Распознавание опасных скоростей движения объектов в огражденной зоне переезда при наличии поезда на участке приближения. Часть 1 Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

АВТОМАТИКА, ТЕЛЕМЕХАН1КА, ЗВ'ЯЗОК

УДК 656.216.2:621.397.7

ПоддубнякВ.И., к.т.н., профессор,ректор (ДонИЖТ) Германенко О. А. - инженер Дон.ж. д.

РАСПОЗНАВАНИЕ ОПАСНЫХ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ В ОГРАЖДЕННОЙ ЗОНЕ ПЕРЕЕЗДА ПРИ

НАЛИЧИИ ПОЕЗДА НА УЧАСТКЕ ПРИБЛИЖЕНИЯ. ЧАСТЬ 1

Постановка проблемы. Основным условием надежного и безопасного функционирования переездов является соблюдение очередности проследования транспортными средствами его опасной зоны. На магистральных железных дорогах Украины, исходя из различий в скорости перемещения подвижных единиц железно- и автодорожного транспорта, а также длин тормозных участков, преимущественным правом проследования переездов обладает железнодорожный транспорт (на промышленных предприятиях это условие не сохраняется из-за невысоких скоростей движения и особенностей технологического процесса основного производства).

Однако за последние годы проблема в местах пересечения железных дорог и автомагистралей еще более обострилась по причине несоблюдения данного условия. Это связано с увеличением количества транспортных средств и снижения дисциплины их водителей. Нередко водители автомобилей пытаются объехать (проскочить) закрытый переезд при опущенных шлагбаумах. Кроме того, шлагбаум для нарушителей правил дорожного движения (ПДД) сегодня не является препятствием, т.к. его легко можно повредить, поднять, объехать. А объезды шлагбаумов и «проскакивания» на красные мигающие огни переездных светофоров опасной зоны переездов во многих случаях заканчиваются трагически не только для нарушителей ПДД, но и для других участников движения: пассажиров автобусов, автомобилей или поездов.

Поэтому разработка устройств автоматического распознавания опасных скоростей движения объектов в огражденной зоне переезда, при наличии поезда на участке приближения, является одной из основных задач дальнейшего совершенствования систем переездной сигнализации.

Анализ последних исследований и публикаций. Исследования и разработка устройств автоматического контроля состояния опасной зоны переездов ведется в разных странах мира уже длительное время. В некоторых наиболее технически развитых странах, в частности в США, Японии и Германии, в последние годы, уже ведутся интенсивные работы по использованию устройств промышленного телевидения для получения достоверной информации о состоянии опасной зоны железнодорожных переездов [1,2]. В зарубежных разработках видеоинформация о состоянии переезда передается по линии связи либо на пост ЭЦ, либо непосредственно на автоматизированное рабочее место дежурного по станции (АРМ ДСП), где отображается на видеомониторе, а оценка ситуации и принятие окончательного решения по-прежнему осуществляется дежурным по станции. В свою очередь, современные телевизионные средства наблюдения легко увязываются с любым компьютером, имеют высокое быстродействие и позволяют обрабатывать сигналы от неподвижных, малоподвижных и быстроменяющихся объектов, как в реальном, так и в измененном времени [3].

Поэтому, сочленив средства видеонаблюдения с переездным микроконтроллером, можно не только получить автоматическую систему видеоконтроля опасной зоны железнодорожных переездов, в которой процесс обнаружения посторонних объектов на фоне опасной зоны будет осуществляться без участия человека, но и даст возможность контролировать опасные скорости перемещений таких объектов.

Цель статьи. Анализ способности видеосистем распознавать опасные скорости движения объектов в огражденной зоне переезда, при наличии поезда на участке приближения.

Основной материал исследования. Вероятность столкновений на переезде зависит от двух основных факторов: скорости приближающихся поездов, а также местоположения и наличия перемещений посторонних объектов в его опасной зоне.

Скорость перемещения посторонних объектов (автодорожных транспортных средств), через не огражденный переезд, можно представить в виде некоторого диапазона допустимых скоростей движения (рис. 1), где: уас - скорость движения автодорожных транспортных средств; умин и удоп - соответственно некоторая минимальная и максимально-допустимая скорости движения автотранспортных средств через переезд;

1вн - время начала движения автотранспортного средства через переезд (момент времени проследования автотранспортным средством переездных автодорожных светофоров и (или) крестообразных дорожных знаков при въезде в опасную зону);

1вк - время освобождения переезда автотранспортным средством (момент времени проследования автотранспортным средством переездных автодорожных светофоров и (или) крестообразных дорожных знаков при выезде из опасной зоны).

1;зн - время начала движения автотранспортного средства непосредственно через участок возможного столкновения в зоне переезда;

11зк - время освобождения переезда автотранспортным средством участка возможного столкновения.

иЬ

Удоп

Рисунок 1 - Диапазон возможных скоростей движения автотранспортных средств через неогражденный железнодорожный переезд:

Ц

ширина зоны возможного столкновения

У

мин

г

При вступлении поезда на участок приближения, железнодорожный переезд, из не огражденного состояния перейдет в огражденное. При этом скорость движения автодорожных посторонних объектов предположительно должна меняться следующим образом (рис. 2), где:

1юх и 1зно - время ограждения опасной зоны соответственно охраняемых и неохраняемых переездов;

1;ош - время окончания открытия шлагбаумов (последние находятся в вертикальном положении);

1;ост - время остановки автотранспортного средства перед огражденным переездом;

11ос - время освобождения железнодорожной подвижной единицей опасной зоны переезда.

1нд - время снятия ограждения на неохраняемом переезде после проследования поезда.

а) V

Vdon

б)

Vdon

1оп 1зно

1-ос 1нд

V

мин

V

мин

Рисунок 2 - Диапазон возможных скоростей движения автотранспортных средств через огражденный охраняемый (а) и неохраняемый (б) железнодорожный переезд в графике движения поездов

В этом случае можно записать:

^зно W" ^з , (1)

tзOX W+ ^з + W? (2)

где 1оп - время вступления поезда на участок оповещения; tcu - время работы световой и звуковой сигнализации;

1;ш - время опускания шлагбаумов до закрытого (горизонтального) положения.

Учитывая, что переезд может быть огражден с застрявшим в его опасной зоне автотранспортным средством, а также возможность въезда автотранспортного средства в зону уже огражденного переезда, то переездная видеосистема должна контролировать как наличие посторонних объектов в пределах огражденного переезда, так и диапазон возможных скоростей их перемещения через него. Такой диапазон приблизительно можно получить путем наложения графика рисунок 1 на рисунок 2 (рис. 3).

Рисунок 3 - Предполагаемый диапазон скоростей движения автотранспортных средств через огражденный охраняемый (а) и неохраняемый (б) железнодорожный переезд, контролируемый системой

видеонаблюдения

Если в качестве примера рассматривать функционирование переезда на однопутном перегоне, то длительность работы переездной видеосистемы будет соответствовать времени движения поезда от начала участка оповещения до опасной зоны непосредственно. В то же время, наблюдение за переездом в период его ограждения, также как и после

вступления поезда в его опасную зону, не является необходимостью. Следовательно, временной интервал работы переездных видеокамер несколько уменьшится (рис.4), где 1кн и 1;ко - длительность контроля переездной видеосистемой опасной зоны соответственно на неохраняемых и охраняемых переездах.

а)РоХ®

Рисунок 4 - Функционирование системы видеонаблюдения на охраняемых (а) и неохраняемых (б) железнодорожный переездах при ее взаимодействии с движением поездов

В результате, для времени перевода системы видеонаблюдения из «ждущего» режима в рабочий режим можно записать: - на неохраняемых переездах (обозначим как 1рн):

1рн — 1зно+ 1ВК

(3)

на охраняемых переездах (обозначим как 1ро):

1ро — 1зох+ 1ВК

(4)

где 11ВК - время перевода видеокамер в активное (рабочее) состояние. В свою очередь, обратное переключение системы:

1в.ВК — ^

(5)

где 1:в.ВК - время перевода видеокамер в «ждущий» режим.

г

г

Поэтому, общую длительность работы системы видеонаблюдения на переезде можно описать следующим образом:

^ вид

' = и^но, для неохраняемых переездов

• (6)

. tк0 = ^зох, для охраняемых переездов

Из рисунка 4 видно, что для рассматриваемого случая, время столкновения ^ имеет одинаковое значение как для охраняемых, так и для неохраняемых переездов. Следовательно, функция столкновения в зоне переезда в момент времени будет состоять из одной точки -

некоторой точки Б (рис. 5):

Рисунок 5- Изображение функции

В соответствии с этим, график скоростей движения посторонних объектов через огражденный переезд, контролируемых системой видеонаблюдения по времени будет ограничен функцией и примет следующий вид (рис. 6).

Линия среза - это линия, отделяющая область безопасных значений скорости автодорожных транспортных средств через огражденный переезд от области опасных значений. Определяется переездным микроконтроллером с помощью соответствующего программного обеспечения. Если по мере приближения поезда к переезду значение скорости перемещения автотранспортного средства через зону переезда будет находиться выше линии среза, то к моменту вступления поезда на переезд его опасная зона будет освобождена. В этом случае переездную ситуацию можно считать безопасной.

Рисунок 6 - Диапазон скоростей движения автотранспортных средств, контролируемый системой видеонаблюдения, через охраняемые (а) и неохраняемые (б) железнодорожные переезды в графике движения поездов

Если значение скорости автотранспортного средства будет находиться ниже линии среза, то зона переезда освободиться не успеет и переездная ситуация будет считаться угрожающей. Степень опасности каждой конкретной угрожающей ситуации определяется изменением, в каждый момент времени, расстояния от приближающегося поезда до переезда, и способностью автотранспорта освободить уже не опасную зону переезда целиком, а хотя бы участок возможного столкновения. Следовательно, чем ближе поезд к зоне переезда, тем большую скорость должно иметь пересекающее его автотранспортное средство, для освобождения, как участка возможного столкновения, так и зоны переезда полностью.

Таким образом, в течение промежутка времени 1вид программным обеспечением переездного микроконтроллера будет контролироваться весь максимально-допустимый диапазон скоростей движения автодорожных транспортных средств через огражденный переезд, с определением, в каждый момент времени (по линии среза АБ на рис.5), уровня опасности скорости их перемещения, а также вероятности столкновения в зоне

переезда, в зависимости от скорости приближения поезда. А т.к. скорость приближающихся поездов определяется графиком их движения, то необходимо, прежде всего, рассмотреть функционирование переездных видеосистем согласно графику движения поездов.

Вывод. В работе изложен подход к решению задачи автоматического распознавания опасных скоростей движения объектов в огражденной зоне переезда, при наличии поезда на участке приближения. Сделан вывод о возможности использования соответствующего программного обеспечения для контроля диапазона скоростей движения автодорожных транспортных средств через огражденный переезд, с определением, в каждый момент времени уровня опасности скорости их перемещения, а также вероятности столкновения в зоне переезда, в зависимости от скорости приближения поезда.

В дальнейших исследованиях процесса видеоконтроля опасной зоны железнодорожных переездов предлагается рассмотреть:

- особенности функционирования переездных видеосистем на охраняемых и неохраняемых переездах согласно графику движения поездов;

- время вступления поездов на переезд в зависимости от скорости их движения;

- основные ситуации, возникающие в огражденной зоне переезда, для определения степени их опасности движению приближающихся поездов.

Список литературы

1.Обеспечение безопасности движения на переездах железных дорог мира. // Автоматика телемеханика и связь, 1997. - № 11- с.30-31.

2. Телевизионные системы контроля на Государственных железных дорогах ФРГ. // Железные дороги мир, 1985. - № 3 - с.28-36.

3.Грязин Г.Н. Системы прикладного телевидения: Учебное пособие для вузов. -СПб.: Политехника, 2000. - 277с.: ил.