способ организации системы навигации и управления дорожным движением

Формула изобретения

1. Способ организации системы навигации и управления дорожным движением, включающий использование бортовых устройств по типу навигатора, устанавливаемых в каждое транспортное средство (ТС), имеющих встроенный радиопередатчик и чип с индивидуальным номером и информацией о данном ТС, центр управления с вычислительными мощностями и систему, обеспечивающую двухстороннюю связь между центром управления и отдельными ТС, а также позволяющую отслеживать пространственное положение ТС, отличающийся тем, что водитель каждого ТС перед поездкой вводит в бортовое устройство информацию о пункте назначения, заявка передается в центр управления, система на основе текущих данных о положении ТС и поступающих заявок прогнозирует уровень загрузки улично-дорожной сети, рассчитывает оптимальные с точки зрения суммарных потерь времени всеми пользователями маршруты для каждого ТС и передает на устройство в ТС предписываемый маршрут, в случае достижения по результатам расчета границы оптимального функционирования на каком-либо участке сети, формируется виртуальная очередь из заявок на поездки, назначенные маршруты которых проходят по этому участку, а на экране устройства в ТС появляется запрещающий движение сигнал и время его действия с обратным отсчетом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расчет маршрутов в центре управления происходит по принципу отыскания кратчайшего маршрута для каждого ТС, чем достигается пользовательское равновесие Уордропа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что заявка на поездку и получение ответа может осуществляться не только с устройства, смонтированного в ТС, но и с мобильного устройства, например телефона, находящегося у пользователя.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отслеживание положения ТС на УДС осуществляется при помощи спутникового позиционирования.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в систему управления интегрирована информационная система, сообщающая о возможности совершения предполагаемой поездки на общественном транспорте и указывающая ближайший остановочный пункт, а также стоимость и время поездки.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусмотрена возможность взимания платы за право выезда на УДС без ожидания в виртуальной очереди.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае крайней необходимости предусмотрена возможность выезда на УДС вне очереди после подачи специального сигнала в центр управления.

8. Способ по пп.1-7, отличающийся тем, что при определении оптимальных маршрутов итерационно оптимизируются как сами маршруты, так и режимы светофорного регулирования, показания знаков переменной информации и другие параметры организации дорожного движения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автомобильного транспорта, а именно к управлению движением транспортных потоков, и может применяться для управления движением на улично-дорожной сети (УДС) населенных пунктов и сети автомобильных дорог.

При превышении уровня пропускной способности элементов УДС возникают заторы и резко возрастают задержки транспорта. Предлагаемое изобретение нацелено на регулирование объемов выезжающего на УДС транспорта для обеспечения оптимального режима работы УДС.

Известен ряд систем и методов, связанных с управлением движением транспортных потоков на УДС, основывающихся на сборе и анализе текущей информации о состоянии движения и передающих информацию о проблемных местах, либо рекомендующих маршруты движения для отдельных транспортных средств (ТС), обеспечивающие минимальное время проезда в данных условиях (РФ № 2407060; РФ № 2004104375; РФ № 2009137368; SG № SG 173686; JP № JP 2010210284; CN № CN 101751794; JP № JP 2008217414; US № 7,761,225; US № 8,103,435; US № 7,925,425; US № 7,689,348; US № 7,671,764).

Недостатком данных систем является отсутствие каких-либо мер по предупреждению возникновения заторов, а лишь только информирование о них.

Известно устройство (патент РФ № 2391712 «Устройство регулирования транспортного потока», опубл. 10.06.2010), позволяющее организовать систему регулирования плотности транспортного потока на отдельных участках УДС.

Недостатком системы управления на основе таких устройств является перенос транспортных заторов на другие участки УДС, а не их ликвидация.

Известна система (патент US № 7,761,225 «Routing method and system», опубл. 20.07.2010), рассчитывающая кратчайшие по времени маршруты на основе данных о пунктах назначения поездок, указанных самими пользователями.

Недостатком системы является отсутствие мер по сдерживанию потоков.

Известна система (патент WO 2011126215 «Traffic flow control and dynamic path providing system linked with real-time traffic network structure control based on bidirectional communication function-combined vehicle navigation, and method thereof», опубл. 13.10.2011), рассчитывающая системно-оптимальные маршруты на основе данных о пунктах назначения поездок, указанных самими пользователями, а также скорости и текущем положении, при этом также оптимизирующая работу технических средств организации дорожного движения. Недостатком системы является отсутствие мер по сдерживанию потоков.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является система управления дорожным движением (патент CN 102044147 «Road traffic flow management control system», опубл. 04.05.2011), отслеживающая состояние транспортных потоков, которая в случае заторов направляет потоки по маршрутам объезда, при этом регулируя доступ к перегруженным участкам вплоть до запрета выезда на УДС.

Недостатком системы является пассивное наблюдение за потоками и применение управляющих воздействий только при угрозе возникновения затора и уже непосредственно на сети посредством сигнальных устройств, частичное ограничение выезда на УДС в этом случае осуществляется только для определенных парковок и мест стоянки, где также должны быть установлены специальные сигнальные устройства.

Задача изобретения состоит в том, чтобы не допускать перегрузки УДС посредством регулирования доступа на нее каждого ТС еще до начала поездки. Способ организации системы навигации и управления дорожным движением подразумевает использование бортовых устройств по типу навигатора, устанавливаемых в каждое транспортное средство (ТС), имеющих встроенный радиопередатчик и чип с индивидуальным номером и информацией о данном ТС, центр управления с вычислительными мощностями и систему, обеспечивающую двухстороннюю связь между центром управления и отдельными ТС, а также позволяющую отслеживать пространственное положение ТС, и заключается в том, что водитель каждого ТС перед поездкой вводит в бортовое устройство информацию о пункте назначения, заявка передается в центр управления, система на основе текущих данных о положении ТС и поступающих заявок прогнозирует уровень загрузки улично-дорожной сети, рассчитывает оптимальные с точки зрения суммарных потерь времени всеми пользователями маршруты для каждого ТС и передает на устройство в ТС предписываемый маршрут, в случае достижения по результатам расчета границы оптимального функционирования на каком-либо участке сети, формируется виртуальная очередь из заявок на поездки, назначенные маршруты которых проходят по этому участку, а на экране устройства в ТС появляется запрещающий движение сигнал и время его действия с обратным отсчетом. Расчет маршрутов в центре управления может происходить по принципу отыскания кратчайшего маршрута для каждого ТС, чем достигается пользовательское равновесие Уордропа. Заявка на поездку и получение ответа может осуществляться не только с устройства, смонтированного в ТС, но и с мобильного устройства, например телефона, находящегося у пользователя. Отслеживание положения ТС на УДС также может осуществляться при помощи спутникового позиционирования. В систему управления, работающую данным способом, может быть интегрирована информационная система, сообщающая о возможности совершения предполагаемой поездки на общественном транспорте и указывающая ближайший остановочный пункт, а также стоимость и время поездки. Может быть предусмотрена возможность взимания платы за право выезда на УДС без ожидания в виртуальной очереди. В случае крайней необходимости может быть предусмотрена возможность выезда на УДС вне очереди после подачи специального сигнала в центр управления. При определении оптимальных маршрутов могут итерационно оптимизироваться как сами маршруты, так и режимы светофорного регулирования, показания знаков переменной информации и другие параметры организации дорожного движения.

Общественному транспорту, такси и автомобилям спецслужб предоставляется безусловное право выезда на УДС. Центр управления должен включать в себя компьютерное оборудование с вычислительными возможностями, позволяющими оперировать моделью УДС и матрицей корреспонденции контролируемой им области в режиме близком к режиму реального времени. После истечения времени ожидания и получения разрешения на начало движения пользователь сможет достичь пункта назначения с минимальными задержками, при этом суммарное время ожидания и поездки будет гарантированно не превышать время поездки при неконтролируемом доступе на УДС. За нарушение требования запрещающего сигнала и отклонение от предписанного маршрута должна быть предусмотрена административная ответственность. Для обеспечения стабильности работы системы и предотвращения злоупотребления возможностью раннего бронирования права выезда на УДС, время действия полученного разрешения на поездку должно быть ограничено, например 5 минутами.

В системе, организованной предлагаемым способом, должна быть предусмотрена возможность совершения поездки вне очереди в случае крайней необходимости (опасность для жизни, здоровья или имущества), для этого пользователь должен послать специальный сигнал в центр управления, после чего он может начать движение. При получении сигнала с пользователем связывается диспетчер и высылает навстречу бригаду скорой помощи, наряд полиции, спасателей и т.д. Для обеспечения возможности совершения срочных поездок, не связанных с экстренными ситуациями, может быть предусмотрена возможность платного проезда вне очереди. Для этого из общего допускаемого объема движения выделяется резерв, за счет которого разрешаются платные поездки вне очереди. Объем резерва и стоимость поездки вне очереди будут определяться уровнем спроса на данную услугу в процессе эксплуатации. Также может быть предусмотрена возможность забронировать платную поездку заранее для совершения важных поездок, для которых прибытие в срок имеет критическое значение.

Технический эффект, таким образом, заключается в том, что улично-дорожная сеть при любой нагрузке будет работать в режиме, близком к оптимальному, экономится существенная часть времени, а время ожидания, которое все равно было бы потеряно в пробках, может быть потрачено более эффективно и с меньшим уровнем стресса. При этом обеспечивается стабильная работа наземного пассажирского транспорта и возможность беспрепятственного движения автомобилей спецслужб. Кроме этого значительно снижаются объемы потребления топлива и соответственно вредных выбросов за счет повышения плавности и скорости потоков.