Система централизованного управления скоростями дорожных транспортных средств
SYSTEM FOR CENTRALISED CONTROL OF SPEEDS OF ROAD VEHICLES

Изобретение относится к области систем управления дорожным движением, в частности к системам дистанционного управления скоростью дорожных транспортных средств.
Предлагаемая система контролирует участок дороги и состоит из стационарного центрального вычислительного устройства, системы определения местоположения транспортных средств на дороге в реальном времени и системы связи, обеспечивающей двустороннюю передачу данных между транспортными средствами и центральным вычислительным устройством, при этом все транспортные средства должны быть оснащены устройствами, позволяющими управлять скоростью транспортного средства дистанционно по командам от центрального вычислительного устройства (пример возможной реализации такого управления описан в патенте RU 2730701).
Уровень техники: патент RU 2564628.
Целью изобретения является повышение безопасности дорожного движения и пропускной способности дорог.
Принцип действия системы централизованного управления скоростями дорожных транспортных средств
При въезде транспортного средства в зону действия описываемой системы начинается определение его местоположения в режиме реального времени и передача этих данных в центральное вычислительное устройство, устанавливается двусторонняя связь между транспортным средством и центральным вычислительным устройством, после чего управление скоростью транспортного средства происходит по командам от центрального вычислительного устройства. При этом водитель транспортного средства имеет возможность снизить скорость движения вплоть до полной остановки. Таким образом, в зоне действия описываемой системы управление скоростями всех транспортных средств осуществляется центральным вычислительным устройством, а водители контролируют только траектории движения и максимальную скорость своего транспортного средства. Центральное вычислительное устройство на основании данных, получаемых от транспортных средств и системы определения местоположения транспортных средств, рассчитывает прогноз развития дорожной ситуации, составляет план движения транспортных средств так, чтобы обеспечить безаварийное движение и максимальную пропускную способность дороги и регулирует скорости транспортных средств в соответствии с этим планом. И прогноз развития дорожной ситуации, и план движения транспортных средств корректируются с достаточно высокой частотой (10-20 раз в секунду) с тем, чтобы описываемая система управления скоростями движения успевала реагировать на быстро меняющуюся дорожную ситуацию.
Примеры возможной реализации и применения системы централизованного управления скоростями транспортных средств
Перекресток
На расстоянии нескольких сот метров до пересечения дорог начинается зона действия системы централизованного управления скоростями транспортных средств. В этой зоне работает беспроводная сеть Wi-Fi, которая связана с центральным вычислительным устройством. Попадая в зону действия этой сети, транспортное средство, которое также оснащено модулем Wi-Fi, автоматически подключается к этой сети, создавая тем самым канал двусторонней передачи данных с центральным вычислительным устройством, после чего транспортное средство передает свой уникальный идентификатор (например, регистрационный номер), и происходит регистрация транспортного средства в системе централизованного управления скоростями транспортных средств. После этого на транспортном средстве включается радиопередатчик и ультразвуковой излучатель, которые синхронно с периодичностью 10-20 раз в секунду излучают кодовую посылку, в которой закодирована следующая информация: уникальный идентификатор транспортного средства, положение педали акселератора (или скорость, которая соответствует этому положению), положение переключателя сигналов поворота, а также дополнительная информация: наличие у транспортного средства приоритета (для спецтранспорта), длина транспортного средства (т.к. для длинномерного транспортного средства требуется большее время для проезда перекрестка) и т.д. Вдоль дороги располагаются совмещенные приемники радио- и ультразвукового сигналов. Так как скорости распространения радио- и ультразвукового сигналов различны, то до каждого совмещенного приемника ультразвуковой сигнал придет с задержкой относительно радиосигнала. По величине этой задержки вычисляется расстояние от транспортного средства до приемника, а при наличии трех и более приемников вычисляется точное местоположение транспортного средства. Эта информация, обновляющаяся 10-20 раз в секунду, передается в центральное вычислительное устройство. Возможны и другие способы локации транспортных средств и создания канала двусторонней передачи данных.
На основании информации, полученной от транспортного средства и от системы определения местоположения, центральным вычислительным устройством рассчитывается скорость движения каждого транспортного средства и прогноз развития дорожной ситуации на промежуток времени (20-30 секунд), достаточный для плавного снижения скорости транспортных средств, которые потенциально могут столкнуться. Также центральным вычислительным устройством составляется план последовательности проезда перекрестка транспортными средствами, находящимися в зоне действия системы централизованного управления скоростями. В этом  плане каждому транспортному средству назначается промежуток времени, в течение которого оно должно проехать перекресток.
После регистрации транспортного средства в системе водитель уведомляется об этом и управление скоростью переходит под контроль центрального вычислительного устройства. С этого момента водитель должен удерживать педаль акселератора в положении, соответствующем максимальной скорости, при которой он уверенно контролирует движение транспортного средства, и на которой он хотел бы проехать перекресток. Для этого режим работы спидометра  должен изменяться после регистрации в системе: вместо реальной скорости транспортного средства спидометр должен показывать скорость, соответствующую положению педали акселератора. Центральное вычислительное устройство может регулировать скорость в пределах от 0 до максимальной скорости, задаваемой водителем положением педали акселератора. Таким образом, при возникновении опасной дорожной ситуации, не контролируемой центральным вычислительным устройством, водитель имеет возможность в любой момент снизить скорость движения вплоть до полной остановки. Также, если водитель хочет повернуть на перекрестке, он должен включить сигнал поворота, чтобы уведомить центральное вычислительное устройство о своих намерениях и перестроиться в соответствующую полосу движения.
План последовательности проезда перекрестка рассчитывается так, чтобы обеспечить максимальную пропускную способность, и назначенный для каждого транспортного средства промежуток времени для проезда перекрестка не пересекался с промежутками времени, назначенными для транспортных средств, движущихся по другим направлениям. Скорости транспортных средств регулируются так, чтобы между ними поддерживалась безопасная дистанция, и каждое транспортное средство приблизилось к перекрестку точно к началу запланированного для него промежутка времени в соответствии с планом последовательности проезда перекрестка, и проехало перекресток в запланированный промежуток времени.
После проезда перекрестка отменяется регистрация транспортного средства в системе, его радио- и ультразвуковой излучатели отключаются, спидометр переходит в обычный режим работы, и управление скоростью полностью переходит под контроль водителя, о чем он получает голосовое уведомление.
Центральное вычислительное устройство передает транспортному средству команды для управления скоростью, а также может передавать голосовые рекомендации водителю, например, о перестроении в другую полосу движения для скорейшего проезда перекрестка.
Применение системы централизованного управления скоростями транспортных средств на перекрестке сделает ненужным применение светофоров, т.к. движение всех транспортных средств контролируется одним вычислительным устройством, и каждое транспортное средство проезжает перекресток на большой скорости в промежуток времени, когда на перекрестке отсутствуют транспортные средства пересекаемого направления. Исчезнут простои транспорта на красный сигнал светофора при отсутствии транспорта на пересекаемом направлении. Также будут не нужны перекрестки с круговым движением, сильно замедляющие транспортные потоки. Таким образом, применение предлагаемой системы значительно увеличит пропускную способность перекрестков. Также уменьшится количество дорожно-транспортных происшествий, т.к. все транспортные средства двигаются по единому плану, рассчитанному компьютером на основании полной информации обо всех транспортных средствах в контролируемой зоне, и время реакции системы на изменение дорожной ситуации намного меньше времени реакции водителя. Также аварийность уменьшится за счет того, что в зоне действия системы будут невозможны нарушения скоростного режима, и дорожно-транспортное происшествие будет возможно только при резком неожиданном изменении траектории движения транспортного средства водителем, когда экстренное торможение системой централизованного управления этого и соседних транспортных средств не сможет предотвратить столкновение. В случае возникновения дорожно-транспортного происшествия установление обстоятельств и виновника не составит труда, т.к. вся информация о движении транспортных средств в зоне действия системы сохраняется в памяти центрального вычислительного устройства.
Участок дороги с ограниченной видимостью
В настоящее время обгон на участках дорог с ограниченной видимостью запрещен, что часто приводит к скоплению большого количества транспортных средств, следующих за тихоходным транспортным средством, т.е. к снижению пропускной способности таких участков дорог, а иногда и к тяжелым дорожно-транспортным происшествиям, если водитель, нарушая ПДД, все-таки совершает обгон на таком участке.
Применение предлагаемой системы централизованного управления скоростями транспортных средств позволит разрешить эту ситуацию. Весь участок дороги с ограниченной видимостью охватывается этой системой. Центральное вычислительное устройство получает полную информацию о движении всех транспортных средств в контролируемой зоне и регулирует их скорости движения. Если водитель хочет совершить маневр обгона, он включает левый сигнал поворота, и информация об этом передается в центральное вычислительное устройство. Центральное вычислительное устройство рассчитывает возможность безопасного совершения этого маневра исходя из местоположения и скоростей транспортных средств как встречного, так и попутного направлений, и составляет план совершения маневра обгона. Если расчет показывает возможность совершения обгона, водитель получает голосовое уведомление об этом, и только после этого он имеет право выехать на полосу встречного движения и совершить маневр, при этом он контролирует только траекторию и максимальную скорость движения транспортного средства, а управляет скоростью центральное вычислительное устройство. Если по какой либо причине (недостаточная мощность двигателя обгоняющего транспортного средства или низкая максимальная скорость, задаваемая водителем) маневр обгона не может быть завершен в запланированное центральным вычислительным устройством время и прогноз развития дорожной ситуации показывает вероятность возникновения аварийной ситуации, центральное вычислительное устройство снижает скорость совершающего обгон транспортного средства и оповещает водителя о невозможности завершения маневра и необходимости вернуться в свою полосу движения. Также, при необходимости, могут быть снижены скорости транспортных средств, как встречного, так и попутного направления.
Если расстояние  до ближайшего транспортного средства встречного направления достаточно велико, маневр обгона тихоходного средства может безопасно осуществляться сразу несколькими транспортными средствами «колонной», для этого сразу несколько водителей получают от центрального вычислительного устройства разрешение на выезд на полосу встречного движения.
Таким образом, применение заявленной системы централизованного управления скоростями транспортных средств на участках дорог  с ограниченной видимостью позволит уменьшить скопление транспортных средств на таких участках, т.е. повысить пропускную способность. Также уменьшится количество дорожно-транспортных происшествий, т.к. выполнение потенциально опасного маневра обгона будет происходить под управлением компьютера после точного расчета, а не по примерным прикидкам и оценкам водителем дорожной ситуации, и в зоне действия системы будут невозможны нарушения скоростного режима.
Предлагаемая система централизованного управления скоростями дорожных транспортных средств может быть применена и на других участках дорог, где передача управления скоростью транспортного средства компьютеру приведет к снижению аварийности и увеличению пропускной способности.