СИСТЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ И АНАЛИЗА ПРЕДЗАТОРОВЫХ СИТУАЦИЙ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ

Полезная модель относится к информационным технологиям контроля и регулирования движения транспортных потоков и может быть использована для управления дорожным движением в целях предотвращения автомобильных заторов на дорогах.
Наиболее близкой по технической сути является система для автоматизированного контроля движения транспортных средств (см. пат. на изобр. №2292085 RU, 2007 г.), состоящая из радиолокационных сенсоров, расположенных над каждой из полос движения под наклоном диаграммы направленности относительно вертикальной оси и блока регистрации и управления, который содержит устройство определения скорости движения траспортного средства (ТС) по доплеровской частоте сигнала и устройство классификации объема ТС.
Недостаток такой системы - отсутствие автоматизированного анализа предзаторовых ситуаций, приводящих к развитию автомобильных заторов на дорогах.
Техническая задача: обеспечение функции анализа предзаторовых ситуаций на каждой из полос движения и выдачи предупреждающих
сигналов о возможном развитии автомобильных заторов. Такая информация необходима для оперативного регулирования транспортных потоков, например, для зажигания знаков объезда, переключения светофоров, и других мер способствующих предотвращению автомобильных заторов.
Технический результат: расширение функциональных возможностей системы для автоматизированного контроля движения транспортных средств за счет анализа предзаторовых ситуаций на каждой из полос движения и выдачи предупреждающих сигналов о возможном развитии автомобильных заторов. Он достигается тем, что в известной системе (см. пат. на изобр. №2292085 RU, 2007 г.) установлено устройство анализа предзаторовых ситуаций, содержащее схемы сравнения скорости транспортных потоков, количество которых соответствует числу полос движения. Первые входы схем сравнения скорости транспортных потоков соединены со вторыми выходами устройств вычисления скорости. Вторые входы схем сравнения скорости транспортных потоков соединены с первыми выходами блока программирования, вторые выходы блока программирования соединены с первыми входами программируемых таймеров. Вторые входы программируемых таймеров соединены с первыми выходами схем анализа. Выходы программируемых таймеров соединены со вторыми входами схем анализа, первые входы схем анализа соединены с выходами схем сравнения скорости транспортных потоков. Вторые выходы схем анализа соединены с цифровым индикатором.
На фиг.1 представлен общий вид системы для автоматизированного контроля и анализа предзаторовых ситуаций транспортных потоков, а на фиг.2 - ее структурная схема.
1
2
n
Система содержит радиолокационные сенсоры 1, 1, ..., 1, где n - количество полос движения, закрепленные на тросе 2, подвешенном на опорах 3 над каждой из полос движения (а) транспортных средств (ТС) 4 с наклоном диаграммы направленности относительно вертикальной оси
1
2
n
1
2
n
1
2
n
1
2
n
координат. Радиолокационные сенсоры 1, 1, ..., 1 соединены по выходу многожильным кабелем 5 с блоком 6 регистрации и управления (БРУ), содержащим фильтры 7 7, ..., 7 нижних частот, выходами соединенные с входами соответствующих компараторов 8 8, ..., 8, чьи выходы соединены с входами устройств вычисления скорости движения 9 и устройств вычисления длительности аномального сигнала 10, количество которых соответствует числу полос движения. При этом один из выходов каждого из устройств 9 и выходы устройств 10 подсоединены к первым перемножителям 11, определяющим длину ТС. Один из выходов каждого из первых перемножителей 11 соединен с одним из входов соответствующих вторых перемножителей 12, другим входом соединенных с соответствующими выходами устройств 13 определения мощности аномальных сигналов, а входы последних подсоединены соответственно к выходам фильтров 7 7, ..., 7 нижних частот. Выходы вторых перемножителей 12 соединены с первыми входами устройств 14 оперативной памяти (УОП) и с входами счетчиков 15 числа ТС, проходящих по каждой полосе движения. Одним из выходов УОП 14 соединены с классификатором 16, по другим входам УОП 14 подсоединены соответственно к выходам счетчиков 15 числа ТС, вторым выходам первых перемножителей 11 и вторым выходам устройств вычисления скорости движения 9 по каждой из контролируемых полос. При этом выходы классификатора 16 и вторые выходы УОП 14 подсоединены к устройству 17 долговременной памяти и к цифровому индикатору 18, а по выходам устройство 17 долговременной памяти соединено с цифровым интерфейсом 19. В блоке 6 регистрации и управления также установлено устройство 20 анализа предзаторовых ситуаций, содержащее схемы 21 сравнения скорости транспортных потоков, количество которых соответствует числу полос движения. Первые входы схем 21 соединены со вторыми выходами устройств вычисления скорости 9. Вторые входы схем 21 соединены с первыми
выходами блока программирования 24. Вторые выходы блока программирования 24 соединены с первыми входами программируемых таймеров 23. Вторые входы программируемых таймеров 23 соединены с первыми выходами схем анализа 22. Выходы программируемых таймеров 23 соединены со вторыми входами схем анализа 22, первые входы которых соединены с выходами схем 21. Вторые выходы схем анализа 22 соединены с цифровым интерфейсом 19 и цифровым индикатором 18. Входы блока программирования 24 соединены с цифровым интерфейсом программирования 25.
Система для автоматизированного контроля и анализа предзаторовых ситуаций транспортных потоков имеет следующий алгоритм функционирования.
1
2
n
Радиолокационные сенсоры 1, 1, ..., 1, подвешенные на тросе 2 и опорах 3 над каждой из полос движения, облучают движущиеся ТС электромагнитной волной в пределах диаграммы направленности, наклоненной к вертикальной оси, например, под углом 15° (фиг.1). Такой угол оптимален для решаемой задачи, хотя может быть реализован в пределах 10°-30° в зависимости от ширины диаграммы направленности (б) и полосы движения (а).
Сигналы доплеровской частоты поступают на БРУ 6 по многожильному кабелю 5 в аналоговом виде на входы фильтров 7 и далее на компараторы 8, которые оцифровывают сигнал и позволяют устройству оценки скорости 9 по каждой из полос вычислить через доплеровские частоты скорость движения ТС.
A
A
Одновременно устройствами 10 оценивается длительность аномального сигнала Т, превышающего установленный порог, а перемножитель 11 по данным скорости V и длительности аномалии определяет длину ТС, как произведение L=T·V.
c
c
2
Мощность сигнала оценивается в устройстве 13, как средний квадрат амплитуды Р=U . Как известно, мощность отраженного от объекта
радиолокационного сигнала пропорциональна эффективной поверхности рассеивания, а в данном случае «мгновенной» площади поперечного сечения ТС.
с
c
Произведение величин Р на L дает некоторую среднюю величину, характеризующую объем движущегося ТС, W=K·P·L, где К - коэффициент пропорциональности.
Этот результат, получаемый вторым перемножителем 12, запоминается в устройстве оперативной памяти 14, куда также поступают данные с устройства 15 о числе N транспортных средств, проходящих по данной полосе, длине ТС L и скорости движения V.
Классификатор 16 по данным, поступающим от устройства оперативной памяти 14, классифицирует проходящие ТС по классу грузоподъемности (легковые, малые, средние и тяжелые). Эти данные, а также данные по N, L, V запоминаются в устройстве долговременной памяти 17 и выводятся на цифровой индикатор 18, оперативно показывающий результаты наблюдения по всем классам ТС для каждой из полос движения. Выход устройства долговременной памяти 17 через цифровой интерфейс 19 подсоединяется к любому каналу связи для передачи накопленных данных, либо к переносному устройству считывания информации.
пз
пз
пз
В предзаторовых ситуациях, скорость движения ТС и всего потока машин уменьшается. При снижении этой скорости до определенного предзаторового значения V начинают развиваться автомобильные заторы. Предзаторовое значение скорости V различно для каждой конкретной дороги и зависит от множества труднооцениваемых факторов - дорожной инфраструктуры, дорожных развязок и регулирования, сезонов года и т.п., поэтому оценивается статистически. Кроме того, предзаторовые значения скорости V могут быть различны для разных полос движения. Поэтому перед началом эксплуатации системы в блоке программирования 24 через цифровой интерфейс программирования 25 выставляются предзаторовые
пз
значения скорости V для каждой из полос движения, которые при необходимости могут быть изменены.
o
Кроме того, в блоке программирования 24 выставляются значения времени ожидания t, которые необходимы для анализа динамики предзаторовых ситуаций и также могут быть различными для каждой из полос движения.
пз
Устройство 20 анализа предзаторовых ситуаций получает данные о скорости движения ТС от устройства вычисления скорости движения 9. Схемы 21 сравнивают значение скорости движения V с предзаторовым значением скорости V для каждой полосы движения. Результаты сравнения поступают в схемы анализа 22.
пз
o
o
Если по какой-то из полос скорость движения V меньше или равна предзаторовой скорости V, то соответствующая из схем анализа 22 запускает соответствующий программируемый таймер 23, который начинает отсчет запрограммированного времени ожидания t. Время ожидания t - это время в течение которого, скорость движения V приобретает стабильный характер. Иначе, любое случайное снижение скорости или торможение ТС, приводило бы к выдаче ложного предупреждающего сигнала о возможном автомобильном заторе.
o
пз
Если по истечении времени t скорость движения V не возросла и осталась меньше или равной предзаторовой скорости V, то соответствующая из схем анализа 22 выдает предупреждающий сигнал о возможном автомобильном заторе на этой полосе движения. В противном случае соответствующая схема анализа 22 останавливает и обнуляет соответствующий программируемый таймер 23.
Предупреждающий сигнал о возможном автомобильном заторе поступает на цифровой индикатор 18 и через цифровой интерфейс 19 передается в канал связи. Такая информация необходима для оперативного регулирования транспортных потоков.
Таким образом, в предлагаемой системе обеспечивается расширение функциональных возможностей, за счет анализа предзаторовых ситуаций и выдачи предупреждающих сигналов о возможном развитии автомобильных заторов на каждой из полос движения.