CC BY
176
УДК 656.13:004.89
Воробьев Андрей Игоревич
ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет»
Россия, Москва1 Доцент, кандидат технических наук E-Mail: andrey552@yandex.ru
Короткова Юлия Александровна
ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет»
Россия, Москва Доцент, кандидат технических наук E-Mail: 5839168@mail.ru
Автоматизированная система взвешивания транспортных средств в движении
Аннотация: Рост грузооборота в Российской Федерации ведет к увеличению подвижного состава, из-за чего время прохождения пунктов взвешивания увеличивается. Рост числа крупногабаритных транспортный средств на дорогах Российской Федерации пагубно влияет на состояния дорожного полотна. Для того чтобы минимизировать возникающие заторы, снизить время прохождения пункта взвешивания, минимизировать пагубное влияния на дорожное полотно и оптимизировать процесс прохождения пункта взвешивания в целом, необходимо разработать систему, которая в автоматическом режиме способна собирать необходимую информацию о транспортном потоке, передавать ее на посты дорожнопатрульной службы и в центр обработки данных, а так же перераспределять поток нарушителей на пункты статического взвешивания. Внедрения на дороги РФ динамической системы весового контроля позволит значительно снизить нагрузку на дорожное полотно и время прохождения пунктов взвешивания.
При создании системы, важной частью для её правильного функционирования, является грамотно построенная концепция её работы. Для этого необходимо подобрать удовлетворяющее поставленным задачам оборудование, а также разработать последовательность его взаимодействия между друг другом и органами управления. Г рамотно построенная концепция работы системы уже на этапе проектирования, является важной частью для дальнейшей эффективной работы подсистемы.
Ключевые слова: Интеллектуальная транспортная система; динамическая система весового контроля; пункт взвешивания; состояние дорожного полотна; крупногабаритные транспортные средства; транспортный поток.
Идентификационный номер статьи в журнале 21ТУЫ214
1 125319, г. Москва, Ленинградский пр., 64 1
Перевозки различных типов грузов при помощи автомобильного транспорта являются наиболее распространенными на территории РФ. С каждым годом грузооборот автомобильного транспорта неуклонно растет, что ведет к росту числа крупногабаритных транспортных средств (ТС) на дорогах РФ. Рост объемов таких перевозок не только пагубно влияет на состояния дорожного полотна, но и ведет к росту заторовых ситуаций, что значительно увеличивает время доставки груза и приводит к росту затрат как со стороны перевозчика, так и со стороны владельца дорог или государства.
Для снижения вреда, причиняемого дорожному полотну, а также для снижения времени, затрачиваемого на взвешивания ТС, необходимо разработать систему весового контроля, способную проводить взвешивание в автоматическом режиме и без непосредственной остановки ТС.
Разработка концепции динамической системы весового контроля
Динамическая система весового контроля (ДСВК) включает в себя широкий перечень оборудования, выполняющего заданный функциональный набор и обладающего определенным опциональным пакетом. Для достижения высоких показателей работоспособности системы, необходимо выстроить четкую структуру взаимодействия оборудования между собой и схему его расстановки. Основной функцией ДСВК является снижение транспортных коллапсов на пунктах весового контроля, а также ужесточение контроля грузовых ТС.[1]
На базе тестово-полигонного комплекса МАДИ (Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет, Россия, г.Москва) «Умная дорога» была разработана тестовая модель ДСВК.[2] Исходя из натурных исследований, было принято концептуальное решение по размещению оборудования в соответствии с планом указанном ниже (рис.1).
Контроллер управления динамической весоизмерительной платформой
Камера фотовидеофиксации
Водитель транспортного средства с регистрационным знаком Т222ММ199 просьба проследовать на пункт взвешивания
Детектор транспорта
ЗПИ
Платформа динамического взвешивания ТС
Платформа статического взвешивания ТС
Модуль управления подсистемой информиров ания УДД И детектирования ТП
Модуль управления подсистемой распознавания ГРЗ
Модуль управления калибровки и тестирования подсистем
Контроллер управления подсистемой статического взвешивания
Модуль управления подсистемой динамического взвешивания ТС
Модуль управления подсистемой статического взвешивания ТС
ЦОД
Стационарный пост ДПС
Рис. 1. Концепция работы динамической системы весового контроля (составлено авторами)
Схема расстановки оборудования разработана на основе натурных исследований и необходимости поочередного замера заданных параметров для обеспечения работоспособного состояния ДСВК. Первым комплексом замеряемых параметров являются параметры транспортного потока. Данные с головного устройства подсистемы детектирования обрабатываются на промышленном компьютере и передаются на объединенный модуль управления, включающий в себя модуль работы с двумя подсистемами: подсистемой информирования участников дорожного движения и подсистемой детектирования, входящий в состав линейного сервера, установленного на улично-дорожной сети. С помощью подсистемы детектирования замеряются параметры транспортного потока, на основании которых подсистема информирования проводит работу с банком стандартных сообщений (БСС). Стоит отметить, что периодичность проведения замеров параметров транспортного потока является варьирующейся величиной и принимает различные значения для конкретного временного интервала в зависимости от количества и средней скорости движения транспортного потока. Данную программную обработку и корректировку проводимого замера параметров необходимо проводить для минимизации загрузки локальных сетей и вычислительных мощностей ДСВК. Помимо проведения замера параметров транспортного потока подсистема детектирования отправляет пакеты с тестовыми данными на линейный сервер. Данная информация позволяет как в автоматическом, так и в ручном режиме проводить мониторинг и детальное тестирование работы подсистемы.
Подсистема динамического взвешивания включает в себя оборудование обеспечивающие измерение весовых характеристик ТС в движении: платформа динамического измерения ТС, контроллер управления динамической весоизмерительной платформой и модуль управления подсистемой динамического взвешивания. При наезде ТС на грузоприемную платформу, происходит изменение длины волны лазера, на основании чего производятся замеры. Контроллер управления динамической весоизмерительной платформой производит первичную обработку измеренных данных, тестирует оборудование, установленное в грузоприемной платформе, а также отправляет собранный пакет данных на модуль управления подсистемой динамического взвешивания. Стоит отметить, что модуль управления также входит в состав линейного сервера, установленного на улично-дорожной сети. Модуль управления осуществляет тестирование комплекса оборудования, установленного в динамической платформе, обработку измеренных параметров и формирует пакеты данных для передачи их на модуль управления подсистемой информирования, а также на пост ДПС и в центр обработки данных. Данные, передаваемые на стационарный пост ДПС и модуль управления подсистемой информирования участников дорожного движения, являются наименее емкими и содержат в себе только информацию о нагрузке на ось ТС. Пакет данных, передаваемый в центр обработки данных, помимо вышеуказанной информации включает в себя пакет тестовых данных и косвенных параметров, замеренных во время работы подсистемы. Стоит отметить, что комплекс оборудования, смонтированный в динамической платформе, также измеряет температуру дорожного полотна с целью определения ряда параметров необходимых для поддержания температуры внутри измерительного комплекса динамической платформы. Данный параметр синхронизируется с другой тестовой информацией, передающейся в центр обработки данных, что позволяет определить наиболее неблагоприятные погодные условия для работы динамической платформы и при необходимости внести корректировки при настройке системы и конструктивные изменения для определенных регионов установки.
Подсистема распознавания государственного регистрационного знака включает в себя камеру фотовидеофиксации и модуль управления. [3] Камера фотовидеофиксации оборудована инфракрасной вспышкой и позволяет распознавать государственный регистрационный знак ТС в темное время года и в условиях ограниченной видимости. Данные, полученные с помощью
подсистемы распознавания государственного регистрационного знака на линейном сервере, синхронизируются с данными полученными с подсистемы динамического взвешивания ТС и формируются в общий пакет, который перенаправляется на модуль управления подсистемой информирования и стационарный пост ДПС. На основании этих данных модуль подсистемы информирования проводит анализ и формирует сообщение, выводимое на динамическое информационное табло, а в некоторых ситуациях и на знак переменной информации. Стоит отметить, что для конкретного случая, возникшего на улично-дорожной сети, сообщение может быть выбрано из БСС или сгенерировано на основании шаблонов, заложенных в БСС.
Подсистема информирования обладает определенным перечнем оборудования, разделяющимся на две группы: оборудование информирования участников дорожного движения и оборудование управления и тестирования указанной подсистемы. Информирование участников дорожного движения осуществляется на основании данных, собранных с оборудования трех подсистем: детекторов транспортного потока, динамической платформы весового контроля и оборудования, входящего в комплекс распознавания государственного регистрационного знака. Стоит отметить, что на основании данных, собранных с помощью подсистемы детектирования, устанавливается скоростной режим транспортного потока на всем протяжении участка установки ДСВК. Скоростной режим выводится с помощью знаков переменной информации и может разниться на протяжении обозначенного участка. Корректировка данного параметра позволит значительно снизить вероятность возникновения дорожных коллапсов, повысить безопасность дорожного движения (БДД) на данном участке, структурировать транспортный поток и повысить точность измерения весовых параметров транспортного средства с помощью динамической платформы. На основании данных, измеренных с помощью динамической платформы и полученных при проведении процедуры распознавания государственного регистрационного знака, модуль управления подсистемой информирования участников дорожного движения формирует сообщение и выводит его на динамическое информационное табло для перенаправления на пост статического взвешивания транспортных средств, превышающих максимально разрешенную массу перевозимого груза. Стоит отметить, что количество знаков переменной информации и динамических информационных табло не является фиксированной величиной и определяется для каждого проекта на основании проведения детального и комплексного анализа геометрических параметров улично-дорожной сети, а также параметров ТС, движущихся по данному направлению.
Подсистема статического взвешивания является заключительным звеном в работе ДСВК. Данная подсистема включает в себя следующий перечень оборудования: грузоприемную платформу (платформу статического взвешивания) и контроллер управления. Грузоприемная платформа в зависимости от своей конструкции может проводить поосное взвешивание или взвешивание всего ТС одновременно. Контроллер управления статической платформы принимает данные от статической платформы взвешивания, обрабатывает их и передает на линейный сервер. Кроме данных о проведенной процедуре взвешивания контроллер направляет информацию о проведенном тестировании оборудования перед началом и по завершению процедуры взвешивания одного ТС. Линейный сервер принимает информацию от котроллера статической подсистемы весового контроля, сравнивает ее с показаниями, полученными при взвешивании того же автомобиля с помощью подсистемы динамического весового контроля и на основании этих данных рассчитывает коэффициент погрешности измерения (Кпог.изм.), а также разность в проведенных измерениях(Азм). Указанные расчеты необходимы для проведения взаимного тестирования оборудования и выявления погрешностей сделанных измерений в зависимости от условий проведения процедуры взвешивания. Стоит отметить, что на основании данной процедуры можно проводить
детальный анализ работы системы, проводить ее программную и конструктивную доработку, а также выявлять наиболее неблагоприятные и наиболее комфортные условия для ее работы.
Стационарный пост ДПС в данном варианте исполнения ДСВК является звеном принятия обработанных пакетов данных, которые поступают в виде сформированной квитанции о нарушении ПДД и отдельной информации, на основании которой формируется данная квитанция. С помощью дополнительной информации, полученной от линейного сервера стационарным постом ДПС, в автоматическом режиме можно выявлять нарушения, не связанные с превышением максимально допустимой нагрузки на ось. Примером такого нарушения может служить выявление ТС, находящегося в розыске по причине угона или утраты регистрационных знаков.
Центр обработки данных принимает наиболее полный пакет данных с линейного сервера, чем другие звенья ДСВК. В центр обработки данных поступает информация о каждом из элементов системы, данный пакет включает в себя как информацию о проведенных измерениях и тестах оборудования, так и пакеты с временными файлами и багами. Детальный и комплексный анализ данной информации позволяет специалистам центра обработки данных проводить доработку системы на различных уровнях, что в свою очередь будет влиять на скорость работы системы в целом и позволит удаленно корректировать ее работу.
Заключение
Внедрение на дороги РФ динамической системы весового контроля позволит значительно снизить нагрузку на дорожное полотно и время прохождения пунктов взвешивания. Взвешивание ТС и информирование водителей в автоматическом режиме позволит увеличить число ТС, проходящих пункт взвешивания в единицу времени, что снизит риск возникновения заторовых ситуаций вблизи пунктов взвешивания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Воробьев А.И. Разработка высокоточной весоизмерительной системы транспортных средств / А.И. Воробьев, М.В. Гаврилюк // Актуальные вопросы инновационной экономики. - 2013/2014. - №6(5). - С.185-191.
2. Воробьев А.И. Полигонно-тестовый комплекс «Умная дорога» как экспериментальная площадка для отработки технических решений в области интеллектуальных транспортных систем / А.И. Воробьев, И.С. Морданов, М.В. Гарвилюк // Актуальные вопросы инновационной экономики. - 2013/2014. -№6(5). - С.191-197.
3. Воробьев А.И. Методика определения мест установки системы фото- и видеофиксации и дополнительных элементов инфраструктуры / А.И. Воробьев, М.В. Гаврилюк // Вестник МАДИ. - 2013. - №2(33). - С.82-87.
4. Жанказиев С.В. Интеллектуальные дороги - современный взгляд / С.В. Жанказиев, А.А. Тур, Р.Ф. Халилев // Наука и техника в дорожной отрасли. -2010. - №2. - С.1-7.
5. Жанказиев С.В. Интеллектуальные транспортные системы в автомобильнодорожном комплексе / С.В. Жанказиев, В.М Власов, А.М. Иванов; под общ. ред. В.М. Приходько. - М.: ООО «Мэйлер», 2011г. -487 с.
6. Жанказиев С.В. Научные подходы к формированию государственной стратегии развития интеллектуальных транспортных систем / С.В. Жанказиев, В.М. Власов // Автотранспортное предприятие. - 2010. - №7. - С.2-8.
7. Пржибыл, Павел Телематика на транспорте / Павел Пржибыл, Мирослав Свитек; под ред. проф. Сильянова В.В. - М.:МАДИ(ГТУ).-2003.-504с.
Рецензент: Жанказиев Султан Владимирович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Организация и безопасность движения», Московский автомобильно-дорожный технический государственный университет.
Andrey Vorobyev
The Moscow State automobile and road technical university
Russia, Moscow E-Mail: andrey552@yandex.ru
Uliya Korotkova
The Moscow State automobile and road technical university
Russia, Moscow E-Mail: 5839168@mail.ru
Automated system for weighting vehicles in motion
Abstract: Growth of cargo turnover in Russia leads to increase of vehicle rolling stock, thus, time, demanded for weighing posts passing, increases as well. Increase of large vehicles' number in Russia causes negative effect on road surface condition. In order to mitigate traffic congestion, decrease time, demanded for weighing points passing, eliminate negative effect concerning road surface and optimize the process of weighing in general, it is necessary to develop a special system which is capable of collecting information about transport flow in on-line mode, sending the relevant information to traffic control posts and data centers and also redirecting violators to static weighing posts. Implementation of the dynamic weighing control system will enable to achieve all of the aforementioned. One of the most prior tasks when developing the system is formulation of the conceptual part. In order to solve the task in is necessary to select appropriate units of equipment and also elaborate the interaction process. The conceptual part is crucial for the further effectiveness of the system.
Keywords: Intelligent transport system; weighing post; dynamic weighing control system; large vehicles; traffic flow; road surface condition.
Identification number of article 21TVN214
REFERENCES
1. Vorob'ev A.I. Razrabotka vysokotochnoj vesoizmeritel'noj sistemy transportnyh
sredstv / A.I. Vorob'ev, M.V. Gavriljuk // Aktual'nye voprosy innovacionnoj jekonomiki. - 2013/2014.
- №6(5). - S.185-191.
2. Vorob'ev A.I. Poligonno-testovyj kompleks «Umnaja doroga» kak jeksperimental'naja
ploshhadka dlja otrabotki tehnicheskih reshenij v oblasti intellektual'nyh transportnyh sistem / A.I. Vorob'ev, I.S. Mordanov, M.V. Garviljuk // Aktual'nye voprosy innovacionnoj jekonomiki. -2013/2014. - №6(5). - S.191-197.
3. Vorob'ev A.I. Metodika opredelenija mest ustanovki sistemy foto- i videofiksacii i dopolnitel'nyh jelementov infrastruktury / A.I. Vorob'ev, M.V. Gavriljuk // Vestnik MADI. - 2013. -№2(33). - S.82-87.
4. Zhankaziev S.V. Intellektual'nye dorogi - sovremennyj vzgljad / S.V. Zhankaziev, A.A. Tur, R.F. Halilev // Nauka i tehnika v dorozhnoj otrasli. - 2010. - №2. - S.1-7.
5. Zhankaziev S.V. Intellektual'nye transportnye sistemy v avtomobil'no-dorozhnom komplekse / S.V. Zhankaziev, V.M Vlasov, A.M. Ivanov; pod obshh. red. V.M. Prihod'ko. - M.: OOO «Mjejler», 2011g. -487 s.
6. Zhankaziev S.V. Nauchnye podhody k formirovaniju gosudarstvennoj strategii razvitija intellektual'nyh transportnyh sistem / S.V. Zhankaziev, V.M. Vlasov // Avtotransportnoe predprijatie.
- 2010. - №7. - S.2-8.
7. Przhibyl, Pavel Telematika na transporte / Pavel Przhibyl, Miroslav Svitek; pod red.
prof. Sil'janova V.V. - M.:MADI(GTU).-2003.-504s.
