СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF TRAFFIC CONTROL AND SYSTEM FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к области управления дорожным движением и может быть использовано для регулирования движения на перекрестках с использованием светофоров при наличии нестабильных пешеходных и транспортных потоков.
В условиях увеличивающегося потока транспортных средств актуальной является проблема разгрузки дорог, то есть уменьшения количества застоев дорожного движения (пробок) и дорожно-транспортных происшествий, что особенно важно для больших городов в «часы пик» со сложной сетью дорог. При этом не менее важным является соблюдение баланса между движением как транспорта, так и пешеходов.
Для решения вышеуказанных проблем используются светофоры с табло обратного отсчета (далее - ТОО), на котором показывается остаточное время горения зеленого и/или красного сигнала светофора.
Из уровня техники известен способ управления дорожным движением (патент РФ №92981, 10.04.2010 г.), заключающийся в том, что по беспроводному каналу изначально устанавливают время горения ТОО, показания которого совпадают со временем горения зеленого сигнала светофора и далее этот параметр изменяют также беспроводным путем только при необходимости. Система управления дорожным движением в данном случае включает ТОО, имеющий светодиодную матрицу и блок управления с приемопередающим радиоинтерфейсом на основе микропроцессорного контроллера, при этом блок управления с приемопередающим радиоинтерфейсом связан с дорожным контроллером и специализированным пультом загрузки программного обеспечения для установки начальных параметров.
Указанные способ и система уведомляют участников транспортного движения только о трех последних секундах горения сигнала светофора и не позволяют регулировать транспортный поток при изменении дорожной обстановки и образовании транспортных заторов или наоборот разрежении дороги. Кроме того, в данном случае при зажигании зеленого света светофора на ТОО будет отображаться последнее значение, запомненное и переданное дорожным контроллером. Такие данные фиксируются дорожным контроллером один раз в конце горения одного цикла зеленого света светофора. При изменении числа, с которого начнется новый отсчет времени на ТОО и новый цикл горения сигнала светофора, происходит угасание светодиодной матрицы на какое-то время, после чего на ТОО высвечивается запомненное значение.
Другими словами, способ и система не адаптируются под ситуацию на дороге. Таким образом, управление дорожным движением является неэффективным.
Из уровня техники также известны способы и системы управления, работающие с использованием интеллектуальных светофоров, длительность горения сигналов которых вычисляется контроллером движения с учетом текущей обстановки на дороге.
Например, известен адаптивный способ управления дорожным движением (патент РФ №2486599, 27.06.2013 г.), заключающийся в том, что постоянно в режиме реального времени определяют величину неуравновешенности интенсивностей движения прямых встречных транспортных потоков по всем полосам движения транспортных магистралей, предназначенных для прямого направления, затем полученную величину неуравновешенности сравнивают с предварительно заданным для данного перекрестка порогом неуравновешенности для прямых встречных транспортных потоков. В случае, если вышеуказанный порог не превышен, то выбирают пофазный способ управления движением транспортных потоков на перекрестке, а если порог неуравновешенности превышен хотя бы по одной полосе движения в прямых встречных направлениях, то на перекрестке выбирают способ управления движением по отдельным направлениям.
В зоне перекрестка предварительно устанавливают дорожный контроллер, блок неуравновешенности, устройство слежения за автодорожной обстановкой, и, по меньшей мере, три устройства управления движением по одному для каждого входа регулируемого перекрестка. В каждое устройство управления движением включают набор сигнальных средств и указатели направления движения по полосам и связывают его с дорожным контроллером. Набор сигнальных средств, представляющий собой совокупность пешеходных светофоров и транспортных светофоров, обычно предварительно располагают в зоне пересечения транспортных магистралей.
В данном случае система управления содержит только светофор с регулируемым временем горения сигналов зеленого и красного света и не содержит ТОО, что не позволяет участникам дорожного движения полноценно оценить время ожидания и проезда участка дороги.
Известен способ управления дорожным движением (http://www.tvc.ru/news/show/id/43318, просмотрено 05.03.2018 г), принятый за наиболее близкий аналог к заявляемому способу, заключающийся в том, что собирают информацию с датчиков дорожного движения о текущей ситуации на дороге и передают ее в дорожный контроллер, который регулирует длительность горения сигналов светофора для транспорта и длительность работы табло обратного отсчета для пешеходов.
Система управления дорожным движением, принята за наиболее близкий аналог к заявляемой системе, включает датчики дорожного движения, соединенные с дорожным контроллером, который соединен с ТОО и светофором.
В данном случае в дорожном контроллере анализируется только текущая ситуация на дороге, а на ТОО передается последнее запомненное значение - информация «из прошлого». Поэтому при изменении числа, с которого начнется новый отсчет времени на ТОО, происходит угасание светодиодной матрицы на какое-то время, после чего на ТОО высвечивается вычисленное значение. При этом обратный отсчет времени на ТОО ведется только при горении сигнала зеленого света для пешеходов. Таким образом, способ и система управления являются неэффективными в силу того, что ТОО работает в непостоянном режиме, а зажигание сигнала светофора и ТОО для пешеходов происходит в разное время.
В данном случае корректная работа ТОО по времени невозможна: если запомненное время предыдущего цикла горения сигнала светофора меньше текущего, отсчет времени текущего цикла дойдет до нуля раньше, чем окончится время горения сигнала, и, напротив, если время предыдущего цикла больше текущего, горение сигнала окончится до окончания обратного отсчета времени. В обоих случаях ТОО дезинформирует участников дорожного движения.
Техническим результатом изобретения является создание способа управления дорожным движением и реализующей его системы, обладающих повышенной эффективностью регулирования дорожной ситуации за счет вычисления спрогнозированного значения времени горения сигнала светофора и табло обратного отсчета в новом цикле, который определяется при анализе интервала времени, включающего несколько предыдущих циклов горения сигнала светофора, и обеспечения одновременного поступления данных от дорожного контроллера на светофор и табло обратного отсчета.
Под циклом горения сигнала светофора в контексте данного изобретения понимается горение зеленого или красного сигнала светофора.
Технический результат достигается при использовании способа управления дорожным движением, заключающегося в том, что снимают показания с датчиков дорожного движения о количестве транспортных средств на регулируемом участке дороги, передают данные в дорожный контроллер, где обрабатывают по заранее заданному алгоритму и на основании проведенных расчетов увеличивают или уменьшают время нового цикла горения сигнала светофора и табло обратного отсчета, при этом в дорожном контроллере осуществляют обработку данных с датчиков дорожного движения за несколько предшествующих циклов горения сигнала светофора и вычисляют спрогнозированное значение времени работы светофора и табло обратного отсчета в новом цикле.
Также технический результат достигается при использовании системы управления дорожным движением, содержащей датчики дорожного движения, представляющие данные о количестве транспортных средств на регулируемом участке дороги и соединенные с дорожным контроллером, который в свою очередь соединен с блоком управления, переключающим сигналы горения светофора, и с модулем обработки информации от дорожного контроллера и светодиодной матрицей, расположенными в табло обратного отсчета, при этом дорожный контроллер выполнен с возможностью обработки данных с датчиков дорожного движения за несколько предшествующих циклов горения сигнала светофора и вычисления спрогнозированного значения времени работы светофора и табло обратного отсчета в новом цикле.
Для обработки данных дорожным контроллером используется не менее двух предшествующих циклов горения сигнала светофора.
Для передачи данных от датчиков дорожного движения в дорожный контроллер и от дорожного контроллера к ТОО и светофору могут быть использованы любые известные проводные или беспроводные каналы для передачи данных.
Обработка данных может проходить в ПИД-регуляторе в составе дорожного контроллера и с использованием других алгоритмов, которые подходят для регулирования движения того или иного дорожного участка.
Заявляемые решения по способу и системе позволяют решить проблему синхронизации показаний ТОО и времени горения сигналов светофора, так как за счет соединения дорожного контроллера с блоком управления, переключающим сигналы горения светофора и модулем обработки информации, расположенным в ТОО, происходит одновременная передача данных об изменении времени, которое в новом цикле должен гореть сигнал светофора, и с которого должен начаться обратный отсчет на ТОО. При этом при обработке нескольких предшествующих циклов горения сигнала светофора происходит более плавное регулирование времени горения, чем в случае учета только текущего значения горения сигнала светофора. Таким образом, не происходит дезинформирования участников движения и в целом повышается эффективность регулирования движения.
Согласно чертежу система управления содержит датчики дорожного движения 1, представляющие данные о количестве транспортных средств на регулируемом участке дороги и соединенные с дорожным контроллером 2, который соединен с табло обратного отсчета 3 и светофором 4.
В зависимости от загруженности дорожного участка устанавливаются исходное время горения красного и зеленого сигнала светофора, на ТОО выставляются аналогичные показатели по времени обратного отсчета, также определяется количество циклов горения сигнала светофоров красного и зеленого света, во время которых посредством датчиков движения будет отслеживаться загруженность дороги и далее вычисляться изменение длительности цикла работы ТОО и светофора.
Например, на загруженном участке дороги задается время горения сигналов зеленого и красного света t1, при этом аналогичное время в обратном порядке до нуля будет отображаться на ТОО. Количество циклов для обработки сигнала, например, задается равным четырем. В течение первых 4-х периодов работы ТОО и горения сигналов светофора зеленого и красного цвета t1, t2, t3, t4, которые все равны t1, датчики дорожного движения определяют количество транспортных средств на регулируемом участке дороге в каждый из четырех периодов времени.
С учетом полученных данных происходит регулирование времени пятого периода горения работы ТОО и времени горения следующего сигнала светофора t5. Если в течение первых четырех промежутков дорога была загружена, и датчики дорожного движения передавали информацию о все увеличивающемся потоке транспорта, то следующий пятый временной промежуток будет увеличен, если он зеленый для транспорта, и будет уменьшен, если он красный для транспорта.
Если в течение пятого периода времени датчики дорожного движения передали информацию о непрекращающемся потоке транспорта, то контроллер дорожного движения обработает информации со 2-го по 5-й временные промежутки и еще больше увеличит время t6 работы ТОО и время горения зеленого света для транспорта или уменьшит время работы ТОО и время горения красного света для транспорта с соответствующим отображением на ТОО.
Если в течение шестого периода времени t6 произошла разгрузка дороги, и датчики дорожного движения передали соответствующую информацию в дорожный контроллер, то происходит корректировка временного промежутка tl в сторону уменьшения времени работы ТОО и времени горения зеленого сигнала светофора для транспорта или увеличения времени работы ТОО и времени горения красного сигнала светофора для транспорта с соответствующим отображением на ТОО.
Подобным образом постоянно происходит учет предыдущей ситуации на дороге за несколько циклов горения сигнала светофора с вычислением прогнозируемого времени работы ТОО в новом цикле.
В итоге, получены новый адаптивный способ управления движением и реализующая его система, которые позволяют повысить эффективность дорожного движения и безопасность дорожной ситуации.