RU2751133C1

RU2751133C1 - System for centralised control of speeds of road vehicles

Info

Publication number: RU2751133C1
Application number: RU2020123873A
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Кнорре
Original assignee: Евгений Николаевич Кнорре
Priority date: 2020-07-19
Filing date: 2020-07-19
Publication date: 2021-07-08

Abstract

FIELD: controlling.

SUBSTANCE: invention relates to a system for controlling speeds for road vehicles. The system includes a computer control point, a system for real-time vehicle positioning, and a system for two-way data transmission between the vehicle and the computer control point. When a vehicle enters the operating area of the system, a connection is established between the control point and the vehicle. The system remotely controls the speed of the vehicle within the limits defined by the driver. The driver therein controls the path and the maximum speed of the vehicle.

EFFECT: increased traffic safety and, as a result, increased throughput capacity of the road section in the operating area of the system are achieved.

1 cl

Description

Изобретение относится к области систем управления дорожным движением, в частности к системам дистанционного управления скоростью дорожных транспортных средств.The invention relates to the field of traffic control systems, in particular to systems for remote control of the speed of road vehicles.

Предлагаемая система контролирует участок дороги и состоит из стационарного центрального вычислительного устройства, системы определения местоположения транспортных средств на дороге в реальном времени и системы связи, обеспечивающей двустороннюю передачу данных между транспортными средствами и центральным вычислительным устройством, при этом все транспортные средства должны быть оснащены устройствами, позволяющими управлять скоростью транспортного средства дистанционно по командам от центрального вычислительного устройства (пример возможной реализации такого управления описан в патенте RU 2730701).The proposed system monitors a section of the road and consists of a stationary central computing device, a system for determining the location of vehicles on the road in real time and a communication system that provides two-way data transmission between vehicles and a central computing device, while all vehicles must be equipped with devices that allow control the vehicle speed remotely by commands from a central computing device (an example of a possible implementation of such control is described in patent RU 2730701).

Уровень техники: патент RU 2564628.Prior art: patent RU 2564628.

Целью изобретения является повышение безопасности дорожного движения и пропускной способности дорог.The aim of the invention is to improve road safety and road traffic capacity.

Принцип действия системы централизованного управления скоростями дорожных транспортных средствThe principle of operation of the centralized speed control system for road vehicles

При въезде транспортного средства в зону действия описываемой системы начинается определение его местоположения в режиме реального времени и передача этих данных в центральное вычислительное устройство, устанавливается двусторонняя связь между транспортным средством и центральным вычислительным устройством, после чего управление скоростью транспортного средства происходит по командам от центрального вычислительного устройства. При этом водитель транспортного средства имеет возможность снизить скорость движения вплоть до полной остановки. Таким образом, в зоне действия описываемой системы управление скоростями всех транспортных средств осуществляется центральным вычислительным устройством, а водители контролируют только траектории движения и максимальную скорость своего транспортного средства. Центральное вычислительное устройство на основании данных, получаемых от транспортных средств и системы определения местоположения транспортных средств, рассчитывает прогноз развития дорожной ситуации, составляет план движения транспортных средств так, чтобы обеспечить безаварийное движение и максимальную пропускную способность дороги и регулирует скорости транспортных средств в соответствии с этим планом. И прогноз развития дорожной ситуации, и план движения транспортных средств корректируются с достаточно высокой частотой (10-20 раз в секунду) с тем, чтобы описываемая система управления скоростями движения успевала реагировать на быстро меняющуюся дорожную ситуацию.When a vehicle enters the coverage area of the described system, its position is determined in real time and this data is transmitted to the central computing device, a two-way communication is established between the vehicle and the central computing device, after which the vehicle speed is controlled by commands from the central computing device ... In this case, the driver of the vehicle has the opportunity to reduce the speed of movement up to a complete stop. Thus, in the coverage area of the described system, the speed control of all vehicles is carried out by a central computing device, and drivers only control the trajectory of movement and the maximum speed of their vehicle. The central computing device, based on the data received from the vehicles and the vehicle positioning system, calculates the forecast of the development of the traffic situation, draws up a traffic plan for vehicles so as to ensure accident-free traffic and maximum road capacity and adjusts the speed of vehicles in accordance with this plan ... Both the forecast of the development of the traffic situation and the traffic plan of vehicles are adjusted at a sufficiently high frequency (10-20 times per second) so that the described speed control system has time to respond to a rapidly changing traffic situation.

Примеры возможной реализации и применения системы централизованного управления скоростями транспортных средствExamples of possible implementation and application of a centralized vehicle speed control system

ПерекрестокCrossroads

На расстоянии нескольких сот метров до пересечения дорог начинается зона действия системы централизованного управления скоростями транспортных средств. В этой зоне работает беспроводная сеть Wi-Fi, которая связана с центральным вычислительным устройством. Попадая в зону действия этой сети, транспортное средство, которое также оснащено модулем Wi-Fi, автоматически подключается к этой сети, создавая тем самым канал двусторонней передачи данных с центральным вычислительным устройством, после чего транспортное средство передает свой уникальный идентификатор (например, регистрационный номер), и происходит регистрация транспортного средства в системе централизованного управления скоростями транспортных средств. После этого на транспортном средстве включается радиопередатчик и ультразвуковой излучатель, которые синхронно с периодичностью 10-20 раз в секунду излучают кодовую посылку, в которой закодирована следующая информация: уникальный идентификатор транспортного средства, положение педали акселератора (или скорость, которая соответствует этому положению), положение переключателя сигналов поворота, а также дополнительная информация: наличие у транспортного средства приоритета (для спецтранспорта), длина транспортного средства (т.к. для длинномерного транспортного средства требуется большее время для проезда перекрестка) и т.д. Вдоль дороги располагаются совмещенные приемники радио- и ультразвукового сигналов. Так как скорости распространения радио- и ультразвукового сигналов различны, то до каждого совмещенного приемника ультразвуковой сигнал придет с задержкой относительно радиосигнала. По величине этой задержки вычисляется расстояние от транспортного средства до приемника, а при наличии трех и более приемников вычисляется точное местоположение транспортного средства. Эта информация, обновляющаяся 10-20 раз в секунду, передается в центральное вычислительное устройство. Возможны и другие способы локации транспортных средств и создания канала двусторонней передачи данных.At a distance of several hundred meters before the intersection of the roads, the coverage area of the centralized vehicle speed control system begins. In this area, a Wi-Fi wireless network operates, which is connected to a central computing device. Once in the coverage area of this network, the vehicle, which is also equipped with a Wi-Fi module, automatically connects to this network, thereby creating a two-way data transmission channel with a central computing device, after which the vehicle transmits its unique identifier (for example, registration number) , and the vehicle is registered in the centralized vehicle speed control system. After that, a radio transmitter and an ultrasonic emitter are switched on on the vehicle, which, synchronously with a frequency of 10-20 times per second, emit a code message, in which the following information is encoded: the unique identifier of the vehicle, the position of the accelerator pedal (or the speed corresponding to this position), the position turn signal switch, as well as additional information: whether the vehicle has a priority (for special vehicles), the length of the vehicle (since a long vehicle requires more time to pass the intersection), etc. Combined receivers of radio and ultrasonic signals are located along the road. Since the propagation velocities of the radio and ultrasonic signals are different, the ultrasonic signal will arrive with a delay relative to the radio signal to each combined receiver. This delay is used to calculate the distance from the vehicle to the receiver, and if there are three or more receivers, the exact position of the vehicle is calculated. This information, updated 10-20 times per second, is transmitted to the central computing device. There are other ways to locate vehicles and create a two-way data transmission channel.

На основании информации, полученной от транспортного средства и от системы определения местоположения, центральным вычислительным устройством рассчитывается скорость движения каждого транспортного средства и прогноз развития дорожной ситуации на промежуток времени (20-30 секунд), достаточный для плавного снижения скорости транспортных средств, которые потенциально могут столкнуться. Также центральным вычислительным устройством составляется план последовательности проезда перекрестка транспортными средствами, находящимися в зоне действия системы централизованного управления скоростями. В этом плане каждому транспортному средству назначается промежуток времени, в течение которого оно должно проехать перекресток. Based on the information received from the vehicle and from the positioning system, the central computing device calculates the speed of each vehicle and predicts the development of the traffic situation for a period of time (20-30 seconds), sufficient to smoothly reduce the speed of vehicles that could potentially collide ... Also, the central computing device draws up a plan for the sequence of passage of the intersection by vehicles located in the coverage area of the centralized speed control system. In this plan, each vehicle is assigned a period of time during which it must pass the intersection.

После регистрации транспортного средства в системе водитель уведомляется об этом и управление скоростью переходит под контроль центрального вычислительного устройства. С этого момента водитель должен удерживать педаль акселератора в положении, соответствующем максимальной скорости, при которой он уверенно контролирует движение транспортного средства, и на которой он хотел бы проехать перекресток. Для этого режим работы спидометра должен изменяться после регистрации в системе: вместо реальной скорости транспортного средства спидометр должен показывать скорость, соответствующую положению педали акселератора. Центральное вычислительное устройство может регулировать скорость в пределах от 0 до максимальной скорости, задаваемой водителем положением педали акселератора. Таким образом, при возникновении опасной дорожной ситуации, не контролируемой центральным вычислительным устройством, водитель имеет возможность в любой момент снизить скорость движения вплоть до полной остановки. Также, если водитель хочет повернуть на перекрестке, он должен включить сигнал поворота, чтобы уведомить центральное вычислительное устройство о своих намерениях и перестроиться в соответствующую полосу движения.After the registration of the vehicle in the system, the driver is notified of this and the speed control is transferred under the control of the central computing device. From this point on, the driver must hold the accelerator pedal in the position corresponding to the maximum speed at which he can confidently control the movement of the vehicle, and at which he would like to drive through the intersection. For this, the operating mode of the speedometer must be changed after registration in the system: instead of the real speed of the vehicle, the speedometer must show the speed corresponding to the position of the accelerator pedal. The central computer can adjust the speed from 0 to the maximum speed set by the driver with the position of the accelerator pedal. Thus, in the event of a dangerous traffic situation that is not controlled by a central computing device, the driver has the opportunity to reduce the speed at any time up to a complete stop. Also, if the driver wants to turn at an intersection, he must turn on the turn signal to notify the central computing device of his intentions and change to the appropriate lane.

План последовательности проезда перекрестка рассчитывается так, чтобы обеспечить максимальную пропускную способность, и назначенный для каждого транспортного средства промежуток времени для проезда перекрестка не пересекался с промежутками времени, назначенными для транспортных средств, движущихся по другим направлениям. Скорости транспортных средств регулируются так, чтобы между ними поддерживалась безопасная дистанция, и каждое транспортное средство приблизилось к перекрестку точно к началу запланированного для него промежутка времени в соответствии с планом последовательности проезда перекрестка, и проехало перекресток в запланированный промежуток времени.The intersection sequence plan is designed to maximize capacity, and the time allocated for each vehicle to travel through the intersection does not overlap with the time allocated for vehicles traveling in other directions. Vehicle speeds are adjusted so that a safe distance is maintained between them, so that each vehicle approaches the intersection exactly at the start of its scheduled time interval in accordance with the intersection sequence plan, and passes the intersection at the planned time interval.

После проезда перекрестка отменяется регистрация транспортного средства в системе, его радио- и ультразвуковой излучатели отключаются, спидометр переходит в обычный режим работы, и управление скоростью полностью переходит под контроль водителя, о чем он получает голосовое уведомление.After passing the intersection, the registration of the vehicle in the system is canceled, its radio and ultrasonic emitters are turned off, the speedometer switches to normal operation, and the speed control is completely under the control of the driver, about which he receives a voice notification.

Центральное вычислительное устройство передает транспортному средству команды для управления скоростью, а также может передавать голосовые рекомендации водителю, например, о перестроении в другую полосу движения для скорейшего проезда перекрестка.The central computing device transmits commands to the vehicle to control the speed, and can also transmit voice recommendations to the driver, for example, about changing lanes to pass an intersection as soon as possible.

Применение системы централизованного управления скоростями транспортных средств на перекрестке сделает ненужным применение светофоров, т.к. движение всех транспортных средств контролируется одним вычислительным устройством, и каждое транспортное средство проезжает перекресток на большой скорости в промежуток времени, когда на перекрестке отсутствуют транспортные средства пересекаемого направления. Исчезнут простои транспорта на красный сигнал светофора при отсутствии транспорта на пересекаемом направлении. Также будут не нужны перекрестки с круговым движением, сильно замедляющие транспортные потоки. Таким образом, применение предлагаемой системы значительно увеличит пропускную способность перекрестков. Также уменьшится количество дорожно-транспортных происшествий, т.к. все транспортные средства двигаются по единому плану, рассчитанному компьютером на основании полной информации обо всех транспортных средствах в контролируемой зоне, и время реакции системы на изменение дорожной ситуации намного меньше времени реакции водителя. Также аварийность уменьшится за счет того, что в зоне действия системы будут невозможны нарушения скоростного режима, и дорожно-транспортное происшествие будет возможно только при резком неожиданном изменении траектории движения транспортного средства водителем, когда экстренное торможение системой централизованного управления этого и соседних транспортных средств не сможет предотвратить столкновение. В случае возникновения дорожно-транспортного происшествия установление обстоятельств и виновника не составит труда, т.к. вся информация о движении транспортных средств в зоне действия системы сохраняется в памяти центрального вычислительного устройства.The use of a centralized vehicle speed control system at an intersection will make the use of traffic lights unnecessary. the movement of all vehicles is controlled by one computing device, and each vehicle passes the intersection at high speed during a period of time when there are no vehicles in the intersection direction. The downtime of transport at a red traffic light will disappear in the absence of transport in the crossed direction. Also, there will be no need for roundabouts, which greatly slow down traffic flows. Thus, the use of the proposed system will significantly increase the traffic capacity of intersections. The number of road accidents will also decrease, because all vehicles move according to a single plan calculated by a computer based on complete information about all vehicles in the controlled area, and the system's reaction time to a change in the traffic situation is much less than the driver's reaction time. Also, the accident rate will decrease due to the fact that violations of the speed limit will not be possible in the system's coverage area, and a road traffic accident will be possible only with a sharp unexpected change in the vehicle's trajectory by the driver, when emergency braking by the centralized control system of this and neighboring vehicles will not be able to prevent collision. In the event of a road traffic accident, establishing the circumstances and the culprit will not be difficult, because all information about the movement of vehicles in the coverage area of the system is stored in the memory of the central computing device.

Участок дороги с ограниченной видимостьюRoad section with limited visibility

В настоящее время обгон на участках дорог с ограниченной видимостью запрещен, что часто приводит к скоплению большого количества транспортных средств, следующих за тихоходным транспортным средством, т.е. к снижению пропускной способности таких участков дорог, а иногда и к тяжелым дорожно-транспортным происшествиям, если водитель, нарушая ПДД, все-таки совершает обгон на таком участке.Currently, overtaking on sections of roads with limited visibility is prohibited, which often leads to the congestion of a large number of vehicles following a slow-moving vehicle, i.e. to a decrease in the throughput of such sections of roads, and sometimes to serious traffic accidents, if the driver, violating traffic rules, nevertheless overtakes on such a section.

Применение предлагаемой системы централизованного управления скоростями транспортных средств позволит разрешить эту ситуацию. Весь участок дороги с ограниченной видимостью охватывается этой системой. Центральное вычислительное устройство получает полную информацию о движении всех транспортных средств в контролируемой зоне и регулирует их скорости движения. Если водитель хочет совершить маневр обгона, он включает левый сигнал поворота, и информация об этом передается в центральное вычислительное устройство. Центральное вычислительное устройство рассчитывает возможность безопасного совершения этого маневра исходя из местоположения и скоростей транспортных средств как встречного, так и попутного направлений, и составляет план совершения маневра обгона. Если расчет показывает возможность совершения обгона, водитель получает голосовое уведомление об этом, и только после этого он имеет право выехать на полосу встречного движения и совершить маневр, при этом он контролирует только траекторию и максимальную скорость движения транспортного средства, а управляет скоростью центральное вычислительное устройство. Если по какой либо причине (недостаточная мощность двигателя обгоняющего транспортного средства или низкая максимальная скорость, задаваемая водителем) маневр обгона не может быть завершен в запланированное центральным вычислительным устройством время и прогноз развития дорожной ситуации показывает вероятность возникновения аварийной ситуации, центральное вычислительное устройство снижает скорость совершающего обгон транспортного средства и оповещает водителя о невозможности завершения маневра и необходимости вернуться в свою полосу движения. Также, при необходимости, могут быть снижены скорости транспортных средств, как встречного, так и попутного направления.Application of the proposed system of centralized control of vehicle speeds will allow to resolve this situation. The entire road section with limited visibility is covered by this system. The central computing device receives complete information about the movement of all vehicles in the controlled area and regulates their speed. If the driver wants to make an overtaking maneuver, he turns on the left turn signal, and this information is transmitted to the central computer. The central computing device calculates the possibility of safely performing this maneuver based on the location and speeds of vehicles in both oncoming and passing directions, and draws up a plan for the overtaking maneuver. If the calculation shows the possibility of overtaking, the driver receives a voice notification about this, and only after that he has the right to enter the oncoming lane and make a maneuver, while he controls only the trajectory and maximum speed of the vehicle, and the speed is controlled by the central computing device. If for any reason (insufficient engine power of the overtaking vehicle or low maximum speed set by the driver) the overtaking maneuver cannot be completed at the time planned by the central computing device and the forecast of the traffic situation development shows the likelihood of an emergency, the central computing device reduces the speed of the overtaking person vehicle and notifies the driver about the impossibility of completing the maneuver and the need to return to his lane. Also, if necessary, the speed of vehicles, both in the opposite direction and in the same direction, can be reduced.

Если расстояние до ближайшего транспортного средства встречного направления достаточно велико, маневр обгона тихоходного средства может безопасно осуществляться сразу несколькими транспортными средствами «колонной», для этого сразу несколько водителей получают от центрального вычислительного устройства разрешение на выезд на полосу встречного движения.If the distance to the nearest vehicle in the opposite direction is large enough, the maneuver of overtaking a slow-moving vehicle can be safely carried out by several vehicles in a "column" at once, for this, several drivers at once receive permission from the central computing device to enter the oncoming lane.

Таким образом, применение заявленной системы централизованного управления скоростями транспортных средств на участках дорог с ограниченной видимостью позволит уменьшить скопление транспортных средств на таких участках, т.е. повысить пропускную способность. Также уменьшится количество дорожно-транспортных происшествий, т.к. выполнение потенциально опасного маневра обгона будет происходить под управлением компьютера после точного расчета, а не по примерным прикидкам и оценкам водителем дорожной ситуации, и в зоне действия системы будут невозможны нарушения скоростного режима.Thus, the application of the claimed system of centralized vehicle speed control on road sections with limited visibility will reduce the congestion of vehicles on such sections, i.e. increase throughput. The number of road accidents will also decrease, because the performance of a potentially dangerous overtaking maneuver will be carried out under the control of a computer after an accurate calculation, and not according to rough estimates and estimates by the driver of the road situation, and violations of the speed limit will be impossible in the area of the system.

Предлагаемая система централизованного управления скоростями дорожных транспортных средств может быть применена и на других участках дорог, где передача управления скоростью транспортного средства компьютеру приведет к снижению аварийности и увеличению пропускной способности.The proposed system of centralized speed control of road vehicles can be applied on other sections of the road, where the transfer of vehicle speed control to a computer will lead to a decrease in accidents and an increase in throughput.

Claims

A speed control system for road vehicles, including a computer control center, a real-time vehicle positioning system and a two-way data transmission system between vehicles and a computer control center, characterized in that the claimed system manages a fleet of vehicles that are constantly changing over time. devices that allow you to control the speed of the vehicle remotely, as well as the fact that it controls only the speed of the vehicle within the limits limited by the driver, and the trajectory is determined by the driver of the vehicle.