Моделирование систем и процессов, 2016, № Том 9. Вып. 4

ISSN 2219-0767

МОДЕЛИРОВАНИЕ 

СИСТЕМ И ПРОЦЕССОВ

научно-технический журнал

2016
Том 9

Выпуск 4

2016

ВОРОНЕЖСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ИМЕНИ Г.Ф. МОРОЗОВА

ОАО «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ»

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № ФС77-66381 от 14.06.2016

ISSN 2219-0767

Журнал издается 4 выпуска в год

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ И ПРОЦЕССОВ

Редакционная коллегия
Главный редактор 
В.К. Зольников, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой ВГЛТУ

Ответственный секретарь С.А. Евдокимова, канд. техн. наук, доцент ВГЛТУ

Редакционный совет
Председатель 
Д.А. Кожанов генеральный директор АО «НИИЭТ»

Члены редакционного совета

В.И. Анциферова, канд. техн. наук, доцент
Е.А. Аникеев  канд. техн. наук, доцент
А.В. Ачкасов, канд. техн. наук
В.Н. Ачкасов, д-р техн. наук
В.М. Бугаков, д-р техн. наук, доцент
Л.И. Бельчинская, д-р хим. наук, профессор
В.С. Горохов, канд. техн. наук
В.Н.Гриднева, канд. филол. наук, доцент
Ю.Ю.Громов д-р техн. наук, профессор

М.В. Драпалюк, д-р техн. наук, профессор
В.П. Крюков, канд. техн. наук
В.В. Лавлинский д-р. техн. наук, доцент
И.П. Потапов, канд. техн. наук
Ю.С. Сербулов, д-р техн. наук, профессор
А.В. Стариков, д-р техн. наук, доцент
В.С. Стародубцев, д-р техн. наук, профессор
А.И. Стоянов
А.И. Яньков, канд. техн. наук

Разделы журнала
Технические науки
Физико-математические науки
Филологические науки
Химические науки
Экономические науки

Статьи, поступающие в редакцию, рецензируются. Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов. При перепечатке ссылка на журнал обязательна. Материалы публикуются в авторской редакции. За 
достоверность сведений, изложенных в публикациях, ответственность несут авторы. Цена свободная.

Правила доступны на сайте http://www.vgltu.ru/Pages/FreePages/kaf_VT/Default.htm

Учредитель: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. 

Морозова» 

Адрес учредителя и редакции: 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, тел 8 (473)-253-67-08.
Адрес издателя: 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, тел 8 (473)-253-67-08.
ЛР ИД  №00437 от 10.11.99

Подписано в печать 23.12.16 Формат бум. 6084 1/16  Объем 5,78 п.л. Тираж 1000. Заказ № 592
Отпечатано с готового оригинал-макета 24.12.2016 г. Дата выхода в свет 24.12.2016 г.

 Моделирование систем и процессов, 2016
 Воронежский государственный лесотехнический университет, 2016
 ОАО «Научно-исследовательский институт электронной техники», 2016

Содержание

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Аникеев Е.А. Информационные системы управления дорожным движением ...........................5

Зольников В.К., Кулай А.Ю., Крюков В.П., Евдокимова С.А. Состояние разработок элементной базы для систем связи и управления.......................................................................................11

Зольников К.В., Меерсон В.Э., Яньков А.И., Крюков В.П. Результаты испытаний сложных 
микросхем на воздействие тяжелых заряженных частиц ............................................................14

Котов П.А. О начально-граничной задаче применительно к вещественному уравнению теплопроводности..................................................................................................................................16

Котов П.А. О работоспособности систем, представимых вещественными конечномерными 
уравнениями в нормальной форме с линейным дифференциальным оператором ...................19

Курипта О.В., Сербулов Ю.С. Обоснование метода и алгоритма обработка показателей трудовых ресурсов на основе методов статистического анализа .....................................................34

Лавлинский В.В., Ковалевский Д.М., Григорьев Д.С. Метод сравнения смешанных и несмешанных звуковых сигналов на основе wavelet-преобразований.................................................40

Лавлинский В.В., Лядов В.В., Песецкая Т.В. Построение правил принятия решений на основе 
функций принадлежности для оценки психологической особенности человека......................43

Николенко С.Д., Сазонова С.А. Обеспечение безопасности земляных работ с применением 
расчетов прикладной механики......................................................................................................47

Новиков А.И. К вопросу обоснования параметров пневмосистемы лесных семяочистительных машин ........................................................................................................................................52

Рогозин Е.А., Конобеевских В.В., Попов А.Д., Шагиров Т.В., Волков А.А. Классификация 
угроз несанкционированного доступа к «охраняемому информационному ресурсу» в автоматизированных информационных системах органов внутренних дел .........................................55

Сазонова С.А. Обеспечение безопасности гидравлических систем в задачах моделирования 
на стадии проектирования...............................................................................................................58

Сазонова С.А., Николенко С.Д. Расчет коэффициента теплопотерь на начальной стадии пожара с применением информационных технологий ....................................................................63

Сазонова С.А., Николенко С.Д. Численное решение задач в сфере пожарной безопасности .68

Сковпин М.С., Лапшина М.Л. Многокритериальный подход к проектированию пространственно-распределенных позиционных районов создания радиопомех радионавигационным 
приемникам.......................................................................................................................................72

Таперо К.И. Экспериментальное моделирование деградации GaAs/Ge солнечных батарей при 
воздействии ионизирующего излучения космического пространства.......................................76

Таперо К.И., Меерсон В.Э. Методика расчетно-экспериментальной оценки срока службы при 
заданных радиационных условиях космического пространства для изделий с аддитивным и 
неаддитивным характером ионизационных и структурных эффектов.......................................83

Юдина Н.Ю., Лапшина М.Л. Защита информации в информационных системах ...................89

АННОТАЦИИ НА АНГЛИЙСКОМ ЯЗЫКЕ...........................................................................93

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 656.056.4+656.13:681.3
DOI: 10.12737/24574

Информационные системы управления дорожным 

движением

Е.А. Аникеев1

1ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет

имени Г.Ф. Морозова», eanikeev@gmail.com

Аннотация —
Рассмотрены основные алгоритмы 

управления транспортным потоком и уровни управления дорожным движением. Приведено описание и сравнение основных алгоритмов управления движением.

Ключевые слова — Автоматизированное управление 

дорожным движением, адаптивное управление, информационные системы.

I. ВВЕДЕНИЕ

C каждым годом в мире увеличивается количество 

автомобилей. В настоящее время на 1000 россиян 
приходится 331 автомобиль (2016г.). В 2000 году этот 
показатель составлял 132,4 автомобиля. Автомобилизация Воронежского региона – 105 и 256 автомобилей. Таким образом, за последнее десятилетие парк 
транспортных средств в РФ увеличился более чем в 2 
раза. Рост объема перевозок ведет к увеличению интенсивности движения. В условиях городов с исторически сложившейся застройкой приводит к возникновению нехватки пропускной способности дорог [1].

Дорожная сеть – совокупность участков дорог, 

объединенных по административному или географическому признаку. Ежегодный прирост интенсивности движения составляет от 10 до 20 процентов, а 
увеличение 
пропускной 
способности 
улично
дорожной сети (УДС) за этот период не превышает 5 
процентов. Улично-дорожная сеть многих крупных и 
средних городов уже исчерпала резервы пропускной 
способности и находится в условиях постоянного 
образования заторов, создания аварийных ситуаций 
при пропуске транспортных и пешеходных потоков. 

Основной проблемой улично-дорожной сети явля
ется то, что прирост числа автомашин значительно 
опережает темпы строительства новых дорог. Последствиями этой проблемы являются ухудшение 
условий движения, заторы, рост задержек транспорта, 
увеличение расхода топлива, ухудшение экологической обстановки, вибрационное загрязнение, социальный дискомфорт. Возникают очереди и заторы, 
увеличиваются транспортные задержки, что вызывает 
снижение скорости сообщения, перерасход топлива и 

изнашивание транспортных средств. Переменный 
режим движения, частые остановки и скопления автомобилей на перекрестках являются причинами 
ухудшения экологической обстановки, в частности 
повышенного загрязнения воздуха продуктами неполного сгорания топлива. Растет и количество дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Свыше 60 
% всех ДТП приходится на города и другие населенные пункты. При этом на перекрестках, занимающих 
незначительную часть территории города, концентрируется более 30 % всех ДТП. 

II. УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНЫМ ПОТОКОМ 

Существуют различные методы решения основной 

проблемы УДС. Их можно объединить в две группы: 
архитектурно-планировочного и организационного 
характера. К числу архитектурно-планировочных 
мероприятий относятся строительство новых и реконструкция существующих улиц, строительство 
транспортных пересечений в разных уровнях, пешеходных тоннелей, объездных дорог вокруг городов 
для отвода транзитных транспортных потоков и т.д. 
Организационные мероприятия упорядочивают движение на уже существующей улично-дорожной сети. 
К числу таких мероприятий относятся введение одностороннего движения, кругового движения на перекрестках, организация пешеходных переходов и 
пешеходных зон, автомобильных стоянок, остановок 
общественного транспорта и др. 

В то время, как организация мероприятий архитек
турно-планировочного характера требует, помимо 
значительных  капиталовложений, довольно большого периода времени, организационные мероприятия 
способны привести хотя и к временному, но сравнительно быстрому эффекту. В ряде случаев организационные мероприятия выступают в роли единственного средства для решения транспортной проблемы. 
Речь идет об организации движения в исторически 
сложившихся кварталах старых городов, которые 
часто являются памятниками архитектуры и не под

лежат реконструкции. Кроме того, развитие уличнодорожной сети нередко связано с ликвидацией зеленых насаждений, что не всегда является целесообразным [1].

При реализации мероприятий по организации до
рожного движения особая роль принадлежит внедрению технических средств: дорожных знаков и дорожной разметки, средств светофорного регулирования, дорожных ограждений и направляющих устройств. При этом светофорное регулирование является одним из основных средств обеспечения безопасности движения на перекрестках. 

Управление согласованной работой светофоров яв
ляется основной функцией автоматизированной системой управления дорожным движением (АСУДД). В 
нашей стране и за рубежом интенсивно ведутся работы по созданию таких систем. Опыт их эксплуатации 
свидетельствует об их эффективности в решении указанной проблемы [1].

Структура 
управления 
дорожным 
движением 

включает в себя объект управления и систему управления, реализующую методы с помощью средств 
управления. От объекта в систему управления поступают данные о ходе процесса. На основании этих 
данных система вырабатывает управляющие воздействия на объект управления, меняя его состояние.

Объектом управления в дорожном движении явля
ется транспортный поток – совокупность движущихся по дорогам транспортных средств. Водители 
транспортных средств автомобилей обладают свободной волей и реализуют при движении свои частные цели. Транспортный поток как объект управления обладает неприятными с точки зрения управления свойствами: нестационарность, стохастичность, 
неполная управляемость, множественность критериев 
качества управления, сложность измерения характеристик, невозможность проведения масштабных натурных экспериментов [1, 3].

III. УРОВНИ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ 

Первая механическая установка для регулирования 

движения была создана в декабре 1868 года в Лондоне возле здания Британского парламента. Это был 
механизм семафорного типа, управляемый вручную 
при помощи приводных ремней. В тёмное время суток использовался газовый фонарь со светофильтрами красного и зелёного цветов. В 1869 году (через 
три недели) светофор взорвался. После этого в течение полувека в Лондоне светофоры не устанавливались.

Отечественный трехцветный электрический свето
фор с ручным переключением сигналов впервые был 
установлен 15 января 1930 г. в Ленинграде. Сигналы 
переключались регулировщиком вручную. Зелёный 

сигнал располагался сверху устройства, а красный –
внизу. С 1959 года СССР присоединился к Международной конвенции о дорожном движении и к Протоколу о дорожных знаках и сигналах, после чего светофоры приобрели современный вид.

В дальнейшем рост числа автомобилей потребовал 

увеличения числа светофоров. Нужно было управлять 
группами таких устройств и обеспечивать их согласованную работу. Для решения этой задачи были разработаны дорожные контроллеры. Они автоматически переключали сигналы светофоров. Первые модели контроллеров были электромеханические с одной 
программой регулирования. Но интенсивность движения транспорта меняется в различные периоды 
времени. Поэтому для регулирования движения требовался набор программ, учитывающий суточные, 
недельные, сезонные изменения. Для оптимизации 
процесса регулирования были разработаны контроллеры, управляющие переключением программ и работой светофоров в целом.

Многопрограммное жёсткое регулирование спо
собствует снижению задержки, но не является оптимальным. Оно не способно учитывать случайное 
прибытие транспортных средств к перекрестку. Решение этой проблемы стало возможным при использовании адаптивного управления с обратной связью с 
транспортным потоком. Были разработаны новые 
контроллеры, которые получали непрерывную информацию о состоянии транспортного потока от детекторов транспорта, расположенных в зоне перекрестка. Детекторы транспорта предназначены для регистрации проходящих транспортных средств и определения параметров транспортного потока [2].

В крупных городах количество перекрестков со 

светофорным регулированием достигает нескольких 
тысяч. Расстояние между соседним перекрёстками 
обычно невелико, поэтому они должны управляться 
согласованно, иначе будут возникать заторы. Для 
этого контроллеры, управляющие светофорами на 
перекрёстках, связанных по транспортному потоку 
между собой, объединяют в районы координации. 
Таким образом, обеспечивается безостановочный 
проезд через все перекрестки группы при условии 
движения с определенной разрешенной скоростью. 
Этот режим движения известен под названием «зеленая волна».

Дальнейшим развитием идеи координации работы 

отдельных светофоров явилось создание автоматизированных систем управления дорожным движением, 
которые способны управлять светофорной сигнализацией в целом городе, объединяя управляемые светофорные объекты с единым центром управления и 
синхронизируя их работу.

Координированное управление дорожным движе
нием в рамках АСУДД можно разделить на три уровня: стратегический, тактический и локальный.

На стратегическом уровне УДС разбивается на 

районы координации. Для каждого из них создают 
набор базовых ПК, охватывающий все пересечения 
района координации. При этом используют накопленные статистические данные о параметрах транспортных потоков в этом или похожем районе. Таких 
ПК создают несколько, каждый для определённой 
транспортной ситуации. Обычно выделяют три вида 
колебаний характеристик транспортных потоков: 
суточный (утро, день, вечер), недельный (рабочий и 
выходные дни) и сезонный (время года). В районе 
выделяются группы пересечений, состоящие из перекрёстков, связанных между собой по транспортному 
потоку. Например, это может быть городской проспект, как последовательная группа пересечений. 
Между собой эти группы тоже связаны, но слабее. 
Для каждой такой группы рассчитывается набор базовых ПК с учётом сезонных, недельных и суточных 
колебаний. Задачами стратегического уровня являются разработка базовых ПК для групп пересечений, а 
также согласование по времени действия ПК для всех 
групп, входящих в район координации.

Основной задачей, выполняемой на тактическом 

уровне, является корректировка базовых ПК групп 
пересечений под реальную транспортную ситуацию 
на пересечениях в районе координации. Интенсивности транспортных потоков на пересечениях могут 
отличаться от базовых в определённых пределах.

На локальном уровне осуществляется местная кор
рекция программы для каждого перекрёстка. Для этого используются алгоритмы местного гибкого регулирования (МГР). Результатом их работы является 
изменение длительностей сигналов светофорных 
объектов и поведения других периферийных устройств в соответствии с текущей транспортной ситуацией на отдельном пересечении или в районе координации в целом.

На стратегическом уровне через небольшие про
межутки времени корректируются: длительность светофорного цикла управления, длительность зелёных 
сигналов, последовательность фаз, временной сдвиг. 
Коррекция производится на основе данных о параметрах транспортных потоков, собираемых периферийным оборудованием в реальном времени. На тактическом уровне каждые 60-90 секунд определяется 
изменение последовательности фаз, например для 
предоставления приоритета общественному транспорту. Локальный уровень каждую секунду регулирует длительность зелёного сигнала на каждом перекрёстке, реагируя на отдельные транспортные средства [1].

Набор ПК района координации может не использо
вать тактический и локальный уровни. Система 
управления реализует заранее заданный набор ПК 
для всех районов регулирования, периодически корректируемый с учётом статистических данных. В 
этом случае говорят о жёстком регулировании. Кроме 
программ координированного управления, в АСУДД 
при необходимости реализуется ряд специальных 
прикладных алгоритмов. К таким алгоритмам относятся: включение временных участков зелёной улицы 
для проезда спецтранспорта, обнаружение и ликвидация заторовых ситуаций, а также дистанционное 
диспетчерское и местное ручное управление светофорной сигнализацией [1-3].

Все методы регулирования дорожного движения 

могут учитывать или не учитывать текущее изменение транспортного потока, а также применяться для 
отдельных пересечений или их групп.

Перекрестки, удаленные расстояние более 1 км 

друг от друга считаются изолированными по транспортному потоку. Их называют локальными, они могут регулироваться независимо. Алгоритмы управления такими перекрёстками можно разделить на два 
класса. В обоих классах управление сигналами светофоров производится в соответствии с критерием 
минимума суммарных задержек ТС на перекрестке.

Первый класс называют локальными жёсткими ал
горитмами (рис. 1). Он основан на методах определения управляющих параметров регулирования: длительности светофорного цикла и распределения фаз в 
пределах цикла на основе средних характеристик 
транспортного потока.

Второй класс, называемый локальными адаптив
ными алгоритмами, основан на методах переключения сигналов светофоров с учётом поведения транспортного потока в реальном времени. Этот класс 
включает в себя несколько алгоритмов.

Управление на основе интервалов между прибы
вающими ТС или алгоритм поиска разрыва в транспортном потоке используется с 1930х годов. Его 
обычно применяют при средней и низкой интенсивности движения. Длительность каждого сигнала светофора корректируется в зависимости от плотности 
потока с учётом ограничений минимального и максимального времени сигнала. Если по истечении времени действия зелёного сигнала детектор регистрирует ещё одно ТС, прибывшее к перекрёстку, то время работы сигнала увеличивается на некоторый интервал. При этом значение периода не может превысить максимальную величину. Если за время очередного увеличения зеленого сигнала ни одного транспортного средства зарегистрировано не будет, то зеленый сигнал сменяется на красный. Добавочный 
интервал определяется временем, которое требуется 
транспортному средству, после его регистрации де

тектором, на преодоление расстояния от детектора до 
стоп-линии и последующего безопасного проезда 
перекрестка. 

В алгоритме управления на основе длины очереди 

ТС изменение длительности разрешающего сигнала 
происходит с учётом минимизации длины очереди, 

скопившейся за время предыдущего цикла регулирования. В этом алгоритме длительность цикла поддерживается относительно малой, увеличение разрешается только при увеличении интенсивности движения.

Рис. 1. Алгоритмы управления дорожным движением

При использовании управления на основе длины 

очереди и потока насыщения, алгоритм пропускает 
только транспортные средства, которые накопились 
за время действия красного сигнала светофора. Реализуется на основе информации о потоке насыщения 
на каждом подходе к перекрестку. Поток насыщения 
является показателем, зависящим от многих факторов: ширины проезжей части (полосы движения), 
продольного уклона на подходах к перекрестку, состояния дорожного покрытия, видимости перекрестка 
водителем, наличия в зоне перекрестка пешеходов и 
стоящих автомобилей. 

Сетевые методы управления применяются для 

смежных перекрестков, которые связаны в единую 
сеть, расстояния между которыми менее 1 км. Для 
вычисления параметров регулирования необходимы 
данные о транспортной ситуации на всех перекрестках, входящих в сеть. Параметры вычисляются в центральном УП, обычно это длительности циклов регулирования и сдвиги начала циклов на смежных перекрестках.

Сетевое жесткое управление обеспечивает коорди
нацию работы светофоров в некотором районе управления. Одними из самых популярных в мире продуктов для расчёта ПК на сети пересечений являются 
программные пакеты Лаборатории Транспортных и 
Дорожных Исследований (TRRL, Transport and Road 
Research Laboratory) Великобритании. Они используются более чем в 110 странах для разработки ПК и 
моделирования. Наиболее известным является программный комплекс Transyt. Система Transyt определяет оптимальный план координации сигналов всех 
светофоров для сети пересечений в целом. Расчёт 
может производиться для разных видов пересечений: 
регулируемых, нерегулируемых, с круговым движением и пересечений на автомагистралях. 

В основе жёстких алгоритмов управления лежит 

предположение о повторяемости транспортных ситуаций в одни и те же часы суток или дней недели. В 
случае высокой амплитуды значений интенсивности 
транспортного потока они могут не справиться с ситуацией. Это что приведет к лавинообразному росту 
очереди и возможному блокированию смежных пере
Алгоритмы управления ДД

Локальные
Сетевые

Жёсткие

Адаптивные

Поиск разрыва в 
потоке ТС

Длина очереди ТС

Длина очереди ТС 
и величина потока 
насыщения

Жёсткие

Адаптивные

SCOOT

OPAC

UTOPIA

SCATS

Transyt

крестков. В таких случаях наиболее эффективно применение адаптивных методов управления [3]. Следует отметить, что опыт разработки отечественных сетевых адаптивных методов управления невелик по 
сравнению с зарубежным. Поэтому в российских 
АСУДД обычно реализуют или один из вариантов 
сетевых адаптивных алгоритмов, описанных выше, 
или один из зарубежных алгоритмов (табл. 1).

Наиболее распространённой системой (и алгорит
мом) управления является SCOOT (Split, Cycle and 
Offset Optimization Technique), разработанный TRRL 
совместно с Simens и Peek Traffic [4]. Он представляет собой централизованную адаптивную систему 
управления транспортным потоками. Она имеет более 250 реализаций по всему миру.

Таблица 1

Сравнение алгоритмов регулирования движения

Система 

управления

Время в 
пути, %

Задержки 

ТС, %

Остановки 

ТС, %

SCOOT
5 - 29
2 – 28
17 – 37

SCATS
0 – 20
3 – 19
5 – 24

OPAC
10 – 26
–
0 – 55

UTOPIA
0 – 15
0 – 50
–

Система, использующая алгоритм SCOOT, делит 

зону управления на районы. Границы районов расположены вдоль длинных или слабо загруженных дорог. Внутри каждого района обеспечивается сетевая 
координация работы светофоров. Работа системы 
существенно зависит от данных по транспортному 
потоку, получаемых от детекторов транспорта. Система требует большого количества детекторов транспорта, расположенных обычно на выходе со смежного перекрестка, а также непосредственно перед стоплинией.

Процесс оптимизации параметров регулирования в 

SCOOT включает в себя три уровня, каждый из которых которой соответствует оптимизации одного типа 
параметров: Цикл (Cycle), доля фазы (Split) и смещение (Offset).

Цикл регулирования – это продолжительность пол
ного переключения по порядку всех фаз светофора. 
Под долей фазы понимают соотношение времени, 
выделяемого на каждую фазу, долю от продолжительности цикла. Смещение определяется как время 
начала цикла конкретного светофора от заданного 
для всей системы момента времени. Этот параметр 
позволяет согласовать циклы разных перекрестков 
между собой.

На первом уровне для каждого района выполняется 

оптимизация цикла регулирования, для которого определяются базовые длительности фаз на каждом 
перекрестке.

Для принятия решения об изменении длины цикла 

SCOOT вычисляет так называемую степень насыщения всех фаз светофора. Этот показатель представлен 
как процент используемого зеленого сигнала. Алгоритм оценивает, сколько еще ТС успели бы проехать 
перекресток в промежутках между автомобилями, 
которые фиксирует детектор транспорта. Задача 
SCOOT в том, чтобы для самой загруженной фазы 
степень на насыщения составляла бы не более 90 
процентов.

Помимо этого, один раз в течение цикла программа 

рассчитывает коэффициент эффективности по сумме 
вынужденных остановок и времени ожидания автомобилей. В зависимости от значения коэффициента 
SCOOT на втором уровне производит оптимизацию 
долей фазы между перекрёстками района регулирования. Она выполняется один раз в цикл. В каждом 
цикле существует возможность изменения сдвига не 
более, чем на 4 секунды. 

На третьем уровне дорожные контроллеры на пере
сечениях уточняют время переключения фаз и принимается решение об увеличении или уменьшении 
фазы на величину, не превышающую 4 сек. Эта процедура выполняется перед каждым переключением 
фаз и основывается на краткосрочном прогнозе 
транспортной ситуации на перекрестке.

Критерием оптимальности при выборе управляю
щих параметров, как и в Transyt, является взвешенная 
сумма задержек и остановок транспортных средств.

Техническая реализация SCOOT предусматривает 

централизованное управление и не предъявляет высоких требований к локальным контроллерам. Применяемые в настоящее время модификации  SCOOT 
обеспечивают приоритетный пропуск общественного 
транспорта.

Система координированного управления движени
ем Сиднея (SCATS, Sydney Coordinated Adaptive 
Traffic System) – основной конкурент SCOOT и используется в АСУДД более 150 городов. Алгоритм и 
система были разработаны управлением дорог и дорожного движения (Road and Traffic Authority, RTA) 
штата Новый Южный Уэльс в Австралии. Его работа 
и критерии эффективности основаны на методах определения потока насыщения и задержек ТС, аналогичных применяемых в SCOOT. 

Алгоритм SCATS [5] состоит из трёх уровней 

управления: центральный (стратегический), региональный (тактический) и локальный. Для каждого 
перекрестка, компьютер центрального уровня распределяет вычисления между компьютерами региональных центров управления и дорожными контроллерами. 

Система адаптирует программы переключения све
тофорных сигналов в реальном времени в зависимости от изменений транспортного потока и пропуск

ной способности дорожной сети. Она принимает решение на основе информации от транспортных детекторов, расположенных на каждой полосе непосредственно перед стоп-линией у перекрестков. В 
отличие от SCOOT, контроллеры на пересечениях 
могут самостоятельно менять только длину цикла, а 
расписания фаз и смещений после каждого цикла 
выбираются из стандартного набора на региональном 
уровне.

Система прогнозного управления (RHODES, Real
time Hierarchical Optimizing Distributed Effective 
System, 2001), распределенная эффективная система 
для оптимизации в реальном времени, разработана в 
университете Аризоны (The University of Arizona, 
USA). Она используется в некоторых городах в США.

Система RHODES [6] оценивает дорожную обста
новку на нескольких уровнях: перекресток, дорожная 
сеть, распространенные маршруты и рассчитывает 
циклы для светофоров. Решения принимаются с учётом детекторов транспорта и накопленной истории 
движения на контролируемых пересечениях. На основе этих данных система составляет прогноз развития дорожной ситуации. Ключевую роль в прогнозе 
играет алгоритм оценки вероятности поворота автомобиля на каждом конкретном перекрестке. Это позволяет вычислять возможную загрузку соседних 
перекрестков. В качестве отправной точки RHODES 
использует историческое распределение вероятностей поворота, после чего уточняет это распределение данными, полученными за последние пять минут.

Распределенная система управления дорожным 

движением на перекрестке в реальном времени OPAC 
(Optimized Policies for Adaptive Control). Эта система 
была разработана в университете Массачусетса при 
поддержке Министерства транспорта США в начале 
1980-х [7]. 

Эта система отличается от традиционного метода 

управлением длительностью фаз и не использует понятие цикла. Используемый алгоритм управления 
сигналами светофора включает в себя последовательность решений по переключению в фиксированные 
интервалы времени. Решение о том, продлить или 
прекратить текущую фазу, принимается в каждый 
отдельный момент. Для этого используется понятие 
горизонта. Это временной отрезок в 60 секунд, при 
этом первые десять называются головной частью, 
остаток – хвостовой. В головной период от детекторов транспорта в центр управления поступает информация о параметрах транспортного потока, а для 
хвостовой части горизонта эти параметры прогнозируются. Затем с использованием этих данных рассчитываются параметры светофорного регулирования.

Гибридная система управления дорожным движе
нием 
UTOPIA 
(Urban 
Traffic 
Optimization 
by 

Integrated Automation) разработана в Италии. Струк
тура включает в себя локальный и сетевой уровни [8]. 
Сетевой дорожный контроллер генерирует базовый 
ПК, а подключённые к нему локальные контроллеры 
адаптируют его под свои пересечения. Данные о 
транспортном потоке, собираемые ДТ, передаются 
ДК соседних пересечений для прогнозирования трафика. Также эти данные обрабатываются сетевым ДК 
централизованно для обновления базового ПК.

Одной из наиболее эффективных зарубежных сис
тем АСУДД (Urban Traffic Control systems, UTC) является MOTION (Method for the Optimization of Traffic 
Signals In Online Controlled Networks). Для управления в условиях заторов она использует экспертную 
систему [9]. На основании данных о параметрах потоков программный комплекс определяет параметры 
модели текущей транспортной ситуации. Затем, используя экспертную систему, ищет похожую ситуацию и соответствующую ей модель управления. В 
общей сложности MOTION может использовать до
двенадцати заранее рассчитанных стратегий управления.

IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сравнение эффективности описанных выше адап
тивных систем управления является трудной задачей, 
поскольку для этого нужно по очереди опробовать 
каждую из них при одной и той же дорожной сети. 
Поэтому эффективность систем в различной литературе сравнивают на похожих УДС по сравнению с 
отсутствием регулирования или с применением жёсткого регулирования.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Кременец, Ю. А. Технические средства организации 

дорожного движения [Текст] : учебник для вузов /
Ю. А. Кременец, М. П. Печерский, М. Б. Афанасьев. –
М. : ИКЦ «Академкнига», 2005. – 279 с.

[2] Пржибыл, П. Телематика на транспорте [Текст] / 

П. Пржибыл, М. Свитек ; пер. с чешского О. Бузека и 
В. Бузковой ; под редакцией проф. В. В. Сильянова. –
М. : МАДИ (ГТУ), 2003. – 540 с.

[3] Аникеев, Е. А. Архитектура системы управления 

транспортом регионального центра [Текст] / Е. А. 
Аникеев // Моделирование систем и процессов. – 2014. 
– № 3. – С. 4-8.

[4] SCOOT - The world's leading adaptive traffic control sys
tem 
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа: 

http://www.scoot-utc.com. – Загл. с экрана.

[5] The benchmark in  urban traffic control [Электронный

ресурс]. – Режим доступа: http://www.scats.com.au. –
Загл. с экрана.

[6] RHODES to intelligent transportation systems [Электрон
ный ресурс]. – Режим доступа: http://ieeexplore.ieee.org/
document/1392668. – Загл. с экрана.

[7] Implementation of the OPAC adaptive control strategy in a 

traffic signal network [Электронный ресурс]. – Режим
доступа: http://ieeexplore.ieee.org/document/948655. –
Загл. с экрана.

[8]
Urban systems freedom of movement in the city [Электронный
ресурс]. 
–
Режим
доступа: 

https://www.swarco.com/mizar-en/Products/UrbanSystems. – Загл. с экрана.

[9] MOTION-a new on-line traffic signal network control 

system [Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа: 

http://ieeexplore.ieee.org/document/385809. – Загл. с экрана.

УДК 004
DOI: 10.12737/24575

Состояние разработок элементной базы для систем связи 

и управления

В.К. Зольников1, А.Ю. Кулай1, В.П. Крюков2, С.А. Евдокимова1

1ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет

имени Г.Ф. Морозова»

2АО «Научно-исследовательский институт электронной техники»

Аннотация —
В статье рассматривается современ
ное состояние радиоэлектронной промышленности и 
вклад ОАО «НИИЭТ» в ее развитие. Приведены основные перспективные направления научных и практических разработок.

Ключевые слова 
—
Электронное устройство, эле
ментная база, микросхема.

Известно, что развитие электронной промышлен
ности является приоритетной областью развития экономики любой страны, что важно не только само по 
себе, но и во многом способствует развитию прогресса в целом: в науке, в технике, в обеспечении обороноспособности и улучшении социально-бытовых условий и качества жизни населения. 

Применение и использование различных радио
электронных устройств определяются, главным образом, параметрами используемой в них элементной 
базы: степенью интеграции, быстродействием, функциональными возможностями, потребляемой мощностью, массо-габаритными показателями, надежностью и стойкостью к внешним факторам, стоимостью 
и т.п. 

Изделия микроэлектроники, обладающих повы
шенной надежностью и стойкостью используются 
практически во всех классах и группах аппаратуры, 
заказываемых предприятиями и департаментами как 
гражданских, так и оборонных отраслей промышленности и количество микросхем и их номенклатура 
будут увеличиваться в геометрической прогрессии. 
Кроме того, очевидна тенденция к преобладанию в 
номенклатуре ИС большой и сверхбольшой степени 
интеграции (БИС и СБИС), ориентированных на 
цифровую обработку информации в реальном масштабе времени [1-3]. 

АО «НИИ Электронной техники» специализирует
ся на создании и поставке микросхем цифровых процессоров обработки сигналов и микроконтроллеров 
для народного хозяйства и систем специального назначения. Основная область применения этих изделий – вычислительная техника, связь и управляющие 
системы, в том числе – электрооборудование  и системы управления двойного назначения. 

Одной из важнейших задач является задача обеспе
чения надежности и стойкости к специальным факторам разрабатываемых изделий. С этой целью в 
«НИИЭТ» проводятся работы по совершенствованию 
средств проектирования, созданию новых схемотехнических и конструктивных решений, которые обеспечивали данные характеристики

В первую очередь, можно отметить существенный 

вклад предприятия в развитие методологии, моделей 
и алгоритмов иерархического моделирования; методов и алгоритмов экспресс-анализа электронных узлов на тестопригодность на начальных этапах их проектирования; методов и алгоритмов верификации 
логики, моделирования неисправностей и автоматизированной генерации тестов; моделей и алгоритмов 
схемотехнического 
моделирования; 
методологии, 

моделей и алгоритмов моделирования воздействия 
радиации на параметры микросхем; структурной оптимизации системо- и схемотехнического базиса; 
методов и алгоритмов конструкторского проектирования.

Для создания радиационно-стойких изделий потре
бовалось создать научную и промышленную инфраструктуру предприятия, которая обеспечивает создание элементной базы требуемого уровня.

В составе НИИЭТ имеются следующие подразде
ления:

1. Дизайн-центр и разработка ИС;
2. Сборочное производство;

3. Центр измерений и испытаний ИЭТ
4. Научный и производственный потенциал НИИ
ЭТ характеризуется: 

Кадровый состав «НИИЭТ» - 3 лауреата Государ
ственной премии РФ в области науки и техники, 4 
лауреата премии СМ СССР, 3 доктора наук, более 20 
кандидатов наук, а также докторанты, аспиранты и 
соискатели.

Ежегодно выходят монографии, издается журнал 

«Моделирование систем и процессов» совместно с 
ВУЗами г. Воронежа.

Разработаны и серийно выпускаются 8-pазpядные 

микроконтроллеры серий 1830 (с внешней или масочной памятью программ), 1882 (со встроенной 
Flash-памятью), 
16-разрядные 
микроконтроллеры 

серии 1874, 16 и 32-разрядные цифровые сигнальные 
процессоры серии 1867 изготовляемые по серийно 
освоенной КМОП технологии. Параметры этих изделий гарантируют высокие технико-экономические 
показатели устройств на их основе.

Проводятся ОКР по расширению указанных выше 

серий микроконтроллеров путем создания изделий с 
большими функциональными возможностями, различными типами программной памяти (масочная, 
Flash, EEPROM, OTPROM) и реализацией энергосберегающих режимов. 

По данному направлению разработан 16-разрядный 

микроконтроллер, 16 МГц, ОЗУ 4888, 13-канальный 
8/10-разрядный АЦП, функция управления двигателями; в том числе модификация со встроенным ЭППЗУ 16К8 типа OTPROM, специализированного для 
управления электродвигателями различных типов 
(ОКР «Гидрометр»), 16-разрядный микроконтроллер 
с ядром RISC-архитектуры (ОКР «Трикута-3»), а 
также 16-разрядного сигнального микроконтроллера 
с ядром на основе процессора ЦОС.

Архитектура перечисленных изделий идеально 

ориентирована для проектирования на их основе 
управляющих систем под конкретные приложения, 
при этом обеспечивается при необходимости размещение требуемых дополнительных блоков и аппаратных средств на кристалле. А наличие средств формирования прошивки внутреннего ПЗУ и возможность 
программирования встроенной энергонезависимой 
Flash или ОТР - памяти обеспечивает быструю и эффективную смену алгоритма работы при создании 
модификаций устройств.

К наиболее перспективным направлениям своей 

деятельности НИИЭТ относит проводимые в настоящее время работы по разработке радиационностойкой элементной базы. Т.к. расширение сферы 
применения элементной базы в различных системах 
управления и контроля военной техники, космических летательных аппаратов и объектов повышенной 

опасности требует создания целого класса микросхем, стойких к радиации. 

В 
данном 
направлении 
«Научно
исследовательским институтом электронной техники» проведен большой объем работ, сформировалась 
научная школа по проблемам проектирования, моделирования радиационных эффектов, тестирования и 
проведения испытаний СБИС. Имеются научные разработки по моделированию тепловых и термомеханических эффектов радиационного характера; расчету уровня бессбойной работы и времени потери работоспособности при радиационном воздействии; созданию различных методик анализа работоспособности ИС в условиях воздействия специальных факторов.

По данной теме имеются результаты: 
- серийно выпускаются микросхемы 1874ВЕ36 и 

1874ВЕ76Т (не стойкий вариант)

- проведен цикл работ по проектированию новых 

изделий; 

- разработаны радиационно стойкие аналоги дан
ных БИС - 1874ВЕ05Т выполненных по двум технологиям: а) по техпроцессу ХС 035 (КМОП технология, проектные нормы 0,35 мкм, LOCOS – изоляция, 
1 уровень поликремния, 4 уровня металлизации) 
шифр 
«Модуль-РХ» 
и 
техпроцессу 
ЮК
СУ.02200.00006 (КМОП-КНИ технология, проектные 
нормы 0,5 мкм, STI – изоляция, 1 уровень поликремния, 3 уровня металлизации) шифр «Трикута-2Р»;

- заложены новые методы моделирования физиче
ских процессов радиационного характера, которые 
опубликованы в печати;

В настоящее время в рамках ОКР «Транзит» разра
батываются радиационно-стойкие варианты серийно 
выпускаемых микросхем серии 1867 (1867ВМ2, 
1867ВЦ4Т). Данные БИС представляют собой 16разрядные процессоры ЦОС с фиксированной запятой. 

Основные области применения указанных процес
соров ЦОС повышенной производительности - это 
быстродействующие встроенные системы управления, системы обработки информации (в том числе 
видеоизображений), телекоммуникационная аппаратура, мультипроцессорные средства вычислительной 
техники и связи, системы радио – и звуколокации, 
электроприводы и сложная медицинская техника.

Разрабатываемые БИС выполнены по КМОП-КНИ 

технологии 
с 
проектными 
нормами 
для 
БИС 

1867ВМ2 – 1 мкм и напряжением питания 5В, для 
БИС 1867ВЦ4Т – 0,35 мкм и напряжением питания 
3В. Для повышения отказоустойчивости (стойкости) 
применен вариант проектирования на основе статической логики.

Оба процессора разрабатываются на основе радиа
ционно-стойкой библиотеке элементов для техноло