СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЧЕТА ПАССАЖИРОПОТОКА НА ОБЩЕСТВЕННОМ ТРАНСПОРТЕ

Полезная модель относится к области информационно-измерительных систем в частности к средствам учета и анализа пассажиропотока на общественном транспорте.
Известно устройство для учета числа пассажиров, перевозимых в транспортном средстве по патенту РФ №51257, G06M 3/08, опбл. 27.01.2006 - [1], содержащее датчики прохода пассажиров, блок опроса, блок счета числа пассажиров и блок отображения информации. Датчики состоят из двух проводящих пластин, изолированных друг от друга диэлектриком, и устанавливаются на ступеньках каждой входной двери для пассажиров. Давление на датчик при прохождении пассажира приводит к изменению емкости, которое фиксируется микроконтроллером устройства.
Недостатками этого устройства являются: низкая точность подсчета, особенно для широкого дверного проема, из-за возможности нахождения на ступени нескольких человек и одновременного прохождения нескольких пассажиров; чувствительность датчика зависит от температуры; недостаточная функциональность, так как информация о количестве прошедших соотносится с равными временными интервалами (час, смена, неделя), то есть отсутствует как таковое определение временных характеристик маршрута и сохранение их в памяти. Также система не обеспечивает определение реального времени и координат местоположения транспортного средства.
Известно изобретение «Система учета и анализа потока пассажиров и посетителей» по патенту РФ №2304809, МПК G07C 9/00, опбл. 20.08.2007 в бюл. №23 - [2]. Система содержит счетчик-регистратор, инфракрасные датчики, устанавливаемые по одному над каждым местом учета и связанные при помощи кабельной системы со счетчиком-регистратором, блок питания и центр обработки данных, причем счетчик-регистратор содержит микропроцессор, каналы ввода для приема информации от датчиков, первый архив, предназначенный для записи информации, поступающей от датчиков, второй архив, предназначенный для регистрации нештатных ситуаций, часы реального времени, соединенные с микропроцессором, предназначенным для управления записью поступающей информации, а инфракрасный датчик содержит микропроцессор, узлы измерения освещенности и температуры окружающего пространства, первый инфракрасный генератор, второй инфракрасный генератор, приемник инфракрасных сигналов и передатчик информации по кабелю, все вышеперечисленные узлы соединены с микропроцессором, предназначенным для настройки длины луча инфракрасных генераторов, а инфракрасный датчик связан с реле открывания и закрывания дверей, при этом центр обработки информации выполнен с возможностью обработки и анализа содержания архивов.
Недостатками известной системы являются:
- невысокая точность подсчета, так как проходящий пассажир детектируется при помощи датчиков одного типа, что является недостаточным при плотном потоке пассажиров и широком дверном проеме;
- низкая функциональность, так как система не предназначена для определения координат транспортного средства и соотнесения данных о количестве прошедших с конкретной остановкой, а также отсутствует возможность оперативного информирования о нештатных ситуациях.
Известна «Система мониторинга пассажироперевозок «ПОТОК» (http://www.promservis.ru/sistema_monitoringa_passazhiroperevozok.html) - [3]. Система «Поток» является усовершенствованием изобретения «Система учета и анализа потока пассажиров и посетителей» по патенту РФ №2304809, G07C 9/00, и дополнительно содержит датчики открытия дверей, навигационный модуль и модуль беспроводной связи (GPRS). Современный вариант системы обеспечивает подсчет пассажиров при помощи активных инфракрасных датчиков, определение направления прохождения, определение местоположения и беспроводную передачу данных.
К недостаткам системы относится невысокая точность подсчета пассажиров, а также необходимость установки разделительных поручней в широком дверном проеме для корректной работы системы (по данным прайс-листа от 15.02.2011 http://www.promservis.ru/price_15_02_2011.zip). Установка разделительных поручней требует дополнительных затрат и делает транспортное средство не пригодным для перевозки пассажиров с детскими колясками и людей с ограниченными возможностями (на инвалидных колясках).
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении точности подсчета пассажиров с одновременным улучшением технико-эксплуатационных характеристик системы автоматизированного учета пассажиропотока.
Технический результат достигается тем, что в системе автоматизированного учета пассажиропотока на общественном транспорте, состоящей из оптических датчиков обнаружения пассажира, датчиков положения двери, навигационного модуля, модуля связи и микропроцессорного блока обработки информации, входы которого соединены с выходами оптических датчиков, датчиков положения дверей и выходом навигационного модуля, а выход подключен ко входу модуля связи, новым является то, что она дополнительно содержит силовые датчики, выполненные с возможностью размещения на ступенях транспортного средства и подключенные к микропроцессорному блоку обработки информации.
В качестве силового датчика применяется датчик, работающий на основе пьезоэлектрического эффекта.
Определение факта прохождения человека датчиками с различными принципами действия и обработка сигналов этих датчиков (комплексирование) обеспечивает достижение технического результата в отношении повышения точности подсчета пассажиропотока и улучшения технико-эксплуатационных характеристик системы, так как для работы системы не требуются разделительные поручни.
Сущность полезной модели заключается в том, что обработка сигналов от двух разных по принципу действия датчиков по алгоритмам комплексирования повышает точность подсчета и надежность системы в целом. В системе для обнаружения факта прохождения пассажира через дверной проем транспортного средства используются оптические и силовые датчики. Силовые датчики детектируют проходящего человека по силе нажатия и размещаются на ступенях каждой входной двери. Оптические датчики работают по принципу отраженного луча и размещаются над каждым местом учета. Сигналы с датчиков передаются в микропроцессорный блок обработки информации, реализующий алгоритмы комплексирования сигналов для исключения ситуаций ложного срабатывания (подсчета) и обеспечения максимально достоверного учета числа прошедших. Определение направления прохождения пассажира происходит за счет излучения оптического датчика в двух зонах, которые располагаются друг за другом по направлению прохождения человека, и определения порядка следования сигналов от оптического и силового датчиков. Кроме того, силовой датчик для широкого дверного проема (120 см) имеет чувствительные элементы в количестве, позволяющем определить зону, в которой происходит нажатие на ступень. Число зон детектирования силового датчика согласовано с этим числом для оптического датчика. В простейшем случае силовой датчик может иметь три зоны, которые делят его поверхность по длине на три равные части. А два оптических датчика имеют каждый свою зону детектирования и одну общую для обоих, которая находится посередине ширины дверного проема над средней зоной силового датчика. Такого рода согласование позволяет использовать минимальное число датчиков и не требует разделения потока пассажиров при помощи поручней.
Данные о количестве пассажиров, прошедших на каждой остановке через каждую дверь, сохраняются в памяти вместе с информацией о времени и местоположении транспортного средства. Передача накопленной информации осуществляется беспроводным способом. Также при помощи беспроводной передачи данных диспетчер может быть информирован о нештатной ситуации на маршруте. Обработка данных, полученных от системы, ведется центром обработки данных на персональном компьютере, оснащенном специальным программным обеспечением и средствами приема/передачи данных.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1, где представлена структурная схема системы автоматизированного учета пассажиропотока на общественном транспорте.
Система автоматизированного учета пассажиропотока представляет собой бортовой комплекс, устанавливаемый на транспортном средстве, который состоит из микропроцессорного блока обработки информации (1), к которому подключены выходы оптических датчиков (2), силовых датчиков (3), датчиков положения двери (4), навигационного модуля (5) и вход модуля связи (6).
Микропроцессорный блок обработки (1) выполняет функции: обработки сигналов датчиков обнаружения пассажира (2, 3) и датчиков положения двери (4) для осуществления подсчета пассажиров, проходящих через открытую дверь транспортного средства, взаимодействия с навигационным модулем (5) для определения координат местоположения транспортного средства, скорости движения и значения времени, взаимодействия с модулем связи (6) для обработки команд от центра обработки данных и передачи накопленных данных.
Микропроцессорный блок обработки (1) представляет собой пыле- и влагозащищенный корпус, который имеет разъемы для подключения шины датчиков, линии питания. Навигационный модуль (5) и модуль связи (6) могут располагаться внутри блока либо быть внешними по отношению к нему. Микропроцессорный блок обработки (1) размещается в кабине водителя в месте минимально подверженном вибрациям, так чтобы обеспечить доступ обслуживающего персонала.
Датчики обнаружения пассажира (2, 3) конструктивно представляют собой пыле- и влагозащищенный корпус, в котором находятся чувствительные элементы и электронные схемы предварительной обработки сигнала. Датчики разделяются по принципу действия на два типа - оптические и силовые датчики.
Оптические датчики (2) работают в инфракрасном диапазоне частот и детектируют находящегося под ними пассажира по отраженному от него излучению. Данное техническое решение является известным и описано, например, в патенте РФ №80258, G08B 13/18 «Активное фотоэлектрическое устройство сигнализации», опбл. 27.01.2009 - [4]. Каждый датчик содержит фотоэлектрические элементы для регистрации прохождения, это как минимум два источника излучения и два приемника излучения, схему предварительной обработки сигнала, микроконтроллер и дополнительные измерительные элементы для определения условий работы датчика. Один оптический датчик обеспечивает подсчет в дверном проеме шириной 60 см. Для широкого дверного проема (120 см) устанавливаются два датчика. Дополнительные измерители температуры и освещенности под датчиком нужны для осуществления коррекции параметров излучения в соответствии с изменением внешних условий. Измерителем освещенности может служить и сам приемник излучения. Мощность излучения оптического датчика рассчитывается с учетом стандарта безопасности IEC62471 по методике данной в статье «Eye Safety of IREDs used in Lamp Applications» http://www.osram-os.com/osram_os/EN/ - [5].
Силовые датчики (3) детектируют проходящего человека по нажатию на ступень. Датчики могут быть выполнены на пьезоэлектрических чувствительных элементах, которые вырабатывают электрический заряд пропорциональный силе нажатия на датчик, это прямой пьезоэффект. Данное свойство пьезоэлектриков широко используется в акселерометрах (Патент РФ 2400760, G01P 15/09, опбл. 27.09.2010) - [6]. Пьезоэлектрические чувствительные элементы обладают высокой механической прочностью и минимальной чувствительностью к изменению температуры. Дополнительные измерители не требуются, так как на характеристики датчика практически не влияет температура, а попадание влаги является критическим только при полном заливании, из-за замыкания электродов датчика. Более подробную информацию о характеристиках пьезоэлектрических элементов можно найти на сайте одного из производителей http://www.avrora-elma.ru/catalog.htm - [7]. Количество пьезоэлектрических элементов, размещенных в корпусе датчика, зависит от его типоразмера и количества зон детектирования. Корпус датчика выполнен в виде накладки на ступень и имеет минимальную высоту, поэтому схема обработки сигналов размещается в отдельном блоке, который располагается как можно ближе к датчику и крепится к панелям салона.
Датчики положения двери (4) определяют моменты открывания и закрывания двери, а их конструктивное исполнение и принцип действия подбираются в зависимости от места установки. В качестве этих датчиков можно использовать, например герконы, датчики Холла или микровыключатели. Эти датчики обеспечивают безошибочное определение моментов открывания и закрывания дверей. Сигнал датчиков положения двери может обрабатываться отдельной схемой, размещенной в корпусе оптического датчика, либо блока обработки силового датчика.
Работа системы автоматизированного учета пассажиропотока.
Работа системы начинается с момента включения питания. В начале работы выполняется диагностика всех модулей подключенных к микропроцессорному блоку (1). После чего система переходит в режим ожидания.
Цикл подсчета начинается по сигналу от датчика положения двери (4), при этом сигналы от датчиков обнаружения пассажира (2, 3) передаются для обработки в микропроцессорный блок (1), который в начале цикла подсчета фиксирует в памяти значение времени и координаты местоположения. По мере того, как двери закрываются, прекращается опрос соответствующих каналов датчиков и после того, как двери будут закрыты, будет зафиксировано время закрывания дверей и цикл подсчета будет остановлен, но пока транспортное средство не начнет движение не будет закончен. Навигационный модуль (5) передает данные о скорости движения транспортного средства, на основании которых микропроцессорный блок (1) принимает решение о завершении цикла подсчета и сохранении данных в памяти.
Предложенная система автоматизированного учета пассажиропотока на общественном транспорте реализуема и работоспособна. Она работает с высокой точностью, удобна в эксплуатации и не приводит к ухудшению комфортабельности транспортного средства, так как не требует ограничения свободного пространства дверного проема.