СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ СВЕТОФОРОВ
METHOD OF MANAGING THE WORK OF TRAFFIC LIGHTS

Изобретение относится к области регулирования движением дорожного транспорта и может быть использовано в системах автоматического управления работой светофоров.
Известен способ регулирования работой светофоров на регулируемых перекрестках, описание которой представлено в патенте №2340949 Ru. Способ предусматривает в автоматическом режиме, через определенные, заранее установленные промежутки времени периодическое включение разрешающего (зеленого), либо запрещающего (красного) режима работы светофора. С целью снижения вероятности дорожно-транспортного происшествия включение разрешающего режима осуществляется с временной задержкой после выключения запрещающего режима. Известный способ направлен на снижение вероятности дорожно-транспортного происшествия. Однако, использование известного способа в условиях повышенной загруженности дорог ограничивает их пропускную способность, так как не исключается вероятность изменение загруженности каждой из примыкающих дорог по случайным, мало предсказуемым законам.
Известна система управления светофором, способ применения которой позволяет в определенной степени снизить вероятность образования затора на дороге с повышенной интенсивностью движения, пересекающейся второстепенной дорогой. См. патент №2435225 Ru. В данной системе предусмотрен постоянно включенный разрешающий режим работы светофора для транспортных средств, находящихся на дороге с повышенной интенсивностью движения. На пересекающей же ее второстепенной дороге установлен постоянный запрещающий режим. Переключение режимов работы светофора в известной системе предусмотрено вручную, водителем транспортного средства, подъезжающего к перекрестку со стороны второстепенной дороги. Известная система позволяет повысить пропускную способность дороги с повышенной интенсивностью движения. Однако, в условиях повышенной загруженности дорог, когда транспортные потоки заполняют все окружающий прилегающий район дороги, в том числе и второстепенные, известная система не позволит снизить вероятность образования затора и увеличить пропускную способность сети дорог контролируемого региона.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому относится способ автоматического управления светофорами на регулируемом перекрестке по патенту №2582756 Ru. Способ предусматривает определение времени каждой фазы работы светофора в зависимости от интенсивности движения транспортных потоков в каждом направлении перекрестка путем подсчета за период опроса количества транспортных средств, имеющихся на каждой полосе движения. Интенсивность потоков определяют по показаниям основных и дополнительных датчиков, установленных по направлению к перекрестку на одинаковом расстоянии от линии «СТОП» перекрестка.
Известный способ позволяет снизить вероятность образования «дорожной пробки» на отдельном перекрестке. Однако, известный способ не учитывает особенности движения транспортных средств по прилегающим к данному перекрестку автомобильным дорогам и не может обеспечить увеличение скорости передвижения транспортных средств в контролируемой сети автомобильных дорог.
Целью предлагаемого изобретения является увеличение скорости перемещения транспортных средств по контролируемой сети автомобильных дорог.
Для достижения заявленной цели в известном способе управления работой светофоров в контролируемой сети, заключающемся в регулировании продолжительностью фаз их работы в разрешающем или запрещающем режиме, регулирование режимов работы продолжительности фаз светофоров осуществляют при помощи компьютерного моделирования движения транспортных средств на основе данных о загруженности дорог транспортными средствами и навигационных данных каждого транспортного средства, которые собирают со средств навигации транспортных средств, в результате компьютерного моделирования определяют режимы работы продолжительности фаз светофоров, которые используют в контролируемой сети до получения новых данных на следующем цикле обновления информации;
данные о степени загруженности каждой из дорог контролируемой сети, местах нахождения транспортных средств, маршрутах их движения определяют по предварительно подготовленным алгоритмам, используя данные о местоположении мобильных средств связи и динамике их перемещения, путем сбора информации с находящихся на дорогах мобильных средств связи.
Технический эффект достигается за счет того, что предлагаемый способ позволяет обеспечивать оптимизацию режимов работы светофоров с учетом более полной информации о движении транспортных средств по контролируемой сети автомобильных дорог. Учитывается не только степень загруженности каждой из дорог контролируемой сети, но и места нахождения транспортных средств, маршруты их движения и конечные точки маршрута каждого из находящихся в контролируемой сети дорог транспортного средства. Устанавливается приоритет разрешающего режима работы светофоров для дорог, загруженных транспортными средствами, движение которых направлено в сторону наименее загруженных транспортными средствами участкам контролируемой сети автомобильных дорог, и обеспечивается вывод транспортных средств из наиболее загруженных участков дороги. Предоставляется возможность остальным транспортным средствам двигаться в менее загруженном потоке. Продолжительность каждой из фаз работы каждого из светофоров на всей контролируемой сети автомобильных дорог определяется путем компьютерного моделирования процесса движения массива транспортных средств по загруженным трассам всей сети автомобильных дорог. Решается математическая задача оптимизации режимов работы светофоров, в которой в качестве целевой функции принимается минимальное время прибытия транспортных средств в свою конечную точку маршрута. Предлагаемый способ позволит вывести транспортные средства из перегруженных участков дорог контролируемой сети на менее загруженные участи дорог с меньшими временами задержек, которые они тратят при остановках на запрещающие режимы светофоров, что и позволяет разгрузить наиболее загруженные участки дорог и обеспечить повышение скорости перемещения транспортных средств по контролируемой сети автомобильных дорог.
Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом.
Система управления режимами работы светофоров, включающая в себя информацию о дорожной сети контролируемого района, и программное обеспечение, позволяющее проводить математическое моделирование движение транспортных средств по контролируемой сети автомобильных дорог, подключается к информационным системам операторов мобильной связи. В режиме on-line система управления режимами работы светофоров собирает информацию по всем находящихся на дорогах мобильных средствах связи. По предварительно подготовленным алгоритмам, используя данные о местоположении каждого из мобильных средств связи и динамике их перемещения, в том числе, и их взаимном перемещении друг относительно друга и относительно дороги и пр. данных определяют загруженность автомобильных дорог транспортными средствами. Многие транспортные средства двигаются по дорогам, используя навигационные системы операторов мобильной связи, передавая при этом в информационную систему своего оператора данные о координатах начальной и конечной точках маршрута своего движения, которые также передаются в систему управления светофорами. Система управления режимами работой светофоров, используя данные операторов мобильной связи, определяет, прежде всего, наличие на загруженных участках дорог транспортных средств, движение которых направлено в сторону наименее загруженных транспортными средствами участкам контролируемой сети автомобильных дорог и устанавливает для них приоритет разрешающего режима работы светофоров. Используя данные операторов мобильной связи по загруженности всей контролируемой сети автомобильных дорог транспортными средствами, а также о направлениях их следования и конечных точках маршрута по заранее подготовленным алгоритмам проводят компьютерное моделирование движения всех транспортных средств при различных сочетаниях режимов работы светофоров. Компьютерное моделирование движения транспортных средств позволяет решить задачу оптимизации режимов работы светофоров. Принимая в качестве целевой функции оптимизации минимальное время прибытия всех транспортных средств в свои конечные точки маршрута, определяются режимы работы светофоров, обеспечивающие максимально возможную скорость перемещения всех транспортных средств в свою конечную точку маршрута движения. Для проведения работ по компьютерному моделированию могут быть использованы как известные (см., например, http://life-prog.ru/1_3368_modelirovanie-dorozhnogo-dvizheniya.html; http://pedpsi.ru/7page_id=298), так и специально созданные программы. Методы, математического решения оптимизационной задачи в настоящее время достаточно хорошо разработаны (см, например, http://uchimatchast.ru/aplication/simplex0.php) и могут быть использованы для решения предлагаемой задачи оптимизации. Полученные режимы работы светофоров используются в контролируемой сети до получения новых данных на следующем цикле обновления информации и получения новых результатов решения оптимизационной задачи.
Если в известном способе снижается вероятность образования «дорожной пробки» на отдельном перекрестке, и не учитывается особенность движения транспортных средств по прилегающим к данному перекрестку автомобильным дорогам, то предлагаемый способ позволяет решать задачу по оптимизации режимов работы всех светофоров в контролируемой сети автомобильных дорог. Предлагаемый способ благодаря новым, ранее неизвестным признакам, позволяет вывести транспортные средства из перегруженных участков дорог контролируемой сети на менее загруженные участи дорог с меньшими временами задержек, которые они тратят при остановках на запрещающие режимы светофоров. Что обеспечивает разгрузку наиболее загруженных участков дорог, позволяет увеличить скорости перемещения транспортных средств по контролируемой сети автомобильных дорог и достичь цели предполагаемого изобретения.