СВЕТОФОРНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ НЕРЕГУЛИРУЕМОГО ПЕШЕХОДНОГО ПЕРЕХОДА Российский патент 2023 года по МПК G08G1/00 

Полезная модель относится к сигнальным светофорам, применяемым в области организации дорожного движения на нерегулируемых пешеходных переходах для повышения безопасности пешеходов и водителей, путем привлечения внимания участников дорожного движения с целью принятия соответствующих мер по предотвращению ДТП.

Известно устройство оперативного оповещения водителей о наличии людей на пешеходном переходе [Патент РФ №109152 Безопасный пешеходный переход / Т.И. Заитов, Н.Т. Заитова, опубл. 10.10.2011 г.], содержащее информационно-указательный знак «Пешеходный переход» на опорном трубчатом столбе, элемент сигнального освещения, размещенный над переходом на перекладине, опирающейся на столб, датчик движения, источник питания, блок управления, связующие узлы и средство для размещения указанных блоков, отличающийся тем, что элемент сигнального освещения выполнен в виде осветительного шнура из последовательно соединенных диодов, расположенного по периметру информационно-указательного знака, датчик движения выполнен в виде реле присутствия, а источник питания - в виде солнечных батарей на площади информационно-указательного знака, при этом все связующие узлы смонтированы в полости опорного трубчатого столба.

Недостатком этого устройства является то, что источник питания выполнен в виде солнечных батарей расположенных на площади информационно-указательного знака, а также то, что все связующие узлы смонтированы в полости опорного трубчатого столба. Таким образом, устройство будет получать недостаточное количество электроэнергии для функционирования из-за ориентации батарей относительно вектора падения солнечных лучей, также ограничение срока службы аккумуляторных батарей в виду отсутствия достаточной теплоизоляции. Отсутствует синхронизация с противосторонним знаком.

Известно устройство «Маяк пешехода» [Патент РФ №2482548 Маяк пешехода / С.Г. Быков, B.C. Закалинский, В.Я. Шиманович, опубл. 20.05.2013 г.], содержащее корпус-стойку с основанием для наземного крепления и элементами включения светового сигнала в виде кнопки/рычага/педали, на отдельно установленном знаке пешеходного перехода.

Недостатком данного устройства является необходимость отдельного монтажа маяка в асфальт и необходимость прикасаться руками к элементам включения. В случаем наличия педали, она может оказаться нефункционирующей в заснеженных условиях.

Известна информационная система для водителей и пешеходов на нерегулируемом пешеходном переходе [Патент РФ №150330 Информационная система для водителей и пешеходов на нерегулируемом пешеходном переходе / В.М. Гайфуллин, Ю.В. Воителев, И.В. Беляшов, опубл. 10.02.2015 г.], содержащая дорожные знаки, выполненные со световой анимацией изображения пешехода и световой индикацией по периметру, причем световая индикация по периметру дорожных знаков выполнена со стробоскопическим эффектом. На опорах закреплены датчики движения, устройство коммуникации, осветительные устройства, солнечные панели. Аккумуляторные батареи, при этом расположены в подземном углублении под основанием знака.

Недостатками информационной системы являются отсутствие звукового оповещения для пешеходов, что вследствие не мотивирует пешеходов соблюдать ПДД, а необходимость установки аккумуляторных батарей в подземном углублении, усложняет ремонтопригодность и монтаж системы, не позволяя выполнить его в регионах с холодным климатом.

Известно устройство оповещения для нерегулируемого пешеходного перехода [Патент РФ №135829 Устройство оповещения для нерегулируемого пешеходного перехода / О.Г. Таширов, А.А. Хряков, Е.А. Монастырев, опубл. 20.12.2013 г.], содержащее, по меньшей мере, одно информационное табло, выполненное из двух матриц идентичных светодиодов желтого цвета для формирования стилизованного изображения человека и фона, устанавливаемое на перекладине или растяжке над полосой движения автотранспорта, датчик движения, кнопку вызова, источник питания, блок управления указанным информационным табло с встроенным средством радиосвязи для взаимодействия с блоком управления аналогичного устройства, устанавливаемого на стороне проезжей части встречного движения. При этом блок управления позволяет управлять светодиодным светильником, располагаемым над пешеходным переходом в местах недостаточного освещения проезжей части.

Недостатками данного устройства являются отсутствие звукового оповещения пешеходов и отсутствие контроля движения пешеходов по пешеходному переходу, кроме этого наличие растяжки над проезжей частью ограничивает высоту транспорта.

Известен пешеходный переход [Патент РФ №176588 Пешеходный переход / Ю.С.Андрианов, И.А. Кудрявцев, М.Д. Соловьева, Д.Ю. Андрианов, опубл. 23.01.2018], содержащий четыре или более столбиков, в каждом из которых встроены по несколько генераторов лазерных видимых лучей, действующих в одном направлении, но в разных плоскостях и под разными углами, регулируемые системой управления, перекрывающей движение потоку пешеходов или транспортных средств в зоне перехода, содержит датчики движения, обеспечивающие своевременное переключение в режим, запрещающий движение. Лазерные ключи которого включаются, образуя объемное изображение условного препятствия в виде перекрывающихся линий.

Недостатки данной полезной модели в том, что лазерные генераторы имеют отграниченный диапазон рабочих температур, что потребует дополнительной системы терморегуляции. Необходимость подведения электропитания под дорожным покрытием. Невозможность формирования объемного лазерного изображения без дополнительного преломления в среде (газ, туман). Наличие опасности для зрения детей или животных при визуальном контакте с лазерным излучением.

Известна система регулирования дорожного движения на нерегулируемом пешеходном переходе [Патент РФ №122514 Система регулирования дорожного движения на нерегулируемом пешеходном переходе / В.М. Гайфуллин, О.Н. Ларин, А.Л. Феоктистов, опубл. 27.11.2012 г.], содержащая размещенные на опорах дорожные знаки 5.19.1, 5.19.2 «Пешеходный переход», панели светодиодной индикации, датчики движения пешеходов, устройство коммуникации, панели солнечной батареи, аккумуляторные батареи.

Недостаток данной системы заключается в том, что ориентация низкорасположенных прожекторов может привести к ослеплению пешеходов, которые будут переходить проезжую часть. Кроме этого необходимость установки аккумуляторных батарей в подземном углублении под основание знака, усложняет ремонтопригодность и монтаж системы, не позволяя выполнить его в регионах с холодным климатом.

Известен универсальный пешеходный переход повышенной безопасности [Заявка на изобретение №2012116284 Универсальный пешеходный переход повышенной безопасности / А.А. Касьянов, опубл. 27.10.2013) с использованием дополнительных сигнальных огней вмонтированных в дорожное полотно.

Недостатком подобной системы является то, что в зимнее время года видимого эффекта наблюдаться не будет, а снегоуборочная техника, шипованная резина и деформация дорожного полотна приведут данный переход в негодность.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототип) является светодиодное сигнальное устройство [Патент РФ №108875 Светодиодное сигнальное устройство / Н.А. Цыбульский, опубл. 27.09.2011 г.], содержащее светодиодное сигнальное табло, пассивный детектор, звуковой излучатель, блок управления, светодиодный прожектор, фотоэлектрический солнечный модуль, Г-образную металлическую опору, особенность которого заключается в том, что светодиодное сигнальное табло выполнено в виде двух противоположно ориентированных плат, на лицевой поверхности которых установлены светоизлучающие диоды желтого света таким образом, что формируют графическое изображение текста в виде надписи «ВНИМАНИЕ! ПЕШЕХОД».

Недостатки известного устройства заключаются в том, что для его установки требуется специализированная Г-образная опора, которая может затруднять проезд крупногабаритного транспорта, а также отсутствует синхронизация с аналогичным противосторонним устройством.

Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в разработке беспроводного радиочастотного светофорного модуля для заблаговременного предупреждения участников дорожного движения о наличии пешехода на нерегулируемом пешеходном переходе и создания системы динамической световой и звуковой сигнализации для повышения безопасности пешеходов на нерегулируемом пешеходном переходе.

Техническим результатом изобретения является повышение аудиовизуального взаимодействия между пешеходами и водителями на нерегулируемых пешеходных переходах за счет установки компактного моноблочного светофорного модуля на любой вид как имеющегося, так и устанавливаемого совместно элемента опоры знаков 5.19.1 и 5.19.2, включающего совокупность элементов светозвуковой сигнализации и дополнительного освещения, которые позволяют привлечь внимание всех участников дорожного движения, планирующих пересечение пешеходного перехода в один момент времени и при любых погодных условиях.

Указанный технический результат достигается в светофорном модуле, состоящем из пылевлагозащищенного корпуса с блоком управления, беспроводным приемопередатчиком, системой активных детекторов, вторичным источником питания, звуковым оповещателем, светодиодным прожектором, светофорным фонарем и внешними светодиодными накладками. При этом блок управления взаимосвязан с беспроводным приемопередатчиком и системой активных детекторов, а звуковой оповещатель, светодиодный прожектор, светофорный фонарь, внешние светодиодные накладки и вторичный источник питания связаны с блоком управления. Система активных детекторов светофорного модуля состоит из ультразвуковых и радиолокационных датчиков, позволяющих точно настроить зону обнаружения присутствия пешеходов на тротуаре и контролировать их движение на пешеходном переходе, а блок управления выполнен на основе микроконтроллера. Беспроводной приемопередатчик блока управления позволяет адаптивно настраивать и синхронизировать работу светофорного модуля с аналогичными устройствами по радиоканалу в зависимости от условий эксплуатации.

Светофорный фонарь работает в стробоскопическом и непрерывном режиме, а звуковой оповещатель в момент обнаружения пешехода повторяет не менее 1 раза, обособленную короткими высокочастотными звуками и регулируемую по громкости, фразу «УБЕДИТЕСЬ, ЧТО ВАС ПРОПУСКАЮТ».

Светофорный модуль может быть установлен на уже эксплуатируемые или вновь устанавливаемые опору/трубу/профиль/металлокаркас/стену крепления знаков 5.19.1-5.19.2, а светодиодные накладки устанавливают на дорожный знак/знаки 5.19.1-5.19.2 и подключают к светофорному модулю проводным способом.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами:

Фиг. 1 - схема взаимодействия функциональных блоков светофорного модуля. Устройство модуля представляет собой совокупность элементов (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10), расположенных в пылевлагозащищенном корпусе (11) с подключенными к нему светодиодными накладками (7). Существенная особенность модуля заключается в возможности его монтажа в любое время года на большинство уже имеющихся в дорожной инфраструктуре опор знаков (трубы, профили, стены, металлоконструкции) нерегулируемых пешеходных переходов без капитальных затрат и дорожных работ.

Обнаружение пешеходов в зоне выхода на пешеходный переход достигается при помощи настройки зоны детектирования ультразвуковыми датчиками (4,5), установленных по принципу линейной антенной решетки с двумя и более элементами, функционирующих по схеме «И», что позволяет минимизировать ошибки ложного срабатывания.

Контроль пешеходов на пешеходном переходе («зебре») обеспечивается при помощи высокочастотного радиолокационного датчика (3), который отличает автомобили от пешеходов по оценке величин амплитуды и доплеровского сдвига частоты.

Беспроводной приемопередатчик (2) светофорного модуля, транслирует или получает данные для контроля и синхронизации со вторым (парным) светофорным модулем, при его наличии, который дублирует работу первого модуля, либо управляется им в зависимости от очередности команд, полученных от датчиков. Беспроводной приемопередатчик также позволяет произвести выбор предварительно записанных алгоритмов срабатывания, длительности световой и громкости звуковой сигнализации.

Обработка данных и управление составными частями модуля выполняется в блоке управления (1). Данные от датчиков (2, 3, 4, 5) поступают в блок управления (1) и по схеме «ИЛИ» запускают светозвуковое оповещение.

Светодиодный прожектор (9) подсвечивает зону обнаружения пешехода белым светом вблизи знака, чего не позволяет сделать освещение, установленное на высоте более пяти метров в сумеречное время и/или во время выпадения осадков, а также не позволяют фонари, засвечивающие дорожное полотно, создавая при этом световой занавес в зоне выхода пешехода. Светодиодный прожектор может быть постоянно включен в ночное время суток, настраиваемое по задаваемому расписанию, либо включаться с помощью блока управления только в момент обнаружения пешехода.

Также в момент обнаружения пешехода, интегрированный звуковой оповещатель (10) повторяет фразу «УБЕДИТЕСЬ, ЧТО ВАС ПРОПУСКАЮТ», обособленную короткими высокочастотными звуками, необходимыми для привлечения внимания пешеходов. Высокочастотные звуки необходимы для привлечения внимания пешеходов в наушниках. Звуковой сигнал повторяется не менее 1 раза, либо пока пешеходы присутствуют в зоне детектирования ультразвуковых датчиков (3, 4). Важность звукового оповещения заключается в том, что пешеход с повышенным вниманием с большей вероятностью способен избежать ДТП в отличие от водителя автотранспорта.

При выдаче команды от блока управления (1), в комбинированном стробоскопическом и непрерывном режиме включаются желтый светофорный фонарь (8), мерцание которого дублируется при помощи светодиодных накладок (7) с желтыми светодиодами, установленных по контуру знаков 5.19.1-5.19.2 любых габаритных размеров и соединенными с модулем светофора разъемным способом, сигнализирующих водителю о необходимости приготовиться к вероятному торможению (под комбинированным режимом понимается следующее: когда светофорный фонарь (8) работает в непрерывном режиме, светодиодные накладки знаков 5.19.1 и 5.19.2 (7) работают в мерцающем (период мерцания 0,5 с, скважность 50%), по истечении односекундного полупериода режимы работы меняются от блоков (7) к (8) и от (8) к (7). По завершению периода режим работы возобновляется. Настройки режима работы световой сигнализации регулируются при настройке модуля). Такой способ включения световой сигнализации позволит водителю проявить повышенное внимание к пешеходному переходу, в отличии от постоянно мигающего светофора Т7. В качестве дополнения к светодиодным накладкам, в модуль дополнительно может подключаться светодиодное табло «ВНИМАНИЕ, ПЕШЕХОД!».

Напряжение питания подается в модуль от внешней электросети 220 В, а затем преобразуется в постоянное пониженное напряжение с помощью источника вторичного питания (6).

Светофорный модуль и световые накладки имеют климатическое исполнение У, ХЛ либо УХЛ1 и устойчивость к ветровой нагрузке по ГОСТ 32945.

Напряжение питания может также подаваться в отдельный вход питания от сторонних источников постоянного напряжения: солнечные батареи или аккумуляторы.

Фиг. 2 - возможный вариант исполнения и дизайна полезной модели светофорного модуля.

Фиг. 3 - пример установки светофорных модулей на пешеходном переходе.

Пример практического исполнения.

На пешеходном переходе устанавливаются два светофорных модуля (Фиг. 3, светофорные модули обозначены А и Б), образующих пару при помощи беспроводной синхронизации. Каждый из этих модулей представляет собой совокупность элементов (А1 - А11)и(Б1 - Б11). После установки светофорного модуля или при необходимости изменения в светофорном модуле вручную настраивается зона детектирования ультразвуковых датчиков (A3, Б4, Б3, Б4) и записываются в память блока управления (А1, Б1) при помощи беспроводного приемопередатчика (А2, Б2) следующие параметры: высота расположения светофорного модуля, идентификатор парного светофорного модуля (при его наличии) и длина проезжей части L, необходимая для расчета максимального времени действия аудиовизуальной сигнализации (А7, А8, А9, А10, Б7, Б8, Б9, Б10).

Оба светофорных модуля находятся в ждущем режиме и обмениваются данными об отсутствии пешеходов через беспроводные приемопередатчики (А2, Б2). Автомобили пересекающие пешеходные переходы не приводят к ложному срабатыванию от радиолокационных датчиков (A3 и Б3). Аудиовизуальная сигнализация (А7, А8, А9, А10, Б7, Б8, Б9, Б10) отключена и находится в режиме ожидания сигнала активации. При этом радиолокационные датчики (А4, А5, Б4, Б5) и ультразвуковые дальномеры (A3, Б3) всегда непрерывно контролируют зоны появления пешеходов.

При появлении пешеходов в зоне детектирования светофорного модуля «А» ультразвуковые датчики (A3, А4) только по схеме «И» отправляют данные в блок управления (А1), которое приводит в действие звуковой оповещатель (А 10), воспроизводящий фразу «УБЕДИТЕСЬ, ЧТО ВАС ПРОПУСКАЮТ», обособленную короткими высокочастотными звуками, до тех пор, пока ультразвуковые датчики (A3, А4) по схеме «И» отправляют данные в блок управления (А1). Звуковая сигнализация призывает пешехода/пешеходов убедиться в том, что автомобили начинают снижать скорость с целью пропускания.

При этом блок управления (А1) запускает светодиодный прожектор (А9) на время t_{прожектор}, равное t₂ (момент окончания отправки данных по схеме «И» от ультразвуковых датчиков (A3, А4)) - t₁ (момент начала отправки данных по схеме «И» от ультразвуковых датчиков (A3, А4))+3 с.

При этом блок управления (А1) запускает в комбинированном режиме желтый светофорный фонарь (А8) и дублирующие светодиодные накладки знаков 5.19.1-5.19.2 (А7) на время 2*t_{прохода}, при t_{прохода}=t₂+L/S_cp, где S_cp - средняя скорость движения пешехода, установленная по умолчанию 0,6 м/с.

При этом блок управления (А1) с помощью беспроводного приемопередатчика (А2) отправляет команду в приемопередатчик (Б2) парного модуля, на основе которой блок управления (Б1) запускает в противофазном режиме желтый светофорный фонарь (А8) и дублирующие светодиодные накладки знаков 5.19.1-5.19.2 (А7) на время 2*t_{прохода} с момента t₁.

При отсутствии данных по схеме «И» о детектирования пешеходов на проезжей части радиолокационными датчиками (A3, Б3) система считает, что пешеходы не вышли на проезжую часть. Каждый блок управления (А1, Б1), получив данные об этом, выключает световую сигнализацию (А7, А8, А9, Б7, Б8, Б9) и (А1, Б1) переходит в режим ожидания, в ином случае световая сигнализация продолжает работать до окончания 2*t_{прохода}.

Светофорный модуль содержит пылевлагозащищенный корпус с блоком управления, беспроводным приемопередатчиком, системой активных детекторов, вторичным источником питания, звуковым оповещателем, светодиодным прожектором, светофорным фонарем и внешними светодиодными накладками. Блок управления взаимосвязан с беспроводным приемопередатчиком и системой активных детекторов, а звуковой оповещатель, светодиодный прожектор, светофорный фонарь, внешние светодиодные накладки и вторичный источник питания связаны с блоком управления. Светофорный модуль устанавливают на уже эксплуатируемые или вновь устанавливаемые опору/трубу/профиль/металлокаркас/стену крепления знаков 5.19.1-5.19.2. Беспроводной приемопередатчик блока управления позволяет синхронизировать работу светофорного модуля с аналогичными устройствами по радиоканалу. Технический результат - повышение безопасности пешеходов и снижение вероятности травматизма и количества дорожно-транспортных происшествий. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Светофорный модуль для нерегулируемого пешеходного перехода, содержащий блок управления, один или более звуковой оповещатель и светодиодный прожектор, при этом звуковой оповещатель и светодиодный прожектор связаны с блоком управления, отличающийся тем, что дополнительно содержит пылевлагозащищенный корпус, систему активных детекторов - ультразвуковые дальномеры и радиолокационный датчик, - установленных с возможностью регулировки зоны детектирования пешеходов на тротуаре, вторичный источник питания, работающий от внешней сети переменного тока, оранжевый или отличный от оранжевого светофорный фонарь, работающий в стробоскопическом и непрерывном режимах, беспроводной приемопередатчик в составе блока управления, позволяющий синхронизировать работу с аналогичными устройствами по радиоканалу, а также производить настройку параметров с помощью портативного компьютера или смартфона, одну или более внешнюю светодиодную накладку, установленную на дорожный знак/знаки 5.19.1-5.19.2 и подключенную к светофорному модулю проводным способом, при этом блок управления выполнен на основе микроконтроллера и взаимосвязан с вторичным источником питания и системой активных детекторов, а звуковой оповещатель повторяет не менее 1 раза обособленную или не обособленную короткими высокочастотными звуками и регулируемую по громкости фразу «УБЕДИТЕСЬ, ЧТО ВАС ПРОПУСКАЮТ», кроме этого, светофорный модуль выполнен с возможностью установки на монтируемые вновь или эксплуатируемые опору/трубу/профиль/металлокаркас/стену крепления знаков 5.19.1-5.19.2.

2. Светофорный модуль для нерегулируемого пешеходного перехода по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно со светодиодными накладками используется одно/два светодиодных информативных табло с надписью «ВНИМАНИЕ, ПЕШЕХОД!».

3. Светофорный модуль для нерегулируемого пешеходного перехода по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно с внешними светодиодными накладками используется одно или два светодиодных информативных табло с надписью «ВНИМАНИЕ, ПЕШЕХОД!» и/или дополнительное освещение над пешеходным переходом, приводимое в действие проводным/беспроводным способом по команде от блока управления.

4. Светофорный модуль для нерегулируемого пешеходного перехода по п. 1, отличающийся тем, что в конструкции устройства предусмотрены дополнительные источники постоянного напряжения - солнечные и/или аккумуляторные батареи.