СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМИ И ПЕШЕХОДНЫМИ ПОТОКАМИ ЧЕРЕЗ ПЕРЕКРЕСТОК

Полезная модель относится к устройствам управления дорожным движением на регулируемых перекрестках, что особенно актуально для крупных мегаполисов, где многополосные транспортные магистрали пересекаются друг с другом на одном уровне при наличии больших транспортных и пешеходных потоков.
В настоящее время известны различные системы управления и регулирования движения, использующиеся на перекрестках транспортных магистралей. Одни из них основываются на схеме пофазного разъезда, однако при этом не учитываются интенсивности движения транспортных и пешеходных потоков. Это с одной стороны вызывает заторы на транспортных магистралях, а с другой - не снижает количество дорожно-транспортных происшествий. В некоторых других системах используется схема разъезда только по отдельным направлениям. Тогда значительно увеличивается время проезда перекрестка, что также ведет к образованию заторов, хотя и повышает уровень безопасности дорожного движения [Плотников А.М. Разработка схем организации движения транспортных и пешеходных потоков на регулируемых перекрестках. Учебное пособие для вузов. - СПб.: Нестор-История, 2010. - 110 с., 58 ил.].
Известна полезная модель «Система управления движением на многополосных перекрестках» [Заявка на ПМ РФ №2011113715/11 (020363), МПК G08G 1/01, дата подачи заявки 04.04.2011]. Из ее описания следует, что она представляет собой систему, содержащую, по меньшей мере, три устройства управления движением, включающие транспортный светофор и, по меньшей мере, один пешеходный светофор, расположенные по одному для каждого входа транспорта регулируемого перекрестка, детектор транспорта, дорожный контроллер и блок особых предписаний направлений движения транспорта, предназначенных для каждой полосы и выполненных с возможностью изменения информационного предписания. Причем, каждый транспортный светофор оснащен, по меньшей мере, одной дополнительной секцией, оборудованной управляемой подвижной шторкой с соответствующим узлом привода. При этом все устройства управления движением, детектор транспорта, узел привода шторки и блок особых предписаний направлений движения транспорта соединены с дорожным контроллером.
Анализ описания данной системы показывает, что она представляет собой систему управления транспортными и пешеходными потоками через перекресток и содержит, дорожный контроллер, связанный, по меньшей мере, с тремя устройствами управления движением транспортных и пешеходных потоков и сконфигурированный для управления сменой сигналов на них, и детекторы транспорта. Причем, каждое устройство управления движением представляет собой набор сигнальных средств регулирования движения, образованный из пешеходных и транспортных светофоров, указателей направления движения, выполненных с возможностью расположения на соответствующих полосах движения транспортной магистрали. Детекторы транспорта выполнены с возможностью их расположения на тех же полосах, что и указатели направления движения по ним, и настроены на слежение только за приближающимися к перекрестку прямыми и поворотными транспортными потоками. При этом каждый транспортный светофор оснащен одной или более дополнительной секцией, выполненной с возможностью перехода от открытого или видимого положения к закрытому или не видимому положению, либо наоборот.
Эта полезная модель выбирается в качестве прототипа, так как она содержит наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемой полезной модели и направлена на решение задачи, сходной с задачей, решаемой заявляемой полезной моделью.
Однако прототип имеет существенные недостатки, а именно с его помощью сложно достигнуть одновременно высокого уровня и дорожной безопасности, и пропускной способности перекрестка, так как трудно обеспечить возможность управления движением транспортных потоков на перекрестке независимо для каждой полосы движения и/или независимо для каждого из встречных направлений движения. При этом сложно обеспечить фиксацию аварийных ситуаций, сложившихся в пределах самого перекрестка. Это обусловлено тем, что каждый детектор транспорта соответствует определенной полосе движения транспортной магистрали и настроен на слежение только за приближающимися к перекрестку прямыми и/или поворотными транспортными потоками.
Поэтому традиционно стремятся повысить уровень пропускной способности транспортных потоков известными средствами, то есть использованием схемы пофазного разъезда на перекрестке, при этом снижается уровень дорожной безопасности. Это обусловлено тем, что транспортные потоки пересекаются не только друг с другом, но и с пешеходными потоками, приводя к дорожно-транспортным происшествиям. Если же стремятся достичь высокого уровня дорожной безопасности, то значительно снижается уровень пропускной способности.
На разрешение этой противоречивой ситуации направлена данная полезная модель.
Задачей настоящей полезной модели является разработка новой системы управления транспортными и пешеходными потоками через перекресток, которая бы обеспечивала достижение следующего технического результата, а именно: высокого уровня как пропускной способности, так и дорожной безопасности.
Решение поставленной задачи с достижением указанного технического результата заключается в том, что в известной системе управления транспортными и пешеходными потоками через перекресток транспортных магистралей, расположенных на одном уровне, содержащей дорожный контроллер, связанный, по меньшей мере, с тремя устройствами управления движением транспортных и пешеходных потоков и сконфигурированный для управления сменой сигналов на них, и детекторы транспорта, причем, каждое устройство управления движением представляет собой набор сигнальных средств регулирования движения, образованный из пешеходного и транспортного светофоров, указателей направления движения, выполненных с возможностью расположения на соответствующих полосах движения транспортной магистрали, а детекторы транспорта, выполнены с возможностью их расположения на тех же полосах, что и указатели направления движения по ним, при этом каждый транспортный светофор оснащен одной или более дополнительной секцией, выполненной с возможностью перехода от открытого или видимого положения к закрытому или не видимому положению, либо наоборот, СОГЛАСНО настоящей полезной модели, введен блок неуравновешенности, настроенный на оценку обстановки на перекрестке путем определения в относительных единицах величины неуравновешенности во встречных транспортных потоках и связанный с дорожным контроллером, выполненным с возможностью сравнения величины неуравновешенности в этих потоках с установленным порогом и, при достижении которого, с возможностью прерывания только меньшего прямого транспортного потока с помощью запрещающего сигнала транспортного светофора и с последующей возможностью выбора из соответствующих вариантов оптимальной по безопасности для всех направлений движения встречных транспортных потоков, заранее заложенной в дорожном контроллере схемы разъезда на перекрестке, причем, детекторы транспорта конструктивно объединены в устройство слежения за автодорожной обстановкой и каждый из них имеет связь с блоком неуравновешенности и дорожным контроллером, при этом транспортные светофоры выполнены с возможностью смены своего типа при каждом переходе одной или более дополнительной секции от открытого или видимого положения к закрытому или не видимому положению, либо наоборот, а каждый указатель направления движения выполнен с возможностью смены своего информационного предписания в соответствии со сменой типа транспортного светофора.
Возможен вариант, развитие основного технического решения которого заключается в том, что в устройство слежения за автодорожной обстановкой введен блок кругового слежения, который связан с дорожным контроллером и выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси с получением круговой панорамы автотранспортной обстановки на перекрестке.
Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет достичь следующего технического результата, а именно: высокого уровня как пропускной способности, так и дорожной безопасности.
Этот технический результат достигается тем, что введен блок неуравновешенности, который соединен с устройством слежения и дорожным контроллером. В результате чего, блок неуравновешенности получает информацию о количестве транспорта по каждому направлению от детекторов транспорта, находящихся в устройстве слежения, и определяет в относительных единицах величину неуравновешенности, то есть несовпадения количества транспортных средств во встречных прямых транспортных потоках. Дорожный контроллер выполнен с возможностью сравнения полученного от блока неуравновешенности значения величины неуравновешенности с установленным порогом. При превышении установленного порога неуравновешенности во встречных прямых транспортных потоках по каждой пересекающейся магистрали одновременно или, по меньшей мере, по одной магистрали, прерывается только меньший прямой транспортный поток с помощью запрещающего сигнала транспортного светофора, при этом дорожным контроллером осуществляется выбор из соответствующих вариантов оптимальной по безопасности для всех направлений движения встречных транспортных потоков, заранее заложенной в дорожном контроллере схемы разъезда на перекрестке. При этом в каждой схеме разъезда на перекрестке в зависимости от интенсивности поворотно-транспортных потоков (то есть количества транспортных средств, намеревающихся повернуть направо, налево либо развернуться) обеспечивается адаптивный выбор схем разъезда на перекрестке, различающихся уровнями обеспечиваемой дорожной безопасности и пропускной способности. Причем, независимо от выбранной дорожным контроллером схемы разъезда на перекрестке, он продолжает отслеживать величины интенсивности лево- и правоповоротных транспортных потоков, измеренные соответствующими детекторами транспорта по всем направлениям транспортных магистралей. Кроме этого, благодаря тому, что в устройство слежения за автодорожной обстановкой введен блок кругового слежения, выполненный с возможностью вращения вокруг своей оси, на дорожный контроллер своевременно поступает информация о состоянии всего перекрестка, что позволяет в режиме реального времени управлять движением транспортных и пешеходных потоков, что способствует повышению уровня пропускной способности и дорожной безопасности.
Предлагаемая система управления транспортными и пешеходными потоками через перекресток позволяет управлять движением транспортных потоков через перекресток как в статическом, так и в динамическом режиме. Это позволяет своевременно реагировать на изменившуюся дорожную обстановку и принимать меры по разрешению конфликтных ситуаций.
При этом все элементы данного устройства работают в автоматизированном режиме, то есть без вмешательства человека, что исключает, так называемый, человеческий фактор и повышает уровень дорожной безопасности.
Заявителем проведен патентный поиск по данной теме и заявляемая совокупность существенных признаков не выявлена. Поэтому предлагаемую полезную модель можно признать новой.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 - система управления транспортными и пешеходными потоками через перекресток:
1 - дорожный контроллер;
2 - блок неуравновешенности;
3 - устройство слежения за автодорожной обстановкой;
4 - устройство управления движением;
5 - набор сигнальных средств;
6 - указатели направления движения;
7 - пешеходные светофоры;
8 - транспортные светофоры;
9 - дополнительная секция;
10 - детекторы транспорта;
11 - блок кругового слежения.
На фиг.2 - оптимальное расположение системы управления транспортными и пешеходными потоками через перекресток на пересечении двух многополосных транспортных магистралях:
12 (a, b, c, d) - транспортные потоки на соответствующих входах перекрестка;
13 (a, b, c, d) - пешеходные потоки на соответствующих входах перекрестка.
Система управления транспортными и пешеходными потоками через перекресток транспортных магистралей (на чертеже показано условно), расположенных на одном уровне содержит дорожный контроллер 1, блок 2 неуравновешенности, устройство 3 слежения за автодорожной обстановкой, и, по меньшей мере, три устройства 4 управления движением по одному для каждого входа регулируемого перекрестка.
Каждое устройство 4 управления движением связано с дорожным контроллером 1 и включает набор 5 сигнальных средств и указатели 6 направления движения по полосам. Набор 5 сигнальных средств представляет собой совокупность пешеходных светофоров 7 и транспортных светофоров 8, которые обычно расположены в зоне пересечения транспортных магистралей (на чертеже показано условно). Каждый транспортный светофор 8 оснащен, по меньшей мере, одной дополнительной секцией 9. Эта дополнительная секция 9 представляет собой световое сигнальное средство, предназначенное для указания разрешенного направления движения для прямого и/или поворотного транспортного потока. Она выполнена с возможностью быть как скрытой, так и видимой. Это может быть осуществлено, например, посредством шторки с электроприводом, либо типовым механизмом, позволяющим убирать дополнительную секцию 9 за транспортный светофор 8. Управление сменой сигналов на наборе 5 сигнальных средств и дополнительной секцией 9 осуществляет дорожный контроллер 1.
Указатели 6 направления движения по полосам могут представлять собой дорожные знаки особого предписания, выполненные таким образом, что информационное предписание на них может меняться соответственно командам дорожного контроллера 1, при этом расположение каждого из них соответствует определенной полосе движения.
Устройство 3 слежения за автодорожной обстановкой связано с блоком 2 неуравновешенности и дорожным контроллером 1 и образовано путем конструктивного объединения всех детекторов 10 транспорта и блока 11 кругового слежения. Это позволяет оперативно управлять как каждым элементом отдельно, так и всеми вместе (система управления устройством 3 слежения за автодорожной обстановкой в материалы данной заявки не входит). Детекторы 10 транспорта устанавливаются в той же зоне, что и указатели 6 направления движения по полосам, то есть в зоне пересечения магистралей. Блок 11 кругового слежения выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси и получения круговой панорамы автотранспортной обстановки на перекрестке. Детекторы 10 транспорта настроены на слежение за обстановкой на перекрестке посредством подсчета количества транспортных средств (на чертеже не показано) на каждом входе перекрестка (Входы A, B, C, D на фиг.2) и передачу информации в блок 2 неуравновешенности и на дорожный контроллер 1. Детекторы 10 транспорта могут быть выполнены в виде совокупности оптико-электронных приборов (например, видеокамер) и/или пьезодатчиков, и/или индуктивных петлей, и/или в виде любых других устройств, служащих для подсчета транспортных средств и наблюдения за ними. Детекторы 10 транспорта могут быть выполнены таким образом, что каждый из них находится в отдельном корпусе и настроен на работу только с одной полосой движения транспортной магистрали. При этом возможен вариант, когда один детектор 10 транспорта выполнен с возможностью сканирования всех полос движения данного входа перекрестка, однако это усложняет процесс подсчета количества транспортных средств. В качестве блока 11 кругового слежения может быть применена видеокамера на подставке, которая выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси для обеспечения полного обзора всего перекрестка.
Блок 2 неуравновешенности связан с дорожным контроллером 1 и устройством 3 слежения за автодорожной обстановкой и выполнен с возможностью определения в относительных единицах величины неуравновешенности во встречных прямых транспортных потоках 12 (a, b, c, d) (фиг.2) и передачи этого значения на дорожный контроллер 1. В качестве блока 2 неуравновешенности могут быть применены, например, микроконтроллеры, принимающие на свои входы сигналы с детекторов 10 транспорта и выдающие в относительных единицах величину несовпадения количества транспортных средств на том или ином входе перекрестка (Входы A, B, C, D).
Дорожный контроллер 1 связан с блоком 2 неуравновешенности, устройством 3 слежения за автодорожной обстановкой, устройством 4 управления движением и выполнен с возможностью сравнения величины неуравновешенности, полученной от блока 2 неуравновешенности, с установленным порогом, определяемым дорожным контроллером 1 в зависимости от сложившейся во времени и пространстве автодорожной обстановки, и выбора соответствующей схемы управления на перекрестке. Таким образом, дорожный контроллер 1 осуществляет управление сигналами на наборе 5 сигнальных средств. Причем, дорожный контроллер 1 в режиме реального времени получает информацию от устройства 3 слежения за автодорожной обстановкой о величине транспортных потоков на всех входах перекрестка (Входы A, B, C, D) и обстановке на самом перекрестке в динамических условиях, что позволяет обеспечить выбор правильной схемы разъезда на перекрестке в сложившейся ситуации.
Система управления транспортными и пешеходными потоками через перекресток работает следующим образом (фиг.2).
Устройство 3 слежения за автодорожной обстановкой постоянно фиксирует автодорожную обстановку путем подсчета количества транспортных средств (на чертеже не показано) в транспортном потоке 12 (a, b, c, d), приближающимся к перекрестку. В случае, если образуется затор (на чертеже не показано), устройство 3 слежения за автодорожной обстановкой фиксирует количество транспортных средств, скопившихся перед перекрестком в каждом из входов перекрестка (Входы A, B, C, D) на каждой полосе движения транспортной магистрали и передает данные в блок 2 неуравновешенности. Блок 2 неуравновешенности оценивает величину неуравновешенности, то есть несовпадения транспортных средств в транспортном потоке во встречных направлениях по всем полосам движения транспортной магистрали и передает данные в дорожный контроллер 1. Дорожный контроллер 1 на основании данных о величине неуравновешенности, полученных от блока 2 неуравновешенности, осуществляет установление порога неуравновешенности движения. В случае если данный порог превышен хотя бы в одном из прямых направлений транспортного потока 12 (a, b, c, d) на, по меньшей мере, одной многополосной магистрали, то прерывается движение меньшего прямого транспортного потока с помощью запрещающего сигнала транспортного светофора 8, при этом на входах перекрестка (Входы A, B, C, D) хотя бы по одной этой транспортной магистрали начинают функционировать транспортные светофоры 8 как без использования дополнительных секций 9, если интенсивность транспортных лево- и/или правоповоротных потоков, движущихся попутно с большим непрерывным прямым транспортным потоком, не превышают 120 авт/ч, так и с использованием дополнительных секций 9, если интенсивность транспортных лево- и/или правоповоротных потоков, движущихся попутно с большим непрерывным прямым транспортным потоком, превышают 120 авт/ч. Причем расположенные соответственно над каждой полосой движения указатели 6 направления движением по полосам разрешают в крайних полосах только бесконфликтные поворотные направления движения. При этом пешеходные 13 потоки разделяются во времени с транспортными потоками 12 (a, b, c, d), что обеспечивает возможность поддерживать высокий уровень дорожной безопасности и пропускной способности.
В случае если полученная от блока 2 неуравновешенности величина неуравновешенности транспортных потоков 12 (a, b, c, d) по обеим пересекающимся магистралям не превышает или равна установленному порогу, определенному дорожным контроллером 1, то по всем въездным направлениям перекрестка (Входы A, Б, В, Г), начинают функционировать транспортные светофоры 8 со скрытыми дополнительными секциями 9, таким образом, меняется тип транспортного светофора 8. Причем, указатели 6 направления движением по полосам разрешают в крайних полосах прямое движение одновременно с поворотным, то есть меняется схема разъезда на перекрестке. В данном случае, по сигналу на пешеходном светофоре 7 разрешено движение пешеходных 13 потоков в том же направлении, что и разрешено движение транспортных потоков 12 (a, b, c, d) по сигналу на транспортном светофоре 8. При этом не исключается действие Правил дорожного движения РФ, когда транспортные потоки 12 (a, b, c, d), намеревающиеся повернуть направо или налево не должны препятствовать движению пешеходных потоков 13 в прямом направлении.