Способ координированного управления транспортными потоками Российский патент 2017 года по МПК G08G1/00 

Изобретение относится к области управления движением транспортных потоков и может быть использовано в автомобильных транспортных системах, а именно для координированного управления транспортными потоками дорожного движения, например, в пределах городских поселений.

Известен способ координированного управления транспортными потоками [1], основанный на измерении интенсивности транспортного потока на входах перекрестков улиц районов управления, выборе в результате измерения плана координации и подаче сигналов на светофорную сигнализацию в соответствии с выбранным планом, при этом с целью повышения эффективности управления интенсивности транспортного потока измеряют на выходах перекрестков района управления, совместно с интенсивностью транспортных потоков на входах перекрестка преобразуют в интенсивность транспортного потока на каждом направлении движения данного перекрестка района управления и в соответствии с наибольшей интенсивностью движения на одном из направлений последовательно выбирают и опрашивают следующий перекресток с максимальной интенсивностью движения, по полученной информации определяют совокупность направлений с максимальной интенсивностью движения, сравнивают ее с контрольными совокупностями, выбирают наиболее близкую по направлениям движения контрольную совокупность и выбирают план координации, заранее рассчитанный для выбранной контрольной совокупности.

Недостатком [1] является то, что способ не предусматривает предупреждения затора транспортных средств.

Известен способ слежения за перемещением объектов и система для его осуществления [2], заключающийся в том, что снабжают каждый перемещаемый объект идентификатором, способным откликаться уникальной последовательностью сигналов при опросе; на маршрутах перемещения упомянутых перемещаемых объектов считывают упомянутые идентификаторы считывающими устройствами; передают по линии связи на пункт управления последовательность сигналов считанного идентификатора, а также сигналы, соответствующие информации о месте расположения соответствующего считывающего устройства; перед началом перемещения дополняют идентификатор в пункте управления информацией, характеризующей перемещаемый объект и маршрут его следования; в серверном устройстве пункта управления сравнивают, корректируют и обновляют информацию об упомянутых перемещаемых объектах по сигналам считывающих устройств; выводят информацию о перемещаемых объектах на соответствующий индикатор пункта управления; формируют сеть внешних абонентов, предназначенных для пользования информацией о перемещаемых объектах, отличающийся тем, что ранжируют абонентов по возможности доступа к той или иной части хранящихся в памяти сервера соответствующего пункта управления сведений о перемещаемых объектах; на индикатор пункта управления и внешним абонентам по инициативе серверного устройства в строго определенные моменты времени выдают заранее установленный объем информации о перемещаемом объекте; причем при запросе абонентом сверхнормативной информации о перемещаемом объекте блокируют передачу информации, запоминают время запроса абонента, его код и объем запрашиваемой информации, принимают решение о возможности выдачи ему испрашиваемой информации и при принятии положительного решения деблокируют передачу, основанный на снабжении каждого перемещаемого объекта идентификатором, способным откликаться уникальной последовательностью сигналов при опросе с представлением информации о месте расположения в момент опроса.

Недостатком [2] является ограниченность использования его в функциях управления дорожным движением.

Наиболее близким к заявленному техническому решению, прототипом, является система комплексного управления движения транспорта [3], включающая в себя центральный компьютер, передатчик и соединенные с ним через каналы связи приемные устройства абонентов, а также установленные у проезжей части устройства, предназначенные для сбора информации о транспортных потоках, отличающаяся тем, что в систему введено центральное устройство управления светофорами, соединенное с упомянутым центральным компьютером и со светофорными объектами, расположенными в зоне действия системы, центральное устройство управления управляемыми дорожными знаками, соединенное с упомянутым центральным компьютером и управляемыми дорожными знаками, расположенными в зоне действия системы, а в качестве устройств, предназначенных для сбора информации о ситуациях на дороге, используют наборы датчиков, соединенные с центральным компьютером, связанным с передатчиком.

Недостатком [3] является отсутствие конкретного способа предупреждения дорожного затора транспортных средств.

Целью заявляемого изобретения является повышение надежности координируемого дорожного движения на территории управления.

Сущность заявленного технического решения заключается в способе координированного управления транспортными потоками в границах действия системы управления, основанном на измерении интенсивности транспортных потоков на входных и выходных светофорных сигнализаторах, установленных на границах территории района управления на каждой магистрали, и применении идентификаторов транспортных средств, позволяющих определить их местоположение по внешнему запросу, например, от светофорного сигнализатора, проведении непрерывного мониторинга состояния заполненности транспортными средствами территории района управления с выдачей сигнала запрета въезда входного светофорного сигнализатора территории управления при возрастании заполненности транспортными средствами территории района управления свыше критических значений, отличающемся тем, что сигнал запрета въезда входного светофорного сигнализатора территории района управления на каждой магистрали сопровождается сигнальной информацией с указанием прогнозируемого времени запрета, установленной перед поворотными и разворотными развязками магистралей на расстоянии, позволяющем организовать перестройку потока транспортных средств для поворота или разворота.

Способ координированного управления транспортными потоками по п. 1, отличающийся тем, что каждое транспортное средство снабжается обязательным датчиком прогнозируемого водителем времени пребывания на территории района управления, показания которого доступны для считывания входным светофорным сигнализатором магистрали территории района управления и системой «ГЛОНАСС». Способ координированного управления транспортными потоками по п. 1, отличающийся тем, что территория района управления, являющаяся составной частью более крупной территории района управления, имеет собственные входные и выходные светофорные сигнализаторы, собственную подсистему управления, собственную систему мониторинга состояния заполненности территории района управления и определения прогнозных значении времени запрета въезда и критической заполненности транспортными средствами этой составной части территории управления. Способ координированного управления транспортными потоками по п. 1, отличающийся тем, что расчет текущего значения N заполненности транспортными средствами территории района управления на момент времени окончания прогнозного периода выполняют по соотношению

где N₀=N_м0+N_с0 - начальное значение заполненности; N_м0 и N_с0 - соответственно начальные количества транспортных средств в начальный момент времени прогнозного периода на проезжей части магистралей и на стоянках территории района управления; N_вхi и N_выхj - соответственно суммарные количества транспортных средств, входящих в территорию района управления по i-й входной магистрали и выходящих из нее по j-й выходной магистрали. Причем

где n_вхi(τ) и n_выхj(τ) - соответственно функции интенсивности во времени потоков транспортных средств по i-й входной и по j-й выходной магистралям управляемого района, [с^-1]; τ₀ и τ_k - соответственно начальный и конечный моменты времени прогнозируемого периода Δτ_п=τ_k-τ₀.

Значения этих функций вычисляются по результатам измерений числа транспортных средств, прошедших через входной ΔN_вхiи и выходной ΔN_выхjи светофорные сигнализаторы за время измерения Δτ_и

Условие отсутствия транспортных пробок в пределах территории района управления с вероятностью А% на момент окончания прогнозируемого периода

N≤N_кр._А

где N_кр.А - критическое значение заполненности территории района управления транспортными средствами, соответствующее А% вероятности образования транспортных заторов.

Условие возникновения транспортного коллапса (полного заполнения транспортными средствами) территории района управления

N≥N_max,

где N_max - максимально возможное значение заполненности территории района управления транспортными средствами, при котором вероятность образования транспортного затора на территории района управления на момент окончания прогнозируемого периода А=100%.

Таким образом, в целом обеспечивается расширение функциональных возможностей координированного управления транспортными потоками, чтобы предупредить образование дорожных транспортных заторов, путем анализа дорожной информации и выдачи необходимых информационных и управляющих сигналов на необходимым образом размещенные светофорные сигнализаторы и управляемые информационные дорожные знаки и табло.

Цели достигаются тем, что в системе координированного управления транспортными потоками, обслуживающей определенную, обозначенную конкретными границами территорию управления, включающей в себя необходимое компьютерное оборудование, средства связи, видеонаблюдения, спутникового наблюдения, наборы датчиков, в том числе датчиков-идентификаторов, установленных на транспортных средствах, детекторов транспорта, измеряющих интенсивность, среднюю скорость и плотность транспортных потоков, определяющих типы, габариты и местонахождение транспортных средств, светофорные сигнализаторы, управляемые дорожные знаки и табло, реализуется предлагаемый способ координированного управления транспортными потоками, позволяющий предупредить и предотвратить образование дорожных заторов транспортных средств.

Более детально предлагаемый способ основан на измерении интенсивности транспортных потоков на входных и выходных светофорных сигнализаторах магистралей района управления и непрерывном мониторинге состояния заполненности транспортными средствами территории района управления с определением текущего количества транспортных средств на территории района управления на момент начала составления прогноза и на момент времени окончания прогнозного периода, определении значения критерия заполненности территории района управления транспортными средствами и подаче запрещающих сигналов на входные светофорные сигнализаторы территории района управления при превышении значений этих критериев, соответствующих активному процессу образования дорожных заторов транспортных средств.

Способ осуществляется следующим образом.

Начальные значения количества транспортных средств в границах территории района управления определяют с использованием идентификаторов транспортных средств путем их опроса с выдачей информации о месте расположения, например, с использованием системы «ГЛОНАСС» или детекторов транспорта.

Интенсивность транспортного потока измеряют на входных и выходных светофорных сигнализаторах территории района управления, например, посредством счета за контрольный промежуток времени количества транспортных средств, движущихся через входные и выходные светофорные сигнализаторы перекрестков, и по результатам измерений определяют величину изменения количества транспортных средств в границах территории района управления в течение прогнозируемого промежутка времени и остаточное количество транспортных средств в границах территории района управления на момент окончания прогнозируемого промежутка времени; продолжая в последующие контрольные промежутки времени процедуры измерения интенсивности транспортного потока и расчета остаточного количества транспортных средств в границах территории района управления, определяют изменение количества транспортных средств в границах территории района управления в функции времени и изменения значений заполненности территории района управления, по которым определяют степень опасности образования дорожных заторов транспортных средств в конце прогнозируемого периода с учетом наличия в территории района управления официальных и неофициальных парковок.

Порядок опроса идентификаторов транспортных средств и чередования контрольных промежутков времени определяют с учетом особенностей состояния проезжих частей магистралей территории района управления в зависимости от времени дня, времени года и погодных условий, в том числе по данным гидрометеорологического ведомства, которые влияют на ширину проезжих частей магистралей и на полезную площадь официальных и дворовых парковок.

Для возможности более точного прогнозирования интервала времени запрета въезда на контролируемую территорию идентификатор каждого транспортного средства снабжают функцией отображения предварительно заданного водителем времени предполагаемого пребывания на территории управляемого района, которое может быть считано входным светофорным сигнализатором территории района управления в процессе измерения интенсивности транспортного потока и использовано для расчета среднего значения времени нахождения транспортных средств на территории района управления.

Предлагаемое изобретение удовлетворяет критериям новизны, так как из исследованного уровня техники не выявлены признаки, совпадающие с признаками заявленного технического решения, кроме указанного, следует отметить, что цель обеспечивает повышение надежности координируемого управления транспортными потоками и содержит конкретные решения по достижению этой цели, новым является применение критерия заполненности территории управления транспортными средствами для прогнозирования образования дорожного затора транспортных средств.

Заявляемый способ имеет изобретательский уровень, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками данного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат, кроме указанного, заявленное техническое решение не является очевидным для специалистов в данной области техники, так как обеспечивает реализацию противоречивых задач за счет применения оригинального сочетания совокупности признаков.

Заявленное техническое решение можно реализовать в пределах городских поселений. Это соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям.

Использованные источники

1. Патент РФ №510957, МПК⁵ G08G 1/095. Приоритет от 22.05.1973. Опубликовано 05.10.1978. Описание патента.

2. Патент РФ №2246764, МПК⁷ G08G 1/120, G01S 3/50. Приоритет от 20.01.2003. Опубликовано 20.02.2005. Описание патента.

3. Патент РФ №2156500, МПК⁷ G08G 1/01, G08G 1/07. Приоритет от 10.08.1999. Опубликовано 20.09.2000. Описание патента.

4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2010616013, зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 14.09.2010.

Изобретение относится к области управления движением транспортных потоков и может быть использовано в автомобильных транспортных системах, а именно для координированного управления транспортными потоками дорожного движения, например, в пределах городских поселений. Способ координированного управления транспортными потоками в границах действия системы управления основан на измерении интенсивности транспортных потоков на входных и выходных светофорных сигнализаторах, установленных на границах территории района управления на каждой магистрали, и применении идентификаторов транспортных средств, позволяющих определить их местоположение по внешнему запросу, например, от светофорного сигнализатора. По результатам измерений проводят непрерывный мониторинг состояния заполненности транспортными средствами территории района управления с учетом их въезда и выезда через все входные и выходные светофорные сигнализаторы территории района управления с выдачей информации на все входные светофорные сигнализаторы территории района управления. Если заполненность транспортными средствами территории района управления свыше критических значений, тогда устанавливают на входном светофорном сигнализаторе территории района управления сигнал запрета въезда с указанием прогнозируемого времени запрета. Обеспечивается повышение надежности координируемого дорожного движения на территории управления. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ координированного управления транспортными потоками в границах действия системы управления, основанный на измерении интенсивности транспортных потоков на входных и выходных светофорных сигнализаторах, установленных на границах территории района управления на каждой магистрали, применении идентификаторов транспортных средств, позволяющих определить их местоположение по внешнему запросу, например, от светофорного сигнализатора, проведении непрерывного мониторинга состояния заполненности транспортными средствами территории района управления с выдачей сигнала запрета въезда на все входные светофорные сигнализаторы территории района управления при возрастании заполненности транспортными средствами территории района управления свыше критических значений, отличающийся тем, что сигнал запрета въезда входного светофорного сигнализатора территории управления сопровождается сигнальной информацией с указанием прогнозируемого времени запрета, установленной перед поворотными и разворотными развязками магистралей на расстоянии, позволяющем организовать перестройку потока транспортных средств для поворота или разворота.

2. Способ координированного управления транспортными потоками по п. 1, отличающийся тем, что каждое транспортное средство снабжается обязательным датчиком прогнозируемого водителем времени пребывания на территории района управления, показания которого доступны для считывания входным светофорным сигнализатором магистрали территории района управления.

3. Способ координированного управления транспортными потоками по п. 1, отличающийся тем, что территория района управления, являющаяся составной частью более крупной территории района управления, имеет собственные входные и выходные светофорные сигнализаторы, собственную подсистему управления, собственную систему мониторинга состояния заполненности территории района управления и определения прогнозных значений времени запрета въезда и критической заполненности транспортными средствами этой составной части территории управления.

4. Способ координированного управления транспортными потоками по п. 1, отличающийся тем, что расчет текущего значения N заполненности транспортными средствами территории района управления на момент времени окончания прогнозного периода выполняют по соотношению

,

где N₀=N_м0+N_с0 - начальное значение заполненности, N_м0 и N_с0 - соответственно начальные количества транспортных средств в начальный момент времени прогнозного периода на проезжей части магистралей и на стоянках территории района управления, N_вхi и N_выхj - соответственно суммарные количества транспортных средств, входящих в территорию района управления по i-й входной магистрали и выходящих из нее по j-й выходной магистрали,

причем

где n_вхi(τ) и n_выхj(τ) - соответственно функции интенсивности во времени потоков транспортных средств по i-й входной и по j-й выходной магистралям управляемого района, [с^-1], τ₀ и τ_k - соответственно начальный и конечный моменты времени прогнозируемого периода Δτ_п=τ_k-τ₀,

значения функций и вычисляются по результатам измерений числа транспортных средств, прошедших через входной ΔN_вхiи и выходной ΔN_выхjи светофорные сигнализаторы за время измерения Δτ_и;

условие отсутствия транспортных пробок в пределах территории района управления с вероятностью А% на момент окончания прогнозируемого периода N≤N_кр.А, где N_кр.А - критическое значение заполненности территории района управления транспортными средствами, соответствующее А% вероятности образования транспортных заторов;

условие возникновения транспортного коллапса (полного заполнения транспортными средствами) территории района управления N≥N_max, где N_max - максимально возможное значение заполненности территории района управления транспортными средствами, при котором вероятность образования транспортного затора на территории района управления на момент окончания прогнозируемого периода А=100%.