СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СОБЛЮДЕНИЯ ПРАВИЛ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ
SYSTEM FOR MONITORING COMPLIANCE WITH ROAD TRAFFIC RULES

Предлагаемое устройство относится к области обеспечения безопасности дорожного движения и может быть использовано для контроля соблюдения правил дорожного движения (ПДД).
Система представляет собой комплекс программных и технических средств, предназначенный для контроля соблюдения ПДД, а также для оповещения водителей транспортных средств (ТС) речевым сообщением с графическим отображением на мониторе обо всех постоянных или временных знаках, установленных на дороге, вводимых или отменяемых этими знаками ограничениях.
Далее любое правило дорожного движения или требование дорожного знака будет именоваться «параметром».
Известны системы контроля соблюдения правил дорожного движения транспортными средствами (см. GB 2055469, 04.03.1981, US 4987541, 21.01.1999, RU 2116208, 27.07.1998). Все эти системы предусматривают обработку информации на едином стационарном пункте, что снижает оперативность обработки информации.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И РЕГИСТРАТОР ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (RU 62726 U, G08G 1/01, 2007.04.27), которая состоит из базовой станции, подвижных единиц, центрального диспетчерского пункта, причем на базовой станции установлены первое и второе приемопередающие устройства, соединенные своими выходами по шине портов ввода-вывода с соответствующими входами микроконтроллера базовой станции, который соединен своим выходом через соответствующий порт ввода-вывода с первой ПЭВМ, подключенной по шине ввода-вывода с входом автоматизированных рабочих мест базовой станции, на каждой подвижной единице установлен блок датчиков и регистратор параметров транспортного средства, состоящий из блока переработки информации, который своим входом соединен с выходом блока датчиков, центральный диспетчерский пункт содержит третье приемопередающее устройство, выход которого подключен через соответствующую шину порта ввода-вывода к второй ПЭВМ, соединенной через соответствующую шину порта ввода-вывода с автоматизированными рабочими местами центрального диспетчерского пункта, при этом она дополнительно содержит навигационную систему GPS/ГЛОНАСС, пункт весового и габаритного контроля, пункт контроля движения транспортных средств, объединение в единую автоматизированную систему осуществляется соответствующими каналами связи: каналом навигационной связи - объединяются подвижная единица и космический аппарат системы GPS/ГЛОНАСС, каналом дальней связи - объединяются подвижная единица и базовая станция, каналом связи - объединяются базовая станция и центральный диспетчерский пункт, каналом ближней связи - объединяются подвижная единица и пункт контроля движения транспортных средств, а также подвижная единица и пункт весового и габаритного контроля, причем пункт весового и габаритного контроля содержит четвертое приемопередающее устройство, третью ПЭВМ, первый блок видеонаблюдения и регистрации, соединенный по соответствующей шине ввода-вывода с входом третьей ПЭВМ, выполненной с возможностью по ее командам производить идентификацию транспортного средства, допустившего нарушение весовых или габаритных характеристик, блок весового контроля и блок габаритного контроля, выполненные с возможностью определения фактического веса и габаритных размеров перевозимого груза, подключенные своими выходами по соответствующей шине ввода-вывода с входом третьей ПЭВМ, выполненной с возможностью анализировать и выделять из принимаемой информации от подвижной единицы зафиксированные в ее регистраторе параметров транспортного средства признаки допущенных на маршруте следования нарушений весовых и габаритных характеристик на территории, контролируемой пунктом весового и габаритного контроля, выдавать управляющие сигналы в первый блок видеонаблюдения и регистрации на поиск из общего потока транспортных средств той подвижной единицы, которая допустила нарушение массогабаритных характеристик, зафиксированное в ее регистраторе параметров движения, а также на основе произведенных массогабаритных измерений в покое и движении и времени произведенного измерения определять дату и время нарушений по перегрузке транспортируемого груза и его габаритных размеров, определять ущерб, наносимый дорожному полотну, осуществлять ведение и организацию электронного архива данных подвижных единиц, прошедших весовой и габаритный контроль, назначать стоимость проезда, выдавать чек кассового сбора, рассчитывать штрафы при превышении допустимых весовых и габаритных параметров, а также автоматически оформлять акты на допущенные автоперевозчиком нарушения, и после проведения контроля передавать по каналу ближней связи через четвертое приемопередающее устройство, подключенное своим выходом по соответствующей шине входа-вывода со входом третьей ПЭВМ, фактические данные о выявленных нарушениях и штрафных санкциях за них в регистратор параметров транспортного средства, третья ПЭВМ своим выходом соединена по шине ввода-вывода с входом автоматизированного рабочего места, выполненного с возможностью отображения результативной информации контроля весовых и габаритных параметров транспортных средств, пункт контроля движения транспортных средств содержит пятое приемопередающее устройство, второй блок видеонаблюдения и регистрации, четвертую ПЭВМ, причем второй блок видеонаблюдения и контроля выполнен с возможностью по командам четвертой ПЭВМ производить идентификацию транспортного средства, допустившего нарушение правил дорожного движения на маршруте движения, и подключен своим выходом по соответствующей шине ввода-вывода с входом четвертой ПЭВМ, выполненной с возможностью анализировать и выделять из принимаемой информации от подвижной единицы зафиксированные в ее регистраторе параметров транспортного средства признаки допущенных на маршруте следования нарушений правил дорожного движения на территории, контролируемой данным пунктом контроля движения транспортных средств, выдавать управляющие сигналы во второй блок видеонаблюдения и регистрации на поиск из общего потока транспортных средств той подвижной единицы, которая допустила нарушение правил дорожного движения, зафиксированное в ее регистраторе параметров транспортного средства, а также зафиксировать дату, время проезда, допущенные при этом нарушения правил дорожного движения, осуществлять ведение и организацию электронного архива данных автотранспортных средств, прошедших контроль на данном пункте контроля движения транспортных средств этого участка маршрута, рассчитывать величину штрафа за допущенные нарушения правил дорожного движения, автоматически оформлять акты о допущенных водителем транспортного средства нарушениях правил дорожного движения, передавать по каналу ближней связи через пятое приемопередающее устройство, соединенное своим выходом по соответствующей шине ввода-вывода со входом четвертой ПЭВМ, данные о выявленных нарушениях и штрафных санкций за них в регистратор параметров транспортного средства, четвертая ПЭВМ своим выходом соединена по шине ввода-вывода с входом автоматизированного рабочего места пункта контроля движения транспортных средств, причем это автоматизированное рабочее место выполнено с возможностью отображения результативной информации контроля соблюдения правил дорожного движения транспортными средствами; кроме того, микроконтроллер базовой станции выполнен с возможностью генерировать команды настройки и опроса подвижной единицы и определять координаты подвижной единицы по информации, полученной от регистратора параметров транспортного средства, а первая ПЭВМ базовой станции выполнена с возможностью расчета значений эксплуатационных и технических показателей подвижной единицы, определения фактического маршрута следования с помощью навигационной системы GPS/ГЛОНАСС и отображения информации о результатах работы подвижной единицы на автоматизированных рабочих местах базовой станции; вторая ПЭВМ центрального диспетчерского пункта выполнена с возможностью обобщать и анализировать информацию микроконтроллера базовой станции, полученную с помощью второго приемопередающего устройства канала связи базовой станции и третьего приемопередающего устройства центрального диспетчерского пункта по граничным значениям контролируемых параметров регистратора параметров транспортного средства, фиксировать координаты маршрута подвижной единицы и допущенные водителем нарушения правил перевозки грузов и дорожного движения и предоставлять эту информацию на автоматизированное рабочее место центрального диспетчерского пункта; регистратор параметров транспортного средства, выполненный с возможностью расчета, фиксации и хранения навигационных параметров, полученных на основе информации от глобальной навигационной информации по каналу навигационной связи о нахождении подвижной единицы на маршруте следования и информации контроля о технических и эксплуатационных параметрах подвижной единицы, сравнения ее с имеющимися ограничениями на участке маршрута следования, определения факта нарушения правил перевозки грузов и дорожного движения, адаптации хранимой информации к форматам и протоколам обмена в локальной вычислительной сети, управлением ее передачей через соответствующие приемопередающие устройства блока приемопередающих устройств регистратора параметров транспортного средства в микроконтроллер базовой станции и пункт весового и габаритного контроля, а также в пункт контроля движения транспортных средств; канал навигационной связи организован посредством приемника навигационных сигналов блока приемопередающих устройств регистратора параметров транспортного средства; канал дальней связи организован посредством первого приемопередающего устройства базовой станции и приемопередающего устройства дальней связи блока приемопередающих устройств регистратора параметров транспортного средства; канал связи организован посредством второго и третьего приемопередающих устройств; канал ближней связи организован посредством приемопередающего устройства ближней связи блока приемопередающих устройств регистратора параметров транспортного средства и четвертого приемопередающего устройства пункта весового и габаритного контроля; кроме того, посредством приемопередающего устройства ближней связи блока приемопередающих устройств регистратора параметров транспортного средства и пятого приемопередающего устройства пункта контроля движения транспортных средств.
Недостатки указанной системы такие же, как и у указанных выше технических решений.
Задачей изобретения является повышение эффективности в плане достоверности результатов, расширение перечня контролируемых дорожных знаков и пунктов правил дорожного движения, мобильности и удобства эксплуатации системы.
Для этого предлагается система контроля соблюдения ПДД, в частности скоростного режима движения ТС, правил проезда железнодорожных переездов, регулируемых перекрестков дорог и пешеходных переходов, требований дорожных знаков, содержащая сигнальное устройство, размещаемое на месте контроля, и исполнительное устройство, размещаемое на ТС, обменивающиеся между собой информацией по радиолинии, организуемой с использованием технологии расширения спектра с псевдослучайной скачкообразной перестройкой частоты и временным разделением каналов.
Сигнальное устройство включает первый контроллер, соединенный с передающим устройством, которое содержит последовательно соединенные синтезатор частот, передатчик, усилитель мощности, антенный фильтр и интерфейс для подключения внешней антенны, а также с блоком ввода дискретных сигналов.
Исполнительное устройство включает второй контроллер, соединенный с трансивером со встроенной антенной, блоком внешней памяти, жидкокристаллическим монитором, а также с блоком ввода аналоговых и дискретных сигналов и с блоком релейных выходов.
Сигнальные устройства выполнены с возможностью передачи информации о контролируемом параметре с использованием служебных сигналов контроллеров, в определенной последовательности, с пространственным разнесением сигналов, а также с возможностью подключения к устройствам регулирования дорожного движения через блоки ввода дискретных сигналов для совместной работы.
Исполнительные устройства выполнены с возможностью приема информации о контролируемом параметре от сигнальных устройств в определенной последовательности, фиксации допущенных нарушений контролируемых параметров в блоке внешней памяти, аудио- и видеоинформирования водителя ТС о допущенных нарушениях, вводимых и отменяемых ограничениях, установленных дорожных знаках посредством оконечных устройств, подключаемых через интерфейсы контроллера, а также управления сигнальными приборами ТС через блок релейных выходов.
Исполнительное устройство проводит анализ информации, принятой от сигнальных устройств и от датчика скорости ТС, поступающей через блок ввода аналоговых и дискретных сигналов, фиксирует нарушения контролируемых параметров по времени и физической величине и сохраняет сведения в блоке внешней памяти.
Далее информация о контролируемом параметре, которой обмениваются сигнальное и исполнительное устройства, будет именоваться «кодом параметра».
На чертеже приведена структурная электрическая схема системы контроля ПДД.
Система контроля ПДД содержит размещаемое на месте контроля сигнальное устройство 1 и размещаемое на транспортном средстве 10 исполнительное устройство 11, при этом сигнальное устройство 1 содержит первый контроллер 3, соединенный с передающим устройством 4, включающим передатчик 5, синтезатор частот 6, усилитель мощности 7, антенный фильтр 8 и интерфейс для подключения внешней антенны 9, а также с блоком ввода дискретных сигналов 2, исполнительное устройство содержит второй контроллер 15, соединенный с блоком внешней памяти 16 и трансивером со встроенной антенной 17, а также с блоком ввода аналоговых и дискретных сигналов 12, блоком релейных выходов 13 и жидкокристаллическим монитором 14.
В сигнальном устройстве 1 и исполнительном устройстве 11 использованы известные схемы. Контроллеры 3 и 15, используемые в сигнальном и исполнительном устройствах, идентичны по составу и возможностям.
Радиолиния обмена информацией между сигнальным устройством 1 и исполнительным устройством 11 организуется с использованием известной технологии расширения спектра с псевдослучайной скачкообразной перестройкой частоты и временным разделением каналов.
Полоса рабочих частот подразделяется на определенное количество каналов. Для процедур вызова, запроса, ответов на вызов и на запрос используется «N» частотных каналов.
Каждый канал делится на временные интервалы определенной продолжительности, причем каждому временному интервалу соответствует определенный канал. Временные интервалы пронумерованы в соответствии с часами сигнального устройства. Передатчик в каждый временной интервал использует только один канал.
Сигнальное устройство 1 передает в четные временные интервалы, начиная с нулевого. Исполнительные устройства 11 должны всегда «слушать» в четных временных интервалах, так как они никогда не знают, когда к ним могут обратиться.
Передатчик сигнального устройства осуществляет К перестроек частот в единицу времени. Порядок перестройки частот определяется последовательностью, имеющей очень большую длину периода. Выбор последовательности осуществляется по собственным часам и электронному адресу контроллера сигнального устройства.
Приемник исполнительного устройства в режиме покоя осуществляет перестройку по «N» частотам, оставаясь на каждой в течение времени, необходимого для перестройки сигнального устройства по «N/2» частотам. Например, при использовании 10 частот, приемник находится на одной частоте в течение 5 временных интервалов, затем перестраивается на другую частоту, при этом если приемник находился на частоте первой половины диапазона, то затем он перестроится на частоту второй половины диапазона. При приеме запроса от сигнального устройства исполнительное устройство проводит временную синхронизацию и далее его приемник перестраивается синхронно с передатчиком в течение всего времени нахождения в зоне действия сигнального устройства.
Общий формат пакетов, используемых в радиоканале, состоит из трех частей: код доступа, заголовок и полезная информация.
Используются асинхронные пакеты, без установления соединения.
Коды доступа являются служебными сигналами контроллеров связи и используются для оповещения и обмена служебной информацией.
Используются три кода доступа.
Код доступа запроса используется для обнаружения модулей исполнительных устройств, находящихся в зоне действия сигнального устройства.
Код параметра содержит признак контролируемого параметра.
Код снятия ограничения содержит соответствующий признак.
Система контроля ПДД функционирует следующим образом:
Исполнительное устройство ТС постоянно находится в режиме ожидания запроса, перестраиваясь по частотам по установленному алгоритму.
На месте контроля устанавливаются сигнальные устройства. Диаграмма антенны одного сигнального устройства направлена навстречу движению транспортных средств, а диаграмма антенны другого сигнального устройства направлена по ходу движения транспортных средств того же направления.
Сигнальные устройства осуществляют передачу «кода доступа запроса» и «кода параметра», при этом через антенну, направленную навстречу движению транспортных средств, передается информация «кода доступа запроса» и «кода параметра», а через другую антенну передается только информация «кода параметра».
Исполнительное устройство ТС анализирует принятую информацию от сигнальных устройств данного направления и, при совпадении принятого «кода параметра» с «кодом параметра», имеющимся в памяти исполнительного устройства, фиксируется нарушение контролируемого параметра.
Варианты использования
1. Контроль соблюдения скоростного режима
Сигнальные устройства устанавливаются на уровне знака ограничения скорости (обозначенного начала населенного пункта) и на месте, где заканчивается действие знака ограничения скорости (на выезде из населенного пункта).
Сигнальные устройства, установленные у знака ограничения скорости передают «код доступа запроса» и «код параметра», сигнальные устройства, установленные на месте окончания действия ограничения скорости, передают «код доступа запроса» и «код снятия ограничения».
При подъезде к знаку ограничения скорости ТС попадает в зону действия первого сигнального устройства. Сигнальное устройство в четные слоты осуществляет циклическую передачу «кода доступа запроса» и «кода параметра». Исполнительное устройство ТС в первом четном слоте принимает «код доступа запроса», проводит процедуру временной синхронизации и переходит в состояние ожидания вызова. В следующем четном слоте исполнительное устройство принимает «код параметра».
Продолжая движение, исполнительное устройство переходит в зону действия другого сигнального устройства и принимает «код параметра». Исполнительное устройство осуществляет анализ принятой информации, проводит сравнение с кодом, хранящимся во встроенной памяти контроллера и, при совпадении кодов, активизирует программу контроля скоростного режима движения ТС, оповещая водителя о введенном ограничении голосовым сообщением, а также графической информацией на мониторе.
При превышении допустимой скорости водитель ТС получает предупредительный сигнал, далее, если водитель не снизил скорость до разрешенной величины, через установленное время исполнительное устройство фиксирует время и характер нарушения, переводит сигнальные приборы транспортного средства в особый режим.
Контроль скоростного режима продолжается все время движения ТС по контролируемому участку (по населенному пункту), при этом возможна фиксация каждого превышения скорости как отдельного нарушения.
В конце контролируемого участка (на выезде из населенного пункта) исполнительное устройство получает «код снятия ограничения» и выключает программу контроля скоростного режима. Водитель получает голосовое сообщение об отмене ограничения с отображением информации на мониторе.
2. Контроль проезда регулируемых перекрестков дорог, пешеходных переходов и железнодорожных переездов
Сигнальные устройства устанавливаются совместно со светофорами (семафорами) и через блоки ввода дискретных сигналов подключаются к ним.
При переходе светофора с «разрешающего» на «предупреждающий» сигнал первое сигнальное устройство начинает передавать «код доступа запроса» и «код параметра» по рассмотренному ранее алгоритму.
При переходе светофора с «предупреждающего» на «запрещающий» сигнал второе сигнальное устройство начинает передачу «кода параметра».
Исполнительное устройство транспортного средства при «предупреждающем» сигнале светофора принимает «код доступа запроса», проводит процедуру временной синхронизации, переходит в режим ожидания вызова и принимает «код параметра».
При движении транспортного средства на «запрещающий» сигнал светофора исполнительное устройство принимает «код параметра» в зоне действия другого сигнального устройства, осуществляет анализ принятой информации, проводит сравнение с кодом, хранящимся во встроенной памяти контроллера, и при совпадении кодов фиксирует время и характер нарушения, переводит световые приборы транспортного средства в особый режим, оповещает водителя о допущенном нарушении голосовым сообщением с отображением информации на мониторе.
При переходе светофора с «предупреждающего» сигнала на «разрешающий» сигнальные устройства прекращают работу.
Для железнодорожных переездов отличие алгоритма заключается в том, что сигнальные устройства начинают работать на передачу при включении «запрещающего» сигнала семафора.
3. Контроль соблюдения требований знаков
Особенность алгоритма заключается в том, что сигнальные устройства постоянно передают «код доступа запроса» и «код параметра». Первое сигнальное устройство постоянно с установленным циклом передает «код доступа запроса» и «код параметра», другие сигнальные устройства постоянно передают только «код параметра» так, как было рассмотрено ранее.
Для знаков запрещающих остановку и стоянку отличие заключается в том, что после приема «кода доступа запроса» и «кода параметра» исполнительное устройство активизирует программу контроля скорости движения транспортного средства и, при падении скорости до нуля, через установленный интервал времени фиксирует нарушение. В конце участка ограничения устанавливается сигнальное устройство, передающее «код снятия ограничения».
4. Технические средства системы позволяют организовать оповещение водителей транспортных средств обо всех установленных на дороге знаках, как постоянных, так и временных, а также об опасных условиях на участках дорог (сильный туман, гололед, снежные заносы и т.п.).
Примерный перечень правил дорожного движения, за соблюдением которых может быть осуществлен контроль
1. Проезд перекрестков дорог и пешеходных переходов, регулируемых светофорами.
2. Проезд железнодорожных переездов.
3. Скоростной режим в населенных пунктах, в жилых зонах, на дворовых территориях, на участках магистралей и дорог.
4. Максимальная скорость, определенная техническими характеристиками транспортных средств.
5. Скорость, указанная на опознавательном знаке «Ограничение скорости», установленном на транспортном средстве.
6. Требования знаков приоритета:
- «Движение без остановки запрещено»
7. Требования запрещающих знаков:
- «Въезд запрещен»
- «Движение запрещено»
- «Движение механических транспортных средств запрещено»
- «Движение грузовых автомобилей запрещено»
- «Движение мотоциклов запрещено»
- «Движение тракторов запрещено»
- «Опасность»
- «Поворот направо (налево) запрещен»
- «Ограничение максимальной скорости»
- «Остановка запрещена»
- «Стоянка запрещена»
- «Стоянка запрещена по нечетным (четным) числам»
8. Требования предписывающих знаков:
- «Движение прямо»
- «Движение направо»
- «Движение налево»
- «Движение прямо или направо»
- «Движение прямо или налево»
- «Движение направо или налево»
- «Ограничение минимальной скорости»
- «Велосипедная дорожка»
- «Пешеходная дорожка»
9. Знаки особых предписаний:
- «Дорога с односторонним движением»
- «Зона с ограничением стоянки»
- «Зона с ограничением максимальной скорости»
- «Пешеходная зона»
Предложенная система позволит повысить эффективность работы органов, контролирующих дорожное движение, не только снизить количество нарушений правил дорожного движения, но и предупреждать их.
Перечень позиций на чертеже
1. Сигнальное устройство.
2. Блок ввода дискретных сигналов.
3. Контроллер.
4. Передающее устройство.
5. Передатчик.
6. Синтезатор частот.
7. Усилитель мощности.
8. Антенный фильтр.
9. Интерфейс для подключения внешней антенны.
10. Транспортное средство.
11. Исполнительное устройство.
12. Блок ввода аналоговых и дискретных сигналов.
13. Блок релейных выходов.
14. Жидкокристаллический монитор.
15. Контроллер.
16. Блок внешней памяти.
17. Трансивер со встроенной антенной.