СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК G08G1/09 

Изобретение относится к области обеспечения безопасности дорожного движения путем отображения или дублирования дорожной информации в салоне транспортного средства, а также активного влияния на скорость транспортного средства, и может быть использовано в автомобильных, железнодорожных и других транспортных системах.

Известен способ повышения безопасности дорожного движения путем визуализации дорожных знаков в салоне транспортного средства и устройство для его осуществления [1]. Согласно предложенному способу установленные вдоль дороги дорожные знаки (ДЗ), а также сигналы светофоров обнаруживают во время движения транспортного средства (ТС) с помощью видеокамер. Далее распознают обнаруженные ДЗ и сигналы светофоров имеющейся на ТС системой автоматического распознавания, отображают для водителя опознанные ДЗ и управляют ТС с учетом полученной информации. Опознанные ДЗ отображают с помощью видеоустройств, и/или на дисплее, и/или путем проецирования их на лобовое стекло ТС, и/или посредством аудиоустройств.

К недостаткам данного устройства следует отнести следующее:

- сложность распознавания ДЗ в условиях плохой видимости, сумерках, темного времени суток, а также при частичной закрытости дорожных знаков движущимися или стоящими ТС, ветками деревьев и пр.;

- не 100%-ная достоверность информации, получаемой с помощью существующих алгоритмов распознавания ДЗ, в том числе на основе нейронных сетей;

- невозможность активного влияния на скорость ТС.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для повышения безопасности дорожного движения, в котором установленные вдоль дороги дорожные знаки и сигналы светофоров обнаруживаются с помощью исходящих радиосигналов или сенсорных сигналов узконаправленного и ограниченного по зоне действия излучения в сторону транспортного потока с устанавливаемых на светофорах и ДЗ соответствующих передатчиков [2].

В состав устройства входят устанавливаемые на ДЗ и светофорах блоки-передатчики сигналов, а также устанавливаемые на ТС блок-приемник сигнала; блок автоматического распознавания ДЗ и сигналов светофоров; блок памяти; блок выработки рекомендаций для водителя транспортного средства по параметрам движения; блок контроля за нарушениями ТС правил дорожного движения. Вышеописанные блоки характеризуются соответствующими функциями: функция дублирования ДЗ, функция выработки рекомендаций, функция контроля, функция протоколирования.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При попадании движущегося по дороге ТС в зону действия кодового сигнала от радио или сенсорного передатчика, установленного на светофоре или дорожном знаке, приемным устройством этот сигнал воспринимается и передается в блок автоматического распознавания сигналов дорожных знаков и сигналов светофора, где по виду сигнала определяется тип дорожного знака и/или тип сигнала светофора - красный, желтый, зеленый, а также порядковый номер дорожного знака или светофора. После распознавания сигнала через блок управления и блок отображения информации тип дорожного знака и/или сигнал светофора отображается, то есть дублируется, на видеопроекторе, и/или дисплее, и/или через аудиоустройство голосовой речью доводится до водителя ТС, который на основе этой дублированной информации и информации, полученной визуально от дороги, принимает управляющие действия по параметрам движения ТС.

Параллельно посредством блока управления, блока памяти, стандартных датчиков ТС, через блок выработки рекомендаций, где полученная информация сравнивается с нормативными параметрами движения ТС, водителю через видеопроектор и/или дисплей, и/или через аудиоустройство выдаются рекомендации по выбору параметров движения ТС. Параллельно текущая информация о типе дорожного знака и/или сигнале светофора, а также о порядковом номере дорожного знака и/или светофора посредством блока управления передается в блок контроля за нарушениями ТС правил дорожного движения, куда из блока памяти и стандартных датчиков ТС поступает необходимая дополнительная информация, которая анализируется и при необходимости при обнаружении нарушений правил дорожного движения ТС через блок контроля за нарушениями правил дорожного движения протоколируется и сохраняется в блоке памяти до востребования.

К недостаткам данного устройства следует отнести следующее:

- невозможность активного влияния на скорость ТС, например, путем ее принудительного снижения на опасных и потенциально опасных участках дороги;

- невозможность исключения движения ТС под запрещающие знаки, по трамвайным путям и выделенным полосам движения общественного транспорта и пр.;

- необходимость запитывания большого количества устройств исходящих радиосигналов или сенсорных сигналов узконаправленного и ограниченного действия и их периодического обслуживания;

- большое количество устройств исходящих радиосигналов или сенсорных сигналов узконаправленного и ограниченного действия, работающих «вхолостую» при отсутствии графика (ночь, выходные или праздничные дни и т.д.).

Первые два фактора делают возможным эксплуатацию предлагаемого устройства только в области пассивной рекомендации в выборе водителем ТС режима движения, а последние два существенно удорожают эксплуатацию предлагаемой системы.

Однако практика показывает, иногда необходимо дублировать информацию, отображенную на ДЗ, а также активно воздействовать на скорость отдельных ТС или всего потока в случаях:

- накопления усталости у водителей или при наступлении болезненного состояния;

- потерей чувства контроля над обстановкой при перемещении в городе начинающих и пожилых водителей;

- наличия баннеров, рекламных плакатов и пр., отвлекающих внимание водителей от дорожных знаков;

- установки временных ДЗ, часто не по ГОСТ или в зонах, неудобных для обзора водителями ТС;

- игнорирования дорожных знаков некоторыми водителями ТС;

- невозможности активно повлиять на скорость ТС, например, службами ГИБДД и полицией.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение безопасности дорожного движения путем дублирования информации о дорожных знаках и светофорах, и активного влияния на скоростные характеристики ТС на опасных и потенциально опасных участках дороги, а также за счет исключения движения по выделенным полосам, тротуарам и под запрещающие знаки и возможностью полной остановки ТС дистанционно. Сущность: повышение безопасности дорожного движения ТС за счет опроса частотно- и/или фазомодулированным радиосигналом электронных аналогов дорожных знаков и светофоров, дублирующих основные дорожные знаки и светофоры и расположенных непосредственно на них или рядом с ними, установленным на ТС приемопередатчиком радиосигналов узконаправленного по зоне действия излучения в сторону движения ТС, и передающим информационный сигнал на устройство для автоматического распознавания отраженных сигналов, выход которого соединен с блоком отображения информации в виде, удобном для водителя ТС, а также с блоком регулировки подачи топлива ТС, оснащенного ограничителем, что позволяет как заранее информировать водителя о появляющемся на пути следования его ТС ДЗ и светофоре, так и активно изменять скорость ТС вплоть до полной его остановки в зоне действия запрещающих знаков, на тротуарах, трамвайных путях и прочих потенциально опасных или нежелательных для движения зонах.

Это достигается тем, что в способе безопасности дорожного движения, содержащем систему обнаружения дорожных знаков и светофоров для автоматической передачи в салон транспортного средства, состоящую из блоков обнаружения транспортного средства, установленных на дорожных знаках и светофорах, и оборудованных передатчиками исходящих радиосигналов узконаправленного и ограниченного по зоне действия излучения в сторону движения транспортного потока; установленного в ТС приемного устройства для автоматического распознавания сигналов, излучаемых дорожными знаками и светофорами; блока отображения информации в виде, удобном для водителя; блока управления, памяти и протоколирования нарушений для записи текущей информации; блока выработки рекомендаций для водителя ТС по параметрам движения ТС на основе анализа текущих и нормативных параметров движения, согласно предлагаемому изобретению блок обнаружения транспортного средства, установленный на дорожных знаках и светофорах, оборудован приемопередатчиком частотно- и/или фазомодулированных радиосигналов узконаправленного по зоне действия излучения и перемещен со знаков и светофоров на фронтальную часть транспортного средства по направлению его движения, а дорожные знаки и светофоры снабжены электронными дубликатами, выполненными, например, в виде колебательных контуров - радиочастотных идентификаторов, расположенных непосредственно на них, рядом с ними и/или на определенном расстоянии от них, и имеющими уникальные для данного знака и типа светофора сигналы отклика на сигнал опроса приемопередатчика, выход которого соединен с устройством для автоматического распознавания сигналов, соединенного, в свою очередь, параллельно с блоком отображения информации и блоком регулировки подачи топлива транспортного средства с ограничителем, заменяющий собой блок управления, памяти и протоколирования нарушений для записи текущей информации и блок выработки рекомендаций для водителя ТС по параметрам движения. При этом, при попадании модулированного сигнала опроса, излучаемого приемопередатчиком, на колебательный контур дорожного знака и совпадении частотно- и/или фазомодулированных параметров сигнала опроса с резонансными характеристиками колебательного контура происходит резкое увеличение амплитуды сигнала, что идентифицируется приемопередатчиком как метка, присущая конкретному дорожному знаку или типу светофора. Сигнал, соответствующий выработанной метке, с приемопередатчика передается на устройство для автоматического распознавания, противопоставляющий метку из имеющегося набора, содержащего информацию обо всех известных на настоящий момент дорожных знаках и типах светофоров, конкретному дорожному знаку или типу светофора, который и отображается в виде аудиосигнала, фото- и/или видеоинформации на дисплее блока отображения информации. Кроме того, сигнал, выработанный устройством для автоматического распознавания, параллельно подается на блок регулировки подачи топлива, который вырабатывает управляющий сигнал, подаваемый на ограничитель, снижающий топливоподачу в камеру сгорания в случае идентификации входящего сигнала как ограничивающего скорость транспортного средства в зонах повышенной опасности (дорожные знаки, ограничивающие скорость) либо вообще прекращающий топливоподачу (дорожные знаки, запрещающие движение).

Такое исполнение предлагаемого изобретения позволит заблаговременно информировать водителя об имеющихся по ходу движения его ТС дорожных знаках и светофорах, активно влиять на скоростные характеристики ТС, а также исключить движение ТС в зоне запрещающих знаков, по пешеходным зонам, тротуарам, трамвайным путям и пр.

Предложенное изобретение поясняется чертежом.

На чертеже показана схема реализации способа повышения безопасности дорожного движения:

1 - дорожный знак;

2 - колебательный контур-радиочастотный идентификатор;

3 - приемопередатчик;

4 - устройство для автоматического распознавания сигналов;

5 - блок отображения информации, оборудованный динамиками и дисплеем;

6 - блок регулировки подачи топлива транспортного средства;

7 - ограничитель;

8 - электромагнит;

9 - якорь электромагнита;

10 - уплотнение;

11 - корпус ограничителя.

Заявляемый способ повышения безопасности дорожного движения отображением дорожных знаков и сигналов светофоров в салоне ТС осуществляется следующим образом (чертеж). На установленные вдоль дороги дорожные знаки 1 (знаки ограничения и знаки, снимающие соответствующие ограничения или все ограничения) дополнительно устанавливаются колебательные контуры 2, например, радиочастотные идентификаторы типа RFID (Radio Frequency IDentification). Если знак неметаллический, то радиочастотные идентификаторы наклеиваются непосредственно на внутреннюю поверхность знака, если металлический - то устанавливаются в одной плоскости со знаком. Со светофорами радиочастотные идентификаторы устанавливаются в одной плоскости.

Приемопередатчик 3, установленный на фронтальную часть ТС, периодически или постоянно излучает частотно- и/или фазомодулированный узконаправленный по зоне действия радиосигнал в сторону дорожных знаков 1 и светофоров по ходу движения ТС. При попадании радиосигнала на колебательный контур 2 знака 1 или светофора в контуре 2 индуцируются колебания. На определенной частоте и/или фазе колебаний, характерной для данного знака 1, возникают резонансные явления, сопровождающиеся увеличением амплитуды колебаний в контуре 2, и сигнал излучается в окружающее пространство. Приемопередатчик 3 обнаруживает излучаемый контуром 2 сигнал (сигнал отклика), согласно частоте и/или фазе колебаний присваивает ему определенную метку m, и пересылает эту метку на устройство для автоматического распознавания сигналов 4.

Устройство для автоматического распознавания сигналов 4 содержит набор (матрицу) меток m_ji, каждая из которых соответствует какому-либо известному на настоящий момент дорожному знаку и типу светофора. При этом каждая метка из набора m_ji имеет аналог, представленный в виде аудио-, фото- и/или видеофрагмента, а также в виде постоянного сигнала заданной величины силы тока. Метки из набора m_ji устройства для автоматического распознавания сигналов 4 по очереди противопоставляются поступившей из приемопередатчика метке m. В случае совпадения метки m с некоторой меткой m_kn из набора меток m_ji эта метка m_kn передается в виде аудио-, фото- и/или видеофрагмента на блок отображения информации 5, а также в виде постоянного сигнала заданной величины силы тока на блок регулировки подачи топлива 6, оборудованный ограничителем 7 подачи топлива.

Блок отображения информации 5 воспроизводит через встроенные динамики аудиофрагмент (например, «Внимание! Ограничьте скорость Вашего транспортного средства до 40 км/ч»), а также выводит на дисплей фото- и/или видеоинформацию, соответствующую данному дорожному знаку 1 (например, изображение знака «40 км/ч») или светофору.

Блок регулировки подачи топлива 6 увеличивает мощность постоянного сигнала, приходящего с устройства для автоматического распознавания сигналов 4, и посылает его на электромагнит 8 ограничителя 7. Изменение электромагнитного поля в электромагните 8 приводит к перемещению расположенного внутри него якоря 9, один конец которого заходит в корпус 11 ограничителя 7 через уплотнение 10, и выполнен в виде усеченного конуса с углом наклона основания α. Причем, аналогичный угол наклона имеют оба конца топливопровода ТС, входящие в корпус 11 ограничителя 7 и жестко закрепленные в нем. В результате перемещения якоря 9 сечение топливопровода изменяется, и, как результат, изменяется подача топлива в камеру сгорания ТС, вызывая снижение его скорости. Для функционирования ограничителя 7 должна быть произведена тарировка перемещения якоря 9 в зависимости от объема топлива в топливопроводе, соответствующего определенной скорости транспортного средства.

Ограничение подачи топлива в камеру сгорания ТС происходит до дорожного знака 12, отменяющего соответствующее ограничение или знака, снимающего все ограничения. При этом колебательный контур 13 для соблюдения зоны ограничения может быть расположении на некотором удалении от знака, снимающего ограничение/ограничения. В этом случае блок отображения информации 5 воспроизводит через встроенные динамики аудиофрагмент (например, «Скоростные ограничения сняты»), а также выводит на дисплей фото- и/или видеоинформацию соответствующую данному дорожному знаку 12 (например, изображение знака «40 км/ч») или светофору. В этот же момент с выхода блока регулировки подачи топлива 6 по линейному закону, предотвращающему резкий рывок ТС вследствие изменения топливоподачи, прекращается подача сигнала на ограничитель 7, усеченный конус якоря 9 выходит из топливопровода, и подача топлива возобновляется в полном объеме.

При полном запрете движения потребуется устанавливать два колебательных контура 2 - один, информирующий водителя о въезде в зону запрета, а второй, расположенный на некотором расстоянии от первого, приводящий к выработке устройством для автоматического распознавания сигналов 4 некоторой метки m_kn на прекращение подачи топлива, что приведет к полному перекрытию сечения топливопровода ТС усеченным конусом якоря 9 ограничителя 7. Возобновление движения возможно только после перемещения ТС за пределы действия запрещающего ДЗ. Аналогичная расстановка ДЗ с несколькими колебательными контурами производится на трамвайных путях, тротуарах, газонах, пешеходных и велосипедных дорожках и пр.

В отличие от ДЗ идентификация светофоров может заблаговременно осуществляться по следующим признакам - «перекресток, оборудованный светофором», «перекресток, оборудованный светофором с дополнительной стрелкой направо», «пешеходный переход, оборудованный светофором» и т.д. Это поможет водителю ТС вовремя сориентироваться в ситуации и перестроиться в соответствующий ряд для выполнения маневра.

При электронном управлении топливоподачей, например, посредством процессора, последний перепрограммируется с учетом сигналов, формируемых устройством для автоматического распознавания сигналов 4. Для дизельных двигателей ограничение топливоподачи до требуемого уровня может достигаться соединением якоря 9 ограничителя 7 с рейкой топливного насоса.

Ограничение дальности распознавания ДЗ будет определяться, в основном, мощностью приемопередатчика, тем не менее, при необходимости можно модернизировать колебательные контура и подсоединить их к источнику питания, тем самым повысив дальность их распознавания.

Предлагаемый способ, в отличие от известных, позволяет активно управлять скоростью движения ТС в зонах повышенной опасности (пешеходные переходы, перекрестки, выделенные полосы для маршрутных транспортных средств, трамвайные пути, дошкольные и образовательные учреждения и пр.); исключить возможность движения ТС по трамвайным путям и выделенным полосам движения общественного транспорта блокированием процессора или подачи топлива; останавливать автомобиль при преследовании нарушителя путем передачи сигнала «нулевая скорость» с автомобиля полиции.

К настоящему моменту проведена апробация предлагаемого способа с использованием радара Сокол-М.

Список использованной литературы

1. Патент №2268499 МПК G08G 1/09. Способ повышения безопасности дорожного движения путем визуализации дорожных знаков в салоне транспортного средства и устройство для его осуществления / Никитин B.C. - Заявка №2003138097/11, заявл. 30.12.2003, опубл. 20.01.2006, бюл. №02.

2. Патент №2369905 МПК G08G 1/09. Устройство для повышения безопасности дорожного движения / Токарев А.Н., Токарев М.Ю., Шубаро А.В. - Заявка №2008101097/11, заявл. 09.01.2008, опубл. 10.10.2009, бюл. №28.

Установленные вдоль дороги дорожные знаки и светофоры оборудуются электронными дубликатами, выполненными в виде колебательных контуров - радиочастотных идентификаторов. Приемопередатчик, установленный на фронтальную часть транспортного средства, излучает узконаправленный частотной или фазомодулированный сигнал по ходу движения транспортного средства. При попадании данного сигнала на колебательный контур и совпадении сигнала опроса с резонансными характеристиками колебательного контура происходит резкое увеличение амплитуды сигнала, что идентифицируется приемопередатчиком как метка, присущая конкретному дорожному знаку или типу светофора. Сигнал, соответствующий выработанной метке, с приемопередатчика передается на устройство для автоматического распознавания и отображается на дисплее блока отображения информации. Кроме того, сигнал параллельно подается на блок регулировки подачи топлива, который вырабатывает управляющий сигнал, подаваемый на ограничитель, снижающий или прекращающий топливоподачу в камеру сгорания. Повышается безопасность движения. 1 ил.

Способ повышения безопасности дорожного движения, содержащий систему обнаружения дорожных знаков и светофоров для автоматической передачи в салон транспортного средства, состоящую из блоков обнаружения транспортного средства, установленных на дорожных знаках и светофорах и оборудованных передатчиками исходящих радиосигналов узконаправленного и ограниченного по зоне действия излучения в сторону движения транспортного потока; установленного в транспортном средстве приемного устройства для автоматического распознавания сигналов, излучаемых дорожными знаками и светофорами; блока отображения информации в виде аудиофрагмента, фото- и/или видеоинформации; блока управления, памяти и протоколирования нарушений для записи текущей информации; блока выработки рекомендаций для водителя транспортного средства по параметрам движения транспортного средства на основе анализа текущих и нормативных параметров движения, отличающийся тем, что блок обнаружения транспортного средства, установленный на дорожных знаках и светофорах, оборудованный приемопередатчиком частотно- и/или фазомодулированных радиосигналов узконаправленного по зоне действия излучения, перемещен со знаков и светофоров на фронтальную часть транспортного средства по направлению его движения, а электронные дубликаты дорожных знаков, выполненные, например, в виде колебательных контуров и обладающие уникальными для данного знака и типа светофора сигналами отклика, расположены перед и после знаков, на расстояниях, достаточных для распознавания приемопередатчиком сигнала отклика, при этом информационный сигнал, вырабатываемый приемопередатчиком при опросе дубликата перед знаком, поступает на устройство автоматического распознавания сигналов, которое информирует, разрешает или запрещает, а после дубликата знака - денонсирует предыдущую информацию, что вызывает в случае въезда транспортного средства в зону действия знаков ограничения, например, скоростного режима, подачу сигнала устройством автоматического распознавания сигналов на блок регулировки подачи топлива транспортного средства с ограничителем, использующим линейный закон изменения подачи топлива для исключения резкого замедления, а при выезде из зоны действия знака - резкого ускорения транспортного средства, а в случае въезда транспортного средства в зону действия дубликатов запрещающих знаков, установленных, например, на пешеходной зоне, выделенной полосе для общественного транспорта или велосипедных дорожках, подачу сигнала с устройства автоматического распознавания сигналов на блок регулировки подачи топлива транспортного средства, который полностью прекращает подачу топлива в двигатель, возобновление же подачи топлива возможно только в случае перемещения транспортного средства за пределы действия дубликата запрещающего знака.