В більшості випадків нанесенню смуг розмічальної машини передує так зване "тичкування", при якому уздовж струни, натягнутої на дорожньому покритті на осі майбутньої смуги розмітки, наносяться фарбою крапки ("тички"), а орієнтування машини при розмітці здійснюється за допомогою направляючого ролика, розташованого в одній вертикальній площині з віссю робочого органу і віссю смуги розмітки, що наноситься, і закріпленого на передньому бампері машини. При "тичкуванні" практично всі операції виконуються вручну в умовах інтенсивного автомобільного руху, із залученням значного числа робітників, яким доводиться працювати в умовах підвищеної небезпеки. Щоб понизити небезпеку для робітників, ділянку дороги, яка "тичкується", перегороджують великогабаритною важкою технікою, що збільшує витрати, різко скорочує пропускну спроможність дороги і створює небезпеку зіткнення на ній транспортних засобів.

Погано видимий направляючий ролик розмічувальної машини, який виступає на 1,5-2 м від переднього бампера, також створює, особливо на перехрестях, небезпеку аварій. В той же час така довжина консолі мала для забезпечення прямолінійності розмітки, оскільки можливі "впливи" ролика трансформуються в близькі по величині відхилення від прямолінійності лінії розмітки.

Відомий пристрій для орієнтування розмічувальної машини за допомогою телекамери, встановленої на даху машини і передавання зображення дороги на монітор. Одночасно на моніторі комп'ютером створюється зображення направляючих ліній, положення і форма яких можуть мінятися за допомогою джойстика так, щоб вони були розташовані симетрично зображенню країв дороги, і по цих лініях комп'ютер визначає положення центру дороги, а виконавчий механізм по команді комп'ютера переміщає робочий орган на центр.

Недоліком цього пристрою є складність і тривалість імітації на екрані за допомогою джойстика форми кордонів дорожнього полотна з врахуванням перспективи, можливих нерівних кордонів дороги, звужень або розширень її проїжджої частини, можливі порушення узгодженості дій водія, керівника машиною, і оператора, керівника форсункою, і т.д.

Відомий також спосіб орієнтування машини для нанесення за допомогою робочого органу на дорогу розмічувальних смуг, при якому машину перед роботою встановлюють на початку ділянки, що розмічається, на необхідній відстані від бічних кромок дороги паралельно осі смуги розмітки, потім поєднують вісь робочого органу машини з майбутньою віссю смуги розмітки, а при роботі орієнтують машину по світловій плямі, що створюється лазерним випромінювачем і переміщуваному уздовж вихідної лінії, паралельно до якої має бути проведена дана смуга розмітки. Як вихідна лінія може бути використана вісь тротуару, вісь крайової або сусідньої смуги розмітки або край дороги.

Пристрій для реалізації цього способу орієнтування включає джерело світлового випромінювання, наприклад лазерний випромінювач, встановлений на даху кабіни з можливістю регулювання кута повороту і нахилу його осі для напряму світлової плями на вихідну лінію, паралельно якою має бути проведена смуга розмітки.

Недоліком цього пристрою є те, що основна енергія лазерного випромінювання, відбиваючись від дорожнього покриття, прямує в протилежну операторові сторону, що знижує яскравість і видимість плями випромінювання і вимагає використання потужніших лазерів і розміщення світлової плями можливо ближче до розмічальної машини. Остання обставина знижує технологічні можливості, особливо в разі розмітки широких магістралей, оскільки чим ближче до розмічувальної машини пляма випромінювання, тим більше можлива величина "виляння" розмічувальної машини. Технологічні можливості цього пристрою обмежуються також неможливістю його використання для нанесення смуг розмітки, не паралельних вихідній лінії, для розмітки доріг, що мають часті звуження або розширення, нерівні краї без крайової смуги розмітки і т.д. Цей пристрій не можна також використовувати в машинах для дорожнього будівництва, які працюють, не маючи вихідної лінії, на яку можна направляти пляму лазерного випромінювання.

Відома розмітка [10], яка створена на основі люмінесцентної поверхні, що призначена для використання в якості вказівних, попереджувальних і/чи бічних розміток на дорогах, вулицях, чи набережних, місцях стоянок, піддається впливу води і зношуванню шинами автомобілів, що проїжджають. Розмітка містить зв'язувальний матеріал, що флуоресціює при опроміненні УФА-світлом. На поверхні розмітки є світлопроникні скляні гранули розміром 0,4-1,0мм, що втоплені в зв'язувальний матеріал приблизно на 50-75% їхнього розміру. Така дорожня розмітка може використовуватися в системах автоматичного керування рухом транспортного засобу, у якому як давач використовується пристрій типу відеокамери. Основними недоліками цього способу є складність давача і те, що оптична інформація більше піддана впливу перешкод і дуже залежить від освітленості та метереологічних умов.

Відомий спосіб [16], при якому розмічувальну машину встановлюють у вихідне положення на дорозі. Вісь робочого органу суміщають з початком теоретичної траєкторії переміщення робочого органу. Вісь лазерного випромінювача розташовують в одній вертикальній площині розмітки з віссю робочого органу і віссю лінії розмітки. Промінь лазера направляють на мішень. Вісь мішені також розташовують у вертикальній площині розмітки. Машину при русі орієнтують так, щоб видима світлова пляма від променя мала мінімальні відхилення від осі мішені. При цьому мішень може бути встановлена стаціонарно або на транспортному засобі, що рухається. Лазерний випромінювач кріпиться над кабіною розмічувальної машини з можливістю переміщення перпендикулярно її поздовжньої осі і повороту в двох взаємно перпендикулярних площинах і може бути оснащений засобом розгортки променя у вертикальній площині або засобом розділення променя в горизонтальній площині для орієнтування розмічувальної машини по двох краях дороги. Основним недоліком способу є те, що він застосовний для прямих ділянок доріг, вимагає складної системи, що направляє промінь лазера, і підданий впливу метеорологічних умов.

Відомий пристрій [7], який використовується в наземних транспортних засобах з рульовим керуванням, переважно в умовах відсутності точних географічних карт мережі доріг. Мета винаходу полягає в забезпеченні автоматичного запису маршруту, що вперше проїжджається, за рахунок розділення маршруту на відрізки, обмежені вузловими точками, і запису параметрів вузлових точок. Під вузловою точкою розуміється місце на маршруті, в якому автомобіль починає таке відхилення від свого прямолінійного курсу, що приведе до віддалення автомобіля від цієї лінії курсу на величину, що перевищує задане еталонне значення. Параметрами вузлових точок служать тривалість відрізка маршруту між двома сусідніми вузловими точками і напрямок повороту (лівий чи правий). Робота навігаційного приладу здійснюється під час руху автомобіля за заданим алгоритмом. Основою алгоритму є метод визначення моменту виконання автомобілем повороту за допомогою обчислення віддалення автомобіля від прямолінійного курсу, що він мав у момент фіксації попереднього пройденого повороту. Навігаційний прилад для автотранспортних засобів містить давач пройденої відстані, пристрій визначення кута і напрямку повороту руля, пристрій визначення відрізків пройденої відстані, блок обробки інформації, постійний запам'ятовуючий пристрій, блок пам'яті. Основним недоліком пристрою є те, що він може служити тільки довідковим пристроєм для водія і не може застосовуватися для автоматичного керування транспортним засобом.

В [19] вирішується завдання внесення таких змін у дорожню розмітку й встановлення на транспортний засіб апаратури, що, при відносно незначних затратах, дозволить створити автоматичну систему керування рухом транспортного засобу. Застосування технічних пропозицій, що заявляються, дозволяє транспортному засобу визначати своє місце положення на дорозі з точністю, достатньою для здійснення автоматичного керування рухом. В даний час використовуються системи автоматичної орієнтації автомобілів, у яких використовується бортова мікро-ЕОМ, що містить базу даних з картою маршруту. Одержання топографічних координат місця положення автомобіля здійснюється з використанням системи GPS (глобальної супутникової системи позиціонування). Точність одержання координат не перевищує 10 метрів, тому GPS-система може служити тільки довідковим джерелом інформації про маршрут транспортного засобу і приблизно визначати його місце положення.

Для реалізації автоматичного керування рухом транспортних засобів (ТЗ) повинна бути вирішена триєдина задача, яка складається з таких підзадач:

підтримання точної траєкторії руху по центру смуги руху;

одержання точної інформації про топографічні координати місця знаходження ТЗ;

визначення та виконання алгоритму руху ТЗ по даній ділянці дороги: швидкість руху, наближення повороту дороги, наближення розгалуження і т.п.

Лише одночасне вирішення цих задач може призвести до здійснення автоматичного керування рухом ТЗ.

З метою побудови системи автоматичного керування рухом транспортних засобів на дорожнє покриття, крім стандартної дорожньої розмітки, наноситься додаткова лінія, що складається зі смужок матеріалу з високими електропровідними властивостями, а на транспортний засіб встановлюються індуктивні давачі, інформація від яких дозволяє транспортному засобу точно рухатися вздовж цієї додаткової лінії дорожньої розмітки.

На рис.1 зображена дорожня розмітка для автоматичного керування рухом транспортного засобу, де 1 - стандартна дорожня розмітка, 2 - смуга руху, 3 - додаткова лінія дорожньої розмітки з електропровідними властивостями, що змінюються, 4 - точка точного прив'язування до топографічних координат.

На рис.2 зображене положення транспортного засобу на смузі руху при використанні способу автоматичного керування, що заявляється, рухом транспортного засобу, де 1 стандартна дорожня розмітка, 2 - смуга руху, 3 - додаткова лінія дорожньої розмітки з електропровідними властивостями, що змінюються, 4 - точка точного прив'язування до топографічних координат, 5 - транспортний засіб, 6 - передній міст транспортного засобу, 7 - задній міст транспортного засобу, 8 і 9 - індуктивні давачі.

На рис.3 зображений пристрій для автоматичного керування рухом транспортного засобу на дорозі, де 8 і 9 - індуктивні давачі, 10 - GPS давач, 11 - локаційний давач переднього огляду, 12 - локаційний давач заднього огляду, 13 - мікро-ЕОМ, 14 - пристрій керування напрямком руху, 15 - пристрій керування швидкістю руху, 16 - пристрій керування гальмами.

На рис.4 зображений сигнал, що надходить у мікро-ЕОМ від індуктивного давача.

1. Дорожня розмітка для автоматичного керування рухом транспортного засобу, що складається з ліній, нанесених кольоровим матеріалом на проїжджу частину дороги, що відрізняється тим, що вона містить додаткові лінії дорожньої розмітки, в яких вздовж напрямку руху транспортних засобів за заданим законом чергуються ділянки ліній з високою та низькою електропровідністю, а на транспортний засіб встановлюються індуктивні давачі, інформація від яких дозволяє транспортному засобу точно рухатися вздовж цієї додаткової лінії дорожньої розмітки.

Дорожня розмітка для автоматичного керування рухом транспортного засобу показана на рис.1. Стандартна дорожня розмітка 1, що описана в "Правилах дорожнього руху", Київ, "А.С. К.", 2001, наноситься кольоровим матеріалом на полотно дороги, утворюючи смугу руху 2. Додаткова лінія дорожньої розмітки 3 складається зі смужок металу і має проміжки, що не мають електропровідних властивостей. Застосування металів у розмітці дозволяє за допомогою відносно недорогих індуктивних давачів одержувати інформацію про місце положення транспортного засобу. При обробці сигналів від індуктивних давачів повинно враховуватися те, що дорожнє покриття може бути покрите водою при дощі або снігові, що зменшує рівень чутливості давачів.

На рис.1 показаний варіант розташування додаткової лінії 3 дорожньої розмітки зі смужок металу у центрі смуги руху 2 полотна дороги. Однак ця додаткова лінія 3 може проходити і під однією зі смуг стандартної дорожньої розмітки 1.

Як матеріал смужок додаткової лінії 3 можна використовувати пластини, що містять метал з високими електропровідними властивостями, наприклад алюміній.

2. Дорожня розмітка для автоматичного керування рухом транспортного засобу, що складається з ліній, нанесених кольоровим матеріалом на проїжджу частину дороги, яка містить додаткові лінії дорожньої розмітки, в яких вздовж напрямку руху транспортних засобів за заданим законом чергуються ділянки ліній з високою та низькою електропровідністю, що відрізняється тим, що в місцях точного прив'язування дорожньої розмітки до топографічних координат місця міняється довжина ділянки з високою електропровідністю або низькою електропровідністю.

У точках точного прив'язування до топографічних координат 4 форма додаткової лінії дорожньої розмітки 3 повинна бути змінена, наприклад, подовжена металічна смужка з високими електропровідними властивостями (див. рис.1). Це дозволить пристрою для автоматичного керування рухом транспортного засобу на дорозі здійснити точне прив'язування топографічних координат місця положення транспортного засобу.

Точки точного прив'язування до топографічних координат 4 повинні знаходитися одна від одної на відстані більшій, ніж подвійна точність визначення координат GPS системою. Це дозволить автоматичній системі керування рухом транспортного засобу точно ідентифікувати точку точного прив'язування до топографічних координат 4 за допомогою давача GPS і бази даних з інформацією про маршрут і точки точного прив'язування до топографічних координат.

3. Спосіб автоматичного керування рухом транспортного засобу на дорозі, що полягає в русі транспортного засобу по смузі руху дороги вздовж ліній дорожньої розмітки, яка містить додаткові лінії дорожньої розмітки, в яких вздовж напрямку руху транспортних засобів за заданим законом чергуються ділянки з високою та низькою електропровідністю, що відрізняється тим, що система керування рухом транспортного засобу порівнює сигнали від індуктивних давачів з еталонним сигналом і, в разі виникнення розбіжностей у цих сигналах з еталонним сигналом, виробляє сигнал розузгодження, що надходить на пристрій керування напрямком руху.

На рис.2 показане положення транспортного засобу 5, на якому встановлена автоматична система керування рухом транспортного засобу на смузі руху 2, на якій крім стандартної дорожньої розмітки 1 є додаткова лінія дорожньої розмітки 3 з електропровідними властивостями, що змінюються вздовж лінії. Основою апаратури автоматичної системи керування рухом транспортного засобу є індуктивні давачі 8 і 9, що встановлені на транспортний засіб 5. На рис.2 показаний варіант встановлення індуктивних давачів 8 і 9 на передній міст 6 і задній міст 7 транспортного засобу 5.

Автоматичне керування рухом транспортного засобу 5 здійснюється таким чином, щоб індуктивні давачі 8 знаходилися над додатковою лінією дорожньої розмітки 3. При цьому з виходу індуктивних давачів 8 на вхід автоматичного пристрою керування рухом транспортного засобу надходить сигнал, приклад якого показаний на рис.4. У цьому прикладі позитивний імпульс на виході індуктивного давача 8 з'являється під час проходження давача 8 над частиною додаткової лінії 3 з високими електропровідними властивостями, тобто над металічною смужкою. Негативний імпульс на виході індуктивного давача 8 з'являється під час проходження давача 8 над частиною додаткової лінії 3 з низькими електропровідними властивостями (тобто над проміжком між металічними смужками). Періоди надходження імпульсів з виходів індуктивних давачів 8 залежать від швидкості руху транспортного засобу і можуть бути легко обчислені автоматичним пристроєм керування рухом транспортного засобу.

При відхиленні транспортного засобу від маршруту руху на величину, більшу, ніж ширина додаткової лінії дорожньої розмітки 3, з виходів одних індуктивних давачів 8 зникнуть імпульси від впливу на них додаткової лінії дорожньої розмітки 3, а на виходах інших індуктивних давачів 9 з'являться такі імпульси, що дозволить автоматичному пристрою керування рухом транспортного засобу виробити сигнал розузгодження, що надходить на пристрій керування напрямком руху, зв'язаний з рульовим керуванням, і змінити напрямок руху транспортного засобу 5 з метою відновлення втраченої траєкторії руху або виконання повороту.

4. Спосіб автоматичного керування рухом транспортного засобу на дорозі, що полягає в русі транспортного засобу по смузі руху дороги вздовж ліній дорожньої розмітки, яка містить додаткові лінії дорожньої розмітки, в яких вздовж напрямку руху транспортних засобів за заданим законом чергуються ділянки з високою та низькою електропровідністю, при цьому система керування рухом транспортного засобу порівнює сигнали від індуктивних давачів з еталонним сигналом і, в разі виникнення розбіжностей у цих сигналах, виробляє сигнал розузгодження, що надходить на пристрій керування напрямком руху, що відрізняється тим, що при русі транспортного засобу вздовж додаткової лінії розмітки, в момент проходження місця точного прив'язування дорожньої розмітки до топографічних координат місця міняється довжина ділянки з високою електропровідністю або низькою електропровідністю, система керування рухом транспортного засобу здійснює точне прив'язування місця положення транспортного засобу до топографічних координат.

Прив'язування до топографічних координат місця положення транспортного засобу здійснюється за таким алгоритмом:

інформація про місце положення транспортного засобу одержується після обробки інформації від давача GPS з точністю, що забезпечує цей давач. При цьому обчислюються швидкість і напрямок руху.

інформація від давача GPS порівнюється автоматичною системою керуванням рухом транспортного засобу з координатами найближчої точки з точними топографічними координатами, що є в базі даних і до якої рухається транспортний засіб.

в момент проходження транспортним засобом над точкою точного прив'язування до топографічних координат 4 (див. рис.1) змінюється сигнал, що надходить від індуктивного давача 8 чи 9. В момент цієї зміни сигналу здійснюється точне прив'язування до топографічних координат з точністю, рівною декільком сантиметрам. Приклад сигналу від цього давача показаний на рис.4. Сигнал з періодом Т2 надходить від індуктивного давача, коли давач транспортного засобу проходить над точкою з точним прив'язуванням топографічних координат. Сигнал з періодом Т1 надходить від індуктивного давача в усі інші моменти перебування транспортного засобу на маршруті при перебуванні індуктивного давача над лінією дорожньої розмітки 3 (див. рис.1)

Приклад пристрою автоматичного керування рухом транспортного засобу показано на рис.3. До складу пристрою входять стандартні пристрої, що в даний час входять у комплект бортової апаратури сучасного транспортного засобу, крім індуктивних давачів. Головним пристроєм керування сучасного транспортного засобу є бортова мікро-ЕОМ 13, що керує безліччю вузлів транспортного засобу з метою виконання безпечного й економічного руху. Мікро-ЕОМ 13 містить базу даних, у якій є інформація про маршрут транспортного засобу з прив'язуванням до точок точних топографічних координат 4 (див. рис.1). Ця база даних маршруту повинна містити інформацію про швидкість руху в кожній точці маршруту, про наявність поворотів і розгалужень дороги. До мікро-ЕОМ 13 підключається GPS давач 10, за допомогою якого вона одержує інформацію про місце перебування автомобіля з точністю не меншою, ніж ±10м. Цієї точності недостатньо для здійснення автоматичного керування рухом транспортного засобу. До мікро-ЕОМ 13 підключені локаційний давач переднього огляду 11 і локаційний давач заднього огляду 12, що дозволяють їй стежити за інтервалом руху між іншими транспортними засобами, що рухаються попереду та позаду, а також запобігати зіткненню з можливими перешкодами. Індуктивні давачі 8 і 9, підключені до мікро-ЕОМ 13, забезпечують рух транспортного засобу вздовж додаткової лінії дорожньої розмітки з електропровідними властивостями, що змінюються, 3 (див. рис.1). Мінімальний набір виконавчих механізмів, що забезпечують автоматичне керування рухом транспортного засобу, повинен містити наступні пристрої, підключені до виходів мікро-ЕОМ 13: пристрій керування напрямком руху 14, пристрій керування швидкістю руху 15, пристрій керування гальмами 16.

Початок процесу автоматичного керування транспортним засобом відбувається за наступним алгоритмом:

спочатку водій вручну виводить транспортний засіб у таке положення, щоб індуктивні давачі 8 (див. рис.2) розташувались над додатковою лінією дорожньої розмітки з електропровідними властивостями, що змінюються, 3 (див. рис.1), про що свідчить поява на їхніх виходах сигналу, показаного на рис.4.

пристрій автоматичного керування рухом транспортного засобу підтримує траєкторію руху. Спосіб описаний у пункті 2 опису.

мікро-ЕОМ, що входить у пристрій автоматичного керування рухом транспортного засобу, через GPS давач одержує інформацію про топографічні координати місця положення транспортного засобу. За зміною цих координат мікро-ЕОМ обчислює напрямок руху транспортного засобу. Використовуючи отриману інформацію мікро-ЕОМ знаходить у своїй базі даних координати найближчої точки точного прив'язування до топографічних координат 4 (див. рис.1).

прив'язування до точних координат здійснюється за алгоритмом, описаним в п.4.

пристрій автоматичного керування рухом транспортного засобу підтримує траєкторію руху. Спосіб описаний у п.2 опису.

І надалі, пристрій автоматичного керування рухом транспортного засобу має можливість визначати точну відстань, яку пройшов транспортний засіб, від точки точного прив'язування до топографічних координат 4 (див. рис.1). Так як при проходженні вздовж додаткової лінії дорожньої розмітки з електропровідними властивостями, що змінюються, 3 (див. рис.1) між точками точного прив'язування до топографічних координат індуктивними давачами 8 (див. рис.2) виробляються імпульси (див. рис.4), мікро-ЕОМ може їх підраховувати. Кількість імпульсів, що прийшли після моменту точного прив'язування до топографічних координат, помножене на величину кроку ділянок з високими електропровідними властивостями додаткової лінії дорожньої розмітки 3 (див. рис.1), дає відстань до останньої точки точного прив'язування до топографічних координат 4 (див. рис.1). У момент проходу чергової точки точного прив'язування до топографічних координат 4 (див. рис.1) здійснюється корекція координат місця перебування транспортного засобу.

Те, що пристрій автоматичного керування рухом транспортного засобу постійно має інформацію про точні координати місця положення транспортного засобу і використовує базу даних з інформацією про маршрут руху транспортного засобу, дозволяє здійснювати проходження розгалужень дороги, поворотів, автоматично підтримувати безпечну й економічну швидкість руху.

В якості індуктивних давачів 8 і 9 (див. рис.3) може використовуватися, наприклад, індуктивність, реактивний опір якої буде змінюватися в момент її проходу над смужкою, виконаною з матеріалу з високими електропровідними властивостями додаткової лінії дорожньої розмітки з електропровідними властивостями, що змінюються, 3 (див. рис.1). Індуктивні давачі 8 і 9 являють собою індуктивності, на які подаються електричні коливання. В момент проходження індуктивного давача, наприклад 8, над металевою ділянкою додаткової лінії дорожньої розмітки 3 в металевій смужці збуджуються вихрові струми, що змінюють реактивний опір індуктивного давача. Такі давачі використовуються в металошукачах [див. ж. "РДЦИО", №12, 1990г., стр.73]. В якості матеріалу металевої смужки додаткової лінії дорожньої розмітки 3 повинен використовуватись метал з високими антикорозійними властивостями, наприклад, алюміній.

В [14] розглядається можливість орієнтування машин по світловому променю. Спосіб орієнтування в просторі рухомого транспорту по світловому променю, по якому в задану зону простору в певному напрямі посилають світловий промінь, а на рухомому транспорті приймають випромінювання, що йде від бічних сторін цього променя. По цьому випромінюванню визначають положення цього променя в просторі, після чого орієнтують рух транспорту відносно положення в просторі цього світлового променя. На рухомому транспорті випромінювання, що йде від бічних сторін світлового променя, приймають за допомогою першої оптичної системи і за допомогою цієї ж оптичної системи це випромінювання посилають на перший фоточутливий екран, виконаний у вигляді фотоприймальної матриці і встановлений на рухомому транспорті. На фоточутливому екрані формують оптичну проекцію світлового променя.

Електричні сигнали, що виникли від дії сформованої на фоточутливому екрані оптичної проекції світлового променя, посилають на персональну ЕОМ, за допомогою якої потім формують на відеоекрані зображення світлового променя. На відеоекрані показують напрям руху даного транспорту і надалі орієнтують рух цього транспорту по показаному на цьому ж відеоекрані взаємному розташуванню зображення світлового променя і напрямку руху вказаного транспорту.

Список використаної літератури