Способ прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при управлении движением колонны на территориях с холодным климатом Российский патент 2019 года по МПК B60W30/165 G07C5/08 

Изобретение относится к области использования интеллектуальной транспортной системы управления движением колонны беспилотных транспортных средств с ведущим пилотным транспортным средством и может быть использовано на любом транспортном предприятии, но предпочтительной областью использования будет эксплуатация колонны беспилотных транспортных средств с ведущим пилотным транспортным средством на территориях с холодным климатом и в условиях низких температур, например, зимой в Заполярье, в том числе в арктических, антарктических условиях, зимних условиях Сибири, преимущественно зимой.

Следует отметить, что используемые термины имеют следующий канонический смысл.

Холодный климат - климат со среднемесячной температурой наиболее холодного месяца -20°С…-30°С. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А.А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.].

Вечная мерзлота - близповерхностная подземная зона с отрицательной температурой г. п., сохраняющаяся веками и даже тысячелетиями. Основные признаки вечномерзлых п.: отрицательная температура и состояние свободной в них влаги в виде льда. Вечномерзлые п. залегают на некоторой глубине от дневной поверхности, под слоем сезоннопротаивающих п. см. Мерзлота): мощн. вечномерзлых п. - от нескольких до многих сотен м. В. м. имеет либо сплошное, либо прерывистое распространение. Длительность ее существования доказывается сохранностью в п. (нетленными на протяжении десятков тысяч лет) трупов вымерших животных - мамонтов, носорогов и др., сохранением слоев древних подземных льдов большой мощн. В научном отношении термин не точен. См. Оледенение подземное. Геологический словарь: в 2-х томах. - М.: Недра. Под редакцией К.Н. Паффенгольца и др.. 1978.

Заполярье - области Земли от Северного или Южного полярного круга соответственно до Северного или Южного полюсов. Климат в Заполярье обычно холодный.

Полярный круг - земная параллель, отстоящая от экватора на 66°33\'. Полярный круг, расположенный в северном полушарии Земли, называется Северным полярным кругом, в южном полушарии - Южным полярным кругом. В день летнего солнцестояния (22 июня) к северу от Северного полярного круга, Солнце не заходит, а в день зимнего солнцестояния (22 декабря) не восходит. Аналогичное явление наблюдается и в южном полушарии Земли. Толковый Военно-морской Словарь, 2010

Полярный круг - параллель, отстоящая от экватора на 66°33'. К северу от экватора расположен Северный полярный круг, к югу - Южный полярный круг. В день зимнего солнцестояния (22 декабря) к северу от Северного полярного круга Солнце не восходит (полярная ночь), а в день летнего солнцестояния (22 июня) - не заходит (полярный день). Аналогичные явления наблюдаются и в Южном полушарии. Продолжительность полярного дня и ночи возрастает к полюсам, изменяясь от одних суток на полярных кругах до 179 суток на полюсах во время полярной ночи и до 186 суток на полюсах во время полярного дня. Морской биографический словарь. - Луганск: изд-во «Шико». Ткаченко А.Ф.. 2008.

Известен способ прогностического управления интеллектуальной транспортной системой при управлении движением колонны (см. опубликованную заявку США № US 2017106855, заявитель FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC, опубл. 20.04.2017), содержащей ведущее пилотное транспортное средство (ПТС), которое отслеживает нерегулярный рельеф дороги, и, по меньшей мере, одно автоматически управляемое беспилотное транспортное средств (БТС), включающий получение водителем пилотного транспортного средства задания на проводку колонны с ТТХ ТС, составляющих ее, маршрута движения и комплекта адаптированных под реальные ТТХ каждого беспилотного транспортного средства (БТС) маршрутных карт для каждого из беспилотных транспортных средств, ответный контроль при движении на маршруте состояния каждого БТС, дорожных и погодных условий, и выполнения действий согласно указанной карты, при выявлении средствами контроля изменения дорожных условий.

Основным недостатком известного способа является ограниченное число средств контроля изменения дорожных условий, которые связаны только с выявлением препятствий для движения ТС и передачей информации по одному каналу связи, что не обеспечивает надежное движение колонны, особенно в условиях бездорожья в зимнее время года.

Известен способ прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при управлении движением колонны (см. патент США № US 8948995 В2, заявитель TOYOTA MOTOR ENGINEERING & MANUFACTURING NORTH AMERICA, INC, опубл. 03.02.2015), содержащей ведущее пилотное транспортное средство (ПТС) и, по меньшей мере, одно автоматически управляемое беспилотное транспортное средств (БТС), включающий получение водителем пилотного транспортного средства задания на проводку колонны с ТТХ ТС, составляющих ее, маршрута движения и комплекта адаптированных под реальные ТТХ каждого беспилотного транспортного средства (БТС) маршрутные карты для беспилотных транспортных средств, их прогностическую корректировку по реальному состоянию каждого ТС на маршруте, передачу на каждое БТС соответствующей прогностической маршрутной карты, ответный контроль при движении на маршруте состояния каждого БТС, дорожных и погодных условий, и выполнения действий согласно указанной карты.

Основным недостатком известного способа является сложность вычислительных процессов, на основе которых прогнозируется состояние последовательности движения ТС в колонне.

Известен способ прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при управлении движением колонны (см. патент США № US9511764 В2, заявитель FORD GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC, опубл. 06.12.2018), содержащей ведущее пилотное транспортное средство (ПТС) и, по меньшей мере, одно автоматически управляемое беспилотное транспортное средство (БТС), включающий получение водителем пилотного транспортного средства задания на проводку колонны с ТТХ ТС, составляющих ее, маршрута движения, прогностическую корректировку по реальному состоянию каждого ТС и прогнозу состояния дорожных и погодных условий на маршруте, ответный контроль при движении на маршруте состояния каждого БТС, дорожных и погодных условий, и выполнения действий, при этом используются многоканальные средства передачи информации.

Основным недостатком известного способа является управление БТС на основе реального положения ТС на дороге, это требует передачи и обработки большого массива информации в режиме реального времени. Это усложняет работу и снижает надежность работы системы управления колонной ТС.

Известен способ прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при управлении движением колонны (см. патент США № US 9494944 В2, заявитель SCANIA CV АВ, опубл. 15.11.2016), содержащей ведущее пилотное транспортное средство (ПТС) и, по меньшей мере, одно автоматически управляемое беспилотное транспортное средств (БТС), включающий получение водителем пилотного транспортного средства задания на проводку колонны с ТТХ ТС, составляющих ее, маршрута движения для беспилотных транспортных средств, их прогностическую корректировку по реальному состоянию каждого ТС и прогнозу состояния дорожных и погодных условий на маршруте, передачу на каждое БТС соответствующего адаптированного к ТТХ ТС описания маршрута, ответный контроль при движении на маршруте состояния каждого БТС, дорожных и погодных условий.

Основным недостатком известного способа является управление БТС на основе реального положения ПТС и стационарного центра обработки и передачи данных на дороге на каждом вновь определенном препятствии, это требует передачи и обработки большого массива информации в режиме реального времени. Это усложняет обработку массива данных и надежность работы системы управления колонной ТС.

Известен способ прогностического управления интеллектуальной транспортной системой при движении колонны в специфических условиях, (см. Международную заявку № WO 2018043753 А1, заявитель NABTESCO AUTOMOTIVE CORP, опубл. 08.03.2018), содержащей ведущее пилотное транспортное средство (ПТС) и, по меньшей мере, одно ведомое автоматически управляемое беспилотное транспортное средств (БТС), включающий получение водителем пилотного транспортного средства задания на проводку колонны с тактико-техническими характеристиками всех транспортных средств (ТТХ ТС), ее составляющих, описание маршрута движения и комплекта маршрутных карт для всех транспортных средств, как пилотного, так и беспилотных, адаптирование под реальные ТТХ каждого ТС, их прогностическую корректировку по реальному прогнозу технического состояния каждого ТС и прогнозу состояния дорожных и погодных условий на маршруте, передачу на каждое БТС соответствующей адаптированной прогностической маршрутной карты, при движении на маршруте ответный контроль технического состояния каждого БТС, реальных дорожных и погодных условий, и выполнения действий согласно указанной маршрутной карты.

Основным недостатком известного способа является ограниченное число средств, критериев и параметров контроля, касающихся только тормозных свойств ТС-в и их лобовых аэродинамических сопротивлений, состояния твердого покрытия дорожного полотна и возможная последовательная передача информации по одному каналу связи.

Известен способ прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при движении колонны на территориях с неустойчивым климатом, (см. опубликованную международную заявку № WO 2015047179 А1, заявитель SCANIA CV АВ, опубл. 02.04.2015), содержащей ведущее пилотное транспортное средство (ПТС) и, по меньшей мере, одно ведомое автоматически управляемое беспилотное транспортное средств (БТС), включающий получение водителем пилотного транспортного средства задания проводку колонны с ТТХ ТС, составляющих ее, описание маршрута движения и комплекта маршрутных карт для всех транспортных средств, как пилотного, так и беспилотных, адаптирование под реальные ТТХ каждого БТС, их прогностическую корректировку по реальному прогнозу технического состояния каждого ТС и прогнозу состояния дорожных и погодных условий на маршруте, передачу на каждое БТС соответствующей адаптированной прогностической маршрутной карты, при движении на маршруте ответный контроль технического состояния каждого БТС, реальных дорожных и погодных условий, и выполнения действий согласно указанной маршрутной карты.

Основным недостатком известного способа является управление БТС на основе реального положения ПТС на дороге и реального рельефа местности, с целью получения экономии топлива и максимальной скорости движения. При этом априори считается, что несущая способность дороги и другие ее характеристики не меняются, а меняются только погода и загруженность дорог. Для движения на территориях с холодным климатом по временным дорогам, таких местностей как Заполярье это не может быть применено, так как большая часть таких временных дорог проходит по льду рек и временным грунтовым дорогам, а там могут быть быстрые и значительные изменения состояния дороги, например, вследствие появления наледей или промоин, возникающих из-за изменения гидрогеологичиских условий течения реки, таких как изменения стока (потока воды в русле) или глубины промерзания русла или грунтовой дороги.

Технической проблемой, решаемой предполагаемым изобретением, является повышение безопасности, надежности, ритмичности и стабильности транспортного сообщения в первую очередь в тяжелых транспортных условиях Заполярья и регионах с низкими температурами, и снижение не производительных затрат потребляемого БТС топлива, путем создания способа прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при управлении движением колонны на территориях с холодным климатом, например, в условиях Заполярья.

Техническая задача решается тем, что в способе прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при управлении движением колонны на территориях с холодным климатом, содержащей ведущее пилотное транспортное средство (ПТС) и, по меньшей мере, ведомое одно ведомое автоматически управляемое беспилотное транспортное средств (БТС), включающий получение водителем пилотного транспортного средства задания на проводку колонны с тактико-техническими характеристиками всех транспортных средств (ТТХ ТС), ее составляющих, описание маршрута движения и комплекта маршрутных карт для всех как пилотного, так и беспилотных транспортных средств, адаптирование под реальные ТТХ каждого ТС, их прогностическую корректировку по реальному техническому состоянию каждого ТС и прогнозу состояния дорожных и погодных условий на маршруте, передачу на каждое БТС соответствующей адаптированной прогностической маршрутной карты, при движении на маршруте ответный контроль состояния каждого БТС, реальных дорожных и погодных условий, и выполнение действий согласно указанной маршрутной карты, при этом в режиме реального времени осуществляют контроль и двустороннюю передачу данных о маршруте от ПТС к каждому БТС и обратно о техническом состоянии каждого БТС и о локальных дорожных и погодных условиях по маршруту его движения, при этом передачу ведут последовательно через средства связи и управления, выполненные многоканальными, иерархически подчиненными в соответствии с порядком движения ПТС и БТС в колонне, и обратно, также автоматически БТС пересылают отчеты о результатах выполнения действий по движению, соответствующих требованиям маршрутной карты каждого БТС, причем водитель ПТС определяет каждый вновь выявленный им реально измененный участок маршрута с определением локальных контрольных точек его начала и окончания, а также - типа опасных или измененных маршрута и/или условий движения, перед прохождением которого каждое БТС автоматически по команде из ПТС изменяет маршрут и/или условия движения в маршрутной карте по заранее установленным критериям безопасного движения и после прохождения которых каждое БТС автоматически посылает сигнал о благополучном или аварийном преодолении опасного участка и его локальных контрольных точек, причем каждое БТС при каждом не выполнении действий в соответствии с требованиями маршрутной карты или при возникновении аварийной ситуации автоматически посылает на ПТС аварийный сигнал с автоматизированным определением и указанием причины.

При этом средства контроля состояния и локальных дорожных и погодных условий по маршруту движения каждого БТС в режиме реального времени включают, по меньшей мере, динамически управляемую адаптивную систему круиз-контроля, средства контроля расстояния до ПТС и ближайших БТС, определения состояния поверхности дороги и ее подосновы.

При решении указанной технической задачи достигаются технические результаты, обусловленные выполнением всех действий в предлагаемой последовательности и в специфических природных условиях холодного климата, такого как в Заполярье и приравненных к нему других областей.

Основными специфическими условиями территорий с холодным климатом, таких как Заполярье и приравненных к нему аналогичных по тяжелым природным условиям арктических и антарктических транспортных трасс, а также дорог в аналогичных им условиях Сибири и Дальнего Востока, обусловленных резко континентальным климатом и установления над указанной территорией низких температур на длительное время, являются:

1. Сезонность, то есть транспортная работа осуществляется, по меньшей мере, три-четыре месяца в году во время зимы при достаточном промерзании и появлении на реках льда достаточной толщины, так как в Заполярье отсутствуют всесезонно постоянно действующие дороги с твердым покрытием, а большинство зимников прокладывают по руслам замерзших рек и по заранее подготовленным на твердых грунтах участков дороги, например, таких как уступы, вырубленные в скалах или проложенные в каменных осыпях.

2. Вследствие сезонности кочевого образа жизни местного населения и обусловленного такой жизнью способа хозяйствования, например, основанном на кочевом разведении оленей, а также сезонное сельское хозяйство местного населения, основанное на охоте на мясных зверей (китов, моржей или тюленей) летом, на пушных зверей зимой и рыболовство по сезонной активности определенных видов рыбы, например, ход на нерест в реках лососевых видов рыб весной и наваги зимой в море, обуславливает вне указанных сезонов замкнутую в населенном пункте жизнь местного населения.

3. Отсутствие постоянной потребности населения в перемещении от одного населенного пункта к другому из-за сезонности кочевого образа жизни и способа хозяйствования местного населения, а также больших расстояний между постоянными населенными пунктами, обуславливает и отсутствие постоянно действующего маршрутного автотранспорта, движущегося по расписанию, что приводит к не постоянству движения, не только грузового, но также и пассажирского сообщения между населенными пунктами.

4. Отсутствие значительного числа крупных постоянно действующих населенных пунктов, обусловлено спецификой сезонной трудовой деятельности местного населения.

5. Этому способствует также не стабильность погодных условий, так, например, во время метели (бурана) выход из жилого помещения даже в городских условиях порой чреват потерей ориентации и гибелью.

6. Также этому способствует длительная полярная ночь и сложные быстро меняющиеся при этом погодные условия.

7. Сложность, дороговизна, а порой и невозможность строительства и всесезонного поддержания в работоспособном состоянии дорог и их твердых дорожных покрытий, из-за того, что в Заполярье имеются большие сезонные перепады температур, водонасыщенные поверхностные грунты и подстилающая их вечная мерзлота, это определяет высокую пучинистость грунтов, часто подверженных многократному, по меньшей мере, одному ежегодному полному циклу замораживания-оттаивания, что приводит к полному разрушению твердого дорожного покрытия, а низкая несущая способность водонасыщенных грунтов при их оттаивании приводит к утопанию в них подстилающих гравийных и других строительных материалов так называемой дорожной постели или подстилающих слоев дорожного полотна. Полное заполнение на всю глубину водонасыщенного грунта гравийной отсыпкой очень дорого и не надежно из-за расползания отсыпки в стороны от дорожного полотна и его постели. При этом следует отметить, что глубина залегания слоя «вечной мерзлоты» и глубина летнего оттаивания верхнего слоя грунта не может быть постоянной, так как каждое лето имеет свои погодные условия, что также способствует неконтролируемому погружению отсыпки и изменению величины «выпучивания» грунта при его замерзании.

8. Транспортные колонны в условиях Заполярья не могут состоять из однотипных ТС с однотипной загрузкой, так как массовые однотипные грузы завозятся туда судами по тем же рекам во время летней навигации, что намного дешевле и проще автомобильного завоза, а автотранспортом завозятся разнотипные, срочные, скоропортящиеся или специфические грузы.

9. По этой причине транспортные колонны в условиях Заполярья не могут состоять из однотипных ТС с однотипной загрузкой, например, такой как твердое топливо для отопления, так как большой тоннаж и высокая потребность в таких грузах приводит к экономической невыгодности завоза таких грузов на дальние расстояния автомобильным транспортом, по этой причине, такие грузы обычно завозятся речным или морским транспортом типа река-море во время летней навигации, что значительно дешевле и эффективнее, а автомобильный транспорт используется только в аварийных или катастрофических ситуациях.

10. Малые по объему, разнообразные по номенклатуре и не стабильные по периодичности автомобильные перевозки в указанных условиях бывают из-за малой заселенности территории, отсутствия и невозможности строительства крупных промышленных предприятий вследствие дороговизны их строительства и высокой затратности эксплуатации, требующей учета помимо ранее указанных трудностей строительства и эксплуатации практически круглогодичного отопления и длительного почти постоянного освещения из-за условий полярной ночи как жилых, так и рабочих помещений, что приводит к необходимости формирования колонн с различным по ТТХ транспортными средствам. В настоящее время транспортные перевозки в Заполярье обычно проходят в индивидуальном порядке, когда собственник ТС или автотранспортное предприятие выбирает подходящий ему заказ на транспортировку груза и берет на себя всю ответственность за сохранность и своевременность его доставки.

11. Не постоянность грузопотока приводит к значительным колебаниям величины его объема и разнообразию номенклатуры. По этой причине формирование колонны обуславливает необходимость включение в нее разнотипных БТС. Возрастание и колебания величины грузопотока по Заполярью требует изменение числа водителей, востребованного для выполнения возникшей транспортной работы.

12. Разнообразие грузов по номенклатуре требует различных по характеристикам ТС, например, металлопрокат можно вести в открытых кузовах бортовых автомобилей, а необходимые населению витамины, содержащиеся в свежих овощах и фруктах, невозможно довести без утраты ими потребительских и других свойств в таких открытых кузовах ТС, в этом случае необходимы ТС с термостабилизированными закрытыми кузовами.

13. Кроме этого в условиях Заполярья на транспортных путях бывает не возможно использовать водителей со средним уровнем или недостаточной водительской подготовкой и опытом, так как между отдельными населенными пунктами может быть расстояние в несколько сот км абсолютно безлюдного пространства, где кроме водительского опыта требуются знания особенностей трассы и аварийноопасных участков, этим обусловлена сложность подготовки и получение опыта водителями в условиях Заполярья, так как высока вероятность попадания недостаточно подготовленного водителя в аварию или катастрофу. Вследствие этого возрастает цена работы (зарплата) водителя

14. Актуальность водительского опыта движения по одной трассе, например, опыт, полученный на такой дороге, как трасса «Колыма» протяженностью 1600 км от Якутска до поселка Зырянка, не может быть полностью применима на другой трассе, например, к Чуйскому тракту, так как там будут другие опасные участки со своими особенностями движения.

15. Реальные водители дальнобойщики не могут быть в длительном простое или резерве, так как такой режим требует непроизводительных затрат на оплату вынужденного простоя малочисленного высоко квалифицированного водительского персонала в транспортный сезон, который относительно короток и вне которого автотранспортного сообщения между указанными населенными пунктами не может быть из-за отсутствия по ранее указанным причинам постоянных дорог, в том числе и с твердым покрытием, а при возникновении увеличенной потребности в перевозке большой и разнообразной по номенклатуре продукции или других грузов, водитель-дальнобойщик не может вести одновременно сразу несколько транспортных средств. Эта же проблема стоит с формированием экипажей кораблей для арктических условий проводки судов. (См. статью в Комсомольской правде «В Арктике будут работать корабли без экипажей» от 05.04.2018) Решением которой является создание колонн (караванов) автоматически управляемых судов, идущих вслед за экипажным классическим судном и имеющих соответствующую упрощенную компоновку.

16. В связи со специфическими условиями Заполярья и временных сезонных транспортных путей многие проблемы, актуальные для дорог с твердым покрытием, так, например, экономия топлива при снижении аэродинамического сопротивления БТС при движении в спутном следе первого лидирующего ПТС, перестают быть таковыми и на первый план выдвигаются условия безопасного, надежного транспортного сообщения и ритмичности доставки грузов в неустойчивых, нестабильных и тяжелых условиях Заполярья, а экономят топливо другими путями.

17. Кроме этого имеют место специфические ограничения, возникающие из-за требования к безопасности движения ТС в колонне, такие как выверенное минимальное расстояние между ТС на льду, ограничения максимальной скорости движения и запрещение остановки, а тем более невозможности стоянки на ледяной трассе из-за ползучей деформации льда.

18. Кроме этого имеют место ограничения по скорости движения на горных перевалах заполярных Урала и Саян из-за возможности срыва сцепления с дорогой при изменении направления движения на излишне высокой скорости или резкого изменения скорости по любой другой причине.

19. Отсутствие жилья, возможности заправки топливом и помощи аварийных служб на протяжении многих сотен километров требует длительного нахождения за рулем, что вызывает накапливающуюся усталость. А наличие сменщика в ТС значительно снижает заработки водителей и производительность на одного водителя, то есть выработку транспортной продукции (в т/км), их труда.

20. Тяжелые из-за нестабильности погоды и суровые из-за низких температур и сильных ветров дорожные условия приводят к ограничениям по коэффициенту сцепления и вызывают его нестабильность на разных участках трассы, что приводит к ограничению скорости движения ТС и необходимости плавности управляющих действий соразмерно дорожным условиям.

21. Движение на отдельных участках трассы в строго одностороннем порядке, поочередное в каждом направлении, например, из-за узкой проезжей части в таких местах, как перевалы Саянского хребта.

22. Узкое дорожное полотно, обычно однополосное обуславливает движение ТС по одной колее поочередно в обе стороны с пунктами разъездов, например, на горных трудно проходимых перевалах, где водители должны запрашивать право проезда по ним с помощью радио у других водителей и освобождения от встречного транспорта указанных участков трассы для движения в выбранном направлении.

23. Отсутствие ограждений на перевалах Саянского хребта в условиях, описанных в предидущих пунктах 19-21, приводит к высокой опасности движения по горным участкам даже с твердым покрытием дорог.

24. Необходимость торможения только двигателем из-за возможности сорваться в движение юзом при торможении штатными тормозами, так как очень трудно угадать необходимое усилие торможения, а антиблокировочная и/или антипробуксовочная системы не могут предотвратить указанный срыв.

25. Однополосным может быть движение на участках трассы с очень низкой интенсивностью движения и в других местах, например, по одной глубокой колее по рекам.

26. Арктические эксплуатационные материалы, дорогие в изготовлении и доставке, такие как топливо, низкотемпературные охлаждающие жидкости, смазочные масла и другие строго специальные эксплуатационные материалы значительно удорожают, усложняют производство эксплуатационных материалов, их доставку и использование, а также удорожает транспортные работы.

27. При возможном появлении наледей, то есть открытой воды на поверхности льда, движение по замерзшим руслам рек осуществляется только в колонне с составом, не меньше, чем из двух автомобилей из-за необходимости срочной взаимовыручки при любой аварийноопасной ситуации, например, провала одной из осей ТС под лед по попадании в промоину в наледи, что бывает достаточно часто. Иначе водитель может погибнуть (не вернуться с трассы), так как встречного или попутного транспорта может не быть долго, а автономные ресурсы на автомобиле строго ограничены. Наличие БТС у водителя ПТС могут и не спасти. При этом водителям приходится или ждать, или заранее договариваться о встрече с другими водителями ТС, движущимися в одном попутном направлении, для совместного движения по опасному участку трассы.

28. Из-за относительного разогрева покрышек при движении имеется возможность примерзания колес автомобиля при длительной остановке, что требует специальных мер для предотвращения, например, подкладывания под колеса водонепроницаемых гидрофобных ковриков.

29. Использование средств противоскольжения, например, в виде цепей не может быть долговременным из-за вызываемого ими высокого износа шин, и вследствие этого возникновения возможности полного внезапного невосполнимого разрушения шин.

30. Отсутствие маршрутного транспорта, движущегося по регулярному расписанию, приводит к тому, что водителям на трассе приходится рассчитывать большей частью на свои собственные силы и возможности своих ТС.

31. Отсутствие дорожной разметки, дорожных знаков и других предупреждений об постоянно или периодически возникающих опасных ситуаций на отдельных участках дорог приводит к необходимости постоянного напряжения внимания водителей-новичков, что приводит и к их необратимой излишней усталости. По этой причине каждый опытный водитель на трассе должен знать все возможные опасные участки и их сложности движения наизусть, а также места в населенных пунктах, где можно заправиться топливом и отдохнуть, что позволяет соизмерять свои силы для возможности преодоления опасного участка трассы без излишнего перенапряжения на относительно простой ее части.

32. При этом следует отметить, что ограниченность количества заказов на транспортную работу, тяжелые условия работы, высокая квалификация и высокие зарплаты водителей приводят к ограничению числа водителей на одном ТС в рейсе до одного. Второй водитель - это слишком большие затраты на зарплату.

33. Например, существуют требования МЧС о средней скорости движения в колонне и расстоянии между автомобилями в зависимости от реальной толщины льда на реке и риск возникновения изгибно-гравитационной волны (см. Специальный репортаж, «А на том берегу» Российская Газета Неделя от 26.04.2018 №90(7553)), которая фиксировалась на «ДОРОГЕ ЖИЗНИ» прогибографом, прибором, созданным для выявления этого явления, и которая может разрушить ледяную трассу.

34. При этом могут возникнуть другие трудно предсказуемые опасные ситуации, например, такие как возможность опасного перемещения топлива в топливном баке из-за крутизны дорожного полотна в горах, образование в топливных баках и трубопроводах конденсата, замерзшего в виде мелкого водяного льда (шуги), например, из инея внутри топливного бака, и перекрытие ими сечения трубопроводов, вследствие этого выхода из строя топливных форсунок и аварийной остановки двигателей и т.п.

Указанные выше сложные условия работы водителей и тяжелый климат обуславливают достижение специфических технических результатов при использовании технических средств и выполнении последовательности действий способа прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при движении колонны на территориях с холодным климатом.

При решении технической проблемы предполагаемым изобретением, то есть при достижении повышения безопасности, надежности, ритмичности и стабильности транспортного сообщения в тяжелых транспортных условиях Заполярья, обусловленных низкими температурами, и снижения не производительных затрат потребляемого БТС топлива, путем реализации на практике способа прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при управлении движением колонны на территориях с холодным климатом, например, в условиях Заполярья, в специфических условиях движения колонны по маршруту могут быть получены следующие технические результаты.

1. Последовательная иерархическая передача данных о состоянии дороги и погоды по цепочке от Пилотного ТС к каждому последующему БТС с контролем пересылаемой информации, повышает надежность передачи и достоверность передаваемой дорожной и технической информации в условиях реального времени.

2. Повышение безопасности, надежности, ритмичности и стабильности транспортного сообщения обеспечивается в результате учета в последующем ТС степени загрузки (удельного давления на грунт), парусности для бокового ветра (возможности бокового скольжения под воздействием ветра), ценности груза (ограничения на риск) и т.д. и передачи от каждого предыдущего к последующему БТС особенностей и потенциальных изменений условий движения на каждом отдельном участке в сравнении с условиями заранее разработанной маршрутной карты в особенности, если у предыдущего БТС появляются отклонения от требований его транспортной карты, в том числе и по причине изменения технического состояния ТС. При этом может быть по результатам прогноза состояния временной дороги изменен порядок движения БТС в колонне.

3. Учет в последующем БТС результатов изменения дорожных условий от движения всех предыдущих ТС, например, таких как уплотнение снега предыдущими автомобилями до состояния льда или разбивание ими снежного слоя до льда или до ТВЕРДОГО покрытия дороги позволяет повысить достоверность дорожной информации в режиме реального времени.

4. Учет технического состояния БТС и свойств его колес, например, моторесурса, выявленных неисправностей, степени и неравномерности износа покрышек, что может приводить к ограничению возможностей по пространственному и ресурсному маневру БТС и позволяет повысить качество управления движением отдельного БТС по маршрутной карте с учетом его возможностей.

5. По той причине как в условиях территорий с холодным климатом, таких как местности крайнего Севера в караван могут быть включены разнотипные ТС и каждая маршрутная карта каждого ТС может быть адаптирована под ТХХ конкретного ТС с учетом их расположения, расстановки и перестановки во время движения в колонне, что позволяет повысить безопасность и стабильность движения транспортной колонны.

6. Возможность оперативного введения изменяемого расстояния между ТС по дорожным или погодным условиям повышает надежность движения и повышения вероятности доставки грузов каждого отдельного БТС в обусловленный дорожной маршрутной картой сроки.

7. Возможность ведения последовательной иерархической передачи информации о дорожных условиях и своевременной корректировки процесса движения отдельного БТС по каналам, ограниченным условиями бесконтактной передачи данных, переданным предыдущим ТС ближайшему последующему, например, из-за уступа горных дорог или при его въезде в тоннель, ущелье, в том числе при движении по руслу рек, повышает надежность передачи информации в режиме реального времени.

8. Возможность передачи данных по разным типам каналов, светом, например, лазером в видимом, инфракрасном или ультрафиолетовом диапазонах в условиях больших естественно природных помех, например, таких как северное сияние или полярная магнитная буря, постоянная инсоляция Полярного дня, повышает надежность передачи и своевременной доставки информации адресату в режиме реального времени.

9. Возможность использования в условиях действия помех (см. п.п. 7 и 8), затрудняющих связь между ТС, региональных постоянно действующих стационарных или сезонных, активных или пассивных ретрансляторов, установленных на маршруте, повышают надежность последовательной передачи информации от БТС к БТС и своевременной доставки информации адресату в режиме реального времени.

10. Возможность в условиях использования многоканальных средств связи управления, выполненных, например, с возможностью автоматического перехода с одного канала на другой, например, с СВЧ на длинноволновый, с со светового на звуковой или ультразвуковой повышает надежность последовательной передачи информации от ПТС к БТС и от последующего БТС к другому БТС повышают надежность последовательной передачи информации от БТС к БТС и своевременной доставки информации адресату в режиме реального времени.

11. Возможность повышения помехоустойчивости, путем одновременного использования нескольких каналов многоканальной передачи данных для передачи одного сообщения разными путями.

12. Обработка сигналов по нескольким каналам одновременно, сравнение результирующего сигнала и выключение канала с сигналом, явно заглушенным помехами, повышает надежность последовательной передачи информации от БТС к БТС.

13. Защита автоматики исполнительных механизмов ТС от естественных и искусственных помех, например, таких как реверберация и взаимно накладывающегося эха многократно отраженного сигнала в соответствующих этим условиям местным особенностям рельефа местности путем использования многоканальных средств связи повышают надежность последовательной передачи информации от ПТС к каждому последующему БТС и своевременной доставки информации адресату в режиме реального времени.

14. Исключение сигнала и/или канала из передачи сигнала при появлении внезапно возникающих помех в нем, повышает надежность последовательной передачи информации от БТС к БТС.

15. Статистическая обработка сигнала для выявления внезапно возникающих помех и переход на другой канал связи позволяет повысить надежность связи и передачи команд и отчетов.

16. Экстраполяция дорожных условий для различных по ТТХ ТС, например, при прохождении гусеничным ТС и выявлении тонкого льда для тяжелого колесного ТС, например, по деформационным характеристикам дорожного полотна и подстилающей постели.

17. Определение взаимного положения ТС в колонне в соответствии с дорожными условиями, например, несущей способностью льда на реке и соответствующими рекомендованными для этих условий расстояниями между ТС и их оптимальном взаимном положении.

18. Прогностическое иерархическое управление интеллектуальной транспортной системой позволяет снизить объем обмена текущей информацией между ПТС и другими БТС, так как большинство причин изменения дорожных и погодных явления заранее могут быть учтены и формализованы водителем в ПТС, что позволяет для каждого БТС разработать рекомендации по изменению действия в дорожной карте, в зависимости от его ТТХ, степени загрузки, ценности груза и других типичных факторов, формализовать этот процесс путем использования типовых действий в типовых ситуациях, что также позволяет при их появлении автоматически учесть и быстро выработать действия повышения безопасности без обязательного участия человека или его постоянного контроля. Например, существуют требования МЧС о средней скорости движения в колонне и расстоянии между автомобилями в зависимости от реальной толщины льда на реке.

19. Автоматическое изменение частоты и/или амплитуды передачи сигнала между ТС при появлении помех или снижения четкости передачи сообщений позволяет повысить надежность работы каждого канала связи многоканальных средств связи.

20. Автоматический контроль дорожного полотна, например, выявление тонкого льда, промоин или трещин во льду по цвету и другим визуальным или инструментальным характеристикам грунта и подосновы дороги, позволяет упростить и формализовать контроль аварийных или опасных факторов и повысить надежность движения колонны.

21. Для заполярных трасс в тяжелых холодных климатических условиях, таких как Арктические или Антарктические, могут быть использованы свои специфические средства контроля дорожного полотна, например, акустический контроль появления гармоник эха от акустического зондирующего сигнала от впереди расположенных трещин.

22. Автоматический учет резко изменяющихся погодных условий, таких как появление снега, дождя, сильных порывов ветра и т.д. позволяет повысить стабильность движения колонны.

23. Санно-гусеничные поезда позволяют повысить транспортные возможности колонн в тяжелых холодных климатических условиях.

24. Повышение безопасности движения всей колонны путем устранения опасности травм и смерти водителей при аварийных и катастрофических ситуациях с БТС вследствие их отсутствия в них живых водителей.

25. Принудительное изменение свойств самого ТС в типовой дорожной ситуации, например, удельного давления на грунт путем изменения давления в шинах, позволяет автоматически повысить стабильность движения колонны при изменяющихся дорожных условиях.

26. Создание условий для спланированного приоритетного движения каравана перед остальными участниками движения по маршруту в обоих направлениях, позволяет повысить эффективность транспортной работы колонны, как более эффективного транспортирования грузов в сравнении с отдельными ТС с водителями.

27. Прогноз для движения каждого ТС в колонне, на основе статистических данных маршрута, ТТХ ТС, состояния окружающей среды, прогноза ее изменения и ситуационного прогноза (прогноз по действительным характеристикам, полученным от предыдущих ТС), позволяет более точно и адекватно дорожной ситуации составлять и изменять дорожные маршрутные карты.

28. При этом обработка в режиме реального времени происходит только изменений информации, получаемой в адаптированной прогностической маршрутной карте, уменьшает объем передаваемой между БТС информации, путем изложения в маршрутной карте информации, максимально адаптированной к реальным условиям движения по маршруту в период этого движения с учетом прогноза, получаемого от ПТС и других БТС, движущихся впереди, в режиме реального времени.

29. Техническим результатом так же может быть снижение затрат на производство, на эксплуатацию и обслуживание БТС вследствие исключения необходимости поддержания гигиенических, комфортных, благоприятных для водителя условий и других требований к большой по объему обитаемой кабине БТС, позволяющей комфортно вместить живого человека, например, таких как затраты топлива на ее обогрев.

30. Техническим результатом так же может быть снижение затрат на производство, на эксплуатацию и обслуживание БТС вследствие снижения веса и габаритов БТС

31. Кроме этого повышение безопасности водителей при движении колонны путем устранения опасности травм и смерти водителей при аварийных и катастрофических ситуациях с БТС, вследствие их отсутствия в БТС.

32. Повышение эффективного и безопасного перемещения грузов в колонне, так как первичная дорожная карта составляется с учетом транспортных особенностей грузов.

33. Повышение эффективности БТС путем использования специализированных ТС, технически адаптированных под конкретный вид груза, например, такие как фрукты или лекарства.

Основным отличием антарктических условий от описанных заполярных или арктических условий дорожного движения в условиях низких температур является:

Опасность движения ТС в условия Антарктиды заключается помимо тяжелых природных климатических факторов, таких как сверхнизкие температуры, сильные ветра и т.п., еще и то, что там низкое атмосферное давление из-за высокогорья (2000-4000 м над уровнем моря), и вследствие этого недостаток кислорода как для дыхания водителя ПТС и снижение наполнения цилиндров и мощности ДВС, а при этом на поверхности ледников появляются широкие и глубокие трещины, которые закрываются снежными наносами - мостиками, которые не различимы по внешнему виду.

Кроме указанных территорий с холодным климатом можно отнести такие же сложные условия, которые имеют регионы с резко континентальным климатом, например, северные районы Сибири и Дальнего Востока.

Все описанные основные сложности транспортного сообщения в условиях холодного климата, таких местностей как Заполярье (см. п.п. 16-30, показаны в документальном телевизионном фильме «Воины бездорожья Полюс холода») и приравненных к ним территорий, где описаны и показаны все основные сложности и опасности при движении по трассе КОЛЫМА от Якутска до поселка Зырянка на протяжении 1600 км водителя Василия Дьячковского и в других аналогичных документальных фильмах.

Способ прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при управлении движением колонны в условиях Заполярья, содержащей ведущее пилотное транспортное средство (ПТС), то есть управляемое водителем, и, по меньшей мере, одно автоматически управляемое беспилотное транспортное средств (БТС) начинает выполняться со следующей последовательностью действий.

Указанные выше технические результаты могут быть достигнуты вследствие выполнения следующих действий и присущи причинно-следственным связям при выполнении последовательности действий.

Последовательная иерархическая передача команд и данных о состоянии дороги и погоды - это последовательная передача по цепочке от пилотного ТС к следующему за ним БТС и от этого как бы предыдущего БТС каждому последующему БТС согласно присвоенному ему пилотом порядковом месте в колонне до последнего БТС в колонне и обратно с подтверждением получения и последующей передачи сообщенной информации. Эти действия позволяет проконтролировать весь процесс передачи, то есть движения команд управления и информационных сообщений в колонне от одного ТС к другому даже в условиях высоких помех беспроводной передачи информации.

Очевидно, что для выполнения действий способа обычно наиболее целесообразно в качестве ведущего пилотного транспортного средства (ПТС) выбирать относительно легкое и комфортабельное для водителя ТС, имеющее повышенную проходимость и оснащенное комплексом средств дальней и оперативной связи, динамического контроля и управления БТС в колонне, а также средствами для глубокой диагностики состояния сезонного дорожного полотна и подстилающего его подповерхностного слоя дорожной постели, а также со средствами повышения удобства управления ПТС и колонной БТС при длительном пребывания в пути, установленными в теплой комфортабельной кабине, что позволяет даже проводить мелкий ремонт оборудования в комфортных условиях теплой кабины, что улучшает удобство, комфортность и безопасность условий труда водителя.

Повышение безопасности работы водителя, движения ПТС и колонны БТС достигается путем расположения водителя в ПТС с наиболее комфортными, или безопасными, защищенными от повреждения морозом и в аварийной ситуации, и удобными условиями его труда и путем устранения опасности травм и смерти водителя при аварийных и катастрофических ситуациях с БТС вследствие его отсутствия в БТС.

БТС могут иметь упрощенную бескабинную конструкцию ТС, но должны быть обязательно снабжены минимальным набором средств автоматического управления, типа адаптивного круиз-контроля, и средствами оперативного контроля технического состояния и положения БТС в колонне, аварийного сближения с другими ближайшими БТС, определения состояния поверхности сезонного дорожного полотна, например, в виде системы определения коэффициента сцепления, и состояния подстилающего ее подповерхностного слоя, например, в виде ультразвукового (УЗ) устройства для зондирования подосновы дорожного в виде речного льда. Такое оснащение каждого БТС позволит улучшить результативность его управления и повысить безопасность движения как отдельного БТС, так и колонны в целом, вследствие оперативного и прогностического выявления аварийноопасных состояний БТС и транспортного пути. В этом числе может происходить автоматический учет резко изменяющихся погодных условий, таких как внезапное появление снега, дождя, сильных порывов ветра и т.д.

Кроме этого упрощение конструкции БТС может быть достигнуто за счет уменьшения объема кабины, так как ее обогреваемый объем с комфортными, благоприятными, удобными, предназначенными для работы человека условиями, может быть уменьшен до объема, необходимого для размещения средств оперативного контроля положения БТС в колонне и аварийного сближения с другими БТС, связи, автоматики управления, и оперативного контроля сезонного дорожного полотна и подстилающего ее подповерхностного слоя. В частности, такая бескабинная конструкция БТС позволит упростить конструкцию из-за кратчайшего взаимного размещения средств автоматического управления и элементов управляемой трансмиссии, позволяет снизить общий вес БТС и должно привести к повышению проходимости и/или грузоподъемности БТС. Снижение общего веса БТС позволяет снизить и потребление топлива. Кроме этого снижается аэродинамическое лобовое сопротивление БТС до поперечного лобового сечения кузова и груза. Для аварийного ручного управления каждый БТС может быть снабжен местом подключения и выносным или дистанционным беспроводным пультом управления. Количество других средств, в том числе для контроля, связи и управления ничем, кроме целесообразности использования, не ограничено.

Для выполнения действий способа прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при управлении движением колонны на территориях с холодным климатом, например, в условиях Заполярья, содержащей ведущее пилотное транспортное средство (ПТС) и, по меньшей мере, одно ведомое автоматически управляемое беспилотное транспортное средство (БТС), включающего получение водителем пилотного транспортного средства задания на проводку колонны. Задание включает тактико-технические характеристики всех транспортных средств (ТТХ ТС), составляющих формируемую для движения по маршруту колонну, в том числе ПТС и необходимое число БТС, описание маршрута движения и комплект маршрутных карт для каждого из всех транспортных средств, входящих в колонну, то есть всех транспортных средств, ее составляющих. Комплект маршрутных карт составляют для всех ТС, в числе пилотного ПТС и беспилотных транспортных средств БТС. Маршрутная карта каждого соответствующего ТС адаптируется под реальные ТТХ конкретного ТС и при этом проводят ее прогностическую корректировку по реальному техническому состоянию каждого соответствующего ТС и прогнозу технического состояния каждого ТС перед выходом на маршрут, например, при этом можно принимать во внимание и учитывать, тем или иным образом, состояние моторесурса двигателя, трансмиссии и его работы в экстремальных условиях Заполярья, механических свойств, степени и неравномерности износа, других характеристик состояния покрышек, колесных дисков, на которые они установлены, степени загрузки, парусности ТС при экстремальном боковом ветре и прогноз о возможности его возникновения, ценности груза и степени загрузки и т.п.Маршрутные карты всех ТС должны корректироваться согласно предполагаемому прогнозу состояния дорожных и погодных условий на маршруте. При движении колонны в маршрутных картах учитываются вновь выявленные неисправности, изменения из-за них ТТХ ТС и выполнение действий согласно указанной маршрутной карты каждым ТС.

Не постоянность величины грузопотока приводит к значительным колебаниям номенклатуры грузов и величины загрузки ТС. При этом формирование колонны БТС требует включения в нее ПТС с высококлассным и хорошо профессионально подготовленным водителем, который должен иметь заранее наиболее полное и достоверное знание всех особенностей маршрута и ТТХ состава колонны, составленной из разнотипных БТС, что позволяет свести к минимуму затраты на формирование колонны и ее проводки по всему маршруту в автоматизированном режиме.

Очевидно, что при этом водитель ПТС должен оптимальным образом расставить транспортные средства в колонне, например, первыми в колонне должны быть расположены легкие ТС, имеющие малое давление на дорожное покрытие, чтобы исключить попадание легких ТС в условия искусственно создаваемой тяжелым БТС наледи и изгибно-гравитационной динамической волны, возникающей при выдавливании весом указанного тяжелого ТС через случайные трещины во льду воды на поверхность ледяной дороги при движении по реке и динамическом воздействии на лед тяжелых ТС. Таких условий может быть много, и при этом они определяются специфическими особенностями и условиями движения на транспортной трассе по маршруту движения, по этой причине такие особенности трассы не могут и не требуют их полного исчерпывающего перечня, последовательность БТС в колонне может меняться в соответствии с изменяющимися дорожными и погодными условиями. Следует учитывать ограничения по скорости движения и запрещение остановки ТС на ледяной трассе.

Производят передачу на каждое БТС соответствующей вновь составленной адаптированной под реальные ТТХ ТС прогностической маршрутной карты и вовремя движении на маршруте осуществляют ответный контроль текущего технического состояния каждого БТС, реальных дорожных и погодных условий, и выполнения им действий согласно его указанной маршрутной карты.

При отсутствии данных о ТТХ ТС специализированного или специального назначения, требования к расчету маршрутной карты могут быть получены методом экстраполяции известных ТТХ ТС под дорожные условия для других по ТТХ ТС аналогичным образом, например, при прохождении участка гусеничным ТС и выявлении тонкого льда экстраполировать ограничения для тяжелого колесного ТС в соответствии увеличенным удельным давлением на ледяное дорожное полотно. При этом рекомендации при экстраполяции могут быть разными, например, зависящими от веса БТС и приводящими к изменению скорости движения и расстояния до ближайшего БТС, до изменения маршрута и выбора направления объезда. При этом могут учитываться в каждом последующем ТС результатов изменения дорожных условий, получающихся под воздействием от движения всех предыдущих ТС, например, таких как уплотнение снега предыдущими автомобилями до состояния льда или разбивание ими снежного слоя до льда или до ТВЕРДОГО покрытия дороги, а также изменения реальных погодных условий, например, экстремального бокового ветра. При этом, также могут быть выявлены потенциальные опасности, такие как ранее указанные искусственные наледи из-за проникновения воды по трещинам под весом тяжелых ТС и т.д.

В процессе движения может происходить изменение свойств самого ТС, например, удельного давления на грунт путем изменения давления в шинах, что может приводить к повышению проходимости при его снижении или к увеличению скорости движения при увеличении давления в шинах до оптимального.

При этом при движении колонны на маршруте в режиме реального времени осуществляют контроль и двустороннюю передачу данных о маршруте от ПТС к каждому БТС и обратно о техническом состоянии каждого БТС, о локальных дорожных и погодных условиях по маршруту его движения. При этом передачу ведут последовательно через средства связи и управления, выполненные многоканальными, иерархически подчиненными в соответствии с порядком расположения и движения ПТС и БТС в колонне, и обратно. Также БТС автоматически пересылают отчеты о результатах выполнения действий по движению, соответствующих требованиям маршрутной карты каждого БТС.Многоканальность средств связи позволяет повысить надежность, быстроту и своевременность передачи корректирующих изменений команд управления от ПТС и водителя ПТС в транспортные карты БТС, а также сообщений ПТС и водителя ПТС для БТС о выполнении действий согласно маршрутной карте и ее корректирующих изменений от ПТС к каждому БТС. Надежность передачи информации может обеспечиваться многоканальностью, то есть возможностью передачи данных по разным типам каналов связи, например, таким как, светом, например, лазером в видимом, инфракрасном или ультрафиолетовом диапазонах в условиях больших естественно природных помех, например, таких как северное сияние или полярная магнитная буря, или звуком в слышимом или ультразвуковом диапазоне в условиях постоянной инсоляции Полярного дня, так и в радиодиапазоне различных длин волн, различных типов модуляции частотной, амплитудной или фазной, и т.п.

Надежность передачи информации может обеспечиваться одновременной параллельной передачей сигналов по разным типам каналов и контрольного сравнения результатов при исключении из анализа заведомо испорченных внезапно возникшими помехами, данные о которых получены путем мониторинга состояния окружающей среды.

При этом может быть введена корректировка процесса движения отдельного ТС по ограниченным условиям бесконтактной передачи данных, переданным предыдущим ТС, например, вследствие сложного рельефа такого как передача сигнала из-за уступа горных дорог или при его въезде в тоннель, ущелье, в том числе при движении по руслу рек в глубоком каньоне. Переход с одного канала на другой может происходить автоматически при не прохождении сигнала или сильном искажении передаваемой по нему информации, например, вследствие больших естественных природных помех, таких как полярная магнитная буря, нестабильное состояние ионосферы и возникновения помех в световом диапазоне из-за внезапно возникающего северного сияния, интенсивной инсоляции при полярном дне и т.п., например, путем перехода на другой тип передачи сигнала такой как на звуковой канал, как с ручным, так и с автоматическим образом перехода с одного канала на другой, например, с СВЧ на длинноволновой, со светового на звуковой или ультразвуковой. При этом можно повысить устойчивость передачи сигнала или команды путем одновременной передачи его по двум и более каналам, например, это может быть очень актуально для аварийных команд.

Обработка сигналов по нескольким каналам одновременно, сравнение результирующего сигнала и выключение канала с сигналом, явно заглушенным помехами позволяет повысить помехоустойчивость передачи команд, сигналов и другой значимой информации, в том числе и при появлении внезапно возникающих помех в одном из ранее перечисленных каналов связи со своими специфическими помехами. При этом повышается эффективность защиты от естественных (северное сияние или магнитная буря) и искусственных помех, например, возникающих при реверберации и при взаимно накладывающегося на основной сигнал паразитного сигнала в виде многократного эха отраженного сигнала, обусловленными соответствующими условиями местных особенностей рельефа местности. Для устранения и выявления возможности появления указанных помех может применяться для выявления внезапно возникающих помех статистическая обработка сигнала.

При этом для упрощения работы многоканальных средств связи на начальном этапе в условиях отсутствия активно действующих помех для повышения надежности передачи сигнала путем отстройки от них методом изменения величины или модуляции основного сигнала, что может производиться путем элементарного автоматического изменения частоты и/или амплитуды передачи сигнала между ТС или изменения способа модуляции сигнала.

Выполнение средств связи многоканальными и при этом последовательная и иерархическая двухсторонняя передача позволяет на каждом этапе движения колонны проконтролировать прохождение команды или сообщения, а при отсутствии подтверждения провести дублирование сообщение по другому каналу связи и только после подтверждения получения продолжить штатную работу, при этом очевидно, что обратное сообщение может содержать дубликат команды и его сравнение с переданной командой, что позволяет повысить контроль содержания и снизить искажения, что должно повысить надежность контроля и управления. Иерархическая последовательная передача команд и сообщений последовательно от одного ТС к другому согласно порядку расположения БТС в колонне позволяет уменьшить мощность передатчиков при повышении надежности получения адресату не искаженных сообщений. При повторном не прохождении команды или сообщения водитель может вмешаться и отремонтировать средства связи или устранить другие неисправности. Также многоканальная иерархическая, последовательная двухсторонняя передача команд управления и контроля позволяет исключить возможность утери управления над БТС, например, вследствие изменения условий прохождения предаваемого сигнала или команды, обусловленного изменением рельефа местности, началом или развитием магнитной бури и т.п. Например, в условиях горного рельефа связь в ультра коротком диапазоне радиоволн может быть затенено уступом скалы или резким поворотом трассы, переход на длинноволновый диапазон восстановит надежную связь. В особо сложных условиях рельефа могут быть установлены остронаправленные активные или пассивные стационарные ретрансляторы, позволяющие устранить влияние состояния магнитосферы, сложного рельефа местности, и т.п.

Контроль выполнения команд адаптированной прогностической маршрутной карты при иерархической многоканальной двусторонней передаче данных о маршруте от ПТС к БТС и обратно о состоянии каждого БТС и о локальных дорожных и погодных условиях по маршруту движения колонны позволяет адекватно управлять всеми БТС даже при быстрых изменениях дорожной ситуации в условиях больших естественных или искусственных помех из-за сложного рельефа местности, геомагнитных аномалий и ионно-магнитных явлений (таких как солнечные протуберанцы, магнитные бури, северные сияния и т.п.). При этом прогностическая маршрутная карта может при необходимости в нужной степени адаптироваться к типовым изменениям реальных погодных и дорожных условий. Например, под одним из БТС или рядом с ним внезапно появляется трещина во льду, средства контроля состояния дорожного покрытия в звуковом или ультразвуковом диапазоне регистрируют всплеск звуков, о чем экстренно автоматически сообщается на ПТС и водитель предпринимает на основе анализа признаков события необходимые противоаварийные действия, например, изменяет маршрут остальных БТС и перенаправляет их на параллельно расположенный соседний целый участок маршрута.

Во время движения по маршруту водитель ПТС вновь определяет каждый вновь выявленный им на этой трассе каждый участок маршрута с реально измененными реальными маршрутом и/или условиями движения, определяет и устанавливает локальные контрольные точки его начала и окончания, а также типа опасных или измененных маршрута и/или условий движения, перед прохождением которого каждое БТС автоматически по команде из ПТС изменяет маршрут и/или условия движения в маршрутной карте по заранее установленным критериям безопасного движения и после прохождения которых каждое БТС автоматически посылает сигнал о благополучном или аварийном преодолении опасного участка и его локальных контрольных точек, причем каждое БТС при каждом не выполнении действий в соответствии с требованиями маршрутной карты или при возникновении аварийной ситуации автоматически посылает на ПТС аварийный сигнал с автоматизированным определением и указанием причины. При этом водитель ПТС может изменить порядок нахождения БТС в колонне.

Выявление опасных или предопределяющих сложности движения признаков, например, выявление тонкого льда, промоин или трещин во льду или изгибно-гравитационной динамической волны, может происходить по цвету и другим визуальным или инструментальным характеристикам.

Например, участок с истонченным льдом требует увеличения дистанции между ТС и движения со скоростью оптимальной по условиям, установленным опытным путем или в соответствии с рекомендациями МЧС. Такой участок льда может быть установлен по изменению цвета льда, путем его сравнения с эталонным значением визуальной информации с ПЗС матрицы, видео камеры или лазерного сканирующего устройства. При этом может быть использована статистическая обработка зондирующего сигнала при других многократных прохождениях выбранного участка маршрута. Кроме этого опасный участок может быть определен методом импульсного зондирования, СВЧ радио сигналом, УЗ или любым другим видом сигнала и его отраженного эха, позволяющее оценить толщину, состояние, наличие дефектов основного несущего и поднесущего слоя дороги и возможно его вид.

Это позволяет достичь следующих технических результатов, которые имеют взаимные причинно-следственные связи и обусловлены выполнением указанной последовательности действий способа прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при управлении движением колонны в условиях Заполярья.

Прогностическое иерархическое управление интеллектуальной транспортной системой позволяет снизить объем обмена текущей информацией между ПТС и другими БТС, так как большинство причин изменения дорожных и погодных явления заранее могут быть учтены и формализованы, что позволяет для каждого БТС, в зависимости от его ТТХ, степени загрузки, ценности груза и других типичных факторов формализовать результирующие автоматические действия, что позволяет при их появлении автоматически учесть и быстро выработать действия повышения безопасности без обязательного участия человека. Например, существуют требования МЧС о средней скорости движения в колонне и расстоянии между автомобилями в зависимости от реальной толщины льда на реке и риске возникновения изгибно-гравитационной волны (см. Специальный репортаж, «А на том берегу» Российская Газета Неделя от 26.04.2018 №90(7553)), которая фиксировалась на «ДОРОГЕ ЖИЗНИ» прогибографом и которая может разрушить ледяную трассу.

Автоматический учет резко изменяющихся погодных условий, таких как появление снега, дождя, лобовых и боковых сильных порывов ветра и т.д.

Для каждого из указанных опасных факторов может быть разработано автоматически выполняемое противодействие, например, при резком боковом порыве ветра и появлении признаков движения юзом хотя бы одного из колес, для устранения этого путем подачи песка под соответствующее колесо, что приведет к быстрому устранению указанного явления. При этом потенциально опасные участки трассы могут быть выявлены заранее, а способ их преодоления каждым из типоразмеров или видов БТС может быть статистически обработан до начала движения в колонне и учтен в типовых действиях на аварийные ситуации соответствующей адаптированной прогностической маршрутной карте.

Создание заранее подготовленных для каждого БТС прогностических, то есть учитывающих ТТХ каждого БТС, особенности погоды, рельефа местности или дороги, (например, такие как коэффициент сцепления с полотном дороги (лед, снег, твердое покрытие), реальное состояние дорожного полотна и подстилающей подосновы (лед, укатанный снег, камень, гравий, песок, искусственная или естественная подоснова, например, вечная мерзлота и т.п.) и результат действия предидущих погодных явлений, таких как свежевыпавший снег, дождь, метель или прогрев дороги солнцем, начинающий паводок или заканчивающийся сезонный сток реки, вызывающий не типичный прогиб льда, зарегистрированные ранее прошедшими ТС аномалии, такие как наледи, то есть лед с поступающей через трещины в нем воды (что резко изменяет коэффициент сцепления см. документальный телевизионный фильм «Воины бездорожья, Полюс холода»), торосы, сугробы или промоины позволяет уменьшить и упростить расчет управляющих действий для системы управления каждого ТС. При этом комплект таких дорожных карт для всех ТС в колонне может быть составлен и рассчитан в пункте отправления на мощной стационарной ЭВМ, что упрощает процесс их подготовки.

Иерархическое управление и последовательная иерархически подчиненная в соответствии с порядком их движения в колонне двухсторонняя передача управляющих действий и сообщений о их выполнении между ПТС и каждым БТС, в соответствии с его иерархическим расположением в колонне, позволяет повысить надежность передачи команд и управления в целом, так как каждое сообщение должно быть подтверждено получением по каждому звену последовательной их передачи и получением адресату БТС и ответа на ПТС. При этом исключается случайное прерывание или значительное искажение каждой команды. А относительно малые расстояния между ТС в колонне делают обмен командами и последующую их передачу между ПТС и каждым БТС практически мгновенными и минимально искаженными.

Постоянное периодическое и экстренное аварийное оповещение двусторонняя передача сигналов к ПТС и водителю и возможность в нетипичной ситуации осуществить экстренное вмешательство водителя в процесс чтобы уменьшить или устранить развитие аварийной или аварийноопасной ситуации, что позволяет снизить аварийность и повысить надежность и безопасность движения ТС в колонне. При повторном не прохождении команды или сообщения водитель может своевременно вмешаться и оперативно отремонтировать средства связи или устранить другие неисправности.

При этом следует отметить, что дорожные условия при малой интенсивности дорожного движения требует учета текущего состояния дорожной ситуации и результатов изменения дорожных условий от движения всех предыдущих ТС, например, выдавливание воды через трещины во льду на поверхность дороги под действием веса большегрузных ТС, уплотнение снега предыдущими ТС до состояния льда или разбивание ими снежного слоя до льда или до ТВЕРДОГО покрытия дороги, что может значительно влиять на коэффициент сцепления. Каждое указанное действие может иметь свое далеко не однозначное противодействие, например, для сохранения однородного коэффициента сцепления, ТС могут двигаться по пороше (тонкому слою свежевыпавшего снега) со сдвигом в сторону, чтобы не попадать на колею предыдущего ТС и таким образом изменение пространственного положения маршрута движения БТС. Такие действия могут быть сообщены водителем ПТС как руководство к действию и автоматически учтены в дорожной карте каждого БТС.

А если основные действия по управлению в типичных ситуациях требуют только подтверждения, то в нетипичной ситуации требуется срочное вмешательство водителя с ПТС, что может изменить или предотвратить развитие аварийной или аварийноопасной ситуации.

Прогностическая корректировка соответствующей адаптированной прогностической маршрутной карты может происходить и в соответствии с длительным прогнозом погоды, например, если поднимается пурга, начинается внезапная оттепель, понижение температуры с повышением атмосферного давления, повышение или резкое падение стока реки, например, вследствие полного промораживания всего поперечного сечения русла реки, что может приводить к появлению с одной стороны наледей, а с другой появлению подледных воздушных полостей и провалов льда, или других погодных или геомагнитных явлений.

А также при движении колонны каждое БТС может автоматически поддерживать оптимальные по условиям безопасности расстояния между БТС и скорости их движения с использованием автоматического учета резко изменяющихся погодных условий, таких как появление снега, дождя, сильных порывов ветра и т.д., а также внезапного проседания льда из-за усталостных трещин во льду и т.п.

Контроль выполнения действий согласно маршрутной карте на каждом БТС происходит в режиме реального времени (on line) и посылка аварийного сигнала с кодом или автоматическим анализом при каждом отклонении от действий согласно маршрутной карте позволяет повысить надежность и адекватность оценки реальной дорожной ситуации по управлению каждым БТС в колонне.

При возникновении нетипичной, или отличающейся какими-либо особенностями дорожной ситуации водитель ПТС каждый раз определяет каждый вновь измененный участок маршрута с локальными контрольными точками его начала и окончания с опасными или измененными условиями движения, соответственно оценивает любую степень нетипичности ситуации, типовые, обычные или нетипичные экстренные действия, а также предлагает для внесения в дорожные карты БТС действий, которые помогут преодолеть БТС эти не типичные дорожные ситуации.

Причем водитель ПТС определяет каждый вновь измененный участок маршрута, состояние которого оказывается за пределами прогнозного описания перед началом движения колонны, указанный участок маршрута указывается водителем с локальными контрольными точками его начала и окончания и с определением опасных или измененных условий движения, перед прохождением которого каждое БТС автоматически по команде из ПТС изменяет условия движения в маршрутной карте по заранее установленным критериям безопасного движения или при необходимости водитель задает вручную изменение указанных критериев и после прохождения которых каждое БТС автоматически посылает сигнал об благополучном или аварийном преодолении опасного участка и его локальных контрольных точек, причем БТС при каждом не выполнении действий в соответствии с требованиями маршрутной карты или при возникновении аварийной ситуации автоматически посылает на ПТС аварийный сигнал с автоматизированным определением и указанием причины. Такая последовательность действий позволяет повысить безопасность движения колонны в целом и отдельных БТС и конечно ПТС с водителем.

Очевидно, что средства контроля состояния БТС, локальных дорожных и погодных условий по маршруту движения каждого БТС могут быть различными, но обычно включают, по меньшей мере, динамически управляемую адаптивную систему круиз-контроля, средства контроля расстояния до ближайших БТС, состояния поверхности дороги и ее подосновы. Этот набор приборов минимально необходимый для управления и контроля движения БТС, а также поверхности и подосновы постоянного участка с твердым дорожным покрытием или временной трассы при движении по маршруту. Выполнение конструкций указанных средств может быть самым различным и это широко известно, так как описано во многих источниках информации и не является новым, оригинальным и соответственно не требует дополнительного подробного раскрытия. Например, средства контроля локальных дорожных и погодных условий по маршруту движения каждого БТС могут быть визуальными, например, с помощью ПЗС матрицы и анализатора визуальных изображений, СВЧ геолокатора для определения состояния поверхности дороги и геоподосновы дорожного полотна, и множества других вариаций элементного состава и конструктивных особенностей.

При этом следует отметить, что последовательность движения БТС в колонне может изменяться, например, при наличии наледи вперед пропускаются легкие БТС, а при движении по дорогам с твердым скальным грунтом наоборот, легкие БТС идут вслед за тяжелыми по уплотненному ими снежному покрову или разбитому ими же тонкому инею.

Очевидно, что при совсем нетревиальной аварийной или аварийно-опасной ситуации водитель ПТС может управлять любым из БТС с помощью выносного пульта аварийного ручного управления каждым БТС, каждый из которых может быть снабжен местом подключения и единым или специализированным выносным или дистанционным беспроводным пультом управления. Количество других средств, в том числе для контроля, связи и управления ничем, кроме целесообразности использования, не ограничено.

Таким образом, настоящий способ может быть применен при выполнении грузопассажирских перевозок колоннами беспилотных транспортных средств как в условиях низких температур как северных, так и южных заполярных территориях, особенно в Арктических или Антарктических регионах мира, так и на всех территориях в различных холодных климатических условиях, в первую очередь в условиях бездорожья. Использование данного способа позволяет повысить безопасность, надежность, ритмичность и стабильность транспортного сообщения, снизить не производительные затраты потребляемого БТС топлива.

Изобретение относится способу прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при движении колонны, содержащей ведущее пилотное транспортное средство (ПТС) и, по меньшей мере, одно ведомое автоматически управляемое беспилотное транспортное средств (БТС), где в режиме реального времени осуществляют контроль и двустороннюю передачу данных о маршруте от ПТС к каждому БТС о техническом состоянии каждого БТС и о локальных дорожных и погодных условиях по маршруту его движения. При этом передачу ведут последовательно через средства связи и управления, выполненные многоканальными, иерархически подчиненными в соответствии с порядком движения ПТС и БТС в колонне. Автоматически БТС пересылают отчеты о результатах выполнения действий по движению, соответствующих требованиям маршрутной карты каждого БТС. Водитель ПТС определяет каждый вновь выявленный им реально измененный участок маршрута с определением локальных контрольных точек его начала и окончания, а также - типа опасных или измененных маршрута и/или условий движения, а система управления движением колонны автоматически обеспечивает безопасное прохождение измененного маршрута всеми БТС, входящими в состав колонны. Обеспечивается повышение безопасности, надежности и стабильности транспортного сообщения в тяжелых транспортных условиях. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ прогностического иерархического управления интеллектуальной транспортной системой при управлении движением колонны на территориях с холодным климатом, содержащей ведущее пилотное транспортное средство (ПТС) и, по меньшей мере, одно ведомое автоматически управляемое беспилотное транспортное средств (БТС), включающий получение водителем пилотного транспортного средства задания на проводку колонны с тактико-техническими характеристиками всех транспортных средств (ТТХ ТС), ее составляющих, описание маршрута движения и комплекта маршрутных карт для всех транспортных средств, как пилотного, так и беспилотных, адаптирование под реальные ТТХ каждого БТС, их прогностическую корректировку по реальному прогнозу технического состояния каждого ТС и прогнозу состояния дорожных и погодных условий на маршруте, передачу на каждое БТС соответствующей адаптированной прогностической маршрутной карты, при движении на маршруте ответный контроль технического состояния каждого БТС, реальных дорожных и погодных условий и выполнение действий согласно указанной маршрутной карте, отличающийся тем, что в режиме реального времени осуществляют контроль и двустороннюю передачу данных о маршруте от ПТС к каждому БТС и обратно о техническом состоянии каждого БТС и о локальных дорожных и погодных условиях по маршруту его движения, при этом передачу ведут последовательно через средства связи и управления, выполненные многоканальными, иерархически подчиненными в соответствии с порядком расположения и движения ПТС и БТС в колонне, и обратно, также БТС автоматически пересылают отчеты о результатах выполнения действий по движению, соответствующих требованиям маршрутной карты каждого БТС, причем водитель ПТС определяет каждый вновь выявленный им реально измененный участок маршрута с определением локальных контрольных точек его начала и окончания, а также типа опасных или измененных маршрута и/или условий движения, перед прохождением которого каждое БТС автоматически по команде из ПТС изменяет маршрут и/или условия движения в маршрутной карте по заранее установленным критериям безопасного движения и после прохождения которых каждое БТС автоматически посылает сигнал о благополучном или аварийном преодолении опасного участка и его локальных контрольных точек, причем каждое БТС при каждом не выполнении действий в соответствии с требованиями маршрутной карты или при возникновении аварийной ситуации автоматически посылает на ПТС аварийный сигнал с автоматизированным определением и указанием причины.

2. Способ по п. 1 отличающийся тем, что средства контроля технического состояния и локальных дорожных и погодных условий по маршруту движения каждого БТС в режиме реального времени включают, по меньшей мере, динамически управляемую адаптивную систему круиз-контроля, средства контроля расстояния до ПТС и ближайших БТС, определения состояния поверхности дороги и ее подосновы.