ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ СВЕТОФОРНЫЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2023 года по МПК G08G1/95 

Изобретение относится к светофорному управлению и обеспечивает возможность гибкого регулирования дорожным движением [G08G 1/01, G08G 1/09, G08G 1/095, G08G 1/097].

Светофорное регулирование дорожного движения обеспечивает поочередный проезд транспортных средств по определенному участку дорожной сети, а кроме того, предупреждает водителей об опасных участках дороги. Также немаловажной функцией является регулирование движения пешеходов для безопасного перехода дорожного полотна.

Из уровня техники известна СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДОРОЖНЫМ ДВИЖЕНИЕМ [CN110546695, опубл. 06.12.2019], содержащая: память, содержащую картографические данные, имеющие геометрию дорожной сети и положения светофоров на перекрестках относительно геометрии дорожной сети, и схему обработки, сконфигурированную для: приема фазы сигнала и времени светофора в указанном местоположении светофора; получение данных детектора и датчика от множества детекторов, пересекающих указанную геометрию дорожной сети; относительно указанной геометрии дорожной сети и указанного местоположения светофора, анализ данных детектора и датчика, полученных от множества детекторов; и определение измененной фазы сигнала и временных характеристик по меньшей мере один светофор; предоставление измененной фазы сигнала и временных параметров для указанного по меньшей мере одного светофора в пределах указанной геометрии дорожной сети и обеспечение использования упомянутым по меньшей мере одним светофором измененной фазы сигнала и временных характеристик.

Также известно УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОНТРОЛЯ СИГНАЛА ПЕРЕКРЕСТКОВ [KR20180050973 16.05.2018-05-16], содержащее настройку таблицы задержки остановки с указанием количества транспортных средств, прибывающих для каждой полосы подъездной дороги перекрестка, на основе информации о движении транспортных средств, собранной от каждого транспортного средства, въезжающего на перекресток; Расчет максимального времени зеленого света фазовой группы направления; На основе рассчитывают максимальное время зеленого света фазовой группы, вычисляя максимальное время зеленого света каждой фазы прямого движения и фазы левого поворота фазовой группы Фаза прямого движения и левого поворота определяют последовательность освещения между фазами; и управление светофорами перекрестка в соответствии с определенной последовательностью освещения.

Наиболее близким по технической сущности является СИСТЕМА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОФОРОМ [RU 2 771 975, опубл. 16.05.2022], содержащая устройство обнаружения транспортных средств, интерфейс и модуль управления светофором, при этом модуль управления светофором содержит программу адаптивного и ручного управления светофором и выполнен с возможностью получения данных от устройства обнаружения транспортных средств или интерфейса, их преобразования в команды для светофора и передачи этих команд на светофор, отличающаяся тем, что дополнительно содержит модуль автоматического изменения программы управления светофором, выполненный с возможностью идентификации нарушения в работе светофорного оборудования и передачи команды на изменение программы управления светофором в модуль управления светофором при идентификации нарушения в работе светофора, а модуль управления светофором дополнительно содержит программу стандартного управления светофором и выполнен с возможностью ее активации в случае, если команда на изменение программы управления светофором получена при активной программе адаптивного управления светофором, а также выполнен с возможностью активации программы ручного управления светофором в случае, если команда на изменение программы управления светофором получена при активной программе стандартного управления светофором.

Основной технической проблемой аналогов и прототипа описываемого изобретения являются:

- использование большого количества силовых сигнальных соединительных проводов, прокладываемых при строительстве светофорных объектов от отдельно устанавливаемых дорожных контроллеров различных модификаций до отдельно устанавливаемых на светофорных объектах светофоров дорожных, различных типов и модификаций, которые отдельно от контроллеров дорожных устанавливаются на перекрёстках и управляются по отдельно прокладываемым силовым каналам, необходимым для реализации поочерёдного включения каждого сигнала в каждом светофоре, что значительно усложняет строительство и электромонтаж на светофорных объектах и приводит к существенному увеличению материальных затрат при проведении строительства и закупки материалов при строительстве, а так же значительном увеличении материальных затрат при эксплуатации светофорных объектов, из за наличия большого количества электрических проводов и электрических соединений, которые необходимо постоянно обслуживать и герметизировать от возникновения коррозии в метах соединения электрических проводов;

- недостаточная надёжность работы светофорной сигнализации из-за наличия большого количества электрических проводов и электрических соединений на светофорных объектах, работающих в условиях высокой влажности и тяжёлых климатических условий на открытых участках дорожной сети;

- отсутствие возможности гибкой оптимизации режимов работы каждого дорожного светофора в отдельности при реализации управления от отдельно установленных дорожных контроллеров, в которых силовые выходы для включения и выключения разрешающих и запрещающих сигналов дорожных светофоров запрограммированы по группам светофоров, работающих на одном конкретном направлении движения транспортного или пешеходного потока и в случаях возникновения потребности в разделении направлений, из за резкого изменения уровня загрузки дорожной сети, в процессе регулирования из центра управления движением, изменение режима работы одного конкретного светофора, подключенного к такой группе, невозможно, без выезда на перекрёсток для переподключения такого светофора на другое направление, но такой вариант возможен только при наличии на объектах дополнительных свободных силовых каналов, что усложняет процесс гибкости в управлении транспортными потоками из центра управления или создаёт невозможность гибкости управления при отсутствии резервных силовых каналов от дорожного контроллера до дорожных светофоров.

Задачей изобретения является устранение недостатков, существующих в процессе реализации управления включением и выключением сигналов дорожных светофоров, как установленных на светофорных объектах ранее, так и устанавливаемых в настоящее время, расширение арсенала средств для реализации различных возможностей для гибкого управления дорожными светофорами, уменьшение количества электрических проводов и монтажных соединений на светофорном объектах, для увеличения надёжности работы дорожных светофоров и увеличения возможностей управленческих воздействий на них для реализации оптимизации различных режимов управления перекрёстками и реализации их гибкой корректной работы.

Техническим результатом изобретения является создание программно-аппаратного комплекса управления светофорами с повышенной функциональностью и надёжностью.

Указанный технический результат достигается за счет того, что программно-аппаратный светофорный комплекс, содержит дорожный светофор с управляющим модулем, работающим на основе кода программы, формирующей длительность режимов включения запрещающих и разрешающих сигналов, в комплекс добавлены первый, второй и третий дополнительные дорожные светофоры, первый и второй дополнительные пешеходные светофоры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой управляемые модули, витая пара с протоколом передачи сигнала RS-485, центральный пункт управления, канал связи, двухжильная силовая линия питания, секция с табло обратного отсчёта времени, элемент согласования, причём управляющий модуль и первый управляемый модуль размещены в дорожном светофоре, второй управляемый модуль установлен внутри первого дополнительного дорожного светофора, третий управляемый модуль установлен внутри второго дополнительного дорожного светофора, четвертый управляемый модуль установлен внутри третьего дополнительного дорожного светофора, пятый управляемый модуль установлен внутри первого дополнительного пешеходного светофора, шестой управляемый модуль установлен внутри второго дополнительного пешеходного светофора, управляющий модуль связан с центральным пунктом управления через канал связи, дорожный светофор и первый, второй и третий дополнительные дорожные светофоры содержат табло обратного отсчёта времени, первый и второй дополнительные пешеходные светофоры имеют секцию с табло обратного отсчёта времени, дорожный светофор и первый, второй и третий дополнительные дорожные светофоры согласованы с двухжильной силовой линией питания, первый и второй дополнительные пешеходные светофоры подключены к двухжильной силовой линии питания, управляющий модуль последовательно соединён с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым управляемыми модулями с помощью витой пары с протоколом передачи сигнала RS-485, элемент согласования включен после шестого управляемого модуля с помощью витой пары с протоколом передачи сигнала RS-485.

В частности, дорожный светофор и первый, второй и третий дополнительные дорожные светофоры содержат дополнительные секции для регулирования правым и левым поворотами.

В частности, для связи между управляющим модулем и первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым управляемыми модулями используется беспроводной канал связи.

В частности, в качестве канала связи используется оптический канал или GSM канал.

В частности, в качестве двухжильной силовой линии питания используется единая городская электрическая сеть или источники энергии с аккумуляторами.

В частности, управляющий модуль управляет длительностью горения сигналов в дорожном светофоре, первом, втором и третьем дополнительных дорожных светофорах и первых и вторых дополнительных пешеходных светофорах по отдельности.

В частности, в качестве элемента согласования используется терминатор 120 Ом.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показан программно-аппаратный светофорный комплекс.

На фиг.2 показан программно-аппаратный светофорный комплекс с дополнительными секциями для регулирования правым и левым поворотами.

На фигурах обозначено: 1 – дорожный светофор, 2 – управляющий модуль, 3 – первый дополнительный дорожный светофор, 4 – второй дополнительный дорожный светофор, 5 – третий дополнительный дорожный светофор, 6 – первый дополнительный пешеходный светофор, 7 – второй дополнительный пешеходный светофор, 8 – первый управляемый модуль, 9 – второй управляемый модуль, 10 – третий управляемый модуль, 11 – четвёртый управляемый модуль, 12 – пятый управляемый модуль, 13 – шестой управляемый модуль, 14 – витая пара с протоколом передачи сигнала RS-485, 15 – центральный пункт управления, 16 – канал связи, 17 – двухжильная силовая линия питания, 18 – секция с табло обратного отсчёта времени, 19 – элемент согласования, 20 – дополнительная секция для регулирования правым поворотом, 21 – дополнительная секция для регулирования левым поворотом.

Осуществление изобретения.

Программно-аппаратный светофорный комплекс, содержит дорожный светофор 1 с управляющим модулем 2, работающим на основе кода программы, формирующей длительность режимов включения запрещающих и разрешающих сигналов. В комплекс добавлены первый 3, второй 4 и третий 5 дополнительные дорожные светофоры, первый 6 и второй 7 дополнительные пешеходные светофоры, первый 8, второй 9, третий 10, четвертый 11, пятый 12 и шестой 13 управляемые модули, витая пара с протоколом передачи сигнала RS-485 14, центральный пункт управления 15, канал связи 16, двухжильная силовая линия питания 17, секция с табло обратного отсчёта времени 18, элемент согласования 19. Управляющий модуль 2 и первый 8 управляемый модуль размещены в дорожном светофоре 1. Второй 9 управляемый модуль установлен внутри первого 3 дополнительного дорожного светофора. Третий 10 управляемый модуль установлен внутри второго 4 дополнительного дорожного светофора. Четвертый 11 управляемый модуль установлен внутри третьего 5 дополнительного дорожного светофора. Пятый 12 управляемый модуль установлен внутри первого 6 дополнительного пешеходного светофора. Шестой 13 управляемый модуль установлен внутри второго 7 дополнительного пешеходного светофора. Управляющий модуль 2 связан с центральным пунктом управления 15 через канал связи 16. Для информативности дорожный светофор 1 и первый 3, второй 4 и третий 5 дополнительные дорожные светофоры, а также первый 6 и второй 7 дополнительные пешеходные светофоры имеют секцию с табло обратного отсчёта времени 18. Дорожный светофор 1 и первый 3, второй 4 и третий 5 дополнительные дорожные светофоры согласованы с двухжильной силовой линией питания 17. Первый 6 и второй 7 дополнительные пешеходные светофоры подключены к двухжильной силовой линии питания 17, Управляющий модуль 2 последовательно соединён с первым 8, вторым 9, третьим 10, четвертым 11, пятым 12 и шестым 13 управляемыми модулями с помощью витой пары с протоколом передачи сигнала RS-485 14. Элемент согласования 19 включен после шестого 13 управляемого модуля с помощью витой пары с протоколом передачи сигнала RS-485 14.

Дорожный светофор 1 и первый 3, второй 4 и третий 5 дополнительные дорожные светофоры содержат дополнительные секции для регулирования правым 20 и левым 21 поворотами.

В качестве канала связи 16 используется оптический канал или GSM канал.

В частности, в качестве двухжильной силовой линии питания 17 используется питание переменным током 220В, питание постоянным током 24В или аккумуляторные батареи 24В.

В частности, управляющий модуль управляет длительностью горения сигналов в дорожном светофоре, первом, втором и третьем дополнительных дорожных светофорах и первых и вторых дополнительных пешеходных светофорах по отдельности.

В частности, в качестве элемента согласования используется терминатор 120 Ом.

Особенностями предлагаемого программно-аппаратного светофорного комплекса являются:

- каждый транспортный и пешеходный светофор получает команды смены сигнала от управляющего модуля;

- до поступления смены сигнала идет постоянный обмен мониторинговой информацией с управляющим модулем;

- транспортный светофор с помощью управляемого модуля контролирует состояние всех сигналов и цифр отсчета времени горения (красных и зелёных сигналов) светофорной сигнализации на перегорание и наличия короткого замыкания, причём при возникновении такой ситуации все светофоры переходят в аварийный режим – моргание жёлтого сигнала;

- при пропадании связи с управляющим модулем все транспортные светофоры управляемого перекрёстка завершают реализацию ранее полученной команды и переходят в режим жёлтого мигания, а пешеходные светофоры – в режим отключения;

- к одному управляющему модулю управления перекрёстком можно подключить до 63 управляемых модулей, таким образом, на перекрёстке может быть до 64 управляемых светофоров;

- к светофорам подводятся всего 2 жилы электропитания и 2 жилы для связи между светофорами, что значительно увеличивает надёжность использования данной методики, в отличие от общераспространённой, вышеописанной методики, когда включение сигналов светофорной сигнализации осуществляется по отдельно выделяемым для этих целей силовым каналам, прокладываемым от отдельно устанавливаемых дорожных контроллеров к каждому сигналу светофорной сигнализации;

- табло обратного отсчёта времени транспортных и пешеходных светофоров показывает время отсчёта до окончания горения разрешающих и запрещающих сигналов светофоров, которое отображается в режиме реального времени и задаётся в процессе управления светофорами по протоколу передачи сигнала RS-485;

- использование протокола передачи RS-485 обеспечивает высокое быстродействие управления светофорной сигнализацией и помехозащищённость;

- существенное уменьшенное количество электрических проводов и электрических соединений, необходимых для управления светофорной сигнализацией;

- низкая стоимость канала связи.

Программно-аппаратный светофорный комплекс показал высокую надёжность и простоту, как в процессе проведения стендовых испытаний, так и после его внедрения на пилотном участке улично-дорожной сети в период с 2020 по 2022 годы на 32 светофорных объектах, расположенных в пределах городской агломерации города Липецка.

Изобретение относится к программно-аппаратному светофорному комплексу. Комплекс содержит: дорожный светофор с управляющим модулем, дополнительные дорожные и пешеходные светофоры, управляемые модули, витую пару с протоколом передачи сигнала RS-485, центральный пункт управления, канал связи, двухжильную силовую линию питания, секции с табло обратного отсчёта времени, элемент согласования. Управляющий модуль связан с центральным пунктом управления через канал связи. Дорожный светофор и дополнительные дорожные светофоры содержат табло обратного отсчёта времени. Дополнительные пешеходные светофоры имеют секцию с табло обратного отсчёта времени. Дорожный светофор и дополнительные дорожные светофоры согласованы с двухжильной силовой линией питания. Дополнительные пешеходные светофоры подключены к двухжильной силовой линии питания. Управляющий модуль последовательно соединён с управляемыми модулями с помощью витой пары. Достигается создание программно-аппаратного светофорного комплекса с повышенной функциональностью и надёжностью. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Программно-аппаратный светофорный комплекс, содержащий дорожный светофор с управляющим модулем, работающим на основе кода программы, формирующей длительность режимов включения запрещающих и разрешающих сигналов, отличающийся тем, что в комплекс добавлены первый, второй и третий дополнительные дорожные светофоры, первый и второй дополнительные пешеходные светофоры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой управляемые модули, витая пара с протоколом передачи сигнала RS-485, центральный пункт управления, канал связи, двухжильная силовая линия питания, секция с табло обратного отсчёта времени, элемент согласования, причём управляющий модуль и первый управляемый модуль размещены в дорожном светофоре, второй управляемый модуль установлен внутри первого дополнительного дорожного светофора, третий управляемый модуль установлен внутри второго дополнительного дорожного светофора, четвертый управляемый модуль установлен внутри третьего дополнительного дорожного светофора, пятый управляемый модуль установлен внутри первого дополнительного пешеходного светофора, шестой управляемый модуль установлен внутри второго дополнительного пешеходного светофора, управляющий модуль связан с центральным пунктом управления через канал связи, дорожный светофор и первый, второй и третий дополнительные дорожные светофоры содержат табло обратного отсчёта времени, первый и второй дополнительные пешеходные светофоры имеют секцию с табло обратного отсчёта времени, дорожный светофор и первый, второй и третий дополнительные дорожные светофоры согласованы с двухжильной силовой линией питания, первый и второй дополнительные пешеходные светофоры подключены к двухжильной силовой линии питания, управляющий модуль последовательно соединён с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым управляемыми модулями с помощью витой пары с протоколом передачи сигнала RS-485, элемент согласования включен после шестого управляемого модуля с помощью витой пары с протоколом передачи сигнала RS-485.

2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что дорожный светофор и первый, второй и третий дополнительные дорожные светофоры содержат дополнительные секции для регулирования правым и левым поворотами.

3. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что в качестве канала связи используется оптический канал или GSM канал.

4. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что в качестве двухжильной силовой линии питания используется питание переменным током 220 В, питание постоянным током 24 В или аккумуляторные батареи 24 В.

5. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что управляющий модуль управляет длительностью горения сигналов в дорожном светофоре, первом, втором и третьем дополнительных дорожных светофорах и первых и вторых дополнительных пешеходных светофорах по отдельности.

6. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что в качестве элемента согласования используется терминатор 120 Ом.