМЗ-406 выставлены верно, вы избавитесь от проблем с мотором. Улучшится его приемистость, увеличится мощность, пропадут посторонние звуки при работе.

В процессе эксплуатации, а также из-за погрешности при изготовлении деталей привода газораспределительного механизма (ГРМ) или вследствие неквалифицированно проведенного ремонта привода ГРМ возможно значительное отклонение фаз газораспределения от заданных значений.
В то же время известно, что правильность фаз газораспределения является одним из важнейших факторов, влияющих на мощность, крутящий момент и экономические показатели двигателя.
Поэтому при снижении тяговых свойств двигателя, повышении эксплуатационного расхода топлива и неустойчивой работе двигателя возникает необходимость проверить и, при необходимости, правильно установить фазы газораспределения.

В общем и до меня добралась такая участь, вчера разобрал привод грм, поставил новые цепи, натяжители и тд. и вот дошло до установки фаз…
У меня стоят просверленный звездочки, и если я ставлю по родным меткам они немного не совпадают…
Такое мне не нравится, выход — один выставлять по транспортиру, а где его взять?

Ну и вот сегодня нашел выход из ситуации, изготовил этот транспортир сам…

В общем вот чертежи самого транспортира:

Обратите внимание, данные чертежи под распредвал с 252 фазой, если точнее то для инжекторных 405 и 406…

В общем сохраняем эти изображения к себе на компьютер, открываем их в любом просмоторщике изображений и подгоняем масштаб под действительный размер, другим словом, изменяем масштаб и меряем линейкой…

Далее, когда масштаб подогнан, ставим на мониторе максимальную яркость, снимаем с монитора ножку и кладем его на стол, на монитор по уголку подгоняем листок бумаги, в моем случае А4, берем ручку (карандашом можно и монитор повредить) и передираем изображение на листок, кто был студентом тот поймет=)

ПРОВЕРКА И КОРРЕКТИРОВКА ФАЗ

ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ЗМЗ

Статья подготовлена к публикации М.Ухановым (aka miha, СТТeam, Ростов)

В процессе эксплуатации, а также из-за погрешности при изготовлении деталей привода газораспределительного механизма (ГРМ) или вследствие неквалифицированно проведенного ремонта привода ГРМ возможно значительное отклонение фаз газораспределения от заданных значений. В то же время известно, что правильность фаз газораспределения является одним из важнейших факторов, влияющих на мощность, крутящий момент и экономические показатели двигателя. Поэтому при снижении тяговых свойств двигателя, повышении эксплуатационного расхода топлива и неустойчивой работе двигателя возникает необходимость проверить и, при необходимости, правильно установить фазы газораспределения.

Для этой цели используется комплект оснастки, разработанный на заводе. В комплект входит: транспортир «А», два шаблона «В» и «С» с профилем кулачка и стрелкой (один – фаза 240 ° – для двигателя ЗМЗ- 4063 . 10 , другой – фаза 252 ° – для двигателя ЗМЗ- 4062 . 10 и двигателей ЗМЗ- 405 . 10 , ЗМЗ- 409 . 10 и их модификаций) и кондуктор для сверления дополнительных отверстий под штифт в звездочках распределительных валов.

Проверку и корректировку фаз газораспределения можно провести на двигателе, установленном на автомобиле. Для контроля фаз газораспределения необходимо:

1 . Отсоединить шланги вентиляции картера от штуцеров на крышке клапанов, ослабив хомуты их крепления.

2 . Отсоединить разъемы проводов от катушек зажигания.

3 . Снять наконечники со свечей зажигания с уплотнителями и проводами высокого напряжения.

4 . Освободить из скоб и отвести жгут проводов от крышки клапанов.

5 . Снять крышку клапанов с прокладкой, уплотнителями свечных колодцев, катушками зажигания и высоковольтными проводами в сборе, вывинтив восемь болтов (головка « 12 », удлинитель и вороток). Болты, шайбы и скобы для жгута проводов оставить в отверстиях крышки.

6 . Установить поршень 1 ‑го цилиндра в ВМТ такта сжатия, повернув коленчатый вал по ходу вращения (по часовой стрелке) до совпадения метки на шкиве-демпфере коленчатого вала с ребром-указателем (в виде прилива) на крышке цепи.

Внимание! Вращение коленчатого вала против часовой стрелки недопустимо.

При этом кулачки распределительных валов 1 ‑го цилиндра и метки на звездочках распределительных валов должны располагаться согласно схемы:

1 – метка на звездочке. 2 – верхняя плоскость головки цилиндров

В случае, если вершины кулачков и метки расположены внутрь, то необходимо повернуть коленчатый вал еще на один оборот. Точную установку поршня 1 го цилиндра в ВМТ можно провести с помощью индикатора часового типа, который устанавливается и закрепляется в свечном отверстии 1 ‑го цилиндра.

7 . Установить транспортир 3 (рис 7 ) за первым кулачком распределительного вала впускных клапанов – вид «А», расположив его между кулачком и крышкой опоры распределительного вала. Прижимая транспортир 3 к верхней ПЛОСКОСТИ головки цилиндров 5 , приложить и плотно прижать шаблон 2 к поверхности первого кулачка При этом стрелка шаблона должна располагаться на метке транспортира 20 °± 2 °. При измерении ведущая ветвь цепи в районе верхнего успокоителя (между звездочками распределительных валов) должна быть натянута, и удерживаться в этом состоянии поворотом против часовой стрелки распределительного вала впускных клапанов ключом на « 27 » за четырехгранник на теле вала. При этом проворачивание распределительного вала выпускных клапанов не допускается.

А – проверка углового положения распределительного вала впускных клапанов.
В – проверка углового положения распределительного вала выпускных клапанов.
1 – кулачок впускного клапана первого цилиндра.
2 – шаблон кулачка.
3 – транспортир.
4 – кулачок выпускного клапана первого цилиндра.
5 – головка цилиндров.
6 – гидротолкатель.

Аналогично провести проверку углового положения первого кулачка распределительного вала выпускных клапанов – вид «В».

Стрелка шаблона должна указывать на метку транспортира 19 °± 2 °, при измерении ведущая ветвь цепи в районе среднего успокоителя (между звездочкой распределительного вала и ведущей звездочкой промежуточного вала) должна быть натянута и удерживаться в этом состоянии поворотом против часовой стрелки распределительного вала выпускных клапанов ключом на « 27 » за четырехгранник на теле вала. При этом проворачивание промежуточного и коленчатого валов не допускается. При этих значениях углового положения первых кулачков распределительных валов достигаются наилучшие технико-экономические показатели двигателя.

В случае, если отклонения углового положения кулачков распределительных валов превышают допустимые ± 2 °, требуется корректировка фаз газораспределения.

Для этого на двигателе нужно выполнить следующие работы:

1 . Снять переднюю крышку головки цилиндров, вывинтив четыре болта (ключ « 12 »). На двигателе мод. 4063 переднюю крышку снять в сборе с топливным насосом, предварительно отведя рычаг ручной подкачки топлива вверх.

2 . Снять верхний гидронатяжитель (в головке цилиндров), отвернув два болта (головка « 12 », удлинитель и вороток) крепления крышки гидронатяжителя, снять крышку с шумоизоляционной шайбой.

3 . Снять верхний и средний успокоители цепи, вывинтив по два болта их крепления (ключ « 6 » для болтов с шестигранным углублением под ключ).

4 . Снять звездочки распределительных валов, поочередно отвинтив болты их крепления (ключ « 12 »), удерживая при этом валы ключом « 27 » за квадрат на теле распредвала. На дв. 4063 . 10 звездочку распредвала впускных клапанов снять совместно с эксцентриком привода топливного насоса. Цепь, снятую со звездочек распредвалов, удержать от соскакивания со звездочки промежуточного вала.

5 . По установленному на звездочку кондуктору в каждой звездочке просверлить шесть дополнительных отверстий 3 (рис. 8 ) О 6 , 1 мм с угловыми смещениями 2 ° 30 °, 5 ° 00 ° и 7 ° 30 ° от номинального положения заводского отверстия 2 , расположенного по оси симметрии одной из впадин зубьев звездочки. При этом три дополнительных отверстия, смещенные от оси симметрии впадины зубьев по часовой стрелке, плюсовые, три других, смещенные против часовой стрелки, – минусовые, если смотреть на звездочку со стороны метки 1 .

ЗВЕЗДОЧКА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ВАЛА С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ:

1 – метка.
2 – заводское отверстие.
3 – дополнительные отверстия.

Если при корректировке фаз газораспределения требуется повернуть распределительный вал (валы) по ходу его (их) вращения (по часовой стрелке), то звездочку (звездочки) необходимо устанавливать на одно из дополнительных отверстий с плюсовым смещением, расположенное справа от заводского отверстия, если – против часовой стрелки, то звездочку (звездочки) устанавливать на одно из отверстий с минусовым смещением, расположенное слева от заводского отверстия. Выбор отверстия на звездочке, с необходимой величиной смещения, производится в зависимости от величины отклонения углового положения кулачка от номинального значения. При установке звездочки на дополнительное отверстие заводская установочная метка 1 на звездочке не будет совпадать с верхней плоскостью головки цилиндров.

Фото транспортиров и настройки

В качестве примера рассмотрим корректировку фаз газораспределения при показаниях стрелки шаблона 23 ° для кулачка впускного клапана и 16 ° для кулачка выпускного клапана. Данные значения углов превышают номинальные значения для впускного и выпускного кулачков на 3 °, что больше допустимого отклонения ± 2 °. При данных показаниях углового положения кулачков и, учитывая, что при работе двигателя распределительные валы вращаются по часовой стрелке, наблюдая со стороны шкива коленчатого вала, начало открытия впускных и выпускных клапанов будет происходить с некоторым опережением от заводских значений фаз газораспределения. Для корректировки фаз, в этом случае, необходимо повернуть распределительные валы против часовой стрелки и при установке звездочек использовать дополнительное отверстие с минусовым угловым смещением, с величиной смещения 2 ° 30 ° (первое отверстие, расположенное слева от заводского отверстия). Далее работу продолжить а следующей последовательности:

1 . Провернуть ключом на « 27 » и установить распределительный вал выпускных клапанов так, чтобы стрелка шаблона находилась напротив метки транспортира 19 °.

2 . Накинуть цепь на звездочку и сориентировать ее первое дополнительное отверстие, расположенное слева от заводского отверстия, так, чтобы оно находилось перед штифтом распределительного вала, а ведущая ветвь цели (в районе среднего успокоителя) была натянута. Для установки звездочки на фланец и штифт распределительного вала слегка повернуть распределительный вал ключом за четырехгранник по часовой стрелке. После установки звездочки поворотом распределительного вала против часовой стрелки натянуть ведущую ветвь цепи, при этом стрелка шаблона, установленного на кулачок, должна показывать 19 °± 2 °.

3 . Установить распределительный вал впускных клапанов так, что бы стрелка шаблона находилась напротив метки транспортира 20 °.

4 . Установить звездочку на распределительный вал впускных клапанов также, как звездочку распределительного зала выпускных клапанов, использую то же дополнительное отверстие. При этом при натянутой ведущей ветви цепи (в районе верхнего успокоителя) стрелка шаблона, установленного на кулачок, должна показывать 20 ± 2 °.

5 . Завинтить болты крепления звездочек (ключ « 12 ») предварительно, установив в гнездо звездочки распределительного вала впускных клапанов эксцентрик привода топливного насоса (мод. 4063 ).

6 . Разобрать и собрать («зарядить») гидронатяжитель, установить его в отверстие головки цилиндров, закрыть крышкой.

7 . Нажав отверткой на плунжер гидронатяжителя со стороны пяты башмака, привести гидронатяжитель в рабочее состояние («разрядить»).

8 . Провесить правильность установки фаз газораспределения, повернув коленчатый вал по ходу вращения на два оборота и совместив метки на шкиве-демпфере и крышке цепи.
Проверку произвести с помощью транспортира и шаблона кулачка, как описано выше. Стрелка шаблона, установленного на впускном кулачке, должна показывать 20 ± 2 °, а на выпускном кулачке ‑ 19 ′± 2 ′. Если это условие не выдерживается, необходимо повторить установку фаз газораспределения.

9 . Завинтить и затянуть болты крепления звездочек распредвалов окончательно моментом 5 , 6 – 6 , 2 кгс.м.

10 . Установить верхний и средний успокоители цепи, ввинтив и затянув болты крепления моментом 2 , 0 – 2 , 5 кгс.м (ключ « 6 » для болтов с шестигранным углублением под ключ, ключ динамометрический с головкой « 6 »).

11 . Произвести дальнейшую сборку двигателя в обратном порядке.

про фазы ГРМ

Pooh

Вопчем, фигня такая:
двиг заводицца с 1-3-го пинка, если сам киком не пнёт . Работает неровно, очень раннее зажигание. Прерыватель стоит в упоре, дальше не провернуть. Если ладонью закрыть выпуск на головке и провернуть колено киком, то в конце рабочего хода, перед фазой выпуска, сильно сосёт, т.е. выпускной клапан открывается задолго до конца рабочего хода. Из сапуна почти не дует, зато дует из-под клапанных крышек, и сильно. Метки на шестернях ГРМ стоят «как положено».
Диагноз: неправильно набиты метки, надо ставить по врубу. Аксакалы! Правилен ли диагноз, и как правильно поставить шестерни не по меткам?

Pooh

АУ! тут что, никто про ГРМ рассказать не может?

Pooh

Даааа, как всё запущщено… вопчем, зажигание встало правильно только после смещения шестерён на 2(!!) зуба от меток. Напомню, что двиг заводился и, более того, моц с ним прошёл без особых осложнений около сотни км с люлькой и приличной загрузкой. Это со смещением фаз на 30 градусов… Фигня какая-то…

Pooh

Аканчательный атчёт.
После описаных выше экзекуций двиг завёлся, но работал опять как-то неправильно. Нарисовал на компе диск-транспортир, распечатал и наклеил на картон. Полученное привинтил на колено вместо центрифуги. Выгнул из проволоки стрелку и прикрутил её к картеру под один из болтов «морды». Совместил «0» и ВМТ. Прокручивая колено за гайку генератора (оч. удобно, легко и крутить можно в любую сторону, тока свечи вывернуть) засекал моменты открытия-закрытия клапанов. Выставил фазы «как положено» по книге. Смещение от меток — один зуб. Для регулировки зажигания прорези в «ушах» прерывателя пришлось пропилить насквозь. Такое вот грёбаное мазафака качество изготовления (

Гробовщик

цитата:
Если ладонью закрыть выпуск на головке и провернуть колено киком, то в конце рабочего хода, перед фазой выпуска, сильно сосёт, т.е. выпускной клапан открывается задолго до конца рабочего хода. Из сапуна почти не дует, зато дует из-под клапанных крышек, и сильно. Метки на шестернях ГРМ стоят «как положено».

Таже фигня, только не заводится ни в какую. Придется также как и тебе колдовать над шестернями ГРМ

vred

А слабО разрезные шестерни замутить, как на автО ??? Никто не думал над таким вопросом? Крути — не хочу, что называеся. А уж точность регулировки будет — ваще пипец. Если кулачки правильно выточены

ksvserega

У меня несколько комплектов шестерен, и у всех шпонка на колене развернута относительно шпонки на ГРМ строго на 180 градусов. Када последний комплект ставил, на шестерне ГРМ метку не нашел, ставил исходя из этих соображений — ОК. Может быть вариант, что у тебя распред с неправильными фазами (если тока ты старый не оставил), где то в топиках такой вариант недавно проскакивал.

Izverg

У меня другая хрень была. Визжали новые шестерёнки. Я просто снял с К-750 шестерни и поставил себе, проблем больше не испытывал!

Pooh

о, прорвало!! )) не, сфазами фсё путём, проверял для обоих горшков — всё симметрично и соответствует теории. Скорей всего, изначально на распреде неправильно прорезаны паз для шпонки и лыски под кулачки.

Фазы газораспределения при замене ГРМ на Шевроле Нива

Несмотря на скромную мощность, двигатель Шевроле Нива прост в обслуживании. При должном профессионализме большую часть операций по ремонту можно провести самостоятельно.

В отличие от большинства моделей конкурентов здесь установлена однорядная цепь ГРМ вместо ремня, которая дольше служит. Но и она постепенно растягивается, что становится причиной массы проблем.

Что нужно знать о газораспределительном механизме (ГРМ) Шевроле Нива

В двигателе Шевроле Нива установлен один распределительный вал, который поочередно открывает 8 клапанов. Его приводит в движение коленчатый вал через цепь, которая вращается на их шкивах. Стабильную работу этого элемента обеспечивает натяжитель и успокоитель.

Чтобы впускные и выпускные клапана открывались в нужный такт, коленчатый и распределительный валы должны двигаться синхронно – на один оборот коленвала распределительный проворачивается два раза. Оценить слаженную работу обоих узлов можно по меткам, которые установлены на шкивах.

(ГРМ) Шевроле Нива

Как определить смещение меток цепи ГРМ?

Цепь надежнее ремня. Она не проскальзывает, на практике случаи обрыва практически отсутствуют. Но со временем она может растягиваться, что приводит к изменению фаз газораспределения из-за смещения позиции коленчатого вала относительно распредвала и к более позднему открытию клапанов.

Определить неисправность можно по следующим признакам:

Металлический стук на холостых оборотах – начальная стадия растянутой цепи. Сначала звук появляется «на холодную» и по мере прогрессирования беспокоит.
Потеря мощности и затрудненный запуск – появляется тогда, когда нарушена работа газораспределительного механизма. Если вовремя не провести регулировку, двигатель перестанет заводиться.

Иногда фазы газораспределения смещаются «на один зуб» вследствие повреждения шкивов, которые могут люфтить и ослаблять цепь ГРМ. Не спешите соглашаться на капремонт, а проверьте метки и внимательно осмотрите звездочки.

Оценка позиции меток и выставление фаз газораспределения

Для начала работ потребуются следующие инструменты: ключи на «8», «10» и «13», монтажка и специальный ключ дня проворачивания коленчатого вала.

Точно определить необходимость замены цепи ГРМ можно только по факту. Нужно снять клапанную крышку, выставить поршень 4-го цилиндра в верхнюю мертвую точку (ВМТ) и посмотреть на метки.

Пошаговая инструкция по диагностике и выставлению фаз газораспределения:

- Снимаем отрицательную клемму с аккумулятора, ставим автомобиль на ручной тормоз и включаем нейтральную передачу.
- Подготовка – откручиваем воздуховод от ДМРВ до дроссельного узла, отсоединяем тросик акселератора, шланг вакуумного усилителя тормозов и вентиляции картера. Снимаем клапанную крышку вместе с резинкой, открутив крепления.
- Выставляем 4-й поршень в ВМТ – ключом проворачиваем коленчатый вал так, чтобы метка на его шкиве совпала с риской на крышке двигателя, а метка на звездочке распредвала -с указателем на клапанной крышке. Если метки на обеих звездочках совпали, фазы газораспределения в норме. Если нет, продолжаем работы.
- Чтобы зафиксировать коленчатый вал, поставьте автомобиль на первую передачу. Разогните лепестки стопорной шайбы болта шкива распредвала.

шкив распредвала

Выкрутите болт и снимите его вместе со стопорной шайбой. Будьте осторожны и не уроните их в поддон двигателя.

Отожмите плунжер натяжителя монтажкой и ослабьте цепь. Затем снимите шкив с распредвала и аккуратно переместите цепь в нужную сторону на 1 зуб.

Оденьте звездочку на распредвал и натяните цепь. Если отверстие на шкиве распредвала перестает совпадать с установочным штифтом во фланце, проверните коленчатый вал немного в сторону до синхронизации.

Заверните болт с шайбой назад, но не затягивайте. Проверните коленвал на 2 оборота и проверьте метки. Если они не совпали, повторите процедуру нужное количество раз.

По окончанию затяните болт распредвала и загните лепестки опорной шайбы, поставив автомобиль на первую передачу. Сборка осуществляется в обратной последовательности.

При обратной сборке не забудьте поставить новую прокладку клапанной крышки, даже если на старой нет внешних повреждений. Натяжитель цепи можно заменить на механический «Пилот» с более длительным сроком службы.

Почему смещаются метки ГРМ?

Самая частая причина – растяжение цепи, которую нужно своевременно менять. Производитель не дает точных сроков для замены, обычно операция проводится на 100 тыс. км пробега. Актуальность ремонта можно определить по характерному металлическому стуку, потере мощности и смещению меток на шкивах коленчатого и распределительного валов. При замене цепи обязательно выставляются фазы газораспределения.

Сбиты фазы газораспределения | Библиотека автомастера

Фазы на распредвалах, какое перекрытие выставить? Что такое «фаза распредвала»?

По рапредвалам: https://youtu.be/lrVOKeIaE-s https://youtu.be/N6b9pL4WutI https://youtu.be/v18UiGQ7-og Как настроить распредвалы на 16v головках:…

Сбиты метки ГРМ на K4M. Что с машиной? Как диагностировать? Сколько стоит ремонт? | Будни сервиса#62

Друзья нам нужна ваша помощь, чтобы больше уделять времени каналу подробнее по ссылке: https://www.youtube.com/channel/UCCume…

Метки совпадают,а фазы-нет .Какую метку ставить? Установка фаз ГРМ мотортестером

Датчик давления мотор тестера.

Установка ГРМ без меток.

Описание.

Не совпадают метки на шестерне грм и момент ПЕРЕКРЫТИЯ КЛАПАНОВ

Мои каналы: «LifeHack & Experiment» — https://www.youtube.com/channel/UCLdeRnukfHeugr5nJSKoPwQ?sub_confirmation=1 «Корч & Custom» …

как влияет смещение грм на динамику машины

Перескочил ремень ГРМ на зуб. Симптомы и последствия. ВАЗ 8 кл.

После ремонта у меня проскочил ремень ГРМ на зуб, или я не попал на один зуб. Расскажу вам какие у меня были…

К чему приводит ошибка на 1 зуб при установке ремня ГРМ. Peugeot Partner 1.9d D9B

Сайт СТО «Ковш»: http://kovsh.com Больше информации по этой теме на нашем сайте Поблагодарить создателей канала:…

А СЛАБО ВЫСТАВИТЬ грм В НОЛЬ? установка распредвала, цепи и здездочки меток ГРМ

Мои каналы: «LifeHack & Experiment» — https://www.youtube.com/channel/UCLdeRnukfHeugr5nJSKoPwQ?sub_confirmation=1 «Корч & Custom» …

Перекинул ремень ГРМ на 1 зуб . БОМБА,ЗУБ ДАЮ.ВАЗ 2115,2114,2113,2199,2109,2108

Просто супер перекинуть ремень грм на один зуб ваз инжектор.

Смотрите видео » Сбиты фазы газораспределения » из раздела Ремонт и техническое обслуживание автомобиля своими руками .

Для тех , кто привык пользоваться обычными печатными изданиями , рекомендуем купить руководства по ремонту автомобилей в крупнейших магазинах России и Украины

Магазины автолитературы :

krutilvertel — Электронные книги типографского качества в формате PDF
autodata — Интернет-магазин издательства Легион-Автодата

Базовые временные элементы сигналов

Перекрестки с сигнализацией позволяют продолжить движение конфликтующих транспортных средств эффективно и безопасно в пространстве, обычном для этих движений. Это достигается путем разделения отдельных движений во времени, а не в пространстве.

Различные движения собираются и позволяют перемещаться по очереди или по фазам. Каждый фаза сигнального цикла посвящена только одному набору движений. Эти движения это те, которые могут работать одновременно без каких-либо серьезных конфликтов.Например, прямое и правое движение улицы может быть разрешено использовать перекресток одновременно без какой-либо опасности для автомобилистов. Это может быть одна фаза многофазного цикла.

Некоторым движениям разрешено продолжаться во время фазы, даже если они вызывают конфликты. Пешеходам обычно разрешается пересекать перекрестки, даже если повернуть направо. происходят движения. Эти движения называются разрешенными, в то время как защищенные движения те, без каких-либо конфликтов.

В любом случае движения на перекрестке можно сгруппировать, а затем эти группы можно подаваться на отдельных этапах.

Основные временные элементы в каждой фазе включают зеленый интервал, эффективный зеленое время, желтый или желтый интервал, полностью красный интервал, межзеленый интервал, интервал пешеходного перехода и интервал пешеходного перехода. Каждый из этих элементов описано ниже.

Зеленый интервал — это период фазы, в течение которого зеленый сигнал освещенный.

Желтый или янтарный интервал — это часть фазы, в течение которой желтый свет горит.

Эффективное время зеленого цвета содержится в интервале зеленого и желтого цветов. Эффективное зеленое время для фазы — это время, в течение которого автомобили фактически находятся в движении. разгрузка через перекресток.

Полностью красный интервал — это период, следующий за желтым интервалом, в котором все Сигналы перекрестка красные.

Межзеленый интервал — это просто интервал между концом зеленого для одной фазы и начало зеленого цвета для другой фазы. Это сумма желтого и полностью красного интервалы.

Интервал ХОДЬБЫ пешехода — это отрезок времени, в течение которого пешеходный сигнал говорит ХОДЬБА. Этот период обычно длится около 4-7 секунд и полностью охвачен. в пределах зеленого интервала для автомобильного движения.Некоторые пешеходные движения в крупных городах являются отдельными фазами сами по себе.

Наконец, время пешеходного перехода — это время, необходимое пешеходу для перехода пересечение. Это используется для расчета межзеленого интервала и минимального времени зеленого цвета. для каждой фазы.

Этот краткий обзор основных элементов синхронизации сигналов должен помочь вам сориентироваться в остальные концепции проектирования синхронизации сигналов.Не забудьте посетить глоссарий, если вы не уверен в определении.

Руководство для начинающих по синхронизации сигналов движения

Утро понедельника, и вы пытаетесь преодолеть пробку по дороге на работу, когда внезапно кажется, что весь мир дорожного движения сговорился против вас, заставляя вас переходить на красный свет на красный свет. После нескольких явных слов вы начинаете задаваться вопросом, что заставляет эти сигналы действовать таким образом, кто измеряет эти сигналы, зачем нам нужны сигналы? И т. Д.Рад, что ты спросил! Ниже приведено очень простое введение в синхронизацию сигналов, чтобы, возможно, вы лучше понимали логистику своей утренней поездки.

В самых общих чертах, синхронизация светофора включает определение последовательности работы и присвоение времени зеленого света каждому подходу на перекрестке с учетом времени для пешеходов и других пользователей. Чтобы понять синхронизацию сигналов, мы должны взглянуть на некоторые основы, такие как длина цикла, фазы, разделения, тренды в часы пик, заранее заданные и срабатывающие сигналы, оптимизация, координация и связь.

Длина цикла
Длина цикла — это время, необходимое для отображения всех фаз для каждого направления пересечения перед возвратом к начальной точке или первой фазе цикла. Продолжительность цикла зависит от интенсивности движения и лучше всего работает в определенном диапазоне в зависимости от условий перекрестка. Цель синхронизации сигнала — найти оптимальную длину цикла для максимальной эффективности. Типичная продолжительность цикла может составлять от одной минуты до трех минут.Разделение определяет, сколько времени занимает каждое движение в цикле. Разделение включает время для зеленого света и интервал разрешения или время для освобождения перекрестка, в которое входят желтый и красный свет. Временной интервал между дорожным просветом рассчитывается на основе предельной скорости, ширины перекрестка, уклона перекрестка, восприятия или времени запуска, а также скорости ускорения. Интервалы очистки часто называют интервалом изменения при переходе от одной фазы сигнала к другой. Время прохождения в этой последовательности также называется «временем потери» из-за того, что транспортные средства останавливаются или трогаются с места, и временем, когда никакие транспортные средства не проезжают перекресток.

Предварительное время по сравнению с активированным
Предварительное время сигнала — это время, в котором последовательность работы и разделения предварительно определяется на основе наблюдаемых объемов и тенденций трафика и не изменяется в зависимости от изменений объемов. Предварительно синхронизированные сигналы распространены в местах сети в центре города с близко расположенными перекрестками и улицами с односторонним движением или во многих районах города, где может быть невозможно поддерживать контуры обнаружения индуктивности (см. Ниже!) Для каждого местоположения сигнала. Таймеры сработавшего сигнала могут быть полуактивными или полностью активированными.В случае полуактивированного тайминга только второстепенная улица имеет обнаружение, тогда как полностью включенные сигналы обнаруживаются на всех подходах. Это означает, что если вы подъедете к светофору на второстепенной улице или крупном перекрестке, ваша машина будет обнаружена, а сигнал скоро изменится, чтобы вы могли продолжить движение. Предварительно запрограммированные сигналы имеют предустановленные временные планы, которые меняются в разное время дня, где, как и в полностью активированном сигнале, время зеленого цвета имеет минимальный и максимальный диапазон, который используется в зависимости от фактического движения на дороге.В зависимости от тенденций трафика в контроллере сигналов можно настроить различные планы синхронизации сигналов. Точная настройка этих планов синхронизации сигналов имеет решающее значение для их успеха.

Координация
Синхронизация сигнала выполняется на двух наиболее распространенных типах перекрестков — изолированных и системных перекрестках. Изолированные перекрестки, как следует из названия, изолированы от других сигнализируемых перекрестков, и время сигнала на этом перекрестке не влияет на другие перекрестки поблизости.Системные пересечения обычно представляют собой близкорасположенные пересечения, и любые изменения времени на одном пересечении оказывают влияние на пересечения вверх и вниз по течению. Коридоры сигнальной системы обычно координируются по времени суток для каждого связанного периода пиковой нагрузки. Наиболее распространенные пиковые периоды — это утро, вечер и полдень. Как правило, эти пиковые периоды связаны с дорожным движением или ежедневными поездками в зависимости от направления. Пики AM и PM могут быть связаны с моделями «входящего» или «исходящего» трафика.Модели дневного движения чаще всего уравновешиваются направлением.

Обнаружение
Системы обнаружения имеют решающее значение для срабатывающих сигналов, они используют различные методы для обнаружения приближения транспортного средства. Примеры включают в себя индуктивные петлевые детекторы, радары, электромагнитные шайбы под дорожным покрытием и видеодетекторы. Петли индуктивности — это проводка, которая помещается в пропилы в тротуаре и возвращается к шкафу светофоров. Карта обнаружения создает магнитное поле через эту проводку и обнаруживает, когда транспортное средство находится над зоной пропила, которая обычно находится на остановке для подъездов к боковой улице и магистрали слева.Существуют менее интрузивные формы обнаружения, такие как обнаружение радаров и видеодетектирование, которые обычно также требуют меньшего обслуживания. Тем не менее, с годами стандартные контуры индуктивности распиловки оказались наиболее надежной формой обнаружения при правильном обслуживании.

Программное обеспечение
Внутри шкафа светофора находится контроллер светофора, который действует как «мозг» светофора. Контроллер сообщает сигналу, что запускать, как долго запускать, когда запускать и т. Д.Контроллер собирает информацию с перекрестка через систему обнаружения, решает, как реагировать, а затем сообщает светофору, как действовать. В настоящее время в штате Джорджия Департамент транспорта Джорджии и местные транспортные агентства проводят капитальный ремонт программного обеспечения для работы с синхронизацией сигналов в масштабе штата. До появления этого новейшего программного обеспечения в последний раз Грузия проводила полную модернизацию своей системы в начале 2000-х годов. В то время программное обеспечение сигналов светофора было обновлено, чтобы соответствовать принятым на национальном уровне стандартам контроллеров сигналов светофора CALTRANS 2070.

TMC и управление инцидентами
Часто коридоры сигнальной системы могут быть связаны с помощью оптоволоконных, медных проводов или беспроводных сетей с местными центрами управления трафиком (или центрами управления трафиком), где они контролируются и контролируются удаленно. То же программное обеспечение, локально управляющее контроллером светофора, может быть установлено на рабочем столе компьютера, расположенном в центре управления дорожным движением. Через удаленные соединения компьютер может напрямую связываться с перекрестками и вносить удаленные изменения в работу светофоров.Удаленная связь и управление сигналами позволяют агентствам вносить изменения в планы или схемы движения во время особых событий или инцидентов.

Синхронизация и координация сигналов трафика основаны на научных знаниях, поскольку используются сложные алгоритмы и модели оптимизации. Но инженеры имеют разные предпочтения и варианты, когда они определяют время сигнала, и не существует универсального решения, подходящего для всех. Существует множество факторов, таких как местные тенденции и поведение при вождении, которые нельзя сформулировать с помощью науки и техники, и поэтому синхронизация сигналов обычно описывается как искусство.Так что в следующий раз, когда вы будете плыть по зеленому свету, уделите секунду и подумайте обо всех сложностях, которые привели к созданию этого блаженного момента движения!

О Foresite Group

Foresite Group — многопрофильная инженерная, проектная и консалтинговая компания, предоставляющая услуги клиентам из государственного и частного секторов по всей стране. Результатом совместной работы нашей команды являются творческие продукты и услуги, которые помогают нашим клиентам в достижении их целей.Наша команда гордится улучшением и развитием городов и сообществ, в которых мы живем, работаем и воспитываем наши семьи.

Фаза и время сигнала

Это один из способов реализации этого приложения, но не единственный. Есть и другие способы создания данного приложения и достижения поставленной цели.

Диаграмму предприятия можно просматривать в формате SVG или PNG, текущий формат —

Предприятие Объект	Описание
Организация по сертификации приложений	Тело, которое определяет, можно ли развернуть и использовать приложение в среде подключенных транспортных средств.Состав этой организации, требования, которые она применяет, и процедуры, которые она использует для проверки этих требований, могут различаться в зависимости от типа приложения. Например, приложения с компонентом безопасности человека (предотвращение столкновений, помощь при движении и т. Д.) Могут иметь строгие требования и проходить обширное тестирование в различных условиях, в то время как приложения, которые обеспечивают строго мобильную функциональность, могут иметь гораздо меньше требований к тестированию; возможно, достаточно просто убедиться, что приложение не мешает другим приложениям.
Организация по сертификации устройств	Тело, которое определяет, можно ли развернуть и использовать устройство в среде подключенного транспортного средства. Состав этой организации, требования, которые она применяет, и процедуры, которые она использует для проверки этих требований, могут различаться в зависимости от типа устройства.
Драйвер	«Водитель» представляет человека, который управляет транспортным средством на проезжей части. Включены операторы частных, транзитных, коммерческих и аварийных транспортных средств, взаимодействие которых не зависит от типа транспортного средства (например,g., взаимодействия, поддерживающие приложения для обеспечения безопасности транспортных средств). Водитель отправляет запросы водителю и получает информацию о водителе, которая отражает взаимодействия, которые могут быть полезны для всех водителей, независимо от классификации транспортного средства. Информация и взаимодействия, которые являются уникальными для водителей определенного типа транспортных средств (например, взаимодействие автопарка с водителями транспортных средств, транспортных средств, транспортных средств или транспортных средств службы экстренной помощи), охватываются отдельными объектами.
Федеральный регламент	Федеральные регулирующие органы, которые имеют законные полномочия контролировать и / или вносить вклад в политику, регулирующую транспортную инфраструктуру и операции.Сюда входят такие организации, как Федеральная комиссия по связи и Министерство транспорта США.
Организация по сертификации ИТС	Тело, которое определяет, можно ли развернуть и использовать ITS-устройство или приложение в транспортной среде. Состав этой организации, требования, которые она применяет, и процедуры, которые она использует для проверки этих требований, могут различаться в зависимости от устройства и типа приложения. Обычно это не формальный орган, назначаемый для каждого проекта в зависимости от типа задействованной инфраструктуры.Поскольку проекты ITS ориентированы на местные условия (как правило, штат или меньше), субъекты, входящие в состав этого органа, как правило, имеют операционную юрисдикцию, в которой установлена ITS (например, штатные или местные DOT, штатные или местные менеджеры по техническому обслуживанию и т. Д.)
Владелец дорожного оборудования ИТС	Лицо, владеющее оборудованием ITS Roadway.
Оператор ИТС на проезжей части	Организация, эксплуатирующая оборудование ITS на проезжей части.
Пешеходы	«Пешеходы» участвуют в приложениях подключенных транспортных средств, которые поддерживают безопасное совместное использование транспортной сети как моторизованными, так и немоторизованными видами транспорта. Представляя тех, кто использует немоторизованные режимы движения, пешеходы предоставляют входные данные (например, сигнал вызова с запросом права проезда на перекрестке) и могут быть обнаружены приложениями подключенных транспортных средств для повышения безопасности. Обратите внимание, что пешеходы представляют всех немоторизованных пользователей, включая велосипедистов.
Установщик персональной системы безопасности пешеходов	Установщики компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Установщики несут ответственность за установку компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и могут потребоваться соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Персональный специалист по обеспечению безопасности пешеходов	Специалисты по обслуживанию компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям.Сопровождающие несут ответственность за обслуживание (изменения конфигурации, исправления и обновления, ремонт оборудования) компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и может повлечь за собой соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Персональный поставщик услуг по обеспечению безопасности пешеходов	Поставщики компонентов приложения определяются скорее ролью, чем функцией. Поставщики несут ответственность за разработку компонента приложения, включая первоначальное создание, улучшение и исправление ошибок.Для доставки приложения конечному пользователю могут потребоваться отношения с другими объектами (установщиками, специалистами по обслуживанию), если поставщик решит не выполнять эти роли.
Поставщик PID	Организация, которая разрабатывает, производит и предоставляет (конечному пользователю или торговому посреднику) устройство личной информации, включая его аппаратное обеспечение и базовое операционное программное обеспечение.
Установщик систем видеонаблюдения на проезжей части	Установщики компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям.Установщики несут ответственность за установку компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и могут потребоваться соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Мастер по обслуживанию проезжей части	Специалисты по обслуживанию компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Сопровождающие несут ответственность за обслуживание (изменения конфигурации, исправления и обновления, ремонт оборудования) компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и может повлечь за собой соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Поставщик базового видеонаблюдения на проезжей части	Поставщики компонентов приложения определяются скорее ролью, чем функцией. Поставщики несут ответственность за разработку компонента приложения, включая первоначальное создание, улучшение и исправление ошибок. Для доставки приложения конечному пользователю могут потребоваться отношения с другими объектами (установщиками, специалистами по обслуживанию), если поставщик решит не выполнять эти роли.
Владелец проезжей части	Владелец проезжей части, вблизи которой будет / установлено придорожное оборудование.
Устройство для установки системы безопасности пешеходных переходов на проезжей части	Установщики компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Установщики несут ответственность за установку компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и могут потребоваться соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Специалист по обеспечению безопасности пешеходных переходов на проезжей части	Специалисты по обслуживанию компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям.Сопровождающие несут ответственность за обслуживание (изменения конфигурации, исправления и обновления, ремонт оборудования) компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и может повлечь за собой соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Поставщик услуг по обеспечению безопасности пешеходных переходов на проезжей части	Поставщики компонентов приложения определяются скорее ролью, чем функцией. Поставщики несут ответственность за разработку компонента приложения, включая первоначальное создание, улучшение и исправление ошибок.Для доставки приложения конечному пользователю могут потребоваться отношения с другими объектами (установщиками, специалистами по обслуживанию), если поставщик решит не выполнять эти роли.
Приспособление для установки сигнального устройства проезжей части	Установщики компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Установщики несут ответственность за установку компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и могут потребоваться соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Сопровождающее устройство управления сигналами проезжей части	Специалисты по обслуживанию компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Сопровождающие несут ответственность за обслуживание (изменения конфигурации, исправления и обновления, ремонт оборудования) компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и может повлечь за собой соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Поставщик дорожных сигналов	Поставщики компонентов приложения определяются скорее ролью, чем функцией.Поставщики несут ответственность за разработку компонента приложения, включая первоначальное создание, улучшение и исправление ошибок. Для доставки приложения конечному пользователю могут потребоваться отношения с другими объектами (установщиками, специалистами по обслуживанию), если поставщик решит не выполнять эти роли.
RSE Deployer	Организация, ответственная за развертывание, эксплуатацию и техническое обслуживание придорожного оборудования.
Программа установки RSE Intersection Management	Установщики компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям.Установщики несут ответственность за установку компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и могут потребоваться соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Специалист по обслуживанию перекрестков RSE	Специалисты по обслуживанию компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Сопровождающие несут ответственность за обслуживание (изменения конфигурации, исправления и обновления, ремонт оборудования) компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и может повлечь за собой соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Провайдер управления перекрестками RSE	Поставщики компонентов приложения определяются скорее ролью, чем функцией. Поставщики несут ответственность за разработку компонента приложения, включая первоначальное создание, улучшение и исправление ошибок. Для доставки приложения конечному пользователю могут потребоваться отношения с другими объектами (установщиками, специалистами по обслуживанию), если поставщик решит не выполнять эти роли.
RSE Сопровождающий	Организация, обслуживающая придорожное оборудование, включая его оборудование и программное обеспечение операционной системы, но не прикладное программное обеспечение.
Оператор RSE	Предприятие, которое эксплуатирует придорожное оборудование на транспортных средствах.
RSE Владелец	Владелец придорожной техники.
Устройство для установки опоры коррекции положения RSE	Установщики компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Установщики несут ответственность за установку компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и могут потребоваться соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Сопровождающее устройство коррекции положения RSE	Специалисты по обслуживанию компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Сопровождающие несут ответственность за обслуживание (изменения конфигурации, исправления и обновления, ремонт оборудования) компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и может повлечь за собой соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Служба поддержки коррекции положения RSE	Поставщики компонентов приложения определяются скорее ролью, чем функцией.Поставщики несут ответственность за разработку компонента приложения, включая первоначальное создание, улучшение и исправление ошибок. Для доставки приложения конечному пользователю могут потребоваться отношения с другими объектами (установщиками, специалистами по обслуживанию), если поставщик решит не выполнять эти роли.
Поставщик RSE	«Поставщик ВИЭ» — это организация, которая разрабатывает и (предположительно) продает придорожное оборудование другим организациям для развертывания и исследований.
Программа установки мониторинга трафика RSE	Установщики компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Установщики несут ответственность за установку компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и могут потребоваться соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Сопровождающий RSE Traffic Monitoring	Специалисты по обслуживанию компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям.Сопровождающие несут ответственность за обслуживание (изменения конфигурации, исправления и обновления, ремонт оборудования) компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и может повлечь за собой соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Провайдер мониторинга трафика RSE	Поставщики компонентов приложения определяются скорее ролью, чем функцией. Поставщики несут ответственность за разработку компонента приложения, включая первоначальное создание, улучшение и исправление ошибок.Для доставки приложения конечному пользователю могут потребоваться отношения с другими объектами (установщиками, специалистами по обслуживанию), если поставщик решит не выполнять эти роли.
Госрегулирование	Государственные регулирующие органы, которые имеют законные полномочия контролировать и / или вносить вклад в политику, регулирующую транспортные средства, транспортную инфраструктуру и операции. Сюда входят такие организации, как департаменты транспортных средств, органы по налогу на имущество и толлинговые агентства.
Программа установки TMC Signal Control	Установщики компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Установщики несут ответственность за установку компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и могут потребоваться соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Сопровождающий TMC Signal Control	Специалисты по обслуживанию компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям.Сопровождающие несут ответственность за обслуживание (изменения конфигурации, исправления и обновления, ремонт оборудования) компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и может повлечь за собой соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Поставщик управления сигналами TMC	Поставщики компонентов приложения определяются скорее ролью, чем функцией. Поставщики несут ответственность за разработку компонента приложения, включая первоначальное создание, улучшение и исправление ошибок.Для доставки приложения конечному пользователю могут потребоваться отношения с другими объектами (установщиками, специалистами по обслуживанию), если поставщик решит не выполнять эти роли.
Установщик системы наблюдения за дорожным движением TMC	Установщики компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Установщики несут ответственность за установку компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и могут потребоваться соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Сопровождающий TMC Traffic Surveillance	Специалисты по обслуживанию компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Сопровождающие несут ответственность за обслуживание (изменения конфигурации, исправления и обновления, ремонт оборудования) компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и может повлечь за собой соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Провайдер наблюдения за дорожным движением TMC	Поставщики компонентов приложения определяются скорее ролью, чем функцией.Поставщики несут ответственность за разработку компонента приложения, включая первоначальное создание, улучшение и исправление ошибок. Для доставки приложения конечному пользователю могут потребоваться отношения с другими объектами (установщиками, специалистами по обслуживанию), если поставщик решит не выполнять эти роли.
Менеджер трафика	Организация, ответственная за управление движением на автомагистралях и магистралях.
Транспортный персонал	«Персонал по управлению движением» представляет людей, которые управляют центром управления движением.Этот персонал взаимодействует с системами управления дорожным движением, системами наблюдения за дорожным движением, системами управления инцидентами, системами управления рабочими зонами и системами управления спросом на поездки. Они предоставляют данные оператора и ввод команд для управления операциями системы в различной степени в зависимости от типа системы и сценария развертывания.
Установщик базовой системы безопасности автомобиля	Установщики компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям.Установщики несут ответственность за установку компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и могут потребоваться соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Устройство для обеспечения базовой безопасности автомобиля	Специалисты по обслуживанию компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Сопровождающие несут ответственность за обслуживание (изменения конфигурации, исправления и обновления, ремонт оборудования) компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и может повлечь за собой соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Поставщик услуг базовой безопасности транспортных средств	Поставщики компонентов приложения определяются скорее ролью, чем функцией. Поставщики несут ответственность за разработку компонента приложения, включая первоначальное создание, улучшение и исправление ошибок. Для доставки приложения конечному пользователю могут потребоваться отношения с другими объектами (установщиками, специалистами по обслуживанию), если поставщик решит не выполнять эти роли.
Устройство для установки системы предупреждения о перекрестке транспортных средств	Установщики компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям.Установщики несут ответственность за установку компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и могут потребоваться соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Специалист по обслуживанию системы предупреждения о перекрестке транспортных средств	Специалисты по обслуживанию компонентов приложения определяются больше по ролям, чем по функциям. Сопровождающие несут ответственность за обслуживание (изменения конфигурации, исправления и обновления, ремонт оборудования) компонента приложения, для чего может потребоваться система поддержки и может повлечь за собой соглашения и отношения между конечными пользователями и поставщиками приложений.
Система предупреждения о пересечении транспортных средств	Поставщики компонентов приложения определяются скорее ролью, чем функцией. Поставщики несут ответственность за разработку компонента приложения, включая первоначальное создание, улучшение и исправление ошибок. Для доставки приложения конечному пользователю могут потребоваться отношения с другими объектами (установщиками, специалистами по обслуживанию), если поставщик решит не выполнять эти роли.
Производитель автомобилей	Сущность, которая строит, собирает, проверяет и проверяет Транспортное средство, в котором в конечном итоге будет работать OBE Транспортного средства.
Производитель КБО	Сущность, которая строит, собирает, проверяет и проверяет КБО транспортного средства. Это может быть OBE с OEM-оборудованием, дооснащение или послепродажное оборудование.
Владелец КБО автомобиля	Юридическое лицо, физическое лицо, группа или корпорация, владеющая бортовым оборудованием транспортного средства. Это может быть то же самое, что и Владелец транспортного средства, но это может быть третья сторона, которая лицензирует использование ВТО Владельцу.
Владелец автомобиля	Физическое лицо, группа лиц или юридическое лицо, которое определено как зарегистрированный владелец Транспортного средства в соответствии с законодательством штата.
Ресурс	Описание
Требования к сертификации прикладных компонентов	Требования, определяющие функциональность, производительность и операционную среду компонента приложения. Требования сертификации должны быть выполнены для того, чтобы приложение было установлено в CVE.
Система развития бэк-офиса	Системы, используемые для разработки аппаратных и программных компонентов приложений backoffice (center).
Система установки бэк-офиса	Системы, используемые для установки и настройки аппаратных и программных компонентов бэк-офиса (центра).
Система технического обслуживания бэк-офиса	Системы, используемые для обслуживания и обновления аппаратных и программных компонентов бэк-офиса (центра).
Требования к сертификации устройств	Требования, определяющие функциональность, производительность и операционную среду подключенного автомобильного устройства. Требования сертификации должны быть выполнены, чтобы устройству были предоставлены учетные данные, необходимые для работы в среде подключенного транспортного средства.
Система разработки компонентов месторождения	Система, используемая в среде бэк-офиса для разработки и тестирования полевого компонента приложения.
Система установки полевых компонентов	Система, используемая для установки полевого компонента приложения подключенного транспортного средства.
Система обслуживания полевых компонентов	Система, используемая для установки и настройки изменений и обновлений полевого компонента приложения. Эта система способна собирать и сообщать диагностическую информацию о конфигурации и производительности приложения.
Требования к сертификации ИТС	Требования, определяющие функциональность, производительность и операционную среду устройства ITS или приложения ITS.Применимость зависит от юрисдикции, но обычно устройства и приложения должны соответствовать заранее определенным критериям приемлемости до использования в транспортной среде.
Система разработки полевых компонентов ITS	Система, используемая в среде бэк-офиса для разработки и тестирования полевого компонента ITS приложения.
Система установки полевых компонентов ITS	Система, используемая для установки полевого компонента приложения подключенного транспортного средства.
Система технического обслуживания полевых компонентов ITS	Система, используемая для установки и настройки изменений и обновлений полевого компонента ITS приложения. Эта система способна собирать и сообщать диагностическую информацию о конфигурации и производительности приложения.
Дорожное оборудование ITS	«ITS Roadway Equipment» представляет собой ITS оборудование, которое размещается на проезжей части и вдоль нее, которое контролирует и контролирует движение, а также контролирует и управляет самой дорогой.В CVRIA этот физический объект представляет все остальное полевое оборудование ITS, которое взаимодействует с подключенным придорожным оборудованием транспортных средств (RSE) и поддерживает его. Этот физический объект включает в себя детекторы движения, датчики окружающей среды, светофоры, радиостанции, предупреждающие о движении на дорогах, знаки с динамическими сообщениями, камеры видеонаблюдения и системы обработки видеоизображений, системы предупреждения о пересечении дорог и системы измерения скорости движения на съезде. Также включены системы управления полосами движения и системы барьеров, которые контролируют доступ к транспортной инфраструктуре, такой как дороги, мосты и туннели.Этот объект также обеспечивает мониторинг окружающей среды, включая датчики, которые измеряют состояние дороги, погоду на поверхности и выбросы транспортных средств. Также включены системы рабочей зоны, включая наблюдение за рабочей зоной, управление движением, предупреждение водителя и системы безопасности рабочей бригады.
Система разработки мобильных компонентов	Система, используемая в среде бэк-офиса для разработки и тестирования мобильного компонента приложения.
Система установки мобильных компонентов	Система, которая взаимодействует с ТС КБО другим мобильным устройством и устанавливает мобильный компонент приложения.
Система обслуживания мобильных компонентов	Система, используемая для настройки изменений и обновлений мобильного компонента приложения. Эта система способна собирать и сообщать диагностическую информацию о конфигурации и производительности приложения.
Устройство персональной информации	«Устройство личной информации» позволяет путешественникам получать отформатированную информацию о путешественниках, где бы они ни находились.Возможности включают информацию о путешественниках, планирование поездки и руководство по маршруту. Часто это смартфон, устройство персональной информации предоставляет путешественникам возможность получать информацию о планировании маршрута и другие персонально ориентированные транспортные услуги из инфраструктуры в полевых условиях, дома, на работе или в пути. Устройства персональной информации могут работать независимо или могут быть связаны с подключенным бортовым оборудованием автомобиля.
Персональная безопасность пешеходов	Приложение «Персональная безопасность пешеходов» повышает безопасность пешеходов, предоставляя инфраструктуре информацию о местоположении пешеходов, которую можно использовать для предотвращения столкновений с пешеходами.Приложение также может предупреждать пешехода о небезопасных условиях, дополняя или расширяя информацию, предоставляемую сигналами и знаками. Предоставляемая информация и механизм доставки пользовательского интерфейса (визуальный, звуковой или тактильный) также могут быть адаптированы к потребностям пользователя, который носит или носит устройство, на котором размещено приложение.
Система разработки компонентов ПИД-регулятора	Система, используемая в среде бэк-офиса для разработки и тестирования PID-компонента приложения.
Система установки компонентов ПИД	Система, используемая для установки компонента PID подключенного транспортного средства.
Система технического обслуживания компонентов ПИД-регулятора	Система, используемая для настройки изменений и обновлений компонента PID приложения. Эта система способна собирать и сообщать диагностическую информацию о конфигурации и производительности приложения.
Придорожное оборудование	«Придорожное оборудование» (RSE) представляет собой придорожные устройства для подключенных транспортных средств, которые используются для отправки сообщений и получения сообщений от ближайших транспортных средств с использованием выделенной связи ближнего действия (DSRC) или других альтернативных технологий беспроводной связи.Также поддерживается связь с соседним полевым оборудованием и вспомогательными офисными центрами, которые контролируют и контролируют RSE. Это устройство работает из фиксированного положения и может быть постоянно развернуто или переносным устройством, которое временно находится в непосредственной близости от дорожного происшествия, дорожного строительства или особого события. Он включает в себя процессор, хранилище данных и возможности связи, которые поддерживают безопасную связь с проезжающими автомобилями, другим полевым оборудованием и центрами.
Базовое наблюдение за проезжей частью	«Базовое наблюдение на проезжей части» отслеживает условия дорожного движения с помощью стационарного оборудования, такого как петлевые извещатели и камеры видеонаблюдения.
Безопасность пешеходных переходов на проезжей части	«Безопасность пешеходных переходов на проезжей части» — это передовое инфраструктурное приложение, которое обнаруживает пешеходов и выдает активные предупреждения для водителей, когда пешеходные переходы заняты.
Управление сигналом проезжей части	«Контроль дорожных сигналов» включает в себя полевые элементы, которые контролируют и контролируют сигнальные перекрестки. Он включает в себя контроллеры сигналов светофора, детекторы, мониторы конфликтов, сигнальные головки и другое вспомогательное оборудование, которое поддерживает управление сигналом светофора.Он также включает полевых мастеров и оборудование, которое поддерживает связь с центральной системой мониторинга и / или управления, если применимо. Канал связи поддерживает загрузку и загрузку сигналов времени и других параметров, а также отчеты о текущем статусе перекрестка. Он представляет собой полевое оборудование, используемое на всех уровнях управления сигналами дорожного движения от базовых задействованных систем, которые работают по фиксированным временным планам через адаптивные системы. Он также поддерживает все конфигурации перекрестков с сигнализацией, включая те, которые подходят для пешеходов.В усовершенствованных будущих реализациях данные окружающей среды могут отслеживаться и использоваться для поддержки обработки дилемм-зон и других аспектов управления сигналами, которые чувствительны к местным условиям окружающей среды.
Система разработки RSE	Система, используемая в служебной среде для разработки и тестирования придорожного оборудования.
Система установки RSE	Система, используемая для установки и настройки придорожного оборудования.
RSE Intersection Management	«RSE Intersection Management» использует связь ближнего действия для поддержки приложений подключенных транспортных средств, которые управляют сигнальными перекрестками. Он обменивается данными с приближающимися транспортными средствами и инфраструктурой ИТС (например, диспетчером сигналов светофора) для улучшения работы светофоров. Координация с инфраструктурой ITS также поддерживает мониторинг конфликтов, чтобы гарантировать, что выходной сигнал RSE и выходной сигнал управления сигналом трафика согласованы и работают без сбоев.
Система технического обслуживания RSE	Система, используемая для настройки изменений и обновлений придорожного оборудования. Эта система способна собирать и сообщать диагностическую информацию о конфигурации и производительности RSE.
Опора коррекции положения RSE	«RSE Position Correction Support» передает данные дифференциального позиционирования, чтобы обеспечить точное определение местоположения проезжающими автомобилями, поддерживая приложения Connected Vehicle, которые требуют высокоточного позиционирования.Данные дифференциального позиционирования могут быть рассчитаны непосредственно с помощью точно установленного RSE, который работает как опорная станция, или получены от внешней опорной станции и переданы проезжающим транспортным средствам.
RSE Traffic Monitoring	«RSE Traffic Monitoring» отслеживает основные сообщения безопасности, которые совместно используются подключенными транспортными средствами, и преобразует эти данные в меры потока трафика, которые можно использовать для управления сетью в сочетании с данными о трафике, собранными с помощью инфраструктурных датчиков, или вместо них.По мере увеличения скорости проникновения подключенных транспортных средств меры, предоставляемые этим приложением, могут выходить за рамки скоростей транспортных средств, которые напрямую сообщаются транспортными средствами, включая расчетный объем, занятость и другие показатели. Этот объект также поддерживает обнаружение инцидентов путем отслеживания изменений скорости и событий управления транспортным средством, которые указывают на потенциальное происшествие.
Управление сигналом TMC	«TMC Signal Control» предоставляет диспетчерам возможность контролировать и управлять транспортным потоком на сигнальных перекрестках.Эта возможность включает в себя анализ и сокращение данных, собранных оборудованием для наблюдения за дорожным движением, а также разработку и реализацию планов контроля для сигнальных перекрестков. Могут быть разработаны и реализованы планы управления, которые координируют сигналы на многих перекрестках в рамках единого центра управления дорожным движением, реагируют на условия дорожного движения и адаптируются к поддержке инцидентов, приоритетных и приоритетных запросов, вызовов пешеходов и т. Д.
TMC Traffic Surveillance	«TMC Traffic Surveillance» удаленно контролирует и контролирует датчики трафика и наблюдения (например,g., CCTV), а также собирает, обрабатывает и хранит собранные данные о трафике. Текущая информация о дорожном движении и другая информация о транспорте в режиме реального времени также собирается из других центров. Собранная информация предоставляется обслуживающему персоналу и другим центрам.
Центр управления трафиком	«Центр управления дорожным движением» контролирует и контролирует движение и дорожную сеть. Он представляет собой центры, которые управляют широким спектром транспортных средств, включая системы автострад, системы сельских и пригородных шоссе, а также системы управления городским и пригородным движением.Он взаимодействует с дорожным оборудованием ITS и придорожным оборудованием для подключенных транспортных средств (RSE) для мониторинга и управления транспортным потоком, а также мониторинга состояния проезжей части, окружающих условий окружающей среды и состояния полевого оборудования. Он управляет движением и транспортными ресурсами для поддержки союзных агентств в реагировании и восстановлении после происшествий, начиная от незначительных дорожных происшествий и заканчивая крупными бедствиями.
Автомобиль	Транспортное средство, обеспечивающее сенсорные функции, функции обработки, хранения и коммуникации, необходимые для обеспечения эффективного, безопасного и удобного путешествия.Эти функции присущи обычным транспортным средствам, включая личные автомобили, грузовые автомобили, автомобили скорой помощи, транзитные автомобили или другие типы транспортных средств.
Базовая безопасность автомобиля	«Базовая безопасность транспортного средства» обменивается информацией о текущем местоположении и движении транспортного средства с другими находящимися поблизости транспортными средствами, использует эту информацию для расчета траектории транспортного средства и предупреждает водителя при обнаружении вероятности надвигающегося столкновения. Если возможно, данные карты используются для фильтрации и интерпретации относительного местоположения и движения транспортных средств поблизости.Информация от бортовых датчиков (например, радаров и обработки изображений) также используется, если таковая имеется, в сочетании со связью V2V для обнаружения необорудованных транспортных средств и подтверждения данных о подключенных транспортных средствах. Информация о местоположении и движении транспортных средств также принимается инфраструктурой и используется инфраструктурой для поддержки широкого спектра приложений для обеспечения безопасности и мобильности на дорогах. Этот объект представляет широкий спектр реализаций, начиная от базовых устройств информирования о транспортных средствах, которые только передают информацию о местоположении и движении транспортного средства и не выдают предупреждений для водителя, до расширенных интегрированных систем безопасности, которые могут, помимо предупреждения водителя, предоставлять информацию о предупреждении о столкновении для поддержки функций автоматического управления. которые могут поддерживать контрольное вмешательство.
Предупреждение о перекрестке транспортных средств	«Предупреждение о перекрестке транспортных средств» использует связь V2V и V2I для наблюдения за другими подключенными транспортными средствами на перекрестках и поддержки безопасного движения транспортного средства через перекресток. Предусмотрены предупреждения водителя, и приложение также может опционально взять на себя управление транспортным средством, чтобы избежать столкновений. Приложение также уведомит инфраструктуру и другие транспортные средства, если обнаружит небезопасное нарушение на перекрестке.
Автомобиль OBE	Бортовое оборудование транспортного средства (OBE) обеспечивает функции обработки, хранения и связи на базе транспортного средства, необходимые для поддержки работы подключенных транспортных средств. Радиомодули, поддерживающие связь V2V и V2I, являются ключевым компонентом OBE автомобиля. Эта коммуникационная платформа дополнена возможностями обработки и хранения данных, которые поддерживают приложения для подключенных транспортных средств. В CVRIA автомобиль OBE включает функции и интерфейсы, которые поддерживают приложения подключенных транспортных средств для легковых, грузовых автомобилей и мотоциклов.Многие из этих приложений (например, приложения V2V Safety) применимы ко всем типам транспортных средств, включая личные автомобили, грузовые автомобили, автомобили скорой помощи, транзитные автомобили и автомобили для технического обслуживания. С этой точки зрения OBE для транспортных средств включает общие интерфейсы и функции, применимые ко всем моторизованным транспортным средствам.
Роль	Описание
Сертифицирует	Предприятие проверяет, соответствует ли целевой Ресурс соответствующим требованиям к производительности, функциональности, экологичности и качеству.
Ограничения	Ресурс или предприятие применяет требования, ограничения и связанные тесты к другому Ресурсу.
Устанавливает	Предприятие выполняет первоначальную доставку, интеграцию и настройку целевого ресурса.
Поддерживает	Предприятие управляет аппаратным и программным обеспечением, составляющим целевой Ресурс.
Член	Предприятие является частью другого более крупного целевого предприятия.
Работает	Предприятие контролирует функциональность и состояние целевого ресурса. Предприятие, которое управляет ресурсом, считается ответственным.
Владеет	Предприятие имеет финансовую собственность и контроль над Ресурсом. Предприятие, владеющее ресурсом, считается Подотчетным.
Координация	Тип	Описание
Соглашение об установке приложения	Договор	Соглашение, которое предоставляет одной стороне разрешение на установку компонента приложения на устройстве, контролируемом другой стороной.
Данные для установки приложения	Обмен информацией	Данные, необходимые для установки приложения, включая исполняемый код приложения и любые данные конфигурации. Однонаправленный поток.
Спецификация прикладного интерфейса	Договор	Определение интерфейса между двумя прикладными компонентами, которые работают на двух разных аппаратных средствах. Спецификация интерфейса приложения зависит от конкретного приложения.
Данные обслуживания приложений	Обмен информацией	Данные, используемые для упрощения обновления, установки исправлений и общего поддержания работоспособности компонента приложения.
Данные о производительности приложений	Обмен информацией	Данные, используемые для характеристики производительности приложения, включая такие показатели, как доступность, известные ошибки и известные способы использования.
Заявка на закупку	Договор	Соглашение, по которому один объект предоставляет копию компонента приложения другому объекту.Этот компонент может быть установлен и функционирует в соответствии с его требованиями, которые прошли через процесс сертификации приложения.
Соглашение об использовании приложения	Договор	Соглашение, в котором одна организация, контролирующая использование компонента приложения, предоставляет другой организации необходимые инструменты и разрешения для работы с этим приложением или компонентом приложения.
Соглашение об установке компонентов вспомогательного офиса	Договор	Соглашение, которое предоставляет одной стороне разрешение на установку компонента вспомогательного приложения на центральном устройстве, управляемом другой стороной.
Соглашение о размещении и эксплуатации устройства	Договор	Соглашение, которое позволяет контроллеру физического устройства установить его (чтобы оно работало) в фиксированном месте, контролируемом другим объектом.
Трудовой договор	Договор	Соглашение между физическим лицом и корпорацией или государственным учреждением, по которому физическое лицо соглашается предоставить рабочую силу корпорации / агентству, которое, в свою очередь, выплачивает компенсацию работнику.Определяет уровень оплаты труда, условия труда, необходимое оборудование и обучение, а также ожидаемые результаты работы сотрудников.
Ожидание предоставления данных	Ожидание	Ожидание, при котором одна сторона считает, что другая сторона будет предоставлять данные на регулярной и повторяющейся основе, и что эти данные будут полезны для получателя в контексте приложения получателя. Таким образом, это включает некоторые ожидания полей данных, своевременность, качество, точность и аналогичные качества данных.
Ожидание предоставления информации	Ожидание	Ожидание, при котором одна сторона считает, что другая сторона предоставит ей информацию всякий раз, когда такая информация может иметь отношение к получателю.
Ожидание обеспечения безопасности	Ожидание	Пользователи транспортной среды ожидают, что субъекты, управляющие средой, будут делать это таким образом, чтобы сохранить и повысить безопасность пользователей.Это присуще текущим операциям и является основным предположением водителей и пешеходов при получении информации от ИТС. Это ожидание явно указано для приложений подключенных транспортных средств, где это новые отношения, после чего пользователь транспортной системы ожидает, что поставщик транспортных услуг сделает что-то (например, приведёт в действие систему или доставит информацию), что защитит и / или повысит безопасность пользователя.
Соглашение об установке полевого компонента	Договор	Соглашение, которое предоставляет одной стороне разрешение на установку компонента полевого приложения на придорожном устройстве, контролируемом другой стороной.
Включает	Включает	Указывает, что один компонент полностью содержится в другом компоненте.
Соглашение об обмене информацией	Договор	Соглашение об обмене информацией, которая может включать данные или управляющую информацию; точная информация, подлежащая обмену, может варьироваться от соглашения к соглашению.
Соглашение об обмене информацией и действиях	Договор	Соглашение об обмене информацией, которая может включать данные или управляющую информацию; точная информация, подлежащая обмену, может варьироваться от соглашения к соглашению.Это также включает спецификацию действий, которые должны, должны или могут быть предприняты одной стороной в ответ на эту информацию.
Соглашение об установке	Договор	Соглашение, по которому одна организация устанавливает компонент приложения на устройстве, контролируемом другой организацией.
Описание интерфейса	Договор	Документация интерфейса между двумя системами, где одна система не имеет компонента приложения, который является частью приложения, но предоставляет и / или получает данные и / или информацию, которые используются приложением или исходят из него.Во многих случаях это существующий интерфейс, используемый приложением, поэтому описание интерфейса уже существует и накладывается ограничителем.
Соглашение о техническом обслуживании	Договор	Соглашение, в котором одна организация поддерживает операционный статус системы под контролем другой организации. Это обслуживание может включать плановое обслуживание и обслуживание по мере необходимости, такое как обновление и настройка программного обеспечения, замена оборудования и соответствующие действия по системному администрированию.
Соглашение об обмене данными о техническом обслуживании	Договор	Соглашение, в котором говорится, что одна организация будет предоставлять данные, связанные с обслуживанием компонента приложения, другой организации.
Соглашение об установке мобильных компонентов	Договор	Соглашение, в соответствии с которым контроллер OBE дает другой стороне разрешение на установку, настройку и запуск компонента, обеспечивающего работу мобильной части приложения.
Лицензионное соглашение для мобильных компонентов	Договор	Лицензионное соглашение с конечным пользователем, позволяющее оператору мобильного устройства использовать компонент мобильного приложения, который является частью рассматриваемого приложения.
Операционный договор	Договор	Соглашение, в котором одна организация соглашается управлять устройством или приложением от имени другой организации, контролирующей устройство / приложение.
Соглашение о развертывании RSE	Договор	Соглашение об установке, настройке и эксплуатации придорожного оборудования между поставщиком этого оборудования и организацией, контролирующей доступ к обочине дороги. Может определять местоположение, ожидаемую мощность, ответственность за обратный рейс и ограничения на установку.
Данные по установке RSE	Обмен информацией	Данные, необходимые для настройки и запуска RSE.Однонаправленный.
Данные технического обслуживания RSE	Обмен информацией	Данные, необходимые для изменения рабочей конфигурации RSE; предполагает, что RSE уже настроен. Однонаправленный.
Рабочие характеристики RSE	Обмен информацией	Данные, включающие показатели производительности RSE. Может включать такие поля, как время безотказной работы, количество полученных / переданных пакетов, вектор расстояния, с которого получены пакеты, а также показатели производительности для конкретного приложения.
Договор о закупке РФБ	Договор	Соглашение, по которому одно предприятие предоставляет придорожное оборудование другому предприятию. RSE может быть установлен и функционирует в соответствии с его требованиями, которые прошли процесс сертификации устройства.
Соглашение о предоставлении услуг	Договор	Отношения, при которых одна сторона соглашается предоставить услугу другой стороне.В этом соглашении может быть указана ожидаемая производительность этой услуги с точки зрения характеристик доступности и / или действий / времени.
Соглашение о доступе к данным транспортного средства	Договор	Соглашение, согласно которому сторона, контролирующая доступ к бортовым данным транспортного средства, предоставляет другой стороне право и возможность доступа к этим данным. Включает условия, при которых может быть осуществлен доступ к данным, и определяет механизмы, включая физические и функциональные методы доступа, форматы данных и любые другие соображения, необходимые для получения данных доступной стороной.Может также включать предостережения относительно ответственности за качество данных и ответственности за их использование.
Соглашение об использовании OBE	Договор	Соглашение, которое предоставляет одной организации разрешение на использование ВТО транспортного средства, которое контролируется другой стороной.
Соглашение о закупке транспортных средств	Договор	Обмен автомобиля на компенсацию. Одно лицо покупает автомобиль у другого.
Соглашение об использовании транспортного средства	Договор	Соглашение между владельцем транспортного средства и потенциальным оператором, по которому владелец разрешает оператору использовать транспортное средство.
Гарантия	Договор	Гарантия или обещание, данное одним лицом другому, которое обеспечивает уверенность в функциональности и производительности компонента приложения с течением времени.

Глава 5 — Введение в временные планы | Руководство по синхронизации сигналов — второе издание

Ниже приведен неисправленный машинно-читаемый текст этой главы, предназначенный для предоставления нашим собственным поисковым системам и внешним системам богатого, репрезентативного текста каждой книги с возможностью поиска по главам.Поскольку это НЕПРАВИЛЬНЫЙ материал, пожалуйста, рассматривайте следующий текст как полезный, но недостаточный прокси для авторитетных страниц книги.

Глава 5. Знакомство с временными планами ГЛАВА 5. ВВЕДЕНИЕ В СРОКОВЫЕ ПЛАНЫ СОДЕРЖАНИЕ 5.1 ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ СИГНАЛИЗАЦИИ ……………………………………… ……………………………….. 5-1 5.1.1 Движение и нумерация фаз ……………………………………. ……………………………………. 5-1 5.1.2 Концепция кольца и барьера ………………………………….. ………………………………………….. ………. 5-4 5.1.3 Фаза левого поворота ……………………………………. ………………………………………….. …………………… 5-5 5.1.4 Перекрытия ………………………………………. ………………………………………….. ……………………………….. 5-11 5.1.5 Назначение детекторов ………………………………………………………….. ………………………………… 5-16 5.1.6 Назначение переключателя нагрузки …………………………………….. ………………………………………….. …… 5-18 5.2 АНАЛИЗ КРИТИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ ………………………………………. ………………………………. 5-19 5.2.1 Шаг 1: Запишите объемы спроса ………………………………….. …………………………………….. 5-20 5.2.2 Шаг 2: Определите критические пары фаз…………………………………………… …………………… 5-21 5.2.3 Шаг 3: Расчет критического объема …………………………………. ……………………………….. 5-24 5.2.4 Шаг 4: Оцените продолжительность цикла …………………………………. …………………………………….. 5-25 5.3 РОЛЬ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В СИГНАЛИЗАЦИИ ……………………………………. …………………….. 5-26 5.3.1 Типы моделей программного обеспечения ……………………………………………………….. ……………………………. 5-26 5.3.2 Рекомендации по программному обеспечению ……………………………………… ………………………………………….. ……. 5-28 5.3.3 Программные входы и выходы ……………………………………. ………………………………………….. 5-30 5.4 ССЫЛКИ ………………………………………… ………………………………………….. ………………….. 5-31 Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5.Ознакомьтесь с временными планами СПИСОК УЧАСТНИКОВ Приложение 5-1 Типичное движение и нумерация фаз (с защищенным левым Оборотов) ………………………………………… ………………………………………….. ………………………… 5-2 Приложение 5-2 Типичное движение и нумерация фаз (с допустимым левым Оборотов) ………………………………………… ………………………………………….. ………………………… 5-3 Приложение 5-3 Базовая диаграмма кольца и барьера…………………………………………… ……………………. 5-4 Приложение 5-4 Варианты фазировки левого поворота ………………………………….. ……………………………………….. 5-5 Приложение 5-5 Схема кольца и барьера, показывающая допустимую фазировку левого поворота ……… 5-6 Приложение 5-6 Схема кольца и барьера, показывающая защищенную фазировку левого поворота ………. 5-7 Приложение 5-7 Схема кольца и барьера, показывающая защищенное-разрешенное левое- Фазирование поворота ………………………………………………………………. …………………………………… 5-8 Приложение 5-8 Схема кольца и барьера, показывающая разделение фаз ………………………………. ….. 5-9 Приложение 5-9 Пример запрещенного поворота налево по времени суток ……………………………….. …… 5-10 Приложение 5-10 Диаграмма кольца и барьера, показывающая защищенное опережение-отставание влево- Фазирование поворота ………………………………………… ………………………………………….. ………….. 5-11 Приложение 5-11 Пример перекрытия и родительской фазы ………………………………….. …………………….. 5-12 Приложение 5-12 Типичное обозначение фаз перекрытия правого поворота ………………………………… ……….. 5-13 Иллюстрация 5-13 Типичные настройки перекрытия правого поворота …………………………………. ……………………. 5-13 Приложение 5-14 Схема колец и барьеров, показывающая перекрытия (с пешеходом Функция Модишера) …………………………………………………………………….. ……………….. 5-14 Приложение 5-15 Пример надписей на фазах перекрытия …………………………………. …….. 5-15 Приложение 5-16. Диаграмма «кольцо и барьер», показывающая перекрытия в конце ………………………… 5-16 Приложение 5-17 Назначение основного детектора ……………………………………. ………………………………….. 5-17 Приложение 5-18 Основная нумерация детекторов транспортных средств …………………………………………………………… 5-17 Приложение 5-19 Типичное назначение выключателя нагрузки …………………………………… …………………………. 5-18 Приложение 5-20 Пример №1: Фазы и объемы анализа критических движений …………. 5-19 Приложение 5-21 Пример № 2: Фазы и объемы анализа критических движений …………. 5-20 Приложение 5-22 Пример №1: Конфликтующие фазы ……………………………….. ………………………………. 5-21 Приложение 5-23 Пример №1: Объемы по фазам…………………………………………… …………………… 5-22 Приложение 5-24 Пример №1: Критические объемы основных и второстепенных улиц ………………………… 5-22 Приложение 5-25 Пример № 2: Фазы конфликта ……………………………….. ………………………………. 5-23 Приложение 5-26 Пример № 2: Объемы по фазам ………………………………… ……………………………… 5-23 Приложение 5-27 Пример № 2: Критические объемы основных и второстепенных улиц………………………… 5-24 Приложение 5-28 Пример №1: Критический объем …………………………………. ………………………………….. 5-25 Приложение 5-29 Пример № 2: Критический объем …………………………………. ………………………………….. 5-25 Приложение 5-30. Расчетная продолжительность цикла на основе критического объема (восемь этапов Пересечение) ………………………………………… ………………………………………….. ………….. 5-26 Приложение 5-31 Ссылки на типичные программные входы и выходы…………………………… 5-30 Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5. Знакомство с временными планами 5-1 ГЛАВА 5. ВВЕДЕНИЕ В СРОКОВЫЕ ПЛАНЫ Главы 5, 6 и 7 составляют серию из трех частей о разработке синхронизации сигналов. планы. В главе 5 описаны основные концепции синхронизации сигналов, которые практикующий должен понять, прежде чем определять значения синхронизации сигнала. В главе 6 подробно информация о параметрах синхронизации сигналов, необходимых на каждом сигнальном перекрестке, и в главе 7 описаны временные параметры, которые должны быть определены при передаче сигналов. перекрестки согласованы.Используя информацию из глав 5, 6 и 7, a практикующий специалист должен уметь разработать временной план, который соответствует установленной временной стратегии. и местные оперативные цели (обсуждаются в главе 3). 5.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ВРЕМЕНИ СИГНАЛА Существует множество параметров синхронизации сигнала, которые необходимо определить для каждой группы пользователей. на пересечении для каждого временного периода в течение дня. Чтобы сохранить организованы параметры, практикующие разработали соглашения о том, как движения упоминаются, как пронумерованы фазы, как работают перекрытия и как эти движения, фазы и перекрытия соответствуют детекторам, оборудованию сигнального шкафа, и отображает.5.1.1 Движение и нумерация фаз Движения описывают действия пользователя на перекрестке. На сигнальном перекрестке (с четырьмя подходами), можно совершить двенадцать односторонних транспортных движений и четыре двусторонних пешеходных движения. Каждому из этих движений можно присвоить номер для справки. Руководство по пропускной способности автомагистралей (HCM) (1) определяет движение числа, как показано на Приложении 5-1 (показано серыми квадратами). HCM дает каждому для правого поворота свой номер (отдельный от сквозного), добавив 10 к соседнему номеру сквозного движения.Для практикующего важно понимать разницу между назначением полос и движениями. Обратите внимание, что один движение может осуществляться по нескольким полосам движения (например, путем движения по двум полосы движения), или несколько движений могут выполняться одной полосой движения (например, проходная / правосторонняя полоса). Фаза дорожного сигнала — это процесс синхронизации в контроллере сигналов, который облегчает одновременное обслуживание одного или нескольких перемещений (для одного или нескольких режимов пользователей). А Практикующий должен присвоить номера фаз движениям на сигнальном перекрестке чтобы начать выбор значений синхронизации сигнала.Типичное четвероногое пересечение с защищенные движения с левым поворотом (защищенные движения имеют преимущественное право перед другими движения) обычно будет соответствовать нумерации фаз, показанной на Приложении 5-1. (показано синими рамками). Этот стандарт Национальные производители электрооборудования Система нумерации фаз ассоциации (NEMA) объединяет сквозные движения с движения вправо, которые обычно разрешены (то есть их можно после уступки конфликтующим велосипедным и пешеходным движениям).Иногда право- поворотное движение может быть защищенным движением и рассчитываться по времени с использованием перекрытия, которое обсуждается в Разделе 5.1.4. Для дальнейшего объяснения взаимосвязи между движениями и фазами, Приложение 5-2 иллюстрирует типичное движение и нумерацию фаз, используемую на пересечении с разрешенное движение левого поворота (т. е. отсутствие защищенных фаз левого поворота). В этом сценарии все Развивающийся сигнал планы Мин включают выбор мин ценности, которые в конечном итоге определить, как интерсекон (или больше обычно система интерконс) работает.При разработке сигнальный план, движения должны быть первый фокус. Сигнал фазировка может быть поручено выполнять желаемый операции. Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-2 Глава 5. Введение о временных планах движений на подходе отнесены к одной фазе. Разрешенные движения показано пунктирными стрелками на Приложениях 5-1 и 5-2. Обратите внимание, что из-за одновременного при движении транспортных средств и параллельных пешеходных фазах, при повороте направо на оба экспоната показаны как разрешенные, потому что они должны уступать дорогу велосипедам и пешеходы.Согласно типовой схеме нумерации фаз существует несколько соглашений, согласно которым практикующий должен пытаться следовать: • Четные фазы обычно связаны со сквозными движениями. o Фазы 2 и 6 обычно представляют собой движение по главной улице. o Фазы 4 и 8 обычно представляют второстепенную улицу через движения. • Нечетные фазы обычно связаны с левым поворотом. o Фазы 1 и 5 обычно представляют собой левый поворот на главной улице. движения. Пример 5-1 Типичный Движение и фаза Нумерация (с Защищенные Ле Повороты) Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5.Ознакомьтесь с временными планами 5-3 o Фазы 3 и 7 обычно представляют собой левый поворот на второстепенной улице. движения. • Пешеходные фазы обычно настраиваются для одновременного выполнения пронумерованные автомобильные фазы. Обычно им назначают одну и ту же фазу число как смежные, параллельные фазы движения автомобиля. o Пешеходные фазы 2 и 6 обычно представляют собой главную улицу. пешеходные движения. o Пешеходные этапы 4 и 8 обычно представляют собой второстепенную улицу. пешеходные движения. Чтобы избежать путаницы, обычно используется единообразная нумерация фаз. схема в конкретной юрисдикции.Например, фаза 2 всегда может быть определена как главная улица, двигаясь в северном (или восточном) направлении, или как вариант, как согласованная фаза (независимо от направления). Это руководство будет всегда следуйте условию, что фазы 2 и 6 являются основными уличными фазами и что при скоординированных операциях они являются скоординированными фазами. Фаза Пример 5-2 Типичный Движение и Нумерация (с Разрешенный Ле Тернс) Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-4 Глава 5.Введение о временных планах 5.1.2 Концепция кольца и барьера Кольца и барьеры в основном определяют, как контроллер организует фазы, так что совместимые фазы могут проходить вместе, и конфликты не возникают. • Кольцо: кольцо показывает последовательность конфликтующих фаз. Двойное (или два) кольцо операции позволяют совместимым фазам работать одновременно с (т. е. то же время, что и) фазы в другом кольце. • Барьер: барьер — это точка, в которой фазы в обоих кольцах должны заканчиваться. одновременно.Барьеры обычно разделяют основные и второстепенные этапы улицы. В примере диаграммы кольцо и барьер на Приложении 5-3 есть два кольца и два барьера, которые организуют восемь фаз. Обратите внимание, что фазы левого поворота защищены и опережают (т. е. предшествующие сквозным движениям), что является наиболее частой фазой для перекресток с четырьмя подъездами и защищенным левым поворотом. Другой левый поворот альтернативные варианты фазирования обсуждаются в следующем разделе. Фазы в пределах двух барьеров известны как совместимые фазы (как показано на Приложении 5-3).Между преградами действуют несколько правил: • Любая фаза в кольце 1 может синхронизироваться с любой фазой в кольце 2. Например (в Приложении 5-3), фазы 1, 2, 5 и 6 являются совместимыми фазами, поэтому фазы 1 или 2 могут синхронизироваться с Фазы 5 или 6. Точно так же фазы 3, 4, 7 и 8 являются совместимыми фазами, поэтому фазы 3 или 4 могут рассчитывать время с Фазами 7 или 8. • Любую фазу в ринге можно пропустить и / или дать неиспользованное время следующей фазе в этом кольце. Например (на Рисунке 5-3), Фаза 1 может дать время Фазе 2, и Фаза 5 может дать время Фазе 6.Как вариант, этапы 3 и 7 можно пропустить, если нет спроса. • В соответствии с дополнительными правилами, описанными в главе 6, возможно только одно кольцо. чтобы иметь синхронизацию фазы (т.е.в другом кольце все фазы покоятся красным цветом). Кольца и барьеры позвольте фазам мне самостоятельно и гибко, но в пределах состав. Приложение 5-3 Основное кольцо- Диаграмма-барьер Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5. Знакомство с временными планами 5-5 5.1.3 Фазирование левого поворота Есть пять вариантов фазирования поворота налево на перекрестке (см. Приложение 5-4): разрешено, защищено, разрешено с защитой, разделено по фазе и запрещено. В как правило, тип фазирования, используемый для одного поворота влево, также используется для его противодействие левому повороту. Например, если разрешен один поворот налево, Противоположный левый поворот также обычно разрешен. Однако это не требование; в фазировка левого поворота должна быть специфичной для движения и выбираться на основе множества эксплуатационные факторы и факторы безопасности (подробно рассматриваются в главе 4).Практикующий должен обратитесь к руководящим принципам местной юрисдикции, чтобы определить, какой тип фазировки поворота налево использовать на перекрестке. Дополнительная информация о каждом варианте фазирования левого поворота находится представлена в следующих разделах, а затем следует информация о чередовании фаз левого поворота. параметры. Ле-Тёрн Поэтапная операция по описанию о преимуществах Пермский Ле- Фаза поворота Подается с соседними через движение, требующий поворота машины уступить конфликтующий автомобиль и пешеходные движения â – ¡Уменьшение интерсекона задерживать â – ¡Эффективный зеленый распределение â – ¡Требует от пользователей выбрать приемлемые зазоры в пробке â – ¡Желтая ловушка может возникнуть, если противодействующее движение — это запаздывающий поворот Защищенный Le- Фаза поворота Автомобили с левым поворотом учитывая преимущественное право проезда без каких-либо противоречий движения â – ¡Уменьшенная задержка для ле- поворотные машины â – ¡Пользователи всегда получают исключительное преимущественное право проезда; пробелы в трафике не необходимо идентифицировать â – ¡Увеличение интерсекона задерживать Защищено Разрешенный Ле- Фаза поворота Комбинация разрешенных и защищенный левый поворот фазировка; пользователи получают защищенный интервал, но может также разрешено движения как противоречивые через фазу получает зеленый индикатор â – ¡Компромисс между безопасность защищенного ле- фаза поворота и эффективность разрешенных фаза поворота â – ¡Нет значительного увеличения в ожидании других движения â – ¡Меньше предложений для максимизация прогресса сквозных транспортных средств во время координации (если не мигает желтый используются стрелки) â – ¡Желтая ловушка может возникнуть, если противодействующее движение — это запаздывающий поворот Разделенная фаза Передача полосы отчуждения ко всем движениям частный подход, за которым следуют все движения противоборствующих подход â – ¡Подходит для использования общие полосы (например,грамм., левый / сквозной переулок) â – ¡Необходимо, когда противоположные пути поворота перекрываются из-за геометрия интерсона â – ¡Избегает конфликта между противодействие повороту влево автомобили â – ¡Повышенная согласованность длина цикла, в частности если обе разделенные фазы имеют одновременный пешеход фазы â – ¡Менее эффективен, чем другие виды левого поворота фазировка Запрещено Le- Фаза поворота Реализовано для поддержания мобильность на перекрестке через использование «нет ле» знак поворота (особенно в течение дня, когда пробелов нет) â – ¡Уменьшение количества конфликтов на интерсекон â – ¡Пользователи должны найти альтернативные маршруты Приложение 5-4 Ле-Турн. Поэтапные предложения Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-6 Глава 5.Введение о временных планах 5.1.3.1 Разрешенная фазировка влево Допустимая фазировка при левом повороте изображена на диаграмме кольца и барьера на Приложении. 5-5 и имеет следующие характеристики: • Полоса отвода: разрешенное поэтапное переключение требует, чтобы пользователь уступил место конфликтующим транспортным средствам. и пешеходный поток перед завершением левого поворота. • Дисплеи: представлены как левый поворот, так и встречное сквозное движение. с круглой зеленой индикацией (т.е. зеленая стрелка никогда не бывает). • Условия перекрестка: разрешенные операции в основном используются, когда движение от легкого до умеренного и на достаточном расстоянии видимости.• Преимущества: этот вариант отображения обеспечивает наиболее эффективное отображение зеленого времени. распределения, но эффективность зависит от наличия пробелов в конфликтный трафик. • Проблемы: этот режим может отрицательно сказаться на безопасности в некоторых ситуациях, например, когда автомобиль, поворачивающий налево, не видит конфликтное движение, или когда нет адекватных пробелов в трафике. Желтая ловушка (см. Главу 4) может произойти, если в противоположном направлении есть запаздывающее движение левого поворота. 5.1.3.2 Защищенная фазировка поворота влево Защищенные операции с левым поворотом показаны на Рисунке 5-6 и имеют следующее характеристики: • Право отвода: защищенная фазировка при левом повороте назначает пользователям полосу отвода. поворот налево на перекрестке. • Дисплеи: позволяет выполнять повороты только на дисплее с зеленой стрелкой. â € Условия перекрестка: эксклюзивная полоса поворота налево обычно предоставляется с этим фазировка. • Преимущества: эта операция обеспечивает эффективное обслуживание левого поворота и признан самым безопасным видом работы с левым поворотом.Приложение 5-5 Кольцо и- Диаграмма барьера Отображение разрешенного LeÂ -Turn Phasing Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5. Знакомство с временными планами 5-7 • Проблемы: добавленная фаза левого поворота увеличивает время, потерянное в цикле. длина и может увеличить задержку для других движений. 5.1.3.3 Защищено-разрешенное фазирование левого поворота Защищенно-разрешенные операции с левым поворотом показаны на Приложении 5-7 и обозначены следующие характеристики: • Полоса отвода: разрешенные защищенные операции представляют собой комбинацию разрешенные и защищенные режимы.Транспортные средства, поворачивающие налево, имеют право отвода. во время защищенной фазы левого поворота, а также может завершить левый поворот «дозволительно», когда соседнее сквозное движение получает свой круговой зеленый индикация. • Дисплеи: для этого типа операции необходимо использовать либо Â желтую метку. стрелка (FYA) или дисплей «собачьей будки» с несколькими секциями (см. главу 4 для Детали). • Преимущества: этот режим обеспечивает эффективное обслуживание левого поворота, часто без вызывая значительное увеличение задержки других движений.Этот режим также имеет тенденцию для обеспечения относительно безопасного поворота влево на достаточном расстоянии обзора доступен. â € Проблемы: Разрешенное в защищенном режиме фазирование левого поворота следует применять с будьте осторожны, когда используется последовательность фазирования, отличная от отведения (см. 5.1.3.6 для информации о последовательности фаз). Для защищенного-допустимого фазирования, последовательность отведений-отведений предотвращает желтую ловушку, связанную с отставанием влево- Поверните фазировку и головки с пятью секциями (объяснено в главе 4). Однако под в условиях слабого дорожного движения и при отсутствии второстепенного уличного движения, фазы левого поворота могут быть повторно обслужены без предварительного пересечения барьера, в результате чего де-факто отставание левых поворотов и потенциальная желтая ловушка.Самый современный дорожный сигнал Контроллеры имеют функцию, обеспечивающую защиту от левого поворота. Обычно это работает, пропуская защищенную фазу левого поворота, когда соседний проход движение зеленый, это гарантирует, что фазе левого поворота всегда будет предшествовать Приложение 5-6 Кольцо и- Диаграмма барьера Показаны защищенные LeÂ -Turn Phasing Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-8 Глава 5. Введение о временных планах барьер. Название этой функции зависит от разных контроллеров сигналов трафика, но некоторые распространенные названия включают ограничение на голову с пятью разделами, ограничение с пятью разделами Логика, Фаза защиты от ловушек, Фазы предотвращения резервного копирования и Защита от резервного копирования.Защищенно-разрешенные операции также могут быть проблематичными при использовании согласованный коридор. Дополнительные возможности для левостороннего поворота означают меньше возможностей для сквозного проезда по коридору. Глава 7 предоставляет дополнительную информацию по вопросам координации. 5.1.3.4 Разделение фаз Разделенная фазировка изображена на диаграмме кольца и барьера на Приложении 5-8 и имеет вид следующие характеристики: • Полоса отвода: разделение по фазе назначает полосу отвода всем движениям на особый подход, сопровождаемый всеми движениями противостоящих подход.• Дисплеи: при разделении фаз используются дисплеи того же типа, что и для защищенных операций, но требует дополнительного программирования в контроллере. • Условия пересечения: разделение фаз может потребоваться в следующих случаях: условия присутствуют (2): o Необходимо предусмотреть одну или несколько полос левого поворота на встречных подходов, но нет достаточной ширины для обеспечения адекватного разделение транспортных путей посреди перекрестка. Этот Состояние также может быть вызвано большим углом перекоса на перекрестке.o Больший объем полосы для левого поворота равен объему противоположной полосы движения. громкость в течение большей части дня. («Объем дорожки» представляет собой объем движения, деленный на количество обслуживающих его полос). o Ширина дороги ограничена таким образом, что подъездная полоса общий для левого поворота и сквозных движений, но громкость левого поворота достаточно, чтобы оправдать фазу левого поворота. Приложение 5-7 Кольцо и- Диаграмма барьера Показаны Защищенные- Разрешенный Ле-Турн Фазирование Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5.Ознакомьтесь с временными планами 5-9 o Один из двух подходов имеет большой объем, другой — минимальный объем, и используется исполнительное управление. В этой ситуации фаза связанные с подходом малых объемов, редко будут называться, и перекресток будет в основном функционировать как Т-образный перекресток. o История сбоев указывает на необычно большое количество ударов по бокам или головокружения. при авариях в середине перекрестка с поворотом налево транспортных средств. • Преимущества: разделение фаз предотвращает конфликты между противоположными поворотами влево. транспортных средств.• Проблемы: эта фазировка обычно менее эффективна, чем другие типы левого поворота. фазировка. Обычно это увеличивает длину цикла или, если длина цикла фиксирована, сокращает время, доступное для пересечения дороги (2). 5.1.3.5 Запрещенная фазировка поворота влево Запрещение левого поворота — это вариант поэтапного включения со следующими характеристики: • Право отвода: поворот налево может быть запрещен в течение некоторого или всего времени дня. • Дисплеи: если левый поворот запрещен в любое время дня, сигнал не отображается. необходимы, но знак «Повернуть налево запрещен».Если запрещены только левые повороты в определенное время суток (когда перерывы в трафике недоступны и разрешены) фазировка может быть небезопасной), дисплеи следует выбирать на основе соответствующих поэтапно, и должен быть добавлен дополнительный знак. На рисунке 5-9 показан пример такого знака в Торонто, Онтарио, где левый поворот запрещен в утренние и вечерние периоды. • Преимущества: запрет левого поворота может помочь сохранить мобильность на пересечение. • Недостатки: автомобили, желающие повернуть налево, должны использовать альтернативные маршруты.Приложение 5-8 Кольцо и- Диаграмма барьера Отображение разделения фаз Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-10 Глава 5. Знакомство с временными планами 5.1.3.6 Последовательность фаз поворота влево Независимо от типа применяемого фазирования левого поворота, это может быть выгодно. при определенных условиях, чтобы изменить последовательность, в которой обслуживаются фазы левого поворота (относительно сквозных фаз). Доступны три варианта последовательности: отведение-отведение, отставание-отставание и опережение-отставание. Наиболее распространенная последовательность фаз левого поворота — это последовательность отведений, которая начинается противоположные фазы левого поворота перед сквозными фазами (см. пример 5-6).К преимуществам этого варианта последовательности можно отнести следующее: • Пользователи быстро реагируют на указание ведущей зеленой стрелки. • Это сводит к минимуму конфликты между левым поворотом и сквозными движениями на одном и том же подход, особенно когда объем левого поворота превышает доступное хранилище залив (или полоса для поворота налево не предусмотрена). • Это дает неиспользованное время сквозным движениям. Последовательность запаздывания, с другой стороны, обслуживает противоположные фазы левого поворота после через фазы. Эта последовательность чаще всего используется в скоординированных системах с близкими разнесенные сигналы (например,г., алмазная развязка). Отставание фаз левого поворота может иметь эксплуатационная выгода, когда есть беспрепятственная, защищенная разрешенная фаза левого поворота (например, на Т-образном перекрестке или на пересечении улицы с двусторонним движением и улицы с односторонним движением). Однако к недостаткам запаздывания фаз левого поворота можно отнести следующее: • Пользователи обычно не так быстро реагируют на запаздывающую зеленую стрелку. • Если полосы для поворота налево не существует (или она относительно короткая), машины с левым поворотом в очереди может блокировать внутреннюю проходную полосу во время начальной фазы сквозного движения.• Когда фазирование с задержкой используется на пересечении с четырьмя подходами, где Противоположные фазы защищены-разрешены, может существовать желтая ловушка. (Обратите внимание, что желтую ловушку можно уменьшить, используя только защищенную фазу левого поворота или FYA дисплей.) Приложение 5-9 Пример Запрещенные Ле Повороты по времени суток Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5. Знакомство с временными планами 5-11 Противоположные левые повороты также могут выполняться в последовательности опережения-отставания, где они начинаются и заканчиваются. в разное время относительно сквозных фаз (как показано фазами 1 и 5 на Приложении 5-10).Эта последовательность обычно используется для согласования с прогрессией движений. в скоординированной системе сигналов (обсуждается в главе 7). Как и последовательность лаг-лаг, желтая ловушка может существовать, если используется защищенная-разрешенная фазировка, и ее следует учитывать при программировании перекрестка. Фазирование опережения может иметь операционные преимущества для следующие условия: • Если на перекрестке недостаточно места для безопасного размещения одновременное обслуживание встречных движений левого поворота. (Соответствующий Конфигурация контроллера должна использоваться, чтобы гарантировать, что фазы левого поворота никогда не время одновременно.) • Перекрестки, на которых передний левый поворот не имеет эксклюзивная полоса (или доступный отсек для хранения левого поворота относительно невелик). 5.1.4 Перекрытия Перекрытия позволяют управлять движением (ями) с одной или несколькими фазами. В то время как перекрытия часто неправильно связаны с жесткой привязкой нескольких перемещений к та же фаза в сигнальном шкафу (например, стрелка правого поворота подключена к совместимому левому повороту фаза), истинные перекрытия требуют собственного переключателя нагрузки и сопутствующей синхронизации сигнала.Перекрытия могут сильно различаться по своим возможностям и по времени в определенных интервалах. При использовании перекрытий стендовое тестирование всегда является лучшим подходом к пониманию того, как перекрытие фактически умножается на его выход. Перекрытия контролируются с помощью родительских фаз (которые обычно добавляют фазы вместе) и фазы модификации (которые обычно исключают работу во время фаз) и разрешить неконкурентным движениям получить грин в соответствии с правила перекрытия (как показано на примере в Таблице 5-11).Пока правый поворот движение перекрытия в этом примере может быть подключено напрямую к родительской фазе левого поворота (и, следовательно, неправильно называться перекрытием, потому что достигается тот же результат), Исключение использования переключателя нагрузки с перекрытием снижает гибкость синхронизации сигналов. Приложение 5-10 Кольцо и- Диаграмма барьера Показаны защищенные Lead-Lag LeÂ -Turn Фазирование Перекрытие — это отдельный вывод, который может использовать особую логику улучшить оперу онс. Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-12 Глава 5.Ознакомьтесь с временными планами Перекрытия могут использоваться для объединения фаз любых несовпадающих движений, но они чаще всего используются для правого поворота, где эксклюзивные полосы для правого поворота существовать. Для перекрытий правого поворота родительской фазой обычно является совместимый левый поворот. фаза. Тем не менее, также можно управлять перекрытиями правого поворота (при условии пешеходные конфликты, обсуждаемые ниже) как со смежной сквозной фазой, так и с совместимая фаза левого поворота. На рис. 5-12 показана общая схема обозначения фаз. для правого перекрытия.(Обратите внимание, что перекрытия также иногда нумеруются.) Некоторые контроллеры дорожных сигналов имеют функцию, позволяющую перекрывать правый поворот. опускается, когда активна конкурирующая пешеходная фаза (за счет использования модификатора пешеходная фаза). Эта функция необходима, если пешеходная фаза связана с через автомобильное движение. Если стрелка правого поворота может стать зеленой на одновременно со сквозным дисплеем (и был сделан сигнал пешехода), поворот направо транспортные средства будут конфликтовать с пешеходами, получившими указание на движение.Перекрытие Модифицирующая функция позволит правому повороту перекрывать оба совместимых левого поворота и смежные через движения как родительские фазы. Назначение фазы конфликта пешеходов в качестве фазы модификации (также называемой Защита пешеходов, запрет на перекрытие пешеходов, конфликтный пешеход, отрицательная фаза пешехода или Пропустить на зеленом) исключает перекрытие при повороте направо только в том случае, если на дороге есть сигнал пешехода. прилегающее сквозное движение. Без модификации для пешеходов поворот направо перекрытие должно выполняться как разрешенное движение со смежным сквозным движением к избегать пешеходных конфликтов (что менее эффективно).Приложение 5-13 представляет собой краткое изложение типичные настройки перекрытия правого поворота на стандартном восьмифазном пересечении, предполагая перекрытия предусмотрены для всех четырех движений правого поворота. Обозначения родительской фазы предположим схему нумерации фаз, показанную на рисунке 5-12. Приложение 5-11 Пример Перекрытие и родитель Фаза Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5. Знакомство с временными планами 5-13 1 Число движений перекрывается Leer1 Родительская фаза Пешеходный модификатор Фаза для правого поворота Перекрытие опустить (Если доступно) 12 A 2 * и 3 2P 14 B 4 * и 5 4P 16 C 6 * и 7 6P 18 D 8 * и 1 8P Агентства могут иметь разные дублирующие друг друга назначения в зависимости от их предпочтений.* Эти фазы не следует включать в качестве родительских, если функция контроллера исключает перекрытие правого поворота с активным конфликтующие пешеходные фазы недоступны. Приложение 5-14 представляет собой диаграмму кольца и барьера, на которой показаны перекрытия правого поворота на главная улица (во время фаз 2 + 3 и фаз 6 + 7). В этом примере поворот направо перекрытия используют функцию изменения пешехода, чтобы движения правого поворота не конфликтуют с пешеходами, использующими пешеходные этапы 2 и 6. Предполагая, что основные Уличные движения с правым поворотом имеют защищенные дисплеи, перекрытия A и C (выделено синим) может работать двумя разными способами во время фаз 2 и 6.Когда Образец 5-12 Типичный Перекрытие правого поворота Фазовое переключение Образец 5-13 Типичный Перекрытие правого поворота SeÂ † ngs Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-14 Глава 5. Знакомство с временными планами пешеходная фаза называется, прилегающий поворот направо будет разрешен (т. е. зеленый шар), а при отсутствии пешеходов поворот направо будет защищенный (т.е. зеленая стрелка). Обратите внимание, что если только защищенный дисплей используется с функция пешехода, движение правого поворота будет пропущено, когда вызывается конфликтная пешеходная фаза, и отображается красная стрелка, поворачивающая направо.Конечное перекрытие — это приложение перекрытия, которое обычно используется в близко расположенных пересечения (например, два близко расположенных Т-образных пересечения). Конечное перекрытие продолжается время после окончания родительской фазы. На рисунке 5-15 показан пример перекрестка, где могут применяться замыкающие перекрытия. Движения, приближающиеся к двойному перекрестку Системе назначаются фазы стандартным образом (аналогично примеру на Приложении 5-1). Движения между перекрестками — вот что отличает этот тип операция.В этом случае движение в южном направлении назначается Перекрытию A (которое имеет Фаза 2 как его родительская фаза), а движение на север назначено перекрытию B. (который имеет фазу 6 в качестве родительской). Скользящие перекрытия отличаются от стандартных перекрывается, потому что они время с родительской фазой плюс определенное количество времени после родительская фаза заканчивается. На Таблице 5-16 показан пример схемы кольца и барьера, связанной с перекресток изображен на рисунке 5-15. Обратите внимание, что диаграмма кольца и барьера иллюстрирует движения для обоих перекрестков, используя пунктирную линию в каждом кольце, чтобы отделить движения на северном перекрестке от тех, на южном перекрестке.В этом Например, конечные перекрытия (перекрытия A и B) позволяют лучше продвигать транспортных средств между перекрестками, что снижает вероятность того, что транспортное средство «застрянет» между перекрестками. Конечные перекрытия по существу позволяют в течение установленного периода времени. при расчистке пространства между перекрестками. Приложение 5-14 Кольцо и- Диаграмма барьера Отображение перекрытий (с пешеходом Модификатор Funcon) Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-14 Глава 5.Ознакомьтесь с временными планами пешеходная фаза называется, прилегающий поворот направо будет разрешен (т. е. зеленый шар), а при отсутствии пешеходов поворот направо будет защищенный (т.е. зеленая стрелка). Обратите внимание, что если только защищенный дисплей используется с функция пешехода, движение правого поворота будет пропущено, когда вызывается конфликтная пешеходная фаза, и отображается красная стрелка, поворачивающая направо. Конечное перекрытие — это приложение перекрытия, которое обычно используется в близко расположенных перекрестки (например,г., два близко расположенных Т-образных пересечения). Конечное перекрытие продолжается время после окончания родительской фазы. На рисунке 5-15 показан пример перекрестка, где могут применяться замыкающие перекрытия. Движения, приближающиеся к двойному перекрестку Системе назначаются фазы стандартным образом (аналогично примеру на Приложении 5-1). Движения между перекрестками — вот что отличает этот тип операция. В этом случае движение в южном направлении назначается Перекрытию A (которое имеет Фаза 2 как его родительская фаза), а движение на север назначено перекрытию B. (который имеет фазу 6 в качестве родительской).Скользящие перекрытия отличаются от стандартных перекрывается, потому что они время с родительской фазой плюс определенное количество времени после родительская фаза заканчивается. На Таблице 5-16 показан пример схемы кольца и барьера, связанной с перекресток изображен на рисунке 5-15. Обратите внимание, что диаграмма кольца и барьера иллюстрирует движения для обоих перекрестков, используя пунктирную линию в каждом кольце, чтобы отделить движения на северном перекрестке от тех, на южном перекрестке. В этом Например, конечные перекрытия (перекрытия A и B) позволяют лучше продвигать транспортных средств между перекрестками, что снижает вероятность того, что транспортное средство «застрянет» между перекрестками.Конечные перекрытия по существу позволяют в течение установленного периода времени. при расчистке пространства между перекрестками. Приложение 5-14 Кольцо и- Диаграмма барьера Отображение перекрытий (с пешеходом Модификатор Funcon) Руководство по синхронизации сигналов, второе издание Глава 5. Знакомство с временными планами 5–15 Приложение 5-15 Пример скользящего перекрытия Фазовый анализ Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-16 Глава 5. Знакомство с временными планами 5.1.5 Назначение детекторов Назначения детекторов определяют, как контроллер будет реагировать, когда входы детекторов получил от ield.Основные функции детектора включают вызов и / или продление фаза (подробно обсуждается в главе 6). На полностью задействованном перекрестке не менее одного Детектор нужен для вызова и продления каждой фазы. Функция «звонок» становится активной только когда фаза не находится в зеленом интервале, в то время как функция «удлинить» расширяет фаза с использованием таймера только во время зеленого интервала. Как фазам и движениям присваиваются номера, так и извещателям присваиваются номера. числа. Важно знать, какой номер соответствует каждому детектору, чтобы извещатели могут быть назначены соответствующей фазе (или фазам) в контроллере.Экспонат 5-17 резюмирует простое назначение детектора на пересечении восьми фаз с полностью активированных операций и по одному детектору на полосу (как показано на Рисунке 5-18). (Обратите внимание, что большинство агентств разрабатывают стандарт, который учитывает несколько детекторов на фазе.) Каждый зоны обнаружения (даже связанные с той же фазой) будут иметь уникальные номера для идентификации в сигнальном шкафу. Независимо от схемы нумерации обнаружения что применяется, агентство должно использовать последовательный подход к назначению детектора числа, чтобы облегчить обслуживание и свести к минимуму ошибки.Приложение 5-16 Кольцо и- Диаграмма барьера Отображение трейлинга Перекрытия Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5. Знакомство с временными планами 5-17 Фазовый детектор Number1 Func на Автомобиль Фаза 1 1 Вызов и продление Автомобиль Фаза 2 2 Вызов и продление Автомобиль Фаза 2 12 Вызов Автомобиль Phase 3 3 Call & Extend Автомобиль Phase 4 4 Call & Extend Автомобиль Фаза 4 14 Вызов Автомобиль Фаза 5 5 Вызов и продление Автомобиль Phase 6 6 Call & Extend Автомобиль Фаза 6 16 Вызов Автомобиль Фаза 7 7 Вызов и продление Автомобиль Фаза 8 8 Вызов и добавление Автомобиль Фаза 8 18 Вызов 1 Номер детектора зависит от проводки.Большинство контроллеров дорожных сигналов не требуют дополнительных настроек для пешеходов. Назначение детектора. Детекторы пешеходов обычно подключаются таким образом, чтобы они автоматически связывается с пешеходными фазами через стандартный ввод / вывод Приложение 5-17 Основное Назначение детектора Приложение 5-18 Основное Детектор транспортных средств Нумерация Руководство по синхронизации сигналов, второе издание на

5-18 Глава 5. Знакомство с временными планами Номер переключателя нагрузки фазы / перекрытия Автомобиль Фаза 1 1 Автомобиль Фаза 2 2 Автомобиль Фаза 3 3 Автомобиль Фаза 4 4 Автомобиль Фаза 5 5 Автомобиль Фаза 6 6 Автомобиль Фаза 7 7 Фаза машины 8 8 Перекрытие A 9 Перекрытие B 10 Перекрытие C 11 Перекрытие D 12 Пешеходный этап 2 + ФЯ1 * 13 Пешеходный этап 4 + ФЯ3 * 14 Пешеходный этап 6 + ФЯ5 * 15 Пешеходная фаза 8 + FYA7 * 16 * В дисплеях FYA часто используется желтый переключатель нагрузки пешеходной фазы.Сигнальные мониторы ответственный за мониторинг конфликта нг фазы и конфликты нг индика на сингле отображать. (Более информация на доступно в главе 4.) Образец 5-19 Типичный Переключатель нагрузки Назначение конфигурация (в зависимости от типа используемого шкафа). Однако если есть эксклюзивная пешеходная фаза, стандартные настройки необходимо будет отрегулировать для соответствующий этап, соответствующий возможностям контроллера. Изменения в фазе последовательность, которая отличается от стандартной схемы фазирования фаз 2, 4, 6 и 8, поскольку параллельные движения к сопутствующим пешеходам этапы также могут потребовать настройка входов детектора пешеходов.5.1.6 Назначение переключателя нагрузки Помимо привязки детекторов к фазам на перекрестке, практикующий также должны связывать дисплеи с каждой фазой. Связь между фазы / перекрытия и движения транспортных средств / пешеходов определяются запрограммированными фазировка сигнала в прошивке контроллера, назначение переключателя нагрузки в сигнале трафика шкаф контроллера и проводка между каждым переключателем нагрузки и сигнальными дисплеями. Большинство современных шкафов контроллеров сигналов дорожного движения имеют назначения переключателей нагрузки по умолчанию, поддерживается стандартной прошивкой контроллера для стандартных восьмифазных пересечений.Поэтому дополнительные настройки или изменения обычно не требуются для стандартных Приложения. Перекрестки с восемью этапами движения транспортных средств, четырьмя пешеходными этапами и четырьмя этапами движения. Перекрытие перемещений может иметь назначение переключателя нагрузки по умолчанию, показанное на Приложении 5-19. Другие настройки по умолчанию будут определяться версией прошивки контроллера. Каждый выключатель нагрузки имеет три выхода, которые обычно обозначаются красным, желтый и зеленый индикаторы. Пешеходные дисплеи используют тот же тип переключателя нагрузки, что и дисплеи транспортных средств, но они используют только «зеленый» выход для ходьбы и «красный» выход для не ходи.Мигание «Не ходить» — это «красный» сигнал, который вспыхивает и выключается каждые полсекунды. Для индикации с более чем тремя выходами, таких как дисплей FYA, неиспользуемый переключатель нагрузки выходы можно переназначить. Для дисплея FYA мигающий желтый индикатор обычно отключите неиспользуемый выход переключателя нагрузки (например, пешеходная фаза «желтый») или неиспользуемую нагрузку переключатель (например, полностью неиспользованное перекрытие или фаза). Использование пешехода «желтый» выход — наиболее эффективное использование переключателей нагрузки, но это невозможно с некоторыми контроллеры и могут быть несовместимы с некоторыми мониторами сигналов.Практикующий перед переназначением переключателей нагрузки необходимо проверить совместимость. Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5. Знакомство с временными планами 5-19 5.2 КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДВИЖЕНИЯ Важным принципом эффективных планов синхронизации сигналов является соотношение между синхронизацией сигнала, фазированием и пропускной способностью перекрестка. Разнообразный анализ процедуры, от простых до сложных, могут использоваться для оценки сигнализируемых производительность перекрестка.Анализ критического движения — это упрощенный метод, который широкие применения для оценки фазовых требований и параметров синхронизации сигналов. Этот метод позволяет практикующему специалисту определить критические пары фаз на пересечении, рассчитайте критический объем и приблизьте требуемую длину цикла. Этот метод, как правило, достаточно прост, чтобы его можно было проводить вручную. удобен для использования в поле), хотя некоторые из более сложных усовершенствований значительно помогает использование простой электронной таблицы.Во многих случаях (например, сигналы на новых улиц), критический анализ движения является подходящим уровнем анализа, учитывая неточность прогнозов будущих объемов. Это также может обеспечить первоочередную разумность проверка результатов программного обеспечения, и, следовательно, это важная процедура, которую следует понимать как специалист по синхронизации сигналов. В следующих разделах демонстрируется процедура анализа критического движения с использованием два простых примера. Хотя оба примера предполагают одинаковую конфигурацию полосы движения и автомобильные объемы на перекрестке, они предполагают разные чередования фаз.Первый пример демонстрирует процедуру анализа критического движения с использованием типичного восьмиступенчатого пересечение фаз с защищенными левыми поворотами на всех подходах (Пример №1 показан на Иллюстрация 5-20), а во втором примере используется пересечение с разделением фаз на второстепенная улица (Пример №2 показан на Приложении 5-21). Хотя больше сложный методологии существуют, крик кал движение анализ может быть наиболее подходит для определенная ситуация онс. Приложение 5-20 Пример # 1: Критическое движение Фазы анализа и Объемы Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-20 Глава 5.Ознакомьтесь с временными планами 5.2.1 Шаг 1: Запишите объемы спроса Первым шагом в процедуре анализа критического движения является определение пика объемы периода в каждой полосе на перекрестке (как показано на Приложении 5-20 и Приложении 5-21). Следует отметить, что результаты анализа сильно зависят от точность, а также изменчивость объемов трафика. Следует проявлять осторожность при переводе результаты и интерпретация должны основываться на понимании фундаментальное качество данных.Есть несколько настроек, которые следует внести в объемы в зависимости от конкретных условий: • Регулировка пиковых часов. Если используются почасовые объемы трафика, они обычно корректируется для отражения пикового 15-минутного периода. • Регулировка тяжелых транспортных средств. Практик всегда должен оценивать доля тяжелых транспортных средств и внести поправки, чтобы учесть более крупные транспортные средства, если это необходимо. Предполагаются скромные объемы большегрузных автомобилей. пример, поэтому никаких корректировок не производилось.Если были При подсчете грузовые автомобили и автобусы можно рассматривать как по два автомобиля каждый в анализ. • Регулировка дисбаланса полосы движения. Объемы должны быть скорректированы с учетом сайта- особые условия, если существует значительный дисбаланс полос из-за нисходящего потока направления. В этом примере объемы равномерно распределены по дорожкам. Приложение 5-21 Пример # 2: Критическое движение Фазы анализа и Объемы Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5.Ознакомьтесь с временными планами 5-21 5.2.2 Шаг 2: определение критических фазовых пар Длина цикла, необходимая для размещения всех транспортных средств на перекрестке, может быть оценивается путем определения движений, требующих наибольшего времени (критическое движения). На втором этапе процедуры анализа критического движения объемы транспортных средств, связанные с конфликтующими фазами (обычно фаза левого поворота и противодействие через фазу движения) используются для определения критических фазовых пар. 5.2.2.1 Пример # 1: Защищенный Le -Поворот фазировки Суммы объемов для всех наборов конфликтующих фаз сравниваются между барьеры (в примере № 1, фазы 1 + 2, фазы 3 + 4, фазы 5 + 6 и фазы 7 + 8), как изображено на диаграмме кольца и барьера на Приложении 5-22. Это сравнение позволяет практикующего специалиста по определению критических движений (и связанных с ними критических объемов) для главная улица и второстепенная улица. В Примере №1 количество времени, отведенного на основные улица будет продиктована каким-либо конфликтующим набором фаз (Фазы 1 + 2 или Фазы 5 + 6) имеет наибольшую громкость.Точно так же количество времени, отведенного на второстепенную улицу, будет диктуется каким-либо конфликтующим набором фаз (Фазы 3 + 4 или Фазы 7 + 8), имеющий самый объемный. Это гарантирует, что длина цикла будет основана на движениях с самый объемный (что, таким образом, требует больше всего времени). Приложение 5-23 показывает объемы из Таблицы 5-20 отнесены к каждой фазе диаграммы кольца и барьера. Обратите внимание, что все сквозные движения связаны с двумя полосами движения. Самый высокий объем в любой дорожке, связанной с той же фазой, следует использовать для определения критические движения.Как правило, при проезде через полосы будут наблюдаться довольно однородные объемы, но есть исключения из этого, например, в местах возле развязок на автомагистралях. Как Например, обратите внимание, что есть две сквозные полосы, назначенные Фазе 2 в Таблице 5-20. Если На рисунке видно, что на внутренней полосе находилось 385 транспортных средств, а на внутренней полосе — 585 автомобилей. через транспортные средства на внешней полосе, объем Фазы 2, используемый для фазы конфликта расчет объема составит 585 автомобилей. Приложение 5-22 Пример # 1: конфликтные фазы Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-22 Глава 5.Введение о временных планах В Примере № 1 объемы 1 и 2 этапов больше, чем объемы этапов 5 и 6. (как показано на Приложении 5-24). Другими словами, объем, проходящий через перекресток во время Фаз 5 и 6 сможет очистить перекресток до громкость во время фаз 1 и 2, поэтому фазы 1 и 2 являются наиболее важными для улицы движения. Фазы 3 и 4 имеют более согласованный объем, чем фазы 7 и 8, поэтому они являются второстепенными уличными критическими движениями. 5.2.2.2 Пример 2: разделение фаз на второстепенной улице Обратите внимание, что разные последовательности фаз могут изменить, какие фазы рассматриваются в критический анализ движения.В примере № 2 разделение фаз на пересечении позволяет всем движения от одной второстепенной улицы, чтобы пройти через перекресток на в одно и то же время (фаза 3), за которым следуют все движения с другой второстепенной улицы Приложение 5-23 Пример # 1: Объемы по фазам Приложение 5-24 Пример # 1: мажор и минор Street Cri кал Объемы Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5. Знакомство с временными планами 5-23 подход (Фаза 4). Таблица 5-25 показывает, что критическая громкость для второстепенной улицы будет определяться суммированием наибольшей громкости от каждого второстепенного уличного подхода.Как В результате разделения фаз незначительный уличный спрос, вероятно, потребует больше времени, чтобы служить, чем если бы второстепенная улица использовала разрешенное или защищенное фазирование левого поворота. В Примере № 2 основные критические движения на улицах будут идентифицированы с использованием того же метод, объясненный в Примере № 1 (какой из конкурирующих наборов фаз имеет наибольшее объем между фазами 1 + 2 или фазами 5 + 6). Однако определение критического движения на второстепенной улице потребуют немного других вычислений (как изображены на Приложении 5-26).Второстепенная улица использует только две фазы (фазы 3 и 4), потому что все автомобили с одного подъезда будут проезжать перекресток перед всеми Приложение 5-25 Пример # 2: конфликтные фазы Приложение 5-26 Пример # 2: Объемы по фазам Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-24 Глава 5. Знакомство с временными планами автомобили с другого подъезда будут проезжать перекресток. Две фазы находятся в одном кольце, потому что не могут работать одновременно.(Есть и другие способы выполнить это, но это наиболее распространенный вариант.) Время, необходимое для второстепенная улица будет определяться суммой наибольших объемов переулков на каждой второстепенной улице. уличный подход. Как объяснялось ранее, критический объем основной улицы будет таким же в Примеры №1 и №2. Однако критический объем второстепенной улицы в примере 2 равен определяется путем добавления наибольшего объема полосы движения от каждого подъезда к второстепенной улице (как изображено на Приложении 5-27). Объемы прохода выше, чем объемы левого поворота для обе фазы (фазы 3 и 4), поэтому сквозные объемы будут определять, сколько времени требуется для второстепенной улицы.Во время каждой фазы второстепенной улицы автомобили, поворачивающие налево. должен быть в состоянии освободить перекресток до проезжающих транспортных средств. Фазы 3 и 4 выполняются отдельно при разделении фаз, поэтому критический объем второстепенной улицы является суммой самые высокие объемы дорожек для фаз 3 и 4. 5.2.3 Шаг 3: Рассчитайте Cri кал Объем Третий шаг в процедуре анализа критического движения — определение общего спрос на перекрестке. Критический объем на главной улице и критический объем на второстепенной улице следует суммировать, чтобы определить критический перекресток объем (как показано в Приложении 5-28 для Примера №1 и Приложении 5-29 для Примера №2).Критический объем перекрестка — это максимальное количество транспортных средств, которое должно быть размещены на перекрестке в зависимости от последовательности фаз и спроса на каждом движение. Обратите внимание, что критический объем для примера № 2 выше критического. объем для Примера №1, несмотря на одинаковые объемы дорожек из Приложения 5-20 и Приложения 5-21. При разделении фаз потребуется больше времени для второстепенной улицы, потому что автомобили с каждого подъезда второстепенной улицы должны проезжать перекресток раздельно.Этот порядок фаз менее эффективен. Приложение 5-27 Пример # 2: мажор и минор Street Crical Объемы Руководство по синхронизации сигналов, второе издание на

Глава 5. Знакомство с временными планами 5-25 5.2.4 Шаг 4: Оцените длину цикла Критический объем на пересечении можно использовать для оценки требуемого цикла. длина. Таблица 5-30 показывает количество транспортных средств, которые могут быть размещены за цикл. и в час для пересечения с восемью фазами (на основе продолжительности цикла между 60 секунд и 120 секунд).Эффективный экологичный учет потерянного времени при запуске, а также автомобили движутся во время участка желтого цвета. Потерянное время при запуске — это дополнительное время потребляется Â первых нескольких транспортных средств в очереди выше и выше насыщения вперед, из-за необходимости реагировать на зеленую индикацию и ускоряться. Эффективный зеленый примерно соответствует фактическому зеленому в типичных приложениях (т. е. без чрезмерного потерянное время при запуске или чрезмерно длинные интервалы между зазорами). В расчетах предполагается, что пропускная способность 1400 автомобилей и 5 секунд потери времени на фазу.В примере №1 (с восемью фазами и критическим объемом 1135 автомобилей), длина цикла 110 секунд могут удовлетворить потребность в перекрестке, исходя из относительно консервативный набор предположений. (Эти консервативные предположения обычно предоставить верхнюю границу длины цикла.) Практикующий специалист по синхронизации сигналов должен руководствоваться здравым смыслом при выборе синхронизации сигнала. значения, основанные на простом анализе спроса, поскольку вычисленные значения могут не совпадать с оперативными целями. Спрос на перекрестки — лишь один из факторов, который должен повлиять на выбранная длина цикла.Например, средняя длина сегмента, улица классификация, фазировка левого поворота, фаза пешеходов и цели, определенные для пересечение также может повлиять на оптимальную длину цикла. Если длина блока велика, Приложение 5-28 Пример # 1: Критический объем Приложение 5-29 Пример # 2: Критический объем Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-26 Глава 5. Знакомство с временными планами более длинная продолжительность цикла может быть уместной для облегчения движения по основным улицам. Если блоки короткие или пешеходов больше, может быть более уместна более короткая продолжительность цикла.Продолжительность цикла (Секунды) Число циклов В час Потеряли время За цикл (Секунды) 1 Эффект Зеленое время За цикл (Секунды) Число транспортных средств За цикл2 Максимум Число транспортных средств В час2 60 60 20 40 16 933 70 51 20 50 19 1000 80 45 20 60 23 1050 90 40 20 70 27 1089 100 36 20 80 31 1120 110 33 20 90 35 1145 120 30 20 100 39 1167 1 Это потерянное время предполагает, что перекресток работает с восемью фазами (по четыре в каждом кольце) с 5 секундами потерянного времени. время на фазу. Потерянное время будет меньше на пересечении с меньшим количеством фаз.2 Количество транспортных средств, которые могут быть размещены с различной продолжительностью цикла, было рассчитано исходя из предположения, что интервал между автомобилем составляет 2,5 секунды, что обычно является консервативным для городских / пригородных условий. Следует отметить, что чем больше время зеленого цикла за цикл, тем больше движение транспортного средства вперед (т.е. меньшая плотность транспортного средства) позже в фазе. Это может привести к меньшему эффективное использование зеленого времени на перекрестке, что сродни потерянному времени, когда агрегированные. Более длинные циклы — эффективный способ перемещения большого количества транспортных средств. на перекрестке, если желаемая скорость сохраняется в течение всего зеленого времени.Хранение очередей, узкие места на входе и выходе, а также плотность транспортных средств — все это играет в эффективное движение транспортных средств через сигнальный перекресток, а также потребности при выборе продолжительности цикла для реализации следует учитывать всех пользователей. 5.3 РОЛЬ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В СИГНАЛИЗАЦИИ Доступны компьютерные инструменты для расчета и оценки времени сигнала. это важно осознавать их возможности и ограничения, и рекомендуется, чтобы практики развивают глубокое понимание выбранных компьютерных программ, их использование и их отношение к условиям поля.Используя функцию оптимизации программный продукт, который не использует операционные цели агентства, не будет производить желаемый результат. Другими словами, сложный инструмент в руках неопытный аналитик может не дать удовлетворительного результата. 5.3.1 Типы моделей программного обеспечения В общем, есть два типа моделей, которые можно разработать с помощью программного обеспечения. инструменты: (1) детерминированные модели или модели на основе уравнений и (2) микроскопическое моделирование модели. Эти два типа моделей оценивают разные уровни детализации, связанные с трафиком. операций, и должны применяться к проектам синхронизации сигналов на основе трафика условия и сложность сети.Следует отметить, что все модели только как хороши как входы, так и их встроенные параметры. Низкие показатели насыщенности, независимо от того, фиксированные они или регулируемые, обычно считаются константа, что не обязательно так, поскольку длина цикла увеличивается или доступ прерывается низкий. Приложение 5-30. Расчетный цикл Длина на основе Критический объем (восемь- Фаза Intersecon) Operang окружающая среда и Мин цели следует считать перед программным инструментом выбрано. Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5.Знакомство с временными планами 5-27 5.3.1.1 Детерминированные модели или модели на основе уравнения Для многих практиков детерминированные модели или модели, основанные на уравнениях, являются моделями выбор при разработке планов синхронизации сигналов, особенно для координированных систем. Детерминированные модели или модели на основе уравнений отличаются от индивидуальных пересечений методы (такие как критический анализ движения), потому что они учитывают прибытие и выезд транспортных средств с одного перекрестка на другой, иначе известный как система эффект.Прогресс трафика рассматривается в явном виде с помощью пространственно-временных диаграмм. (объяснено в главе 7) или техники продвижения взвода. Некоторые модели также способен детерминированно оценивать влияние параметров обнаружения для обоих автомобили и пешеходы. Обычно они используют комбинацию коэффициентов масштабирования для транспортного средства. востребованность и наличие или отсутствие вызовов транспортных средств и / или пешеходов. Ключевой особенностью этих моделей синхронизации сигналов является явная попытка «оптимизировать» сигнал. время для достижения определенного показателя эффективности (например, задержки), который может или может не привязывать к желаемому результату.Для оптимизации каждая модель использует некоторые тип алгоритма для проверки различных комбинаций длины цикла, разбиений и смещений для достичь расчетного значения одного или нескольких показателей производительности, а затем пытается Â оптимальное значение для этих показателей производительности. Наиболее детерминированный или уравнительный- в моделях используются элементы процедур HCM для оценки определенных параметров, таких как насыщение Â низкая скорость и задержка. Насыщенность Â низкая ставка — это почасовая ставка, с которой автомобили может пересекать подход к перекрестку при преобладающих условиях, предполагая постоянное зеленая индикация и отсутствие потери времени.Важно понимать уместность модели в том, что касается операционные цели, которых хочет достичь практикующий специалист. Если оперативная цель гладкая артериальная Â низкая с минимальными остановками, то результат минимизации задержки программный инструмент, возможно, потребуется настроить вручную для получения подходящих значений. для оперативной цели. Например, небольшое увеличение длины цикла может не соответствуют минимально возможной задержке (как определено программным средством), но может значительно сократить количество остановок.Эти детерминированные модели или модели, основанные на уравнениях, часто оказываются достаточными для большинства случаев. приложения для синхронизации сигналов. Однако они могут потерять силу в случаях, когда спрос превышает вместимость или очереди с одного перекрестка взаимодействуют с операцией соседнего перекрестка. В условиях перегруженности сокращение продолжительности цикла может фактически увеличить пропускную способность за счет уменьшения очередей, которые блокируют движения в других перекрестки. Следовательно, места с близко расположенными перекрестками или с перекрестки, превышающие пропускную способность, могут плохо обслуживаться этими типами детерминированных модели.В этих случаях может потребоваться использование микроскопических имитационных моделей для получить более реалистичные оценки эффектов синхронизации сигнала. 5.3.1.2 Микроскопическое моделирование В контексте синхронизации сигналов микроскопические имитационные модели можно рассматривать как расширенный инструмент оценки. Они могут оценить поведение транспортных средств, следующих за автомобилем, и иметь возможность моделировать других пользователей на сигнальном перекрестке (включая пешеходов, велосипеды и транзит). Последние достижения в области технологий также позволяют установить прямую связь между имитационные модели и либо фактические контроллеры сигналов, либо программные эмуляции этих контроллеры, известные как аппаратное обеспечение в цикле (HITL) и программное обеспечение в цикле (SITL), соответственно.Эти внутриконтурные симуляции позволяют реальным контроллерам и / или их Determinisc или на основе экваона модели принимают несколько пересекается с счет, в отличие от изолированный интерсекон методы. Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-28 Глава 5. Знакомство с временными планами алгоритмы для более точной замены аппроксимации, используемой в имитационных моделях отражая, как контроллер будет работать. Имитационная модель используется для создания транспортных потоков и отправки транспортных средств и вызовы пешеходов к одному или нескольким контроллерам (в зависимости от реализованной схемы обнаружения в моделировании).Контроллер принимает вызовы, как если бы он работал в поле и использует собственные внутренние алгоритмы для установки индикации сигналов на основе полученных вызовов и реализованная синхронизация сигнала. Сигнальные дисплеи возвращаются в симуляцию. модель, на которую реагирует трафик. Этот тип анализа особенно эффективен для моделирование специальных функций контроллера, таких как приоритет транзитного сигнала и железная дорога вытеснение, потому что эти функции специфичны для микропрограммного обеспечения контроллера (аппаратной логики).Набор инструментов Trafic Analysis Toolbox (3) описывает имитационные модели как особенно полезные. для следующих приложений: • Для оценки сигналов, включающих сработанные-скоординированные операции. В программа моделирования (если она включает реалистичные функции контроллера и закодирована правильно) может дать более реалистичную оценку эффективности активированный контроллер в оцениваемой секции. • Подтвердить вероятное наличие обратного потока очереди между перекрестками. • Для оценки специальных функций, таких как приоритет транзита (хотя модели приоритета сигнала могут не отражать фактически используемый тип приоритета транзита).• Для оценки производительности системы в условиях насыщения. • Оценить эффективность ручной настройки синхронизации сигнала. • Для оценки расхода топлива и выбросов или времени в пути системы в результате из заданного набора синхронизации сигнала. • Для оценки различных режимов движения (например, пешеходного и велосипедного движения). • Чтобы продемонстрировать улучшения для официальных лиц, поскольку они рисуют более четкую картину чем только числа. Это последнее приложение относится к использованию имитационных моделей для их анимации. графические выходы, которые приблизительно соответствуют воздушным или трехмерным изображениям моделируемой сети.Эти анимированные выходные данные позволяют визуально оценить производительность системы, что позволяет которые не могут быть воспроизведены никакими другими формами вывода, включая пространственно-временные диаграммы. Следует проявлять осторожность при просмотре анимации из имитационных моделей, так как они должны относиться к среднему пробегу (который можно выбрать только после просмотра результатов). При проведении симуляционного анализа для сравнения альтернатив практикующий специалист должен: убедитесь, что разрешение модели достаточно для моделирования типа управления ожидается.Например, имитационная модель обычно требует точности порядка десятых долей секунды, чтобы точно воспроизвести обнаружение разрыва. Поэтому использование более грубых настройки разрешения (или модель только с 1-секундным разрешением) для ускорения моделирования время выполнения может дать неверные результаты. 5.3.2 Рекомендации по использованию При выборе типа программный инструмент, который нужно подать, или использовать ли программное приложение вообще. Детектор настройки, насыщенные условия области, предположения о приоритетах пользователей, уникальная сеть Микроскопический симуляционные модели расширенные инструменты способен приблизительно больше сигнальные элементы управления чем детерминированный или на основе экваона модели.Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Глава 5. Знакомство с временными планами 5-29 особенности и требуемая калибровка поля должны быть приняты во внимание при выборе программный инструмент. 5.3.2.1 Детектор Sengs Точное расположение, размеры и временные параметры детекторов — часто упускаются из виду. программное обеспечение — очень важно для получения точных результатов моделирования. Практик должны определить существующие местоположения детекторов и настройки (или планы на будущее реализация), а также понять типичную практику (т.е., стандартная компоновка детектора планы) для создания надежных имитационных моделей. Программные алгоритмы подвержены входам детекторов, которые могут искусственно разорваться на ранней стадии или нереально расшириться, создание неточных результатов моделирования. Следует внимательно следить за тем, чтобы расположение детекторов совпадало. размеры и сроки точно. 5.3.2.2 Насыщенные условия Условия насыщения требуют тщательного распределения зеленого времени, которое уравновешивает очередь. наращивание и учет входящего спроса. Кроме того, автомобили в очереди должны храниться по адресу: места, где они не будут препятствовать другому движению.Потому что недонасыщенный низкий имеет тенденцию чтобы быть стабильным (аналогично от одного цикла к следующему), программное обеспечение синхронизации сигналов трафика часто может в этих условиях легче рассчитать оптимальную синхронизацию сигнала. Однако многие инструменты автоматически предполагают условия недостаточного насыщения, что может условия перенасыщения затрудняют работу или приводят к ошибочным результатам. Как отмечено в в предыдущем разделе условия, близкие, при или перенасыщенные, лучше всего можно смоделировать с помощью опытный практикующий врач, использующий микроскопическую имитационную модель.Стратегии, связанные с перенасыщенные операции обсуждаются в главе 12. 5.3.2.3 Приоритет пользователя Многие программные инструменты делают предположения о приоритетах пользователей без участия практикующий. Проверка приоритетов пользователей должна быть завершена при выполнении сигнала. оценки времени, чтобы оценить, соответствуют ли приоритеты программного обеспечения по умолчанию приоритеты, установленные практиком. Может потребоваться корректировка синхронизации сигнала. «оптимизировано» программным обеспечением. 5.3.2.4 Уникальные сетевые функции Некоторые уникальные особенности сети, такие как приоритет транзита или железная дорога, могут потребовать использование специального программного обеспечения.Простые методы анализа, такие как критическое движение анализ, не сможет оценить влияние этих типов функций на автомобиль пропускная способность движения или пересечения. 5.3.2.5 Полевые наблюдения и калибровка Полевые наблюдения следует каждый раз сравнивать с результатами работы на дорогах. период в модели, чтобы проверить правильность объемов трафика. Затем при необходимости базовые сети для каждого из периодов времени должны быть откалиброваны с использованием времени в пути, задержки, и данные очереди, собранные из ield.Параметры в моделях, которые могут быть настроен для калибровки существующих базовых сетей с фактическими условиями поля, включая низкие показатели насыщения, красный поворот автомобилей вправо и использование полосы движения. Обзор откалиброванная модель должна быть выполнена до перехода к временному плану разработка. Однако следует отметить, что наблюдение поля — это всего лишь снимок в Хорошее практическое правило иметь смысл для ожидаемый ответ (на основе поля знания или быстрое критическое движение анализ), чтобы проверить, программное обеспечение результаты разумны.Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

5-30 Глава 5. Знакомство с временными планами время. Современные контроллеры теперь имеют значительные возможности для оценки производительности. и эти возможности не следует упускать из виду при моделировании. 5.3.3 Входы и выходы Soware Разработка плана синхронизации сигналов обычно завершается использованием программного обеспечения. это помогает определить подходящую длину цикла, смещения и разделения для пересечений.Чтобы использовать программный инструмент для помощи в выборе таких значений, Практикующий сначала должен определить некоторые основные временные параметры сигнала. Экспонат 5-31 содержит сводку разделов, в которых используются типичные программные входы и выходы. подробно описывается в этой главе и в главах 6 и 7. Используя руководство из Главы 6, практикующий должен уметь определить большую часть необходимые программные входы. Глава 7 содержит дополнительную информацию о типовые программные выходы для скоординированной системы (длина цикла, смещения и разделения) и некоторая информация о взаимосвязи между основными параметрами синхронизации сигнала и координация.Тем не менее, практикующий должен обратиться к руководствам по программному обеспечению для конкретных информация о работе программного обеспечения. Время сигнала Параметр Глава 5 Ссылка Глава 6 Ссылка Глава 7 Ссылка В пу ts Последовательность фаз 5.1.1 Движение и Нумерация фаз 5.1.2 Кольцо и барьер Концепция 5.1.3 Фазирование Le -Turn 5.1.4 Перекрытия 7.2.6 Полоса пропускания 7.6.1 Последовательность фаз Минимум зеленый 6.1.3 Минимум зеленый Максимально зеленый 6.1.4 Максимальный зеленый 7.4.3 Навигация по разделам 7.4.4 Наведение по принудительному отключению Желтое изменение 6.1.1 Желтое изменение Красный зазор 6.1.2 Красный зазор Опережающий / отстающий Le Turns 5.1.3 Поворотная фаза 7.2.6 Полоса пропускания 7.6.1 Последовательность фаз Время прохождения 6.1.5 Время прохождения (Единица Расширение или разрыв Время) Минимальный зазор 6.1.5 Время прохождения (Единица Расширение или разрыв Время) Время до Reduc на 6.1.5 Время прохождения (Единица Расширение или разрыв Время) Время сокращать 6.1.5 Время прохождения (Единица Расширение или разрыв Время) Вызов 6.1.8 Вызов и режимы памяти Пешеходное фазирование 5.1.1 Движение и нумерация фаз Интервал пешеходов 6.1.6 Интервалы пешеходов 7.5.1 Время пешеходов и режимы ходьбы Приложение 5-31. Ссылки на типовые Программные входы и Выходы Руководство по синхронизации сигналов, второе издание Глава 5. Знакомство с временными планами 5-31 Время сигнала Параметр Глава 5 Ссылка Глава 6 Ссылка Глава 7 Ссылка В пу ts Мигает Donâ € ™ t Интервал ходьбы 6.1.6 Интервалы пешеходов 7.5.1 Время пешеходов и режимы ходьбы Двойной вход 6.1.7 Двойной вход Запретить макс.7.4.3 Руководство по разделению 7.4.4 Руководство по форсированию Форс-офф 7.3.4 Форс-офф 7.4.4 Руководство по форс-оффу Ссылка на смещение Точка 7.3.8 Задание смещения Точка 7.4.8 Задание смещения Точечное наведение Координированный Фазы 7.3.1 Согласованные фазы 7.4.1 Согласованные фазы Руководство Предел текучести 7.3.6 Предел текучести 7.4.6 Предел текучести Руководство Детектор Locaons и Сенгс 5.1.5 Детектор Задания 6.2 Детектор Конфигурации 7.5.2 Активация Координированная фаза О ут пу ts Продолжительность цикла 7.3.2 Продолжительность цикла 7.4.2 Продолжительность цикла Руководство Разделы 7.3.3 Разделы 7.4.3 Руководство по разделениям Смещения 7.3.9 Смещения 7.4.9 Управление смещениями 5.4 ССЫЛКИ 1. Руководство по пропускной способности автомагистралей, 2010 г. Национальный совет по исследованиям в области транспорта. Академии, Вашингтон, округ Колумбия, 2010. 2. Чендлер, Б. Э., М. С. Майерс, Дж. Э. Аткинсон, Т. Э. Брайер, Р. Реттинг, Дж. Смитлайн, Дж. Т. П. Войткевич, Г. Б. Томас, С. П. Венглар, С. Сункари, Б. Дж. Мэлоун и П. Изадпанах. Информационное руководство по сигнальным перекресткам, второе издание.Отчет FHWA-SA-13- 027, Федеральное управление шоссейных дорог Министерства транспорта США, 2013. 3. Алексиадис, В., К. Жаннот, А. Чандра. Набор инструментов для анализа дорожного движения, Том I: Трафик Инструменты анализа Primer. Отчет FHWA-HRT-04-038, Федеральное управление шоссейных дорог, Министерство транспорта США, 2004 г. Руководство по синхронизации сигналов, второе издание

Анализ поведения пешеходов во время эксклюзивных пешеходных фаз для улучшения синхронизации сигналов перекрестка

Время сигнала светофора на сигнализируемых перекрестках с большим количеством пешеходов и / или проблемами безопасности пешеходов может включать исключительную пешеходную фазу (фазу скремблирования) для безопасного удовлетворения требований пешеходов.Однако фаза исключительно пешеходного движения может быть значительным источником задержки для других режимов, поскольку все движения транспортных средств останавливаются во время фазы скремблирования. Лучшее понимание поведения пешеходов в местах с фазами скремблирования может привести к более эффективной синхронизации сигналов для других режимов с учетом пешеходов. В этой статье изучается поведение пешеходов на основе полевых данных, собранных на оживленном перекрестке с фазой схватки в кампусе колледжа. Отдельные пешеходы и группы пешеходов были проанализированы, а также их способность переходить дорогу со скоростью свободного потока для определения их поведения.Результаты указывают на значительные различия в комбинациях этих категорий. Скорости 15-го процентиля для диагональных и параллельных переходов (4,37 футов / с и 4,49 футов / с) были выше 3,5 футов / с, рекомендованных MUTCD. 15-й процентиль скорости пешеходов, передвигающихся индивидуально и пешеходов со свободным потоком, были значительно выше, чем у пешеходов, движущихся группами и в условиях отсутствия свободного движения. Средняя скорость людей в условиях свободного потока существенно не различалась для параллельных переходов, но существенно различалась для диагональных переходов.Кроме того, по диагонали во время просвета переходило значительно меньше пешеходов, чем по параллели.

Язык

Информация для СМИ

Предмет / указатель

Информация для заполнения

Регистрационный номер: 01531693
Тип записи: Публикация
ISBN: 9780784413586
Файлы: TRIS, ASCE
Дата создания: 2 июня 2014 г. 15:01

границ | Неконтролируемое обучение с помощью пластичности, зависящей от времени всплеска, в синапсах памяти с фазовым переходом (PCM)

Введение

Нейроморфная инженерия представляет собой одну из наиболее многообещающих областей для разработки новых вычислительных парадигм, дополняющих или даже заменяющих текущую архитектуру фон Неймана (Indiveri and Liu, 2015).Такие задачи, как обучение и распознавание визуальных и слуховых паттернов, естественным образом выполняются в человеческом мозгу, тогда как они требуют сравнительно длительного времени и чрезмерного энергопотребления в цифровом центральном процессоре (ЦП). Для решения задачи обучения один из подходов заключается в манипулировании синаптическими весами в многослойной нейронной архитектуре, называемой перцептроном, где нейроны состоят из аналоговых схем КМОП для выполнения интеграции и активации спайков, в то время как синапсы служат межнейронными связями с реконфигурируемыми весами (Suri et al., 2011; Кузум и др., 2012; Indiveri et al., 2013; Wang et al., 2015). Последние достижения в области нанотехнологий предоставили нейроморфным инженерам новые устройства, которые учитывают синаптическую пластичность, такую как резистивная коммутирующая память (RRAM; Waser, Aono, 2007; Jo et al., 2010; Ohno et al., 2011; Ambrogio et al., 2013; Prezioso et al., 2015), память с передачей вращения и крутящим моментом (STT-RAM; Locatelli et al., 2014; Thomas et al., 2015; Vincent et al., 2015) или память с фазовым переходом (PCM; Suri et al., 2011; Bichler et al., 2012; Burr et al., 2014; Eryilmaz et al., 2014). В частности, недавние работы показали способность обучать реальные сети обучению паттернам, применяя обратное распространение (Burr et al., 2014) и сети с повторяющимся подключением (Eryilmaz et al., 2014). Преимущество этих устройств перед CMOS — небольшая площадь, обеспечивающая высокую синаптическую плотность, которая требуется для достижения большой связности (т. Е. Соотношения между синапсами и нейронами) и высоко распараллеленной архитектуры человеческого мозга. Кроме того, наноэлектронные синапсы позволяют работать при низком напряжении в гибридных КМОП-мемристивных схемах и расширять функциональность по сравнению с КМОП-технологией благодаря специфическим явлениям, происходящим в мемристивном элементе.Например, CMOS-мемристивный синапс продемонстрировал способность выполнять пластичность, зависящую от времени спайков (STDP; Yu et al., 2011; Ambrogio et al., 2013), переход от краткосрочного к долгосрочному обучению (Ohno et al. al., 2011), многоуровневую операцию ячейки, позволяющую постепенно обновлять вес (Wang et al., 2015), и стохастическую операцию, подходящую для избыточных нейроморфных сетей (Suri et al., 2012; Yu et al., 2013; Garbin et al. ., 2015; Querlioz et al., 2015).

В этом контексте технология PCM является привлекательным решением для наноэлектронных синапсов в нейроморфных системах высокой плотности.В настоящее время PCM рассматривается как автономная (Servalli, 2009) и встроенная память (Annunziata et al., 2009; Zuliani et al., 2013). Как правило, устройство имеет архитектуру с одним транзистором и одним резистором (1T1R), которая обеспечивает высокую устойчивость к колебаниям напряжения, а также относительно компактную структуру. В архитектуре 1T1R использовались либо металл-оксид-полупроводник (MOS), либо биполярный переходной транзистор (BJT). В некоторых случаях была продемонстрирована структура один диод / один резистор (1D1R), способная занимать чрезвычайно малую площадь и высокую плотность с использованием архитектуры точки пересечения (Kau et al., 2009). Технологическая платформа PCM использовалась для вычислительных приложений для функций логической логики (Cassinerio et al., 2013) и арифметических вычислений (Wright et al., 2011), включая численное сложение, вычитание и факторизацию (Hosseini et al., 2015). Нейроморфные синапсы также изучались: Kuzum et al. Впервые продемонстрировали STDP в PCM с помощью специальной последовательности импульсов на любом конце устройства (Kuzum et al., 2012). Suri et al. Представили синапс 2-PCM, где 2 устройства PCM служат для дополнительного усиления и подавления посредством постепенной кристаллизации (Suri et al., 2011; Бихлер и др., 2012). Контролируемое обучение и обучение с использованием схем обратного распространения недавно было продемонстрировано с использованием массивов ИКМ (Burr et al., 2014; Eryilmaz et al., 2014). Несмотря на обилие новых демонстраций технологии PCM, до сих пор не было представлено никакого неконтролируемого обучения и распознавания на основе STDP с помощью схем синапсов PCM.

Здесь мы представляем новый синапс 1T1R на основе PCM, поддерживающий STDP. Усиление синапса достигается за счет частичной кристаллизации, позволяющей постепенно увеличивать проводимость синапса, в то время как депрессия синапса происходит за счет аморфизации при переходе сброса.Экспериментально демонстрируются характеристики ПВРП в зависимости от начального состояния сопротивления и количества потенцирующих импульсов. Мы демонстрируем способность изучать и распознавать шаблоны в полностью связанной нейроморфной сети, и мы впервые предлагаем входной шум в качестве средства подавления фоновых синапсов, что позволяет обучать, забывать и обновлять шаблоны в режиме онлайн. Показано обучение сети синапсов PCM с чередующимися и множественными визуальными паттернами в соответствии с базой данных MNIST.Наконец, мы обращаемся к распознаванию образов с несколькими слоями для повышения эффективности обучения.

Материалы и методы

PCM Характеристики

На рис. 1 показано устройство ИКМ, использованное в данной работе (а), и его характеристики. ПКМ был изготовлен по технологии 45 нм и состоит из активного слоя Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ (GST) между ограниченным нижним электродом (или нагревателем) и верхним электродом (Servalli, 2009). Верхний электрод PCM был изготовлен из многослойного Cu / W / TiN, соединяющего все ячейки вдоль ряда в массиве, а нижний электрод состоял из вольфрамовой пробки и сублитографического нагревателя TiN, подключенного к слою GST.Активный материал GST представляет собой хорошо известный материал с фазовым переходом, который остается стабильным в двух фазах, а именно в кристаллической фазе и аморфной фазе (Wong et al., 2010). Две фазы различаются по их соответствующему сопротивлению, как показано на ВАХ на рисунке 1B: в то время как кристаллическое (установленное) состояние показывает относительно низкое сопротивление, аморфное состояние (сброс) показывает высокое сопротивление и типичное поведение порогового переключения на характеристике пороговое напряжение V _T (Ielmini and Zhang, 2007).Чтобы изменить состояние PCM, между верхним электродом и нагревателем прикладываются импульсы положительного напряжения. На рисунке 1C показано сопротивление R, измеренное после приложения прямоугольного импульса записи, как функция амплитуды импульса V. Устройство PCM было первоначально подготовлено в установленном состоянии с R = 10 кОм путем приложения импульса с амплитудой 1,2 В. в течение 250 нс до любого приложенного импульса. Данные показывают, что R остается постоянным, пока приложенное напряжение не превысит напряжение V _m для плавления GST, вызывающего аморфизацию, около 1.2 В, что соответствует напряжению плавления устройства. Выше V _м приложенный импульс может вызвать плавление, которое оставляет объем GST в аморфной фазе по завершении импульса напряжения. Аморфный объем увеличивается с увеличением V, что приводит к увеличению R с увеличением V, как показано на рисунке 1C. Для восстановления исходной кристаллической фазы применяется прямоугольный импульс с напряжением ниже V _m. Напряжение сброса _V = 1,75 В достаточно, чтобы вызвать изменение сопротивления примерно до 20 МОм, что соответствует состоянию полного сброса.На рисунке 1D показано сопротивление R, измеренное после заданного импульса с напряжением V _{, установленным} = 1,05 В, как функция ширины импульса t _P и для увеличения начального R с 15 кОм до 10 МОм PCM (разные цвета на рис. Рисунок 1D). В целом, R уменьшается с увеличением t _P в результате увеличения кристаллической фракции (Cassinerio et al., 2013). Ширина импульса около 250 нс обычно достаточна для завершения кристаллизации в слое GST независимо от начального значения R, таким образом поддерживая хорошее качество PCM с точки зрения быстрой памяти, низкого напряжения записи и низкого энергопотребления.

Рис. 1. Поперечное сечение PCM, полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии (TEM) (A), измеренные квазистационарные кривые ВАХ для устройства PCM в кристаллической и аморфной фазах (B), характеристика сброса R как функция напряжения записи для ширины импульса 40 нс (C) и заданных характеристик R как функции заданной ширины импульса t _P и напряжения V _{, заданного} = 1,05 В для переменного начального состояния PCM ( Г) .Устройство PCM обеспечивает быстрое переключение при низком напряжении, таким образом поддерживая технологию PCM для низковольтных маломощных синапсов в нейроморфных системах.

1T1R Архитектура

На рис. 2 схематично показан нейрон / синапс / нейронный блок нейроморфной сети. Здесь синапс представляет собой структуру 1T1R, в которой ячейка ИКМ соединена последовательно с МОП-транзистором. Ширина и длина транзистора должны быть подходящими для управления током около 300 мкА, который необходим для перехода в режим установки и сброса в PCM с технологией 45 нм (Servalli, 2009).Для справки: встроенное устройство PCM со структурой 1T1R имеет площадь (почти равную площади транзистора) 36F ², где F — минимальный размер элемента технологии, для F = 90 нм и ток записи 400 мкА (Annunziata et al., 2009). Синапс 1T1R имеет 3 контакта, а именно электрод затвора транзистора, верхний электрод (TE) PCM и нижний электрод, состоящий из контакта канала транзистора, не подключенного к PCM. Напряжение затвора синапса V _G управляется пресинаптическим нейроном (PRE), который применяет последовательность прямоугольных импульсов.Положительное напряжение затвора активирует всплеск тока в синапсе, который подается в постсинаптический нейрон (POST). Каждый нейрон в нейроморфной сети состоит из протекающей цепи интеграции и зажигания (LIF), в которой импульс входного тока интегрируется первой ступенью, таким образом повышая внутренний (или мембранный) потенциал V _int. Напряжение TE V _TE управляется POST и обычно равно отрицательному постоянному значению, например -30 мВ. Благодаря отрицательному V _TE, отрицательный всплеск тока генерируется в 1T1R в соответствии с всплеском PRE, следовательно, вызывая положительное увеличение V _int в инвертирующем интеграторе на Рисунке 2.Относительно низкий V _TE гарантирует, что состояние сопротивления PCM не изменяется, что позволяет избежать нежелательной синаптической пластичности во время режима связи. POST также контролирует напряжение затвора синапса в соединении с нейроном на следующем уровне (не показан на рисунке 2). Таким образом, схема на рисунке 2 представляет собой строительный блок, который необходимо воспроизвести для получения универсального многослойного нейроморфного массива. Наконец, обратите внимание, что синапс 1T1R на рисунке 2 можно рассматривать как упрощенную версию синапса 2-транзистор / 1-резистор (2T1R), представленного Wang et al.где связь и пластичность были достигнуты двумя отдельными транзисторами (Wang et al., 2015) вместо одного транзистора в настоящем решении.

Рис. 2. Схематическое изображение нейроморфной сети с синапсом 1T1R . PRE управляет напряжением затвора MOS-транзистора V _G, таким образом активируя всплеск тока из-за низкого отрицательного напряжения TE (V _TE = -30 мВ), установленного POST. Пики тока подаются в POST, который в конечном итоге доставляет всплеск V _TE обратно в синапс, когда внутреннее напряжение V _int превышает пороговое значение V _th.Пик V _TE включает в себя импульс установки и сброса, чтобы вызвать потенцирование / понижение в соответствии с протоколом STDP.

Поскольку V _int превышает заданное пороговое значение V _th компаратора, ступень запуска доставляет импульс обратно в TE для обновления веса синапса. Пик TE содержит 2 прямоугольных импульса, второй импульс имеет большую амплитуду, чем первый. Особая форма пика V _TE приводит к изменению сопротивления PCM в зависимости от относительной временной задержки между пиками PRE и POST в соответствии с протоколом STDP.STDP в синапсе PCM проиллюстрирован на рисунке 3, где показаны приложенные импульсы от PRE и POST. Пик PRE имеет прямоугольную форму с длительностью импульса 10 мс и амплитудой V _G = 0,87 В, за которой следует постимпульс 10 мс при нулевом напряжении. Пик POST длится в целом 20 мс и включает два импульса шириной t _P в начале первой и второй половин общего импульса. Амплитуды первого и второго импульсов: V _{установлен} = 1,05 В и V _сброс = 1.75 В, соответственно, интеркалированные временем ожидания при нулевом напряжении. Амплитуды V _set и V _reset настроены, чтобы вызвать переход набора (кристаллизация) и переход сброса (аморфизация), соответственно, в соответствии с характеристиками PCM на рисунке 1. Эти значения должны быть соответствующим образом скорректированы в соответствии с конкретной интегрированной технологией памяти. в синапсе.

Рис. 3. Схема приложенных импульсов от нейронов PRE и POST к синапсу 1T1R .В случае небольшой положительной задержки Δt (A) , когда импульс PRE применяется непосредственно перед выбросом POST, PCM принимает импульс потенцирования с напряжением V _set, вызывающим переход набора. С другой стороны, для небольшой отрицательной задержки Δt (B) , когда пик PRE применяется сразу после всплеска POST, PCM принимает подавляющий импульс с напряжением V _reset, вызывающим переход сброса. Для положительных / отрицательных задержек, превышающих 10 мс, нет перекрытия между пиками PRE и POST, поэтому не может произойти никакого потенцирования / подавления.

Мы определяем относительную выдержку времени Δt по формуле:

, где t _post — начальное время всплеска POST, а t _pre — начальное время всплеска PRE, как показано на рисунке 3. Если всплеск PRE появляется перед всплеском POST (a), относительная задержка Δt положительна, и пик PRE перекрывается с выбросом POST во время установленного импульса напряжения V _set, таким образом вызывая переход набора в PCM с последующим уменьшением сопротивления.Это соответствует так называемой долгосрочной потенциации (LTP) в протоколе STDP. Если всплеск PRE появляется после всплеска POST (b), относительная задержка Δt отрицательна, и всплеск PRE перекрывается с всплеском POST во время импульса сброса напряжения V _reset, тем самым вызывая переход сброса в PCM с последующим увеличением сопротивления. Это соответствует так называемой долговременной депрессии (LTD) в протоколе STDP.

Результаты

Характеристики STDP

Мы охарактеризовали характеристики STDP в синапсе 1T1R, полученные путем соединения МОП-транзистора и устройства PCM на двух отдельных микросхемах.Размер транзистора составлял L, = 1 мкм и Вт, = 10 мкм, и устройство могло выдавать достаточный ток для переключения устройства PCM во время установки и сброса. Чтобы продемонстрировать работу STDP, на затвор транзистора и на вывод TE были поданы импульсы напряжения, показанные на рисунке 3, с переменной задержкой Δt и переменным начальным сопротивлением R ₀ устройства PCM. Мы использовали ширину импульса t _P = 40 нс импульсов установки / сброса в импульсе POST, то есть так же, как на рисунках 1C, D.На рисунке 4 показано измеренное изменение проводимости R ₀ / R, где R ₀ и R были измерены до и после приложенных импульсов затвора / TE, для трех начальных состояний PCM, показанных на рисунке 1D, а именно состояния A состояние, близкое к состоянию полной установки (R ₀ = 15 кОм), состояние B, которое является промежуточным между состояниями установки и сброса (R ₀ = 500 кОм), и состояние C, близкое к состоянию полного сброса (R ₀ = 10 МОм). R измеряли после одного спайкового события во всех случаях, кроме состояния C, где в экспериментах использовались 1, 3 и 5 спайков.В состоянии A (рис. 4A) отображается сильная депрессия для Δt <0, что указывает на увеличение сопротивления примерно на 3 порядка, что соответствует окну полного сопротивления устройства PCM между состояниями установки и сброса на рис. 1C. С другой стороны, состояние A не проявляет никакого потенцирования, так как фаза уже почти полностью кристаллизовалась в этом состоянии. Состояние B (рис. 4B) показывает как депрессию (Δt <0), так и потенцирование (Δt> 0), поскольку для этого промежуточного состояния возможны переходы как установки, так и сброса.Наконец, состояние C (рис. 4C) не показывает депрессии, так как это состояние уже полностью аморфизировано. В случае одного всплеска PCM также не показывает потенцирования, поскольку импульс длительностью 40 нс не может вызвать значительную кристаллизацию в полностью аморфизированном состоянии в соответствии с заданными характеристиками на рисунке 1D. Однако усиление потенциала возникает после увеличения числа всплесков, достигая примерно коэффициента 10 ³ × в случае 5 повторных всплесков с той же задержкой. Эти характеристики продемонстрировали STDP с резким снижением и постепенным усилением из-за кумулятивной кристаллизации в устройстве PCM (Cassinerio et al., 2013). Обратите внимание, что t _P = 40 нс было выбрано достаточно большим, чтобы обеспечить полный сброс устройства PCM, обеспечивая при этом частичную и аддитивную кристаллизацию в соответствии с рисунком 1D. Более длинный t _P приведет к несколько другим характеристикам STDP из-за большей кристаллизации, аналогичной усиленной потенциации с большим количеством пиков на рисунке 4C. С другой стороны, на депрессию не повлияет увеличение t _P, поскольку переход сброса зависит только от времени гашения.

Рисунок 4. Характеристики STDP, а именно измеренное изменение проводимости R ₀ / R как функция задержки Δt, для различных состояний ИКМ, а именно состояния A (R ₀ = 15 кОм), состояния B (R ₀ = 500 кОм) и состояние C (R ₀ = 10 МОм), что также показано на рисунке 1D . Депрессия и / или потенцирование показаны в зависимости от задержки и начального состояния, обеспечивая подтверждение возможности STDP в нашем синапсе 1T1R.

Мы также подтвердили, что непрерывный всплеск со случайной относительной задержкой Δt приводит к случайному усилению и подавлению одиночного синапса PCM. На рисунке 5 показаны результаты эксперимента со случайным выбросом Δt за 1000 эпох (т. Е. Всплески событий), сообщающие о Δt (a), сопротивлении синапса R как функции количества эпох (b) и корреляции между R _{. 0} / R и Δt (c), где R ₀ и R измеряли до и после каждого всплеска в последовательности. Благодаря равномерному распределению Δt, принятому в нашем эксперименте, R на рисунке 5B остается близким к состоянию полного сброса на протяжении большей части эксперимента.Было получено лишь несколько очевидных падений сопротивления, так как на рис. 4C требуется не менее 3 импульсов с Δt> 0 для достижения потенцирования из состояния полного сброса. Корреляция между Δt и R ₀ / R более 10 ⁴ шипов на рисунке 5C хорошо согласуется с характеристиками STDP на рисунке 4, таким образом дополнительно поддерживая возможности STDP в нашем синапсе на основе PCM.

Рис. 5. Результат эксперимента со случайным выбросом, показывающий случайную задержку Δt как функцию эпохи (A), соответствующее сопротивление синапса как функцию эпохи (B) и корреляцию между Δt и R ₀ / Р (К) .Корреляция между задержкой и изменением проводимости согласуется с характеристиками STDP при переменном сопротивлении на Рисунке 4.

Обратите внимание, что нарастание / понижение на рисунках 4, 5 происходит только во время импульсов установки / сброса длительностью 40 нс, что составляет пренебрежимо малую часть временной шкалы пиков в 10 мс. Это гарантирует, что потребление энергии незначительно для синаптической пластичности, как того требуют маломощные приложения нейроморфной системы.

Нейроморфная сеть

Из-за простоты формы импульса POST, включающей импульс установки и импульс сброса, характеристики STDP на рисунках 4, 5 показывают постоянное понижение и потенцирование для Δt <0 и Δt> 0, соответственно, в отличие от экспоненциально-подобных распад, который был обнаружен в предыдущих экспериментах in vivo (Bi and Poo, 1998).Кроме того, на характеристики STDP на рисунках 4, 5 влияет большое окно, которое может достигать 1000x за один спайк, в отличие от постепенного изменения только нескольких процентов биологических синапсов (Bi and Poo, 1998). Чтобы продемонстрировать, что упрощенные функции нашего STDP не препятствуют правильному обучению в нашем синапсе, мы выполнили моделирование обучения паттерну в полностью подключенном персептроне с двумя нейронными слоями и синапсами на основе 1T1R PCM. На рисунке 6 схематично показана принятая архитектура (a) и показана практическая реализация схемы с синапсами 1T1R (b).Входной паттерн стимулирует первый слой нейронов, состоящий из сетчатки 28 × 28 в наших симуляциях. Каждый из этих нейронов 1-го слоя (PRE) связан с каждым нейроном 2-го слоя (POST) через синапс. Мы варьировали количество POST во 2-м слое и внутриуровневое синаптическое взаимодействие в зависимости от цели моделирования. Двухслойная нейроморфная сеть может быть организована в синаптическую архитектуру типа массива на рисунке 6B, где синапс в строке i и столбце j , с i = 1, 2, 3,…, N и j = 1, 2, 3,…, M представляет собой соединение между i -ым PRE и j -ым POST.Таким образом, общий i -й PRE управляет затворами всех синапсов 1T1R в соответствующей строке, в то время как общий j -й POST принимает общий ток, генерируемый в j -м столбце синапсов, и управляет Терминалы TE всех синапсов в j -м столбце, согласно схеме на рисунке 2.

Рис. 6. Нейроморфная сеть, принятая в нашем моделировании: схематическая иллюстрация (A) и соответствующая схема (B) .Первый нейронный слой с N = 28 × 28 нейронов полностью связан со вторым нейронным слоем с M нейронами через синапсы на основе 1T1R PCM. Первый уровень доставляет всплески в ответ на представление одного или нескольких визуальных паттернов. Во время обучения STDP в синапсах приводит к LTP / LTD-обновлению весов синапсов, что в конечном итоге приводит к специализации выходных нейронов в распознавании представленных паттернов.

Моделирование обучения отдельному образцу

На рисунке 7 показаны результаты моделирования для случая матрицы сетчатки 28×28 PRE ( N = 784) с одним POST ( M = 1).Моделирование было выполнено с помощью программного обеспечения MATLAB, а модель динамики кристаллизации ПКМ была получена путем интерполяции данных на рисунке 1D. КМОП нейронная схема была смоделирована с использованием идеальных интеграторов, компараторов и генераторов сигналов произвольной формы, в то время как транзистор в 1T1R был смоделирован как последовательное сопротивление 2,4 кОм во время связи и пожара. Шаблон ввода на рисунке 7A состоит из написанной от руки цифры «1», выбранной в базе данных MNIST (LeCun et al., 1998). Паттерн случайным образом чередовался со случайным шумом (рис. 7В) с целью вызвать случайные всплески, которые равномерно подавляют все фоновые синапсы, не принадлежащие паттерну.ПРЕ-синаптические нейроны случайным образом активировались во время каждого шумового события, чтобы обеспечить равномерное подавление фона. Образец и шум были представлены с вероятностью 50% каждый с тактовым временем t _ck = 10 мс. Шум заключается в возбуждении в среднем 51 нейрона, случайно выбранных из 784 PRE, что соответствует доле нейронов в 6,5%. В течение каждой шумовой эпохи мы извлекали разные экземпляры белого шума 1/0. Пики PRE приводили к возбуждению синаптических токов, которые были интегрированы с помощью одного POST во 2-м слое, вызывая события пожара каждый раз, когда внутреннее напряжение превышало V _th.

Рис. 7. Результаты моделирования для обучения паттерну . Входной шаблон «1» (A) представлен на входе вместе с шумом (B) . Синаптические веса случайны и равны t = 0 с (C) , затем они специализируются на прогрессивных временах 3,5 с (D) и 7 с (E) . Соответствующая полная эволюция веса синапсов с увеличением времени показана в (F) , с положениями A, B и C, относящимися к (C – E) .Красные линии представляют собой синапсы для шаблона, голубые линии — это фоновые синапсы, а черные и синие линии — это средний шаблон и фоновые синапсы, показывающие прогрессивное обучение и специализацию.

Эволюция синаптических весов показана на цветных картах проводимости 1 / R при t = 0 с (рис. 7C), t = 3,5 с (d) и t = 7 s (e), также соответствует общему смоделированному времени. Мы предположили, что начальное распределение весов является случайным между состояниями установки и сброса, что может быть получено, например, путем первоначального сброса всех ячеек, а затем применения относительно короткого установленного импульса с напряжением, близким к пороговому напряжению PCM V _T.Было показано, что операция случайного набора генерирует случайные биты в RRAM, что позволяет генерировать истинные случайные числа (Balatti et al., 2015). На рис. 7F показана подробная временная эволюция синаптических весов, включая 25 из 76 репрезентативных синапсов в рамках паттерна и 236 из 708 на заднем плане вместе с соответствующими средними весами. Начиная с начального случайного распределения, веса паттернов (выделены красным на Рисунке 7F) начинают усиливаться примерно после 0.3 с, достигнув значения 10 ⁻⁴ Ом ⁻¹ около 0,4 с. Это результат кумулятивной кристаллизации в PCM в результате нескольких событий STDP с Δt> 0, соответствующих, например, представлению шаблона, который вызывает пожар в POST. Фоновые синапсы (выделены голубым цветом на рисунке 7F) вместо этого подавляются в более длительном масштабе около 3,5 с, где они достигают проводимости около 10 ⁻⁷ Ом ⁻¹, что соответствует состоянию полного сброса. Механизм депрессии использует случайный шум, возникающий в слое нейронов PRE.Поскольку шум не коррелирован, он вызывает депрессию синапса только тогда, когда шумовой импульс PRE возникает вскоре после предыдущего пожара (таким образом, с Δt <0), наиболее вероятно, вызванный всплесками паттерна. Таким образом, шум играет ключевую роль в депрессии, хотя его следует поддерживать на умеренной частоте и умеренной плотности (6,5% на рисунке 7) во время обучения, чтобы избежать помех устойчивому обучению паттернам. Обратите внимание на быстрое обучение паттерну по сравнению с медленной фоновой депрессией, о чем также свидетельствует эволюция веса синапсов на Рисунке 7D в позиции 3.5 с, когда депрессия еще не достигается равномерно в фоновом режиме. Скорость фоновой депрессии может быть увеличена за счет увеличения плотности шума, однако за счет нарушенной потенциации синапсов паттернов. Фактически, высокая плотность шума может привести к повышенной вероятности вызванного шумом возгорания, что, если за ним следует представление паттернов, может привести к подавлению синапсов паттернов в соответствии с STDP. Следовательно, идеальная плотность шума должна определяться компромиссом между быстрой фоновой депрессией и эффективным обучением паттернам.Об эволюции синапса в реальном времени во время репрезентативной симуляции сообщается в видеоролике M1 в дополнительных материалах. Мы не реализовали вариативность от устройства к устройству для простоты. Однако влияние должно быть незначительным, поскольку сеть полагается на бистабильное поведение устройства, а не на обновление аналогового веса синапса (Suri et al., 2013).

Энергия и энергопотребление

Чтобы оценить энергопотребление нашей синаптической сети, мы вычислили среднюю рассеиваемую энергию E _syn и мощность P _syn = E _syn / t _ck на синапс, которая показана на рисунке 8A как функция от время во время обучения.Наиболее значительный вклад в рассеяние энергии происходит из-за всплеска PRE (связи), который вызывает всплеск тока t _ck = 10 мс из-за постоянной V _TE = -30 мВ. Рассеиваемая энергия E _{syn, c} из-за связи (не включая огонь) в синапсе определяется по формуле:

Esyn, c = tck∑iVTE2 ∕ (Ri + RMOS) ∕ (NM),

, где R _i — сопротивление i -го синапса, R _MOS — сопротивление транзистора MOS во включенном состоянии, N и M — числа PRE ( N = 784 в нашем имитация) и POST ( M = 1 в нашем моделировании), соответственно, и суммирование распространяется на все синапсы, которые были активированы спайком PRE.В наших расчетах для простоты мы использовали постоянное сопротивление R _MOS = 2,4 кОм. Красные закрашенные точки на рисунке 8A показывают вычисленное значение E _{syn, c} из-за режима связи, достигающее пика около 80 пДж, когда паттерн представлен в потенцированные синапсы после стабильного обучения в нейроморфной сети. Соответствующая рассеиваемая мощность P _{syn, c} = E _{syn, c} / t _ck находится в диапазоне 8 нВт. Рассеиваемая энергия ниже на начальных этапах, когда паттерн еще не изучен, учитывая относительно низкую проводимость синапсов паттерна.

Рис. 8. Энергия E _syn и средняя мощность P _syn на синапс как функция времени в процессе обучения на рис. 7 (A) и соответствующая гистограмма распределения энергопотребления E _{syn, c} из-за связи с 4,2 с до 7 с, а именно после завершения потенцирования / депрессии (B) . Потребление из-за связи (красный цвет) напрямую вызвано выбросами PRE, в то время как энергия огня (синим цветом) соответствует событиям установки / сброса, вызванным всплесками POST.Энергетическая гистограмма показывает 3 уровня энергии: Группа I около 80 пДж отражает передачу импульсов паттерна в потенцированных синапсах. Группа II около 5 пДж представляет собой передачу шумовых всплесков в синапсах с потенцированным паттерном, тогда как группа III чуть ниже 100 фДж соответствует шумовым всплескам в подавленных фоновых синапсах.

На фиг. 8B показано распределение E _{syn, c} из-за пикового обмена данными после объединения весов между т. = 4,2 с и 7 с на фиг. 8A.Обратите внимание, что существует 3 подраспределения E _{syn, c}, состоящих из диапазона высокой энергии (группа I) из-за пиков структуры и диапазона низкой энергии, включая средне-низкое подраспределение (группа II) и экстремальное низкое подраспределение (группа III). Группу II можно отнести к шумовым спайкам, возбуждающим синапсы с потенцированными паттернами, которые имеют большой вес, но лишь немногие из них активируются шумовыми спайками. С другой стороны, к группе III можно отнести шумовые всплески, возбуждающие фоновые депрессивные синапсы, что соответствует относительно небольшому количеству синапсов с малым весом в среднем.

На рисунке 8A также показано вычисленное значение E _{syn, f}, соответствующее событию возгорания, когда пик POST перекрывается с импульсом PRE, что приводит к возникновению LTP или LTD. Эти события обычно связаны с гораздо большим V _TE и большим соответствующим током по сравнению с пиковым сигналом связи, поскольку для обновления сопротивления PCM требуются переходы установки и сброса со значительным джоулевым нагревом. С другой стороны, из-за малой длительности импульса t _P = 40 нс рассеяние энергии составляет около 1 пДж, следовательно, незначительно по сравнению с энергией связи.

Последовательное или параллельное обучение множественных шаблонов

Для онлайн-обучения шаблонов без учителя важно продемонстрировать не только изучение определенного шаблона, но и способность забыть предыдущий шаблон и изучить новый. Способность переконфигурировать синаптические веса путем изучения нового паттерна на самом деле является ключевой особенностью для быстрого взаимодействия со стимулами из постоянно меняющейся среды, как в реальном мире. Чтобы проверить функцию реконфигурации в нашей нейроморфной сети, мы представили входной шаблон для нейронов PRE в течение 7 секунд, затем мы представили другой шаблон, в котором и первый, и второй шаблоны были выбраны из базы данных MNIST.На рисунке 9 показаны результаты моделирования, включая первый образец (a), второй образец (b), цветные карты синаптических весов для t = 7 с (c), t = 7,5 с (d), и t = 14 с (е), а синаптическая проводимость 1 / R как функция времени (f). В течение первых 7 с паттерн «1» и шум обеспечивались с равной вероятностью 50%: средние синаптические веса показывают потенцирование весов паттернов синапсов на 0,5 с, что соответствует рисунку 7. В то же время фоновые синапсы постепенно подавляются, и картина полностью усваивается через 1 с, что также показано весами на 7 с на Рисунке 9C.Через 7 с входной шаблон внезапно меняется с «1» на «2», что вызывает снижение весов в шаблоне «1» и усиление весов в шаблоне «2». Для синапсов, оставшихся в области фона или паттерна, изменения проводимости не наблюдается. Паттерн «2» полностью выучивается примерно через 9 секунд, при этом нажатие занимает немного больше времени. Последовательное обучение 2 шаблонов дополнительно описано в видеоролике M2 в дополнительном материале.

Рисунок 9. Результаты моделирования для изучения и обновления шаблонов.Образец «1» и шум (A) были представлены в течение первых 7 секунд, затем были представлены образец «2» (B) и шум за последние 7 секунд . После первых 7 секунд в A был изучен образец «1» (C) . После начала с «2» синапсы показали смешанную специализацию на 7,5 с в B (D) , где «1» забывалась, а «2» изучалась. Наконец, на 14 секунде в C (E) было запрограммировано «2». (F) показывает временную эволюцию синапсов с начальным обучением «1» с последующим обновлением «2.”

Мы также проверили возможность изучения нескольких шаблонов параллельно, а не последовательно, как показано на рисунке 9. Поскольку нейрон может специализироваться только на одном шаблоне за раз (см. Рисунок 9), мы расширили моделирование до сети из нескольких M нейроны в слое POST. На рис. 10А показана полностью подключенная сеть, включающая N PRE-нейронов и 3 POST-нейрона во 2-м слое, где альтернативно представлены 3 различных паттерна, как показано на рис. 10B. Цель состоит в том, чтобы каждый из 3 нейронов в конечном итоге специализировался на отдельном паттерне, таким образом имитируя способность распознавать различные паттерны, такие как буквы, числа или слова, нашим мозгом.Чтобы избежать совместной специализации по одному и тому же паттерну, 3 нейрона были связаны тормозными синапсами, где успешный пожар в любом нейроне приводит к частичной разрядке внутреннего потенциала во всех других нейронах, чтобы подавить огонь в соответствии с тем же паттерном и поощрять специализацию по другим образцам. Тормозящие синапсы имеют фиксированный вес, поэтому они могут быть реализованы с помощью простых резисторов. Три входных шаблона на рисунке 10B были представлены с вероятностью 5% каждая, а остальные 85% состояли из шума со средним числом пиков PRE, равным 4 за эпоху, или 0.5% от всех PRE. Такой низкий процент шумовой активности по сравнению с PRE уравновешивается относительно большой частотой шума, равной 85%. По прошествии смоделированного общего времени, равного 300 с, 3 различных паттерна были изучены каждый в разных нейронах, как показано окончательными синаптическими весами на рисунке 10C. Уменьшение скорости представления шаблонов ниже 5% на рисунке 10 приведет к снижению скорости обучения, а увеличение скорости приведет к нестабильности обучения. Фактически, мы наблюдали, что высокая скорость представления паттернов заставляет сеть изучать наложенные паттерны (например,g., «1» плюс «2») или образцы различий (например, «1» с исключенными пикселями «2»). Это результат взаимодействия различных паттернов в STDP. Низкая частота паттернов помогает снизить вероятность взаимодействия между различными паттернами.

Рис. 10. Результаты моделирования для обучения множественным образцам . Первый слой с 28 × 28 = 784 нейронами полностью связан с тремя нейронами второго слоя, каждый из которых связан с тремя тормозными синапсами (A) .Мы предоставили на вход три шаблона «1», «2» и «3» (B) . Три нейрона специализируются на разных паттернах (C) . (D) показывает эволюцию синапсов, связанных с одним из постнейронов, в частности, средний вес для синапсов паттерна «1», «2», «3» и фона. В то время как фон постепенно уменьшается, заученный образец (наивысшая средняя проводимость) со временем изменяется из-за интерференции между образцами.

На рис. 10D показаны синаптические веса как функция времени, включая веса паттернов и веса фона (показаны только синапсы, принадлежащие фону во всех 3 паттернах).Обучение происходит за относительно короткое время в начале моделирования, в то время как снижение веса фона требует около 200 с из-за низкой активности шума. Обратите внимание также на значительные колебания весов шаблонов, которые возникают из-за нестабильности весов шаблонов из-за шума. В частности, нейрон специализируется на одном единственном паттерне за раз, что соответствует наивысшей проводимости 10 ⁻⁴ Ом ⁻¹. Однако сеть не может стабилизироваться на одном шаблоне из-за интерференции с разными шаблонами.Тем не менее, сеть способна распознавать различные шаблоны в разных нейронах POST, хотя иногда разные POST изучают один и тот же шаблон ввода. Это нежелательный эффект из-за низкого тормозящего эффекта, который мы использовали в симуляциях, когда мы разряжали только 20% емкости нейрона во время тормозящего действия. Увеличение тормозящего фактора улучшило бы избирательность к входным паттернам, хотя оно также могло бы вызвать блокаду некоторых нейронов POST из-за повторного срабатывания других успешных нейронов POST.Таким образом, необходимо тщательно искать компромисс, чтобы минимизировать события блокады, максимизировать эффективность обучения и минимизировать время обучения. Параллельное обучение 3 шаблонов дополнительно описано в видеоролике M3 в дополнительных материалах.

Обсуждение

Снижение энергопотребления за счет связи с импульсами

Наши результаты поддерживают устройства PCM как высокофункциональные синапсы с возможностью обучения и низким энергопотреблением, необходимым для синаптической пластичности. Однако ключевым ограничением предложенной схемы является относительно большая мощность, потребляемая во время связи (рисунок 8).Предполагая, что плотность синапсов составляет 10 ¹¹ см ⁻², как в коре головного мозга человека, мощность на синапс 8 нВт соответствует плотности мощности почти 1 кВт · см ⁻², что сравнимо с многоядерным процессором в обычные вычисления фон Неймана. Большое энергопотребление связано с относительно длительным выбросом тока, продолжающимся 10 мс, в ответ на выброс PRE, приложенный к затвору транзистора, где относительно большая ширина импульса продиктована динамикой STDP в масштабе времени 10–100 мс для реального времени. обучение и взаимодействие (Би и Пу, 1998).Тем не менее, можно использовать пиковый V _TE, чтобы уменьшить рассеиваемую энергию во время выброса. Например, на рисунке 11 показана форма волны пика V _TE, состоящая из импульсов t _пика = 1 мкс ширины и периода пика T _пика = 1 мс, что соответствует частоте пика 1 кГц и рабочему циклу. из 10 ⁻³. Уменьшенный рабочий цикл приводит к снижению энергопотребления в 10 ³ раз, что явно выводит наше нейроморфное решение на территорию микросхем с низким энергопотреблением.

Рисунок 11. Схема реализации связи с низким энергопотреблением . Вместо применения постоянного V _TE = -30 мВ, последовательности всплесков длительностью t _{всплеск} могут обеспечить эффективную связь (A) , одновременно уменьшая потребление энергии и мощности в t раз. _{всплеск} / T _{всплеск}, где T _spike — это время между соседними импульсами (B) .

Дополнительным преимуществом использования пикового напряжения V _TE с малым рабочим циклом является возможность уменьшения емкости в каскаде интегратора нейрона.Фактически, емкость можно оценить как:

, где ΔQ — интегральный заряд, вносимый током, равный ΔQ = IΔt в случае постоянного V _TE, как на рисунке 2. Предполагая, что массив из 784 нейронов PRE с 10% потенцированных синапсов после обучения, V _TE, равное −30 мВ, сопротивление потенцированного синапса 15 кОм и пороговое напряжение компаратора V _th = 0,5 В, получаем емкость около 3 мкФ, что явно недопустимо в интегральной схеме.Рабочий цикл 10 ^-3 приведет к уменьшению емкости в 10 ³ раз, следовательно, в диапазоне нескольких нФ. Дальнейшее снижение энергопотребления и емкости интегратора может быть получено за счет уменьшения рабочего цикла, значения V _TE и проводимости PCM в потенцированном состоянии, например, путем применения подходящих материалов с низкой проводимостью с фазовым переходом. или уменьшив размер нагревателя, контролируя поперечное сечение устройства PCM.Разделение каналов связи и огня с помощью архитектуры синапса 2T1R позволит дополнительно снизить потребление тока и площадь конденсатора за счет допорогового смещения и короткой длительности импульса затвора связи (Kim et al., 2015; Wang et al., 2015). Наконец, принятие ускоренной небиологической динамики в десятые доли нс вместо диапазона 10 мс может позволить получить меньшие значения интегрированных емкостей в диапазоне сотен фФ.

Еще одна проблема — энергия заряда емкости провода, которая в импульсной схеме выше.Синапсы расположены в относительно большом массиве, следовательно, провода будут вызывать высокую паразитную емкость, что приведет к увеличению емкостного рассеяния энергии в импульсной схеме. Один из способов уменьшить проблему — организовать синапсы в несколько меньших массивов синапсов с более короткими межсоединениями. Такой подход уменьшит вхождение / разветвление нейронов, однако при правильном проектировании нейроморфной сети проблема может быть приемлемой, сохраняя при этом снижение рассеивания энергии из-за синапсов.Емкостная энергия также может быть уменьшена за счет подходящего масштабирования напряжения с помощью проектирования PCM.

Многослойная нейроморфная сеть

Чтобы оценить эффективность обучения нейроморфной сети с синапсами PCM, мы выполнили 100 симуляций обучения паттернам с общим временем 2 с на каждую симуляцию. Мы оценили вероятность распознавания P _learn как число n _{p, f} событий пожара в POST-нейроне в соответствии с представлением паттерна «1», деленное на общее количество n _p появлений того же шаблон, P _узнать = n _{p, f} / n _p (см. рисунок 12A).Точно так же мы оценили вероятность ошибки P _err как число n _{n, f} пожарных событий POST, происходящих в соответствии с представлением шума на входе (ложные распознавания), деленное на общее количество n _n из появление входного шума, P _err = n _{n, f} / n _n. Обратите внимание, что n _p + n _n = n, где n — общее количество всплесков PRE в пределах 2-секундного интервала моделирования. В двухуровневой сети с 28 × 28 PRE и 1 нейроном POST, P _learn было равно 33%, а P _err было около 6%, что совершенно неудовлетворительно для целей онлайн-обучения и распознавания.Мы обнаружили, что неудачное обучение в большинстве случаев происходило из-за депрессии синапсов паттернов в случае шума, вызывающего пожар POST, с последующим представлением паттерна во входных данных. Фактически, PCM особенно склонен к полной депрессии при Δt <0, поскольку импульс сброса приводит к большому увеличению сопротивления всего за один выстрел. После этого события депрессии потенцирование синапсов паттернов довольно сложно, поскольку ток, протекающий в депрессивных синапсах паттернов, чрезвычайно низок, что делает событие пожара POST в ответ на паттерн представления весьма маловероятным.

Рисунок 12. Результаты многоуровневого моделирования . Количество n импульсов PRE состоит из n _p шаблонов и n _n шумовых входов. n _p состоит из n _{p, f} (шаблон, приводящий к выбросу на выходе) и n _{p, 0} (отсутствие распознавания). n _n состоит из n _{n, f} (ложное распознавание) и n _{n, 0} (отсутствие всплеска входного шума) (A) . После входного слоя с 28 × 28 нейронами реализуются второй уровень с переменными M нейронами и третий уровень с одним выходным нейроном (B) .Скорость распознавания P _learn = n _{p, f} / n _p увеличивается по отношению к двухуровневой сети и увеличивается с увеличением числа M нейронов второго уровня (C) , в то время как частота ошибок P _err = n _{n, f} / n _n уменьшает (D) . P _Learn дополнительно увеличивается для оптимизированных условий (более низкий уровень шума), достигая распознавания 95,5%, в то время как P _err падает до 0,35%.

Чтобы решить эту проблему и повысить вероятность распознавания, мы реализовали трехуровневую сеть, как показано на рисунке 12B.Это было сделано путем вставки промежуточного слоя с M нейронами между входной сетчаткой 28 × 28 и выходным слоем, состоящим из одного нейрона. Все нейроны между первым и вторым слоями были связаны, а все нейроны второго уровня были подключены к выходному нейрону, что сделало сеть полностью связанной архитектурой. Количество M нейронов во втором слое варьировалось для изучения эффективности распознавания и частоты ошибок с тем же шаблоном и условиями шума, что и в расчетах на рисунке 7.На рисунке 12 показаны вычисленная вероятность распознавания (c) и вероятность ошибки (d) как функция M. Вероятность распознавания увеличивается с M от почти 36% до 76%, в то время как частота ошибок уменьшается с 6 до 3%, поскольку показано синими линиями. Улучшение связано с компенсацией блокады синапсов дополнительным слоем за счет увеличения количества параллельных каналов.

Для дальнейшего повышения эффективности сети мы снизили входной шум с 6,5 до 5,5%. Оптимизированные результаты показаны красной кривой на рисунках 12C, D.Снижение шума приводит к небольшому увеличению времени, необходимого для подавления фоновых синапсов. С другой стороны, эффективность распознавания увеличивается до 95,5% для 256 нейронов во втором слое, а вероятность ошибки снижается до 0,35% за время моделирования 2 с. Эти результаты убедительно подтверждают нейроморфный чип на основе PCM для неконтролируемого обучения и распознавания в режиме онлайн.

Влияние плотности шума на эффективность обучения

Представление шума, чередующееся с шаблоном, позволяет правильно подавить фон и неконтролируемое обновление шаблона в режиме онлайн.Случайность и некорреляция шума допускают общую депрессию фона и, в целом, механизм забывания. На рисунке 13 более подробно показано влияние шума на эффективность обучения. Мы выполнили моделирование обучения шаблону, как показано на рисунке 7, варьируя плотность входного шума, а именно средний процент PRE, вызывающего всплеск шума. P _Learn показывает уменьшение для увеличения плотности шума, что объясняется конкуренцией между обучением шаблонов, вызванным появлением входных шаблонов, и усилением забывания шаблонов, вызванным шумом.В то же время для увеличения шума увеличивается P _err из-за увеличения вклада тока шума. Однако обратите внимание, что нулевой шум, который кажется наилучшей ситуацией, неприменим, поскольку фоновая депрессия и обновление шаблона, как на Рисунке 9, были бы невозможны. Таким образом, необходимо тщательно выбирать компромисс между плотностью шума и эффективностью обучения.

Рис. 13. Вероятность распознавания входного паттерна P _{выучить}, сплошная линия, и вероятность ложных срабатываний P _err, пунктирная линия, как функция входного шума .

В заключение наша работа демонстрирует электронные синапсы на основе PCM, основанные на архитектуре 1T1R. Синапсы поддерживают STDP благодаря зависящему от времени перекрытию между PRE и POST-пиками в цепи 1T1R. Он-лайн обучение, распознавание, забывание и обновление паттернов демонстрируется симуляциями, предполагающими чередование паттернов и шумовых всплесков из слоя PRE. Снижение энергопотребления и повышение эффективности распознавания обсуждаются с помощью результатов моделирования.Эти результаты подтверждают, что PCM является многообещающим элементом электронных синапсов в будущем нейроморфном оборудовании.

Авторские взносы

SA предоставила моделирование нейроморфных цепей для обучения и распознавания, в то время как NC и ML предоставили экспериментальные данные. Все авторы обсудили результаты и внесли свой вклад в подготовку рукописи. DI руководил исследованием.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы благодарят С. Балатти и З.-К. Ванга за несколько обсуждений. Эта работа была частично поддержана грантом ERC Consolidator № 648635 «Вычисления с резистивным переключением за пределами CMOS».

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fnins.2016.00056

Список литературы

Амброджио, С., Балатти, С., Нарди, Ф., Факкинетти, С., и Иелмини, Д. (2013). Пластичность, зависящая от времени всплеска в резистивной коммутационной памяти, выбранной транзистором. Нанотехнологии 24: 384012. DOI: 10.1088 / 0957-4484 / 24/38/384012

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Annunziata, R., Zuliani, P., Borghi, M., De Sandre, G., Scotti, L., Prelini, C., et al. (2009). Технология памяти с фазовым переходом для приложений со встроенной энергонезависимой памятью для 90 нм и выше. IEDM Tech. Копать землю. 97–100.DOI: 10.1109 / iedm.2009.5424413

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Балатти, С., Амброджо, С., Ван, З. К., и Иелмини, Д. (2015). Истинная генерация случайных чисел за счет изменения резистивного переключения в устройствах на основе оксидов. IEEE J. Emerg. Выбирать. Темы Circ. Sys. 5, 214–221. DOI: 10.1109 / JETCAS.2015.2426492

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bi, G.-Q., and Poo, M.-M. (1998). Синаптические модификации в культивируемых нейронах гиппокампа: зависимость от времени спайков, синаптической силы и типа постсинаптических клеток. J. Neurosci. 18, 10464.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Бихлер О., Сури М., Кверлиоз Д., Вийом Д., Де Сальво Б. и Гамрат К. (2012). Извлечение визуальных паттернов с использованием энергоэффективной нейроморфной архитектуры синапсов 2-PCM. IEEE Trans. Электр. Dev. 59, 2206–2214. DOI: 10.1109 / TED.2012.2197951

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Берр, Г. У., Шелби, Р. М., ди Нольфо, К., Янг, Дж. У., Шеной, Р. С., Нараянан, П., и другие. (2014). «Экспериментальная демонстрация и определение допустимости крупномасштабной нейронной сети (165 000 синапсов) с использованием памяти с фазовым переходом в качестве элемента синаптического веса», в документе Electron Devices Meeting (IEDM), 2014 IEEE International (Сан-Франциско, Калифорния: IEEE) , 29.5.1–29.5.4. DOI: 10.1109 / iedm.2014.7047135

CrossRef Полный текст

Кассинерио, М., Чоккини, Н., Иелмини, Д. (2013). Логические вычисления в материалах с фазовым переходом путем переключения пороговых значений и памяти. Adv. Мат. 25, 5975–5980. DOI: 10.1002 / adma.201301940

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Eryilmaz, S. B., Kuzum, D., Jeyasingh, R., Kim, S., BrightSky, M., Lam, C., et al. (2014). Подобное мозгу ассоциативное обучение с использованием энергонезависимого синаптического устройства с изменением фазы в нанометровом масштабе. Фронт. Neurosci. 8: 205. DOI: 10.3389 / fnins.2014.00205

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гарбин, Д., Vianello, E., Bichler, O., Rafhay, Q., Gamrat, C., Ghibaudo, G., et al. (2015). HfO ₂ — Устройства OxRAM на основе как синапсы для сверточных нейронных сетей. IEEE Trans. Электр. Dev. 62, 2494–2501. DOI: 10.1109 / TED.2015.2440102

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хоссейни П., Себастьян А., Папандреу Н., Райт К. Д. и Бхаскаран Х. (2015). Вычисления на основе накопления с использованием памяти с фазовым переходом с устройствами доступа на полевых транзисторах. IEEE Electr.Dev. Lett. 36, 975–977. DOI: 10.1109 / LED.2015.2457243

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Иелмини, Д., и Чжан, Ю. (2007). Аналитическая модель подпороговой проводимости и порогового переключения в устройствах памяти на основе халькогенидов. J. Appl. Phys. 102, 054517. doi: 10.1063 / 1.2773688

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Индивери Г., Линарес-Барранко Б., Легенштейн Р., Делигеоргис Г. и Продромакис Т. (2013). Интеграция наноразмерных мемристорных синапсов в нейроморфные вычислительные архитектуры. Нанотехнологии 24: 384010. DOI: 10.1088 / 0957-4484 / 24/38/384010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Indiveri, G., and Liu, S.-C. (2015). Память и обработка информации в нейроморфных системах. Proc. IEEE 103, 1379–1397. DOI: 10.1109 / JPROC.2015.2444094

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джо, С. Х., Чанг, Т., Эбонг, И., Бхадвия, Б. Б., Мазумдер, П., и Лу, В. (2010). Наноразмерное мемристорное устройство как синапс в нейроморфных системах. Nano Lett. 10, 1297. doi: 10.1021 / nl2h

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кау, Д. К., Танг, С., Карпов, И. В., Додж, Р., Клен, Б., Калб, Дж. А. и др. (2009). «Стекируемая память с фазовым переходом в точке пересечения», в Electron Devices Meeting (IEDM), 2009 IEEE International (Балтимор, Мэриленд: IEEE), 617–620. DOI: 10.1109 / IEDM.2009.5424263

CrossRef Полный текст

Ким, С., Исии, М., Льюис, С., Перри, Т., BrightSky, M., Kim, W., et al. (2015). Нейроморфное ядро NVM с синаптическим массивом памяти с фазовым переходом из 64 тыс. Ячеек (256 × 256) со встроенными нейронными цепями для непрерывного обучения на месте. IEDM Tech. Копать землю. 443.

Кузум Д., Джейсингх Р. Г. Д., Ли Б. и Вонг Х.-С. П. (2012). Наноэлектронные программируемые синапсы на основе материалов с фазовым переходом для мозговых вычислений. Nano Lett. 12, 2179. doi: 10.1021 / nl201040y

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

ЛеКун, Ю., Боттоу Л., Бенжио Ю. и Хаффнер П. (1998). Применение градиентного обучения для распознавания документов. Proc. IEEE 86, 2278–2324. DOI: 10.1109 / 5.726791

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Оно, Т., Хасегава, Т., Цуруока, Т., Терабе, К., Гимзевски, Дж. К., и Аоно, М. (2011). Кратковременная пластичность и долговременная потенциация, имитируемые в одиночных неорганических синапсах. Nat. Матер. 10, 591–595. DOI: 10.1038 / nmat3054

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Прециозо, М., Меррих-Баят, Ф., Хоскинс, Б. Д., Адам, Г. К., Лихарев, К. К., Струков, Д. Б. (2015). Обучение и работа интегрированной нейроморфной сети на основе металлооксидных мемристоров. Природа 521, 61–64. DOI: 10.1038 / природа14441

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кверлиоз Д., Бихлер О., Винсент А. Ф. и Гамрат К. (2015). Биоинспектированное программирование запоминающих устройств для реализации механизма вывода. Proc. IEEE 103, 1398–1416.DOI: 10.1109 / JPROC.2015.2437616

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сервалли Г. (2009). Технология Phase Change Memory поколения 45 нм. IEDM Tech. Раскопать . 113, 113–116. DOI: 10.1109 / iedm.2009.5424409

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сури М., Бихлер О., Кверлиоз Д., Куэто О., Перниола Л., Соуза В. и др. (2011). Память с фазовым переходом как синапс для сверхплотных нейроморфных систем: применение для извлечения сложных визуальных образов. IEDM Tech. Копать землю. 79–82. DOI: 10.1109 / iedm.2011.6131488

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сури М., Бихлер О., Кверлиоз Д., Пальма Г., Вианелло Э., Вийом Д. и др. (2012). Устройства CBRAM как бинарные синапсы для маломощных стохастических нейроморфных систем: слуховые (улитка) и визуальные (сетчатка) приложения когнитивной обработки. IEDM Tech. Копать землю. 235–238. DOI: 10.1109 / IEDM.2012.6479017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сури, М., Querlioz, D., Bichler, O., Palma, G., Vianello, E., Vuillaume, D., et al. (2013). Стохастические вычисления, вдохновленные биологией, с использованием двоичных синапсов CBRAM. IEEE Trans. Электронные устройства 60, 2402. DOI: 10.1109 / TED.2013.2263000

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Thomas, A., Niehöerster, S., Fabretti, S., Shepheard, N., Kushel, O., Kuepper, K., et al. (2015). Мемристоры на основе туннельных переходов как искусственные синапсы. Фронт. Neurosci. 9: 241. doi: 10.3389 / fnins.2015.00241

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Винсент, А.Ф., Ларрок, Дж., Локателли, Н., Бен Ромдхан, Н., Бихлер, О., Гамрат, К., и др. (2015). Магнитная память с передачей спинового момента как стохастический мемристивный синапс для нейроморфных систем. IEEE Trans. Биомед. Circ. Syst. 9, 166–174. DOI: 10.1109 / TBCAS.2015.2414423

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ю, С., Гао, Б., Фанг, З., Ю, Х., Канг Дж. И Вонг Х.-С. П. (2013). Электронное синаптическое устройство на основе низкоэнергетических оксидов для нейроморфных зрительных систем с устойчивостью к вариациям устройства. Adv. Матер. 25, 1774. DOI: 10.1002 / adma.201203680

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yu, S., Wu, Y., Jeyasingh, R., Kuzum, D., and Wong, H.-S. П. (2011). Электронное синапсовое устройство на основе резистивной коммутационной памяти на основе оксидов металлов для нейроморфных вычислений. IEEE Trans.Электр. Dev. 58, 2729. doi: 10.1109 / TED.2011.2147791

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, З. К., Амброджио, С., Балатти, С., Иелмини, Д. (2015). Искусственный синапс с 2 транзисторами и 1 резистором, способный к обмену данными и стохастическому обучению в нейроморфных системах. Фронт. Neurosci. 8: 438. DOI: 10.3389 / fnins.2014.00438

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вонг, Х.-С. П., Рау, С., Ким, С. Б., Лян, Дж., Reifenberg, J. P., Rajendran, B., et al. (2010). Память смены фаз. Proc. IEEE 98, 2201–2227. DOI: 10.1109 / JPROC.2010.2070050

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Райт, К. Д., Лю, Ю., Кохари, К. И., Азиз, М. М., и Хикен, Р. Дж. (2011). Арифметические и биологические вычисления с использованием материалов с фазовым переходом. Adv. Матер. 23, 3408. DOI: 10.1002 / adma.201101060

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зулиани, П., Varesi, E., Palumbo, E., Borghi, M., Tortorelli, I., Erbetta, D., et al. (2013). Преодоление температурных ограничений в памяти с изменением фазы с помощью оптимизированного Ge _x Sb _y Te _z. IEEE Trans. Электр. Dev. 60, 4020–4026. DOI: 10.1109 / TED.2013.2285403

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ключ к максимальной прибыли

Мы все слышали о рыночных пузырях, и многие из нас знают кого-то, кто попал в них. Хотя из прошлых пузырей можно извлечь множество уроков, участников рынка все равно затягивает каждый раз, когда возникает новый.Пузырь — это лишь одна из нескольких рыночных фаз, и, чтобы вас не застали врасплох, важно знать, что это за фазы.

Понимание того, как работают рынки, и хорошее владение техническим анализом могут помочь вам распознать рыночные циклы.

Ключевые выводы

Рынки движутся в четыре фазы; Понимание того, как работает каждая фаза и как извлечь из нее пользу, — это разница между путаницей и процветанием.
В фазе накопления рынок достиг дна, и ранние последователи и противники видят возможность вскочить и получить скидки.
В фазе наценки рынок, похоже, выровнялся, и большинство из них на раннем этапе возвращается обратно, в то время как «умные» деньги обналичиваются.
В фазе распределения настроение меняется от слегка медвежьего, цены колеблются, преобладают продавцы, и приближается конец ралли.
На этапе снижения уценки отстающие пытаются продать и спасти то, что могут, в то время как ранние последователи ищут признаки дна, чтобы вернуться на рынок.

4 фазы рыночного цикла

Циклы преобладают во всех сферах жизни; они варьируются от очень краткосрочных, таких как жизненный цикл июньского жука, который живет всего несколько дней, до жизненного цикла планеты, который занимает миллиарды лет.

Независимо от того, какой рынок вы имеете в виду, все они проходят одни и те же фазы и являются цикличными. Они поднимаются, достигают пика, падают, а затем достигают дна. Когда один рыночный цикл заканчивается, начинается следующий.

Проблема в том, что большинство инвесторов и трейдеров либо не осознают цикличность рынков, либо забывают ожидать окончания текущей рыночной фазы. Еще одна важная проблема заключается в том, что даже если вы согласны с существованием циклов, почти невозможно выбрать верх или низ одного из них.Но понимание циклов необходимо, если вы хотите максимизировать инвестиционную или торговую прибыль. Вот четыре основных компонента рыночного цикла и то, как их распознать.

1. Фаза накопления

Эта фаза происходит после того, как рынок достиг дна и новаторы (корпоративные инсайдеры и несколько ценных инвесторов) и первые последователи (умные управляющие деньгами и опытные трейдеры) начинают покупать, полагая, что худшее уже позади. На этом этапе оценки очень привлекательны, а общее настроение рынка по-прежнему остается медвежьим.

Статьи в средствах массовой информации проповедуют обреченность и мрак, а те, кто давно пережил худший период медвежьего рынка, недавно сдались и с отвращением продали оставшуюся часть своих активов.

Однако на этапе накопления цены выровнялись, и на каждого продавца, бросившего полотенце, найдется кто-то, кто заберет его со значительной скидкой. В целом настроения участников рынка начинают меняться с негативных на нейтральные.

2. Этап наценки

На данном этапе рынок какое-то время был стабильным и начинает двигаться вверх.Раннее большинство становится на подножку. В эту группу входят технические специалисты, которые, видя, как рынок демонстрирует все более высокие минимумы и более высокие максимумы, осознают, что направление рынка и настроения изменились.

СМИ начинают обсуждать возможность того, что худшее позади, но безработица продолжает расти, как и сообщения об увольнениях во многих секторах. По мере того, как эта фаза созревает, все больше инвесторов подключаются к подножке, поскольку страх оказаться на рынке вытесняется жадностью и страхом остаться в стороне.

По мере того, как эта фаза подходит к концу, в игру вступает опоздавшее большинство, и объемы рынка начинают существенно увеличиваться. Здесь преобладает теория большего дурака. Оценки выходят далеко за рамки исторических норм, а логика и разум уступают место жадности. В то время как опоздавшее большинство входит в рынок, умные деньги и инсайдеры выгружаются.

Но по мере того, как цены начинают выравниваться или рост замедляется, те отстающие, которые сидели в стороне, видят в этом возможность покупки и начинают массово прыгать.Цены совершают последнее параболическое движение, известное в техническом анализе как кульминация продаж, когда часто случаются наибольшие прибыли за самые короткие периоды. Но цикл приближается к вершине. Во время этой фазы настроения меняются от нейтральных к бычьим к откровенно эйфорической.

3. Этап распределения

В третьей фазе рыночного цикла продавцы начинают доминировать. Эта часть цикла определяется периодом, когда бычьи настроения предыдущей фазы превращаются в смешанные настроения.Цены часто могут оставаться заблокированными в торговом диапазоне, который может длиться несколько недель или даже месяцев.

Например, когда промышленный индекс Доу-Джонса (DJIA) достиг пика в феврале 2020 года, он торговался ниже своего предыдущего пика и оставался на нем в течение нескольких месяцев.

Но фаза распространения может приходить и уходить быстро. Для Nasdaq Composite фаза распределения длилась менее месяца, так как она достигла пика в феврале 2020 года и вскоре после этого выросла.

Когда эта фаза заканчивается, рынок меняет направление.Классические модели, такие как двойные и тройные вершины, а также модели «голова и плечи», являются примерами движений, которые происходят во время фазы распределения.

Текущий бычий рынок существует уже более 12 лет и является самым продолжительным бычьим рынком в истории: индекс S&P 500 вырос более чем на 500% с момента достижения многолетних минимумов в марте 2009 года. Недавняя пандемия COVID-19 привела к небольшой откат, но рынок быстро восстановился и продолжает делать новые максимумы по состоянию на август 2020 года.

Фаза распределения — это очень эмоциональное время для рынков, поскольку инвесторы охвачены периодами полного страха, перемежающегося с надеждой и даже жадностью, поскольку рынок временами может снова взлетать. По многим вопросам оценки чрезвычайно высоки, и инвесторы в стоимость уже давно сидят в стороне. Обычно настроения медленно, но верно начинают меняться, но этот переход может произойти быстро, если его ускорит резко негативное геополитическое событие или крайне плохие экономические новости.

Те, кто не может продать с прибылью, соглашаются на безубыточную цену или небольшой убыток.

4. Этап уценки

Четвертая и последняя фаза цикла — самая болезненная для тех, кто все еще сохраняет позиции. Многие держатся, потому что их вложения упали ниже того, что они за них заплатили, ведя себя как пират, который падает за борт, сжимая слиток золота, отказываясь отпустить его в тщетной надежде на спасение. Это происходит только тогда, когда рынок упал на 50% или более, чем отстающие, многие из которых, купившие во время фазы распределения или ранней уценки, сдаются или капитулируют.

К сожалению, это сигнал к покупке для первых новаторов и знак того, что дно неизбежно. Но, увы, именно новые инвесторы купят обесцененные инвестиции на следующем этапе накопления и получат следующую наценку.

Рисунок 1. Изображение Джули Банг © Investopedia 2019
Время рыночного цикла
Цикл может длиться от нескольких недель до нескольких лет, в зависимости от рассматриваемого рынка и временного горизонта, на который вы смотрите. Дневной трейдер, использующий пятиминутные бары, может видеть четыре или более полных цикла в день, в то время как для инвестора в недвижимость цикл может длиться от 18 до 20 лет.
Рисунок 2: Недельный график Applied Materials (AMAT) с конца 1998 г. по начало 2004 г., показывающий различные рыночные фазы и один цикл мини-фаз с 10-недельным (фиолетовая линия) и 50-недельным (оранжевая линия) скользящими средними.
Изображение Сабрины Цзян © Investopedia 2021
Президентский цикл
Один из лучших примеров феномена рыночного цикла — это влияние четырехлетнего президентского цикла на фондовый рынок, недвижимость, облигации и товары. Теория этого цикла гласит, что экономические жертвы обычно приносятся в течение первых двух лет президентского срока.По мере приближения выборов администрации имеют привычку делать все возможное, чтобы стимулировать экономику, чтобы избиратели приходили на избирательные участки с работой и чувством экономического благополучия.
В год выборов процентные ставки, как правило, ниже, поэтому опытные ипотечные брокеры и агенты по недвижимости часто советуют клиентам планировать ипотечные кредиты со сроком погашения незадолго до выборов.
Фондовый рынок также выиграл от увеличения расходов и снижения процентных ставок в преддверии выборов, что, безусловно, имело место на выборах 1996 и 2000 годов.Большинство президентов знают, что если избиратели недовольны экономикой, когда они идут на избирательные участки, шансов на переизбрание практически нет, как Джордж Буш-старший на собственном опыте убедился в 1992 году.
Итог
Хотя это не всегда очевидно, циклы существуют на всех рынках. Для умных денег фаза накопления — это время покупать, потому что ценности перестали падать, а все остальные по-прежнему медвежьи. Этих инвесторов также называют противниками, поскольку они идут вразрез с общепринятыми рыночными настроениями в то время.Эти же люди продают, когда рынки входят в финальную стадию наценки, которая известна как параболическая или покупательная кульминация. Это когда значения растут быстрее всего, а настроение наиболее оптимистичное, что означает, что рынок готовится к развороту.
Умные инвесторы, которые осознают различные части рыночного цикла, более способны использовать их для получения прибыли. Кроме того, они с меньшей вероятностью будут обмануты, сделав покупку в самый неподходящий момент.
.

Разное