СПОСОБ КООРДИНАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И КОМПЛЕКСНОГО КОНТРОЛЯ ЗА БЕЗОПАСНОСТЬЮ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ
METHOD OF COORDINATING TRAFFIC AND COMPLEX MONITORING OF ROAD TRAFFIC SAFETY

Способ комплексного контроля за безопасностью дорожного движения и координации движения транспортных средств (далее - «Способ») относится к автоматизированным системам управления техническими устройствами и агрегатами и может быть использован для отслеживания движения транспортных средств, управления транспортными потоками, круглосуточного мониторинга за соблюдением выполнения правил дорожного движения и оказания экстренной помощи. Способ может быть реализован путем установки комплекса специального оборудования на любых транспортных средствах (далее «ТС»), передвигающихся по наземной части поверхности Земли под управлением человека. Преимущественно способ может применяться для контроля легковых и грузовых автомобилей, автобусов, троллейбусов, трамваев, железнодорожных поездов, мотоциклов, специальной строительной техники и прочих аналогичных устройствах.
Известен способ контроля за безопасностью, осуществляемый в рамках «Европейской программы по передаче координат автомобиля в случае дорожно-транспортного происшествия», описанный в [1]. Данный способ реализуется следующим образом: в транспортном средстве устанавливается специальный блок управления, который при дорожно-транспортном происшествии (ДТП) получает сигнал об аварии от датчиков удара и/или сработавших подушек безопасности и инициализирует экстренный режим, при котором запрашиваются точные координаты местонахождения транспортного средства от установленного в блоке навигационного оборудования системы GPS и посредством каналов связи стандарта GSM/GPRS передается вместе с сигналом SOS на пульт экстренных служб. Данный способ позволяет: во-первых, автоматически, без участия человека и посторонних лиц, производить мгновенный вызов экстренных служб, что весьма актуально на пустынных территориях, и, во-вторых, более оперативно приезжать на место ДТП экстренным службам за счет точного описания местонахождения ДТП, что значительно сокращает время ожидания квалифицированной помощи. Основными недостатками данной программы являются невозможность передачи сигнала от одного транспортного средства к другому по цепочке (например, в зоне отсутствия сети GSM в горной местности) до транспортного средства, находящегося в «сети» и способного передать сигнал; и пассивность в части предотвращения нарушений правил дорожного движения (ПДД) и возникновения ДТП. Кроме этого, отсутствует фиксация обстоятельств ДТП до и после случившегося вместе с резервным источником питания.
В [2, 3] описаны способы коммуникации между двумя транспортными средствами путем обмена данными по каналу Wireless LAN (Wi-Fi), позволяющие передавать предупреждения об опасности, возникающие из-за ДТП, «пробки», тумана, гололеда, а также дублировать сигналы внешней световой сигнализации, такие как стоп-сигнал и указатели поворота. В ходе испытаний один из автомобилей играл роль передатчика, другой - коммутатора и приемника. Помимо прочего, автомобили обменивались также данными о своей скорости, числе оборотов двигателя, скорости вращения колес. Таким образом, в данном случае решается проблема передачи сигнала между двумя автомобилями, однако не предусмотрен дублирующий канал связи, например тот же GSM/GPRS, и задача предотвращения ДТП лежит исключительно на водителе транспортного средства, который, используя вспомогательные сигналы, полученные посредством данного устройства, может быстрее скоординировать свои действия. Функция же контроля за соблюдением ПДД по-прежнему полностью отсутствует.
Согласно материалам [4, 5] существует способы, позволяющие контролировать поведение транспортного средства на проезжей части путем датчиков линии разметки и ультразвуковых датчиков-излучателей (так называемых сонаров или «парктроников»), контролирующих дистанцию и боковой интервал до препятствия. В случае возникновения угрозы - критического сближения или перемещения, данные датчики передают сигнал в специальный блок управления, который либо информирует водителя об опасности путем подачи звукового или светового сигнала, либо автоматически принудительно вмешивается в управление транспортным средством, корректируя направление и скорость движения. Общим недостатком этих способов является отсутствие фиксации их показаний и способности интеллектуального сравнения данных с эталонной картой разметки или координации между транспортными средствами. Иными словами, данные системы только фиксируют отклонения и подают сигнал, частично вмешиваясь в управление, что может привести само по себе в определенных случаях к возникновению ДТП.
Решение, предложенное в [6], позволяет путем оснащения транспортных средств навигационными устройствами (типа ГЛОНАСС) и устройствами передачи их координат в диспетчерский центр (типа GSM/GPRS) производить круглосуточный мониторинг парка транспортных средств, то есть отслеживать их перемещение на электронной карте на предмет соблюдения установленного маршрута. Данное решение ориентировано на автотранспортные организации, которые таким образом могут контролировать свой подвижной состав, расход топлива и горюче-смазочных материалов, время работы водителей; однако, данный способ не предусматривает функции контроля за безопасностью дорожного движения и возможность производить обмен информацией между автомобилями.
Одним из аналогов предлагаемого изобретения является способ, описанный в [7]. Данный способ представляет собой аналог европейской программы [1]. Главным отличием является использование навигационной системы ГЛОНАСС и более расширенные возможности по мониторингу транспортных средств, включающие в себя постоянный контроль за ТС, а не только в случае ДТП. Основными недостатками данного способа являются, опять же, невозможность контроля за соблюдением ПДД и фиксации нарушений, отсутствие возможности координации движения по вспомогательным датчикам и эталонной карте, невозможность непосредственного обмена данными между соседними ТС в отсутствие сети GSM/GPRS, отсутствие других источников данных, например канала связи с блоком управления двигателем (трансмиссией).
В способе [8] описан способ контроля эксплуатации транспортных средств, основанный на сравнении информации о скорости, направлении движения, типе и технических характеристиках с информацией базы данных о действующих на этом участке дорожной сети ограничениях. В случае несоответствия параметров с базой данных формируется пакет информации и преобразуется в сигнал для передачи по радиоканалу. Данный способ предусматривает получение информации и сравнение ее с базой данных только от одного источника - навигационной системы, исключая другие источники информации.
Другой способ [9] описывает систему сбора и анализа данных о дорожно-транспортном происшествии, основанную на аналогичном применении навигационной системы, но дополненную блоком измерителей параметров движения ТС, который входит в состав бортового измерительного узла. Предполагается, что бортовой измерительный узел принимает информацию от базовой бортовой системы транспортного средства, а именно скорость, число оборотов двигателя и прочее. Однако здесь не учитывается применение таких источников информации, как видеокамера, датчики положения разметки, анализатор выдыхаемого воздуха, которые не могут быть получены из базовых бортовых систем автомобиля.
Наконец, способ [10] является наиболее близким аналогом предполагаемого изобретения. Данный способ предусматривает использование навигационной системы для целей контроля за соблюдением безопасности дорожного движения аналогично способу [8], только лишь с использованием дифференциального режима спутниковой навигационной системы. Помимо этого, способ предусматривает оснащение стационарных элементов дорожной инфраструктуры (светофоров и т.п.) средствами коммуникации с подвижными транспортными средствами. Однако в данном способе, в отличие от [9], вообще не используются вторичные источники информации для подтверждения объективности фиксации нарушения по данным спутниковой навигационной системы. Этот недостаток делает невозможным фиксацию нарушений в условиях отсутствия сигнала спутниковой навигационной системы.
Анализ рассмотренных вариантов показывает, что для достижения целей предупреждения и предотвращения ДТП, а также для эффективности ликвидации последствий ДТП необходима комплексная единая система контроля за безопасностью дорожного движения и координации движения транспортных средств, основанная на круглосуточном тотальном контроле за соблюдением ПДД и управлением транспортным средством, позволяющая оперативно отслеживать в режиме реального времени все перемещения транспортных средств на большой территории, фиксировать нарушения, анализировать и координировать транспортные потоки, а в случае возникновения ДТП незамедлительно предпринимать меры по оповещению экстренных служб и окружающих транспортных средств.
Таким образом, задача, стоящая перед предлагаемым изобретением, состоит в создании единой системы, позволяющей круглосуточно автоматически контролировать перемещение транспортных средств путем получения данных от нескольких независимых источников информации, анализировать и сопоставлять эти данные на предмет соответствия безопасности дорожного движения, на основании этого предоставлять вспомогательную информацию водителю, фиксировать, накапливать и передавать данные о нарушениях в диспетчерский центр, а также координировать и управлять транспортными потоками в условиях мегаполиса; оперативно оповещать "экстренные службы и окружающие ТС о ДТП с помощью нескольких каналов связи.
Решение задачи предполагается путем реализации комплекса мер по изменению конструкции транспортных средств и дорожной инфраструктуры с целью создания едино функционирующей системы. В части изменения конструкции транспортного средства предполагается установка нескольких модулей, в частности блока управления системой с программным обеспечением, навигационного модуля одной или нескольких спутниковых систем, модулей беспроводной передачи информации, блока доступа, проектора информации на лобовое стекло, одной или нескольких видеокамер, датчиков; анализатора воздуха и вспомогательных антенн и устройств, например аккумулятора.
Изменение дорожной инфраструктуры заключается в создании так называемых постов-коммутаторов (ПКМ). ПКМ состоит из блока управления и/или электронно-вычислительной машины, модуля проводной или беспроводной передачи информации, модуля спутниковой системы для работы в дифференциальном режиме. ПКМ как комплекс устройств может быть установлен в помещении диспетчерского центра, светофорном узле, контрольно-пропускном пункте дорожно-постовой службы государственной инспекции безопасности дорожного движения (ДПС ГИБДД), транспортном средстве экипажа оперативных служб, железнодорожном переезде или любом другом крупном архитектурном объекте дорожной инфраструктуры, например мачте, опоре моста, виадуке, подземном туннеле.
Работа системы заключается в получении данных от источника информации, например, навигационного модуля спутниковой системы, обработки их и анализа на предмет обеспечения безопасности движения транспортного средства, например, путем сравнения с эталонной электронной картой координат дорожной разметки или разрешенных направлений движения, записи этих данных и вывода результатов обработки для сведения водителя или передачи посредством модулей беспроводного обмена информации, например WiMAX, другим участникам движения. Кроме этого, в случае фиксации нарушений или же для целей статистического учета и координации транспортных потоков, накопленные данные передаются на ПКМ с помощью модулей беспроводного обмена информацией при проезде транспортного средства мимо ПКМ. Возможна и обратная ситуация, когда ПКМ или системы других участников движения, используя те же модули беспроводного обмена информации, передают данные в систему конкретного транспортного средства, например, о состоянии погодных условий или интенсивности движения на пути следования.
Новым в заявляемом изобретении является комплексное применение нескольких независимых устройств позиционирования и координации движения транспортных средств, устройств передачи информации, ее обработки путем сравнения и анализа с определенными эталонными (заданными) значениями, устройств вывода информации водителю, устройств идентификации водителя, датчиков, видеокамер, анализаторов воздуха и прочих вспомогательных устройств, в составе едино функционирующей системы, обеспечивающей повышение безопасности дорожного движения и облегчение управления транспортным средством, методы взаимодействия устройств которой и последовательность их применения в качестве единой системы не использовались ранее в данной области техники.
Указанные отличительные особенности и новые признаки не выявлены из существующего уровня развития техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень».
Предлагаемая система может быть реализована в комплексе устройств, схема которых представлена на фигуре.
Перед началом движения водитель идентифицирует себя - например, вставляет водительское удостоверение с встроенной SIM-картой в блок доступа 7 и вводит код доступа. Во время движения блок управления 10 получает от навигационного модуля 10.6 координаты транспортного средства и сравнивает их со значениями эталонной электронной карты, на которую нанесены скоростные режимы, координаты линии разметки, дорожные знаки и прочая информация, касающаяся безопасности дорожного движения. Если координаты транспортного средства отличаются от допустимых координат для данного участка, заложенных в электронной карте, то блок управления 10 определяет нарушение.
Дополнительно блок управления 10 сравнивает полученные данные с данными от электронного блока управления двигателем (например, ECU), видеокамеры 8, датчиков 11, других базовых блоков автомобиля. Все полученные сведения анализируются и фиксируются блоком управления 10 в постоянном запоминающем устройстве 10.3. Эта и другая вспомогательная информация постоянно выводятся с помощью проектора 6 на лобовое стекло и, в случае попытки нарушения, появляется предупреждение. В том случае, если водитель его игнорирует и совершает нарушение правил дорожного движения, видеокамера 8 фиксирует это и вся информация, включая координаты, показания датчиков, фотографии и прочее, передается через одно из средств беспроводной передачи информации в зависимости от тяжести нарушения, немедленно - через GSM/GPRS-модулъ 10.5, или при проезде мимо ближайшего стационарного поста - через модуль беспроводной передачи информации 5.
Помимо этого, блок управления 10 через модуль беспроводной передачи информации 5 обменивается данными о своих координатах и скорости движения с окружающими транспортными средствами и постами-коммутаторами (светофорами, постами и экипажами ДПС, эстакадами). Полученные данные обрабатываются блоком управления 10 и также выводятся с помощью проектора 6 на лобовое стекло, помогая водителю ориентироваться в дорожной обстановке и выбирать оптимальную скорость и дистанцию.
В случае управления транспортным средством водителем, находящимся в состоянии опьянения, блок управления 10 анализирует информацию о функции траектории координат движения с помощью специального программного обеспечения, установленного в 10.3, которое использует сравнение среднестатистических данных по функции траектории движения и реакции водителя на препятствия за прошедшее время. Также учитываются показания анализатора выдыхаемого воздуха 9 и другие данные от базовых блоков транспортного средства. В случае подтверждения состояния опьянения блок управления 10 далее действует по вышеописанному сценарию фиксации нарушений.
Если транспортное средство попадает в аварию, то блок управления 10, получив сигнал от базовых блоков транспортного средства о столкновении (датчики, блоки подушек безопасности), мгновенно включает режим экстренного оповещения. Этот режим подразумевает передачу в экстренные службы и окружающие транспортные средства через GSM/GPRS - модуль 10.5 и/или модуль беспроводной передачи информации 5 сигнала об аварии с ее точными координатами. Все обстоятельства до и после аварии, такие как координаты, скорость движения обоих транспортных средств, показания датчиков, видеокамер и других модулей сохраняются в постоянном запоминающем устройстве 10.3, что обеспечивается включением питания от аккумулятора 10.4.
Таким образом, основными функциями системы являются:
контроль за соблюдением правил дорожного движения;
помощь в координации движения транспортного средства в дорожной обстановке;
экстренное оповещение о дорожно-транспортном происшествии;
фиксация обстоятельств дорожно-транспортного происшествия;
учет маршрута транспортного средства, условий эксплуатации и работы агрегатов.
Технологические решения, используемые для выполнения основных функций, позволяют определить следующие отличительные особенности:
- единая система, представляющая собой весь комплекс устройств и средств по безопасности и координации движения транспортных средств;
- абсолютный контроль за соблюдением правил дорожного движения 24 часа в сутки 365 дней в году;
- непредвзятость системы и отсутствие возможностей для коррупции;
- независимость от природных и климатических условий;
- облегчение управления автомобилем неопытным водителем или в сложных метеоусловиях;
- определение состояния опьянения водителя без проведения экспертизы;
- снижение расхода топлива и износа рабочих узлов;
- фиксация моментов нарушения и аварии для суда и страховой компании;
- экстренный автоматический вызов службы спасения с передачей точного местонахождения;
- возможность координации потоков транспортных средств в условиях мегаполиса;
- принцип подтверждения информации из нескольких источников.
Данные отличительные особенности, выявленные в результате комплексной реализации всех технологических устройств и решений, составляющих систему, являются подтверждением решения поставленной задачи и позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применяемость».
Список источников информации
1. Интернет-сайт Европейской Ассоциации участников рынка интеллектуальных транспортных систем ERTICO -
http://www.esafetysupport.org/en/esafety_activities/esafety_forum/
.
2. Интернет-сайт компании Фольксваген -
http://www.volkswagen-media-services.ru/documents/detail/?id=3344
.
3. Интернет-сайт компании Ниссан -
http://www.nissan-global.com/EN/NEWS/2008/_STORY/080805-01-e.html
.
4. Интернет-сайт компании Вольво Карс -
http://www.volvocars.com/us/footer/about/NewsAndEvents/default/Pages/default.aspx
.
5. Интернет-сайт электронной энциклопедии «Википедия» -
http://en.wikipedia.org/wiki/DSRC.
6. Интернет-сайт компании М2М-Телематика (Москва) -
http://m2m-t.ru/solution/?branches=regnav
.
7. Интернет-сайт Федеральной целевой программы «Повышение безопасности дорожного движения на 2006-2012 годы» -
http://www.fcp-pbdd.ru/tech_obdd/experience/detail.php?BLOCK=88&ID=14947
.
8. Патент РФ №2257616 «Способ контроля эксплуатации транспортных средств и система его осуществления», опубл. 27.07.2005.
9. Патент РФ №2222830 «Система сбора и анализа данных о дорожно-транспортных происшествиях», опубл. 27.01.2004.
10. Патент РФ №2304813 «Способ контроля транспортных средств и устройство для его осуществления», опубл. 20.08.2007.