СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПО ПОЛОСАМ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ
METHOD OF CONTROLLING LANE TRAFFIC

Изобретение относится к области управления движением транспортных средств на магистралях, в частности, для выявления и ликвидации возникших транспортных пробок.
Прототипом является способ регулирования движения по полосам проезжей части, включающий применение красного и зеленого сигналов светофора, соответственно запрещающих и разрешающих движение по полосе, и желтого сигнала в виде стрелы, наклоненной по диагонали вниз направо или налево, включение которой информирует о предстоящей смене сигнала и необходимости перестроиться на полосу, на которую указывает стрела [1].
Недостатком прототипа является то, что переключение сигналов светофора осуществляется, как правило, человеком (или по времени), который непосредственно или с помощью телевизионной аппаратуры должен наблюдать за складывающимися условиями движения на дороге и вырабатывать управляющие воздействия при помощи указанных сигналов. Поскольку количество наблюдений ограничено физическими, техническими и экономическими возможностями, то такое управление движением малоэффективно. В темное время суток и в условиях плохой видимости наблюдение за дорожной ситуацией становится затруднительным, что еще больше снижает эффективность регулирования движения.
Задачей изобретения является повышение эффективности регулирования движения по полосам проезжей части и, в том числе, при возникновении автомобильных пробок.
Задача решается тем, что в способе регулирования движения по полосам проезжей части, включающем применение красного и зеленого сигналов светофора, соответственно запрещающих и разрешающих движение по полосе, и желтого сигнала в виде стрелы, наклоненной по диагонали вниз направо или налево, включение которой информирует о предстоящей смене сигнала и необходимости перестроиться на полосу, на которую указывает стрела, полосы разделяют на участки, на границах которых устанавливают светофоры, определяют участок с заблокированным движением и на светофоре, принадлежащем его границе, формируют красный сигнал, а на светофоре, относящемся к границе предыдущего участка - желтый сигнал в виде стрелы, указывающей полосу, на которую необходимо перестроится.
Регистрируют моменты пересечения транспортными средствами границ и по количеству и частоте этих моментов определяют условия движения по полосам.
Прямо пропорционально плотности потока движущихся транспортных средств увеличивают число предыдущих участков, на светофорах, относящихся к границам которых, формируют желтый сигнал.
Дополнительно кратковременно формируют красный сигнал на светофоре, принадлежащем границе соседней полосы.
Периодически изменяют красный и желтый сигналы на зеленые.
Из уровня техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения и оказывающие такое же, как и они, влияние на технический результат, состоящий в повышении эффективности регулирования движения по полосам проезжей части.
Сущность изобретения отражают операции:
- полосы разделяют на участки, на границах которых устанавливают светофоры, определяют участок с заблокированным движением и на светофоре, принадлежащем его границе, формируют красный сигнал, а на светофоре, относящемся к границе предыдущего участка - желтый сигнал в виде стрелы, указывающей полосу, на которую необходимо перестроится;
- регистрируют моменты пересечения транспортными средствами границ и по количеству и частоте этих моментов определяют условия движения по полосам;
- прямо пропорционально плотности потока движущихся транспортных средств увеличивают число предыдущих участков, на светофорах, относящихся к границам которых, формируют желтый сигнал;
- дополнительно кратковременно формируют красный сигнал на светофоре, принадлежащем границе соседней полосы;
- периодически изменяют красный и желтый сигналы на зеленые.
Разделение полос на участки, на границах которых устанавливают светофоры, определение участка с заблокированным движением и формирование на светофоре, принадлежащем его границе, красного сигнала, а на светофоре, относящемся к границе предыдущего участка - желтого сигнала в виде стрелы, указывающей полосу, на которую необходимо перестроится, позволяет заранее предотвратить попадание транспортных средств на заблокированный для движения участок. Это, в свою очередь, исключает появление конфликтных транспортных потоков, один из которых, имея преимущество, идет по свободной для движения полосе, а другой, будучи заблокированным, пытается выехать на эту свободную полосу, мешая при этом движению по ней (создавая пробку). Предупреждение конфликтной ситуации способствует повышению эффективности регулирования движения.
Регистрирование моментов пересечения транспортными средствами границ и определение по количеству и частоте этих моментов условий движения по полосам дает возможность оперативно вырабатывать управляющие воздействия, что повышает эффективность управления. Причем, если регистрирование моментов пересечения и определение их количества и частоты выполнять с помощью датчиков, то выработку управляющих воздействий можно автоматизировать, что еще больше повышает эффективность регулирования движением транспортных средств.
Увеличение числа предыдущих участков на светофорах, относящихся к границам которых, формируют желтый сигнал прямо пропорционально плотности потока движущихся транспортных средств, дает возможность водителям заблаговременно произвести перестроение на нужную полосу, не создавая при этом помех движению по этой полосе.
Кратковременное формирование красного сигнала светофора на границе соседней полосы способствует быстрому освобождению полосы, движение на которой заблокировано, от транспортных средств путем переведения их на кратковременно освободившуюся полосу и устранению тем самым конфликтного потока. Это также повышает качество регулирования.
Периодическое изменение красного и желтого сигналов на зеленые дает возможность определить условия движения на заблокированном участке. Если несколько пущенных на зеленый сигнал светофора транспортных средств благополучно минуют границы заблокированного участка, то можно сделать вывод, что полоса освободилась для движения и по ней можно возобновить постоянное движение. Если границы указанного участка транспортными средствами не будут пересечены, то движение по этой полосе разрешать не следует. Причем в этом случае необходимо кратковременно включить красный сигнал на соседней полосе, чтобы помочь быстро покинуть транспортным средствам заблокированную полосу.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена схема дорожной магистрали.
На фиг.2 изображена временная диаграмма работы датчиков, установленных на границах участков левой полосы дорожной магистрали.
На фиг.3 изображена временная диаграмма работы датчиков, установленных на границах участков правой полосы дорожной магистрали.
На фиг.4 изображена схема дорожной магистрали при возникновении препятствия для движения по полосе.
На фиг.5 изображена схема дорожной магистрали в момент подачи управляющего воздействия.
На фиг.6 изображена схема дорожной магистрали в результате реализации управляющего воздействия.
На фиг.7 изображена схема дорожной магистрали после коррекции управляющего воздействия.
Проезжая часть магистрали для движения транспортных средств 1 содержит полосы 2, 3, разделенные на участки ab, bc…fg, gh, на границах aa, bb…gg, hh которых размещены светофоры 4, имеющие возможность формировать сигналы красного (к), желтого (ж) и зеленого (з) цветов.
Способ реализуют следующим образом.
1
5
9
18
3
7
14
10
13
17
Полосы 2, 3 разделяют на участки ab, bc…fg, gh, на границах aa, bb…gg, hh которых устанавливают светофоры 4. При зеленом сигнале светофоров транспортные средства 1 движутся по полосам, последовательно пересекая границы участков (фиг.1). Визуально или с помощью датчиков контролируют условия для движения транспортных средств по полосам. Например, с помощью «способа измерения количества транспортных средств» (Пат. РФ 2276809, 2006 г.) можно определять количество и частоту пересечений транспортными средствами границ, установив на них датчики. При этом проезжающие над датчиком транспортные средства будут формировать импульсы напряжения, регистрируемые соответствующей аппаратурой (фиг.2, 3). Так, например, транспортное средство (фиг.1), изображенное на границе hh полосы 3 (правой) в моменты времени t, t…t и t, пересечет соответственно границы aa, bb…gg, hh, вызывая при этом появление импульсов (фиг.3). Аналогичные импульсы на границах aa, bb…gg будут сформированы последующим транспортным средством в моменты t, t…t. Транспортные средства, которые могут находиться на участках bc, cd, de, ef, fg (на фиг.1 не показаны), формируют импульсы, обозначенные на фиг.3 многоточием. Следующие транспортные средства за это время успеют пересечь только границу aa (моменты t, t, t). Подобная картина будет наблюдаться и для транспортных средств (фиг.2), движущихся по полосе 2 (левой). Регистрируют моменты пересечения транспортными средствами границ и по количеству и частоте этих моментов определяют условия движения по полосам. Периодическое появление импульсов на каждой из границ свидетельствует о движении транспортных средств по этим полосам. Чем выше частота импульсов, тем больше плотность потока. По разности чисел импульсов, поступающих соответственно с предыдущей и последующей границы, можно судить о количестве транспортных средств на участке между этими границами.
В случае возникновения препятствия движению по полосе, например по левой (фиг.4), определяют участок с заблокированным движением и на светофоре, принадлежащем его границе, формируют красный сигнал, а на светофоре, относящемся к границе предыдущего участка - желтый сигнал в виде стрелы, указывающей полосу, на которую необходимо перестроится (фиг.5). Выявление заблокированного участка можно выполнить визуально или, например, с помощью описанных датчиков. При этом сначала не будут формироваться импульсы с датчика, размещенного на границе hh левой полосы, затем по мере роста очереди - на gg и т.д. Предположим, что импульсы не поступают с датчиков на границах hh, gg и ff. Тогда на светофорах, принадлежащих границам gg и ff полосы 2, формируют красный, на светофоре границы ee - желтый сигналы (фиг.5). Следует заметить, что цвет сигнала светофора на границе hh не имеет принципиального значения. Он может оставаться зеленым, чтобы в случае появления возможности транспортное средство, из-за которого произошла остановка движения, могло продолжить движение по левой полосе. При красном сигнале светофора указанное транспортное средство сможет покинуть место вынужденной остановки путем перестроения на правую полосу.
Для быстрого освобождения полосы 2 дополнительно кратковременно формируют красный сигнал на светофоре, принадлежащем границе ff соседней полосы 3 (фиг.5, 6). При этом транспортные средства, находящиеся на заблокированном участке, беспрепятственно покидают его, двигаясь по полосе 3.
Прямо пропорционально плотности потока движущихся транспортных средств увеличивают число предыдущих участков, на светофорах, относящихся к границам dd, ee полосы 2, формируют желтый сигнал (фиг.7). Чем больше плотность, тем больше времени (расстояния) требуется для перестроения с одной полосы на другую, поэтому желтый сигнал светофора может быть сформирован и на границе cc этой полосы. Кроме того, если после анализа сложившейся ситуации будет установлено, что блокирование движения произошло на участке gh, то на границе ff левой полосы тоже может быть сформирован желтый сигнал светофора (коррекция управляющего воздействия), увеличивающий протяженность зоны перестроения транспортных средств (фиг.7).
Периодически изменяют красный и желтый сигналы на зеленые на левой полосе для определения условий движения на заблокированном участке. Если двигающиеся на зеленый сигнал транспортные средства сформируют сигналы на границах dd, ee, ff, gg и hh полосы 2, то можно сделать вывод о том, что препятствие на этой полосе ликвидировано, можно включить зеленый сигнал для возобновления движения. Это позволяет автоматизировать процесс управления движением.
Внедрение изобретения позволит эффективно регулировать движение на магистралях, предотвращая возникновение пробок путем заблаговременного перестроения на свободную от препятствия полосу. При этом скорость движения по этой полосе из-за возрастающей плотности потока, видимо, уменьшится, но будет стабильной ввиду отсутствия конфликтного потока на заблокированной полосе.
Источники информации
1. Правила дорожного движения РФ. - М.: ООО ИДТР, 2009. С.10, п.6.7 - прототип.