СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И РЕГИСТРАЦИИ УЧАСТНИКОВ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к области измерительной техники, устанавливаемой на автомобильных дорогах для учета интенсивности дорожного движения, состава транспортных средств (ТС) в транспортном потоке, измерения скорости транспортных средств.
В связи со значительным ростом грузо- и пассажироперевозок, непрерывно растущим количеством наземных транспортных средств, в настоящее время активно развивается аппаратура и методы их учета. При этом используются различные системы классификации проходящих транспортных средств. Наиболее распространенными из них являются ВСН45-68 и ЕВРО6. Однако, они не вполне соответствуют современным требованиям. Изменившийся за последние годы состав грузового транспортного потока требует более глубокого анализа. Это предусмотрено, в частности, СНиП 2.05.02-85 при расчете приведенной к легковому автомобилю интенсивности движения для учета нагрузки на автодорогу. Такому подходу наиболее соответствует система классификации ЕВРО13. Однако, эта система изначально ориентирована на использование детекторов проходящих транспортных средств на основе тензодатчиков и датчиков давления. Реализация данной системы классификации детекторами транспорта, работающими на других физических принципах, в настоящее время не осуществлена.
Известна система контроля и регистрации интенсивности дорожного движения, включающая индуктивные датчики, размещенные в дорожной одежде по два на каждую полосу движения, кабельные линии, соединяющие датчики с электронным блоком, и электронный блок, состоящий из модуля генераторов, модуля измерения параметров колебаний, микропроцессорного модуля обработки и накопления информации с установленным программным обеспечением и модуля электропитания, отличающаяся тем, что изменения частоты колебаний генераторов, вызванные прохождением транспортных средств над индуктивными датчиками, сравниваются в микропроцессорном модуле обработки и накопления информации с эталонными сигналами идентифицированных транспортных средств, хранящимися в памяти микропроцессорного модуля, что позволяет различать классы транспортных средств и вести их раздельный учет, а также тем, что отслеживание корреляции сигналов от датчиков на соседних полосах движения позволяет регистрировать прохождение транспортных средств между полосами (RU №16872, G01P 3/50, G01P 13/00, опубл. 20.02.2001). Принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
Недостаток данной известной системы заключается в том, что имеет ограниченные возможности и недостаточную достоверность регистрации параметров участников дорожного движения. Система построена по принципу прямой регистрации колебательных процессов в контурах индуктивных датчиков для формирования зависимости влияния веса ТС на этот процесс. Но для самих транспортных средств вес как параметр не дает точной информации о категории ТС в силу того, что изначально неясно каким весом прошедшее через датчики ТС в действительности обладает. Особенно это становится ярко выраженным для грузовых ТС, так как разница между ненагруженным ТС и ТС, перевозящим максимально положенный по техническому паспорту вес, может быть большой. И в этот диапазон могут попасть другие ТС, не относящиеся к категории грузовых. В связи с этим достоверность таких результатов носит условный характер.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в совершенствовании технико-эксплуатационных показателей систем учета, повышении достоверности результатов и приведении к соответствию классификации транспортных средств требованиям отечественных нормативных документов.
Указанный технический результат для первого варианта достигается тем, что в системе контроля и регистрации интенсивности дорожного движения, включающей индуктивные датчики, размещенные в дорожной одежде по два на каждую полосу движения на расстоянии друг от друга в направлении движения транспортных средств, кабельные линии, соединяющие датчики с электронным блоком, включающим в себя по крайней мере один генератор для датчиков одной полосы движения, выполненный с функцией поочередного для каждого индуктивного датчика задания частоты его колебания, модуль измерения параметров колебаний индуктивных датчиков, микропроцессорный модуль обработки и накопления информации для обработки параметров колебаний индуктивных датчиков по алгоритму определения веса и скорости движения транспортных средств, а так же модуль электропитания для электронного блока, модуль измерения параметров колебаний индуктивных датчиков выполнен с возможностью фильтрации высокочастотных составляющих параметров колебаний индуктивных датчиков, а микропроцессорный модуль обработки и накопления информации выполнен с возможностью определения межосевого расстояния и точек размещения мостов проходящих через индуктивные датчики транспортных средств по алгоритму зависимости скорости перемещения одного из мостов транспортного средства от времени регистрации этими датчиками его веса.
Указанный технический результат для второго варианта достигается тем, что в системе определения категории движущегося транспортного средства, включающей индуктивные датчики, размещенные в дорожной одежде по два на каждую полосу движения на расстоянии друг от друга в направлении движения транспортных средств, кабельные линии, соединяющие датчики с электронным блоком, включающим в себя по крайней мере один генератор для датчиков одной полосы движения, выполненный с функцией поочередного для каждого индуктивного датчика задания частоты его колебания, модуль измерения параметров колебаний индуктивных датчиков, микропроцессорный модуль обработки и накопления информации для обработки параметров колебаний индуктивных датчиков по алгоритму определения веса транспортных средств, а так же модуль электропитания для электронного блока, модуль измерения параметров колебаний индуктивных датчиков выполнен с возможностью фильтрации высокочастотных составляющих параметров колебаний индуктивных датчиков, а микропроцессорный модуль обработки и накопления информации выполнен с возможностью определения межосевого расстояния и точек размещения мостов проходящих через индуктивные датчики транспортных средств по алгоритму зависимости скорости перемещения одного из мостов транспортного средства от времени регистрации этими датчиками его веса и сравнения полученных данных с эталонными данными транспортных средств, полученными для каждой категории транспортных средств.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для достижения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель иллюстрируется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На фиг.1 - блок-схема устройства контроля и регистрации участников дорожного движения;
фиг.2 - типичные сигналы от двух датчиков при прохождении трехосного тягача с двухосным полуприцепом.
Предлагаемая полезная модель реализует все распространенные системы классификации транспортных средств на основе индуктивных датчиков. Система контроля и регистрации участников дорожного движения многофункциональна и может рассматриваться в зависимости от поставленной прикладной задачи как система контроля и регистрации интенсивности дорожного движения, позволяющая получить данные с скорости и весовых параметрах движущихся по полосе движения ТС, или как система определения категории движущегося транспортного средства путем сравнения полученных параметров с таблицей параметров, соответствующих в заданном диапазоне определенным категориям ТС.
Система контроля и регистрации участников дорожного движения (фиг.1) включает в себя индуктивные датчики, размещенные в дорожной одежде по два на каждую полосу движения 1, кабельные линии 2, соединяющие датчики с электронным блоком и электронный блок, состоящий из модуля генераторов 3, модуля измерения параметров колебаний 4, микропроцессорного модуля обработки и накопления информации 5 по алгоритму определения веса и скорости движения транспортных средств и модуля электропитания 6. Применение метода сравнения сигналов с эталонными позволяет различать классы ТС и вести их раздельный учет, а также тем, что отслеживание корреляции сигналов от датчиков на соседних полосах движения позволяет регистрировать прохождение транспортных средств между полосами. Особенностью данной полезной модели является алгоритм формирования и обработки сигналов от второго индуктивного датчика на каждой полосе.
Размещение двух датчиков на одной полосе движения позволяет определять скорость и направление движения ТС.
При прохождении ТС над индуктивным датчиком 1 изменяются мгновенные значения параметров колебаний генерируемых модулем генераторов 3, т.к. датчик является элементом его колебательной системы. Изменения этих параметров измеряются модулем измерения 4 и их значения передаются в модуль обработки и накопления информации 5. Мгновенные значения параметров генерируемых колебаний определяются конструктивными особенностями конкретной модели транспортного средства и являются достаточно уникальными для его идентификации. Отслеживание динамики изменения «формы» сигналов с датчиков при прохождении над ними ТС и сравнение в модуле обработки и накопления информации в реальном масштабе времени считанных с датчиков сигналов с таблицей эталонных сигналов позволяет распознавать с высокой вероятностью конкретные модели ТС (фиг.2). Отслеживание корреляции сигналов от датчиков на соседних полосах движения позволяет регистрировать прохождение ТС между полосами.
Таким образом, достигается распознавание с высокой степенью вероятности конкретных моделей ТС (и наиболее близких к ним аналогов) и отнесение каждого из них, в соответствии с требованиями ВСН45-68, к одной из следующих категорий:
1. Легковые автомобили (в том числе легковые автомобили с прицепом, микроавтобусы);
2. Автобусы (за исключением автобусов, созданных на базе грузовых автомобилей);
3. Легкие грузовые автомобили (автомобили грузоподъемностью до 2 тонн);
4. Средние грузовые автомобили (все модификации автомобилей грузоподъемностью от 2 до 5 тонн);
5. Тяжелые грузовые автомобили (все модификации грузоподъемностью от 5 до 8 тонн);
6. Тяжелые грузовые поезда (все модификации автомобилей с прицепом и полуприцепом грузоподъемностью от 5 до 8 тонн);
7. Очень тяжелые грузовые автомобили (все модификации автомобилей грузоподъемностью свыше 8 тонн);
8. Очень тяжелые грузовые автопоезда (все модификации автомобилей с прицепами, а также все модификации тягачей с полуприцепами грузоподъемностью свыше 8 тонн).
Кроме этого, сигналы со второго датчика по ходу движения ТС на каждой полосе проходят дополнительную обработку на основе преобразования Фурье, направленную на выделение высокочастотных составляющих спектра с целью выявления количества осей транспортного средства и межосевых расстояний. На основе этой информации производится классификация ТС по системе ЕВРО13 и расширение групп 4-8 (уточнение размерно-весовых характеристик) ВСН45-68 в соответствии с современными требованиями.
Информация, накопленная в модуле обработки и накопления, может передаваться с помощью проводных и беспроводных средств коммуникации на удаленный сервер.
Индуктивные датчики располагаются в дорожной одежде по 2 на каждую полосу движения. Обычные (как в прототипе) параметры датчиков: размер около 2 м (вдоль полосы) на 2,5 м (поперек полосы), расстояние между центрами датчиков вдоль полосы 6 м, каждый датчик - 2-3 витка провода на глубине 8-10 см от поверхности дорожного полотна. Для исключения взаимного влияния датчиков используется принцип временного разделения - датчики поочередно подключаются к частотозадающим цепям генератора. При прохождении над датчиком ТС, изменяются электрические параметры датчиков, что вызывает изменение частоты генератора. Электрические параметры датчика изменяются в результате взаимодействия его поля рассеяния, с металлическими деталями проходящего ТС. При «обычных» размерах датчика на изменение мгновенного значения частоты генератора сказывается распределение металла практически so всем объеме ТС. Влияние относительно небольших деталей подвески, даже расположенных ближе к плоскости датчика, оказывается менее существенным, чем крупных кузовных деталей. Вместе с тем, общая картина распределения составляет уникальную картину, позволяющую создать «шаблон» сигнала для достоверной идентификации класса ТС.
Алгоритм работы системы следующий. При прохождении ТС над первым датчиком на полосе по направлению движения регистрируется изменение мгновенного значения частоты генератора (несколько десятков отсчетов в зависимости от длины и скорости ТС). По времени прохождения между датчиками определяется скорость ТС и по ее значению нормируется картина сигналов, полученная от первого датчика. Данная картина сравнивается с таблицей шаблонов и определяется наиболее близкая модель ТС. В соответствии с заданной системой классификации прошедшее ТС относится к соответствующей категории. При данном алгоритме второй датчик используется только для определения скорости проходящего ТС. В данной полезной модели предлагается проводить дополнительную обработку сигналов с этого второго датчика (фиг.2). Для этого в модуле измерения параметров колебаний 4 сформирован блок фильтрации, связанный выходом с микропроцессорным модулем обработки и накопления информации 5. Отфильтровав высокочастотные составляющие, можно определить точки размещения мостов (осей) и определить их количество и межосевое расстояния по алгоритму зависимости скорости перемещения одного из мостов транспортного средства от времени регистрации этими датчиками его веса. Эти параметры позволяют классифицировать ТС по системе классификации ЕВРО13.
Настоящая система позволяет с высокой степенью достоверности определить не только скорость перемещения ТС, его вес в данный момент, но и его категорию, так как введения такого параметра как «межосевое расстояние» существенно снижает риск отнесения перегруженного ТС легковой категории к ненагруженному грузовому ТС типа «Газель».