Устройство для моделирования дорожного движения

)4 С 09 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ расширение функц жностей, Устройство еделители 1 вариант 2 коммутации, зада движения, блоки 4 5 задания скорости 6 задания интервал формирователи 7 реж тик движения, ключев еобразователь 9 часнал оде дв ени сп ок вар ии,индика движ в сл нто итель бл бл ня ов харакементы напряов Я)рис ые эоты(088.8)свидетельство СССР С 09 В 9/04 у 1982. ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ефис,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к технческим средствам моделирования иобучения управлению дорожным движнием и может быть использовано длисследования режимов и характерисдвижения транспортных средств наулично-дорожной сети в условиях стофорного регулирования, Цель изо жение и блок синхронизации. Устройство обеспечивает моделирование непрерывного движения в зоне несколькихперекрестков, образования и разьез"дов очередей в зоне нескольких перекрестков, движения в условиях координированного регулирования по принципу "зеленая волна" н в условияхрегулирования по принципу "зеленаяулица" и движения в условиях независимого регулирования, 3 ил.Изобретение относится к техническим средствам моделирования и обучения управлению дорожным движениеми может быть использовано для иссле 5донания режимов и характеристик движения транспортных средств на уличнодорожной сети в условиях светофорного регулирования,Цель изобретения - расширение10функциональных возможностей.На фиг, 1 изображена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - схемаулично-дорожной сети с блоками индикации; на фиг, 3 - структурная схемаблока синхронизации,Устройстно содержит распределители1 вариантов движения, блоки 2 коммутации, задатчики 3 вариантов движения,блоки 4 индикации, блоки 5 заданияскорости движения транспортныхсредств, блоки 6 задания интервалов следования транспортных средств,формирователи 7 режимов и характеристик движения, ключевые элементы 8,преобразователь 9 частоты в напряжение и блок 10 синхронизации. Каждыйиз формирователей 7 режимов и характеристик движения содержит элемент11 адерж и. триггер 12 зле ент 13 И 30блок 14 элементов И и регистр 15сдвига. Первый вход блока 14 элементов И является первым входом формирователей 7, вход элемента 11 задержки - вторый входом формирователя 7,второй вход триггера 12 - третьимвходом формирователя 7, выход элемента 11 задержки подключен к первымвходам регистра 15 сдвига и элемента13 И первый выход регистра 15 сцвига940подключен к третьему входу блока 14элементов И и является первым выходом формирователя 7, выход блока 14элементов И подключен к второму входу регистра 15 сдвига, второй выход 45которого подключен к второму входуэлемента 13 И и является вторым выходом формирователя 7, выход элемента13 И подключен к первому входу триггера 12 выход которого подключенФ50к третьему входу регистра 15 сдвига,Второй вход блока 14 элементов Иформирователя 7 режимов и характеристик движения одного из последующих перекрестков является четвертымвходом этого формирователя 7. Второйвход других формирователей 7 объединен с входом элемента 11 задержки.Выходы распределителей 1 вариантов движения связаны с первыми входами формирователей 7 режимов и характеристик движения и подключены через блоки 2 коммутации к первым входам задатчиков 3 вариантов движения, выходы которых соединены с входами блоков 4 индикации, выходы блоков 5 задания скорости движения транспортных средств соединены с вторыми входами формирователей 7 режимон и характеристик движения, выходы блоков 6 задания интервалов следования подключены через ключевые элементы 8 к третьим входам соответствующих формирователей 7 режимов и характеристик движения, первый и второй ныходы каждого из которых подключены соответственно к второму и третьему входам соответствующего задатчика 3 вариантон движения, выход блока 5 задания скорости одного из перекрестков через преобразователь 9 частоты в напряжение соединен с входом блока 10 синхронизации, выходы которого соединены с входами питания соответствующих распределителей 1 вариантов движения, выходы распределителей 1 вариантов движения для предшествующих по направлению движения транспортных средств перекресткон связаны с управляющими входами ключевых элементов 8, соответствующих последую- иии по направлению движения транспортных средств перекрестком, четвертый вход формирователя 7 режимов и характеристик движения одного из последующих по направлению движения транспортных средств перекрестков соединен с выходом распределителя вариантов движения предшествующего перекрестка,Регистр 15 сдвига состоит из днух групп триггеров, соединенных таким образом, что выход -го триггера второй группы (1-й разряд) соединен с информационным входом (д+1)-го триггера первой группы, причемизменяется от единицы до Я, где И - количество триггеров в каждой группе равное количеству элементов И в блоке 4 количеству световых указателей и ключей, управляющих их включением н блоке 4 индикации, и пропорциональ.- ное длине подхода к перекрестку, а выход -го триггера первой группы соединен с информационным входом -го триггера второй группы, Управляюшие входы ключей в задатчиках 35 518826 6 вариантов дв,ия связаны с их вто- второй группы и содержимое триггера рыми и третьими входами. 12 в триггеры первой группы. Во втоБлоки 4 индикации объединены в ром такте задержанными импульсами с схему 16 улично-дорожной сети на ко- выхода элемента 1 задержки посту 15Э торой представляется состояние транс- пающими на входы синхронизации тригпортных потоков и органов регулнрова- геров второй группы, образующих перния движения - макетов светофоров. вые входы регистра 15 сдвига, переда- Ключевые элементы 8 выполнены, на- ется содержимое триггеров первой груп- пример, в виде реле с нормально замк- О пы в триггеры второй группы и осунутыми (разомкнутыми) контактами. ществляется сдвиг информации, запиБлок 1 О синхронизации предназначен санной в младший разряд регистра 15 для организации совместной работы ор- сдвига на один разряд влево, Одноганов регулирования движения и рас- временно импульсами с выхода младпределителей 1 вариантов движения на 15 шего разряда регистра 15 сдвига, обперекрестках в режимах, соответствую- разующего его второй выход, осущестщих реальным режимам связанного дви- вляется установка триггера 12 в исжения транспортных средств зеленая11ходное состояние при поступлении им 1 11 11улица или зеленая волна пульса синхронизации с выхода элеменБлок 10 синхронизации содержит 20 та 1 задержки, после чего он готов блок 17 задания уровней напряжения, к приему новой информации, например, тумблер 18, интегратор 19, компарато- импульса логического уровня ,с ры 20, ключи 21, источник 22 пита- выхода блока 6 задания интервалов ния. Входом блока 10 синхронизации следования, Таким образом, появление является вход тумблера 18, выходами 25 логического уровня 1 на выходе выходы ключей 21. Выход тумблера 18 младшего разряда регистра 5 сдвига соединен с входом интегратора 19, разрешается триггером 12 при поступ- выход которого связан с первыми вхо- ленин на его вход очередного импульса дами компараторов 20, вторые входы с генератора блока 6 задания интервакоторых подключены к выходам блока р лов следования, и дальнейшего продви задания уровней напряжейия 1 а вы- жения влево по разрядам регистра 5 ,ходы соединены с управляющими вхо- сдвига осуществляется с частотой, дами ключей 21, другие входы кото- задаваемой генератором блока 5 задарых подключены к источнику 22 пита - ния скорости движения транспортных ния, а выходы являются выходами бло- ., средств Одновременно через блок Э ка 10 синхронизации. задания вариантов движения обеспечиУстройство работает следующим об" вается блоком 4 индикации появление разом, светового указателя наличия транс 1, Моделирование непрерывного портного средства на макете передвижения в зоне нескольких перекрест крестка, отстающего по времени от поков. явления предыдущего указателя на веПри подаче распределителем 1 вари- личину Л 1 а перемещение указателя антов движения к-го перекрестка раз- по макету полосы движения осуществлярешающего сигнала, соответствующего ется дискретно с периодом Ьй , где логическому уровню "0", этот сигнал 45 В 1=1/Е, дйт 1/Е, Г, и Г - часто- через разделительные диоды поступает ты следования импульсов с выходов на первые входы элементов И блока 14 блоков 6 и 5 соответственно, причем элементов И, и в момент времени, соот- Г кратно Е Период Д С соответствус ветствующий приходу импульса с выхо- ет в масштабе моделируемому интервада блока 5 задания скорости транс лу следования, частота Г- скорости портных средств на вторые входы эле- движения, а произведение Е, Ю- Инментов И блока 14, разрешает прохож- тенсивности движения. В случае налидение тактовых импульсов на вторые чия разрешающего сигнала на движение, входы регистра 15 сдвига, образо- например, на К - м перекрестке, этим ванные входами синхронизации триг сигналом поддерживается открытие геров 1-й группы. Регистр 15 сдвига состояния ключевого элемента 8 на работает по двухтактной схеме, В пер- (К+1)-м перекрестке по направлению вом такте импульсами с выходов блока моделируемого движения, вследствие 14 передается содержимое триггеров чего с выхода блока 6 задания интер 1518826валов следования для (К+1)-го перекрестка поступают через открытый ключевой элемент 8 импульса логического уровня "1" на третий вход формирова теля 7 режимов и характеристик движения, которые записываются в младший разряд регистра 15 сдвига данного формирователя 7, что соответствует появлению светового указателя в блоке 4 индикации на макете (К+1)-го перекрестка с периодом аС, и продвижению его по макету полосы движения дискретно с периодом дс, задаваемыми блоками 6 и 5 соответственно для (К+1)-го перекрестка, Аналогично при наличии разрешающего сигнала на движе+ ние на (К+1)-и перекрестке им поддерживается открытое состояние ключевого элемента 8 на (К+2) -м перекрестке, с выхода блока 6 задания интервалов следования (К+2)-го перекрестка на третий вход формирователя 7 режимов и характеристик движения этого же перекрестка, что соответствует появлению и продвижению световых указателей в блоке 4 индикации на макете (К+2)-го перекрестка, т.е. моделированию непре ывного движения (зоны 1 на фиг.2).Иоделирование образований и разъездов очередей транспортных средств в зоне нескольких перекрестков и моделирование их движения по перегонам.При появлении на выходе распределителя 1 вариантов движения К-го пе 35 рекрестказапрещающего сигнал логического уровня "1" регистр 15 сдвига переходит в режим накопления. В этом случае вследствие наличия обратной связи через разделительные диоды с первых выходов регистра 15 сдвига на третьи входы блока 14 элементов И изапрета с распределителя 1 вариантовдвижения, тактовые импульсы не поступают на входы триггеров первой группы, начиная, например, с двух старшихразрядов, Тогда запрещается передачасодержимого триггеров первой группыв триггеры второй, и сдвиг информа 50 ции происходит только в оставшихся младших разрядах, а начиная со старшего разряда на выходах регистра 15 сдвига устанавливаются последовательно через один разряд сигналы логического уровня1", при этом световыен 11 55указатели блока 4 индикации имитируют остановку транспортных средств и образование очереди на К-м перекрестке в направлении движения (эона 2 на фиг. 2) .При подаче запрещающего сигнала на движение на К-м перекрестке этот сигнал с выхода распределителя 1 вариантов движения поступает на управляющий вход ключевого элемента 8 (К+1)-го перекрестка, который прерывает поступление импульсов от блока 6 задания интервалов следования на третий вход формирователя 7 режимов и характеристик движения (К+1)-го перекрестка, сигналы логического уровня "1" в младший разряд регистра сдвига не записываются, и на макете полосы движения блока 4 индикации данного перекрестка, в ее начальном сечении не происходит появления светового указателя и дальнейшего его продвижения по полосе движения, По другим разрядам регистра 15 сдвига осуществляется сдвиг информации логического уровня "1", записанной в нем ранее от блока 6 во время нахождения ключевого элемента 8 в открытом состоянии. В результате на макете полосы движения между двумя перекрестками образуется свободная от световых указателей зона 2, моделирующая разрывы в транспортном потоке на перегоне между соседними перекрестками. Величина этой зоныменяется во времени и зависит от состояний распределителей 1 вариантов движения на смежньм перекрестках, например на К-и и (К+1)-м, Тем самым моделируется меняющаяся плотность транспортного потока на полосе движения, В случае, например, наличия запрещающего сигнала на движение на К-м перекрестке и разрешающего сигнала на (К+1)-м перекрестке величина этой зоны (разрыва ) увеличивается, Если же на К-м и (К+1)-м перекрестках присутствует разрешающий сигнал на движение в регистр 15,сдвига формирователя 7 режимов и характеристик движения (К+1)-го перекрест. ка записывается с частотой Е, и по его разрядам сдвигается с периодом ЙС; информация, то ключевой элемент 8 (К+2)-го перекрестка открыт, информация поступает и в регистр 15 сдвига формирователя 7 (К+2)-го перекрест. ка, в котором происходит или непрерывный сдвиг - при разрешающем сигнале на движение от распределителя 1 вариантов движения (К+2)-го пере9 15 крестка, или при запрещающем сигнале на выходах регистра 15 сдвига устанавливаются последовательно через один разряд сигнала логического уровня "1", при этом световые указатели блока 4 индикации на макете полосы движения (К+2)-го перекрестка имитируют остановку транспортных средств и образование очереди (зона 4 на фиг. 2).3. Моделирование движения в условиях координированного регулирования по принципу "зеленая волна" и в условиях регулирования по принципу "зеленая улица".Значение скорости движения транспортных средств, пропорциональное частоте импульсов с выхода блока 5 К-го перекрестка, образуется преобразователем частоты в напряжение в пропорциональную скорости величину напряжения, которое после перевода устройства в режим "зеленая волна" замыканием тумблера 18 поступает на вход интегратора 19, Процесс изменения напряжения на выходе интегратора 19 имитирует продвижение транспортных средств по улично-дорожной сети, при этом величина напряжения пропорциональна пройденному пути: Это напряжение поступает на первые входы компараторов 20, на вторые входы которых от блока 17 поданы напряжения, величины которых пропорциональны длинам перегонов от К-го перекрестка до остальных в направлении движения,В моменты равенства напряжений с выхода интегратора 19 и выходов блока 17 компараторы 20 изменяют свое состояние и открывают ключи 21, через которые от источника 22 питающее напряжение в определенные моменты времени подается последовательно на распределители 1 вариантов движения на К-м, (К+)-м, (К+2)-и и т,д, перекрестках, запускает их, начиная, например, с разрешающего ( зеленого ) сигнала, т.е, открывая возможность движения подошедшим транспортным средствам, В дальнейшем распределители 1 функционируют по присущей каждому из ннх временной программе. Совместная работа распределителей 1 вариантов дВижения на направления движения транспортных средств моделирует работу светофорной сигнализации по принципу зеленая волна а соответствующие распределители 1 регули 18826 1 Оруют изменения состояний регистровсдвига в формирователях 7 и соответственно изменения состояний световыхуказателей в блоках 4 индикации. Таким образом, на схеме 16 индицируетсяперемешение световых указателей, моделирующее беспрепятственное движениетранспортных средств в направлениикоординации. Изменениями величин напряжений на вторых входах компараторовможет быть достигнута та или иная степень безостановочного проезда (засчет изменения сдвига в подаче зеленоГО сиГнала )При необходимости моделированиядвижения в условиях регулирования попринципу зеленая улица" на всех выходах блока 17 задания уровней напряжения устанавливается одинаковоезначение напряжения, например, ноль.Тогда включение разрешающего сигналана К-м, (К+1)-м, (К+2)-м и т.д. перекрестках осуществляется одновременно25 и через данные перекрестки, по макетам полос движения осуществляется непрерывное перемещение световых указателей, моделирующее движение транспортных средств по принципу "зеленаяулица",4. Моделирование движения в условиях независимого регулирования.В этом случае в блоке 17 заданияуровней напряжения устанавливаются35произвольные, например случайные,подчиняющиеся нормальному закону распределения, значения напряжений, поступающих на вторые входы компараторов 20. При замыкании тумблера 18 и4 Овозрастании напряжения на выходе интегратора 19 срабатывание компараторов 20, открытие ключей 21 и подачапитания на распределитель 1 вариантовдвижения осуществляется случайным об 45 разом, а перемещение световых указателей в блоках 4 индикации будет определяться функционированием распределителей 1,5. Моделирование движения в условиях синхронного координированногорегулирования.В блоке 17 уровни напряжений устанавливаются таким образом, чтобы,например, были равны между собой напряжения, подаваемые на входы компараторов 20 всех нечетных перекрестков и были равны между собой напряжения, подаваемые на входы компаратороввсех четных перекрестков (по направ 11 151 лению движения). Соотношение этих двух не равных друг другу величин напряжений задается, например, по величине скорости движения транспортных средств в начальном сечении, т,е, по частоте импульсов блока 5 задания скорости на ключевом перекрестке и средней длине перегона между перекрестками. Тогда на соседних перекрестках обеспечивается сочетание разрешающего и запрещающего сигналов с распределителей 1, а на перекрестках "через один" сигналы будут однородными. В этом случае при моделировании свободного движения, например, на К-м перекрестке, на (К+1)-м перекрестке осуществляется накопление очереди, но при движении световых указателей К-го перекрестка в зоне (К+1) -го и достижении (по времени) ими подхода к (КФ +1)-му перекрестку, сигнал распределителя 1 на нем изменит свое состояние на разрешающий, произойдет разъезд накопленной очереди и продвижение через (К+1)-й.перекресток световых указателей, проследовавших ранее через К-й перекресток.Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается возможность моделирования в реальном времени режимов и характеристик связанного и независимого дорожного движения на группе перекрестков, входящих в улично-дорожную сеть, в условиях реализации различных способов светофорного регулирования, а также воэможность исследования плотности транспортного потока, транспортных задержек и очередей на магистралях при различных параметрах режимов координированного регулирования, что расширяет функциональные возможности устройства. 8826 12 формула изобретения 1, Устройство для моделированиядорожного движения по авт, св.В 1065870, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабженоключевыми элементами, преобразователемчастоты в напряжение и блоком синхронизации, при этом выходы блоков задания интервалов следования через ключевые элементы подключены к третьимвходам соответствующих формирователейрежимов и характеристик движения, выход блока задания скорости одного иэперекрестков через преобразовательчастоты в напряжение соединен с входомблока синхронизации, выходы блока 20 синхронизации соединены с входамипитания соответствующих распределителей вариантов движения, выходы распределителей вариантов движения дляпредшествующих по направлению движе ния транспортных средств перекрестковсвязаны с управляющими входами ключевых элементов, соответствующих последующим по направлению движения транспортных средств перекресткам, и чет вертый вход формирователя режимов ихарактеристик движения одного иэ последующих по направлению движениятранспортных средств перекрестковсоединен с выходом распределителявариантов движения предшествующегоперекрестка.2, Устройство по и, 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что четвертыйвход формирователя режимов и харак теристик движения одного из последующих по направлению движения транспортных средств перекрестков соеди"нен с вторыми входами элементов Иблока элементов И этого формирова теля.ФФ М" Ю-й аредр иг Составитель С, Белоусьедактор Т. Лазоренко Техред Л,Сердюкова орректор вцов Подписноеениям и открытиям при ГКНТ СС кая наб., д. 4/5 иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул арина, 101 ЗакНИИПИ 606/53 Государствен 113