УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОТОКОВ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА С ЦЕЛЬЮ УЧЕТА И РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ
APPARATUS FOR CONTROLLING VEHICULAR TRAFFIC FLOW IN ORDER TO ACCOUNT FOR AND CONTROL MOVEMENT

Настоящее изобретение относится к устройствам для контроля и регулирования транспортных потоков на автодорогах и для регистрации нарушений правил дорожного движения.
Необходимость контроля параметров транспортных потоков автомобилей возникает при решении следующих задач.
1. Анализ транспортных потоков на конкретных дорогах и соотношения разных видов автомобилей в них.
2. Управление потоками автомобилей.
3. Контроль соблюдения правил дорожного движения.
Из существующего уровня техники известны:
Устройство контроля параметров потоков автомобилей с помощью вмонтированных в каждой полосе дороги датчиков давления, сигнализирующих о прохождении транспортных средств (патент RU 2422908 G08G 1/01).
Недостатками таких датчиков являются недолговечность, ненадежность, сложность идентификации сигналов при прохождении транспортных средств разной длины и с различным количеством осей и зависимость их работоспособности от погодных условий.
Система автоматической регистрации структуры и интенсивности движения транспортных средств (патент RU 2490718, G08G 1/01) содержит по 2 ультразвуковых датчика на каждой полосе движения и устройства приема и обработки отраженных сигналов для определения скорости, габаритов и интенсивности движения транспортных средств. Недостатками системы являются сложность конструкции, малая точность из-за влияния температуры воздуха на скорость распространения ультразвуковых волн и невозможность идентификации транспортных средств, нарушающих скоростной режим.
Устройство контроля параметров потока автомобилей (Пат. RU 2292085, G08G 1/01) содержит радиолокационное устройство, выполненное в виде отдельных радиолокационных сенсоров, излучающих не модулированные сигналы и закрепленных над каждой из полос движения с наклоном диаграммы направленности относительно вертикальной оси. Сенсоры фиксируют моменты вхождения и выхода автомобиля из зоны фиксации сенсоров и изменение частота отраженного сигнала. Сенсоры подключены к входу блока регистрации и управления, в котором, как заявлено в описании патента, вычисляется скорость движения, длину и число проходящих по каждой полосе транспортных средств.
Недостатком устройства является отсутствие видеофиксации нарушителей скоростного режима.
Известны способы и устройства с радиолокаторами для контроля скорости автомобилей и с видеокамерами для формирования кадра с регистрационным номером транспортного средства, нарушившего скоростного режима движения по дороге. (Пат. США US 6696978. G08G 1/01, опубл. 24.02.2004; пат. США US 6266627 G08G 1/00, опубл. 243.07.2001; пат RU №2382416. G08G 1/052).
Известны устройства с одной или несколькими видеокамерами (ЕР 1744229 G08G 1/04 опубл. 10.07.2006; RU 2493604, G08G 1/00, RU 2483360. G08G 1/041 RU 2486598 G08G 1/052, RU 2492524, G08G 1/017 и RU 2493604, G08G 1/054). Для контроля скорости движения используют два или несколько кадров одной откалиброванной по объектам на дороге видеокамеры или кадры двух видеокамер, расположенных на известном расстоянии.
Недостатками этих устройств является
1. Необходимость обработки кадров видеосъемки и выделения наблюдаемого объекта по характерной окраске или конструкции транспортного средства. Автоматизация обработки информации не позволит исключить человека из задачи выявления нарушителя скоростного режима.
2. Устройства не позволяют получить параметры потока автомобилей, необходимые для управления движением, и не предназначены для обнаружения иных нарушений правил дорожного движения.
В качестве прототипа выбрано устройство для определения скорости движения и координат транспортного средства ( №2382416, G08G 1/052). Устройство содержит радиолокатор и модуль обработки данных обеспечивающий вычисление скорости и дальности всех автомобилей на контролируемом участке дороги и совместно с видеокамерой панорамного обзора - координат автомобиля, нарушившего скоростной режим кроме того, устройство содержит по крайней мере одну видеокамеру для распознавания и записи государственного регистрационного знака автомобиля совместно с процессором, имеющим специальное программное обеспечение.
Сложность устройства вызвана тем, что в луч радиолокатора попадают автомобили из нескольких полос дороги и в приемник поступают лучи, отраженные от нескольких автомобилей. Это может также вызывать ошибки измерения скорости из-за движения автомобилей с разными скоростями.
Это обстоятельство также вызывает сомнения в возможности параллельной работы нескольких радиолокационных сенсоров в устройстве по  2292085, G08G 1/01.
Сущность изобретения.
Задачами, на решение которой направлено заявленное изобретение, являются контроль параметров многорядного потока автомобилей, управление плотностью потока для предотвращения заторов и выявление нарушителей одного или нескольких пунктов правил дорожного движения.
Данная задача решается за счет того, что устройство для контроля потоков автомобильного транспорта с целью учета и регулирования движения, состоящее из осветителя, видеокамер, устройства обработки информации, средств связи и по крайней мере одной видеокамеры для распознавания и записи государственного регистрационного знака автомобиля совместно с процессором, имеющим специальное программное обеспечение, включает
осветитель, имеющий излучение в видимой и инфракрасной области спектра.
видеокамеру для инфракрасной области спектра, направленную перпендикулярно плоскости дорожного полотна и настроенную на просмотр всех полос движения и обочины одного направления движения по дороге,
по крайней мере одну видеокамеру для видимой области спектра, направленную под острым углом к плоскости дороги,
монитор для воспроизведения видеосъемки видеокамеры для инфракрасной области спектра, прокалиброванный по расстоянию между фиксированными линиями на дорожном полотне.
матрицу из двух рядов фотодиодов, расположенных попарно против изображения каждой полосы движения и обочины на экране монитора,
программируемый логический контроллер для приема сигналов от фотодиодов и от светофоров, обработки поступающей информации, определения параметров дорожного движения и проезжающих транспортных средств, управления дорожным движением, выявления нарушений и передачи информации о нарушениях правил дорожного движения в виде небольших файлов с видеозаписью эпизода и указанием характера нарушения и полосы движения нарушителя на сервер центра контроля дорожного движения и на ближайший пост дорожной полиции.
Техническим результатом применения предложенного устройства является
1. Возможность полного автоматического анализа количества и видов автомобилей, проезжающих по дороге в любое время суток во все времена года.
2. Непрерывное автоматическое определение средней дистанции между автомобилями, необходимое для управления движением.
3. Выявление нарушителей основных пунктов правил дорожного движения, определяющих безопасность движения.
Техническая сущность изобретения поясняется с помощью фиг. 1 и фиг. 2
На Фиг 1 показан вертикальный продольный разрез контролируемого участка дороги. Осветитель 1 расположен над серединой контролируемого участка дороги. Инфракрасная видеокамера 2 расположена над дорогой так, что плоскость ее светочувствительной матрицы параллельна плоскости дороги и потому фиксируемое изображение подобно размещению автомобилей на дороге. Видеокамера 3 для видимой области спектра расположена под углом к дороге и обеспечивает просмотр большего участка дороги, охватывая площадку обзора камеры 2 и площадки до и после нее, что позволяет фиксировать изображение автомобилей 4 и их государственных регистрационных знаков.
На фиг. 2 показано размещение миниатюрных фотодиодов на экране монитора. На мониторе 1 воспроизводятся все полосы дороги и обочина. Фотодиоды 2 расположены попарно против изображения каждой полосы у краев экрана. Так как автомобили 3 с гладкими металлическими поверхностями хорошо отражают свет в инфракрасной области спектра и воспринимаются светлыми на фоне темного дорожного полотна, то передний фронт изображения автомобиля будет в виде скачкообразного повышения освещенности и уровня сигнала светодиода а задний - в виде скачкообраного уменьшения уровня сигнала.
Программа логического контроллера предусматривает выполнение следующих функций.;
запоминание времени прохождения фронтов изображений на каждом фотодиоде и момента включения запрещающего сигнала светофора в направлении движения по дороге,
вычисление и хранение в соответствующих базах данных интервалов времени между моментами прохождения в каждой полосе дороги и по обочине:
переднего фронта изображения автомобиля фотодиодов первого и второго рядов матрицы - T1i,
переднего и заднего фронтов изображения одного автомобиля - T2i,
заднего фронта изображения автомобиля и переднего фронта изображения следующего автомобиля T3i;
вычисление скорости каждого автомобиля делением прокалиброванного в метрах дорожного полотна расстояния между рядами фотодиодов на T1i и запись значений в базу данных скорости для каждой полосы движения Vi
вычисление дистанций между автомобилями умножением T2i на скорость Vi в том же ряду и запись их в базу данных.
вычисление длины автомобилей умножением T3i на скорость Vi в том же ряду и запись в базу данных,
вычисление и хранение скользящих средних дистанций для каждой полосы движения,
вычисление и хранение общей скользящей средней дистанции для всех рядов и выработку управляющих воздействий для изменения притока автомобилей на дорогу.
сравнение вычисленных скоростей с предельной допустимой
выявление плотных потоков в левых рядах при более свободных правых рядах путем сравнения скользящих средних дистанций в разных рядах.
Подготовка и передача на пост дорожной полиции и сервер информации с видеофайлами для выработки административных воздействий при выявлении следующих нарушений правил дорожного движения:
движение по обочине,
недопустимое превышение ограничения скорости,
движение с недопустимо низкими дистанциями подряд трех автомобилей, что свидетельствует о несоблюдении достаточной дистанции или нарушении правил перестроений между рядами,
движение с большой дистанцией и с пониженной скоростью в своем ряду при свободном движении в правых рядах.
Так заявленное устройство выполняет все поставленные задачи.