Телематика на автомобильном транспорте

 
 
 
 
А. В. Пузаков 
 
 
 
 
 
 
ТЕЛЕМАТИКА  
НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
 
1 

УДК 656.05 
ББК 39.3 
П88  
Рекомендовано учёным советом Федерального государственного  
бюджетного образовательного учреждения высшего образования 
«Оренбургский государственный университет» для обучающихся 
по программе высшего образования по направлению подготовки 
23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин  
и комплексов» 
 
 
 
 
Рецензенты: 
 
профессор кафедры автомобильного транспорта Оренбургского государственного  
университета д-р техн. наук, профессор Р. Ф. Калимуллин; 
 
заведующий кафедрой теоретической и общей электротехники Самарского государственного 
технического университета д-р техн. наук, профессор В. Н. Козловский 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Пузаков, А. В. 
П88   
Телематика на автомобильном транспорте : учебное пособие / А. В. Пузаков. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. - 264 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1814-0 
 
Рассмотрены устройство и принцип работы датчиков, детекторов и других технических средств транспортной телематики. Основное внимание уделено описанию принципов построения интеллектуальных транспортных систем, включая подсистемы мониторинга транспортных потоков, метеомониторинга, взимания платежей, фотовидеофиксации нарушений правил дорожного движения, информационного обеспечения 
участников дорожного движения. 
Для обучающихся по программе высшего образования по направлению подготовки 
23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Может 
быть использовано обучающимися по специальности 23.05.01 «Наземные транспортнотехнологические средства» и направлению подготовки 23.03.01 «Технология транспортных процессов». 
 
УДК 656.05 
ББК 39.3 
 
ISBN 978-5-9729-1814-0 
” Пузаков А. В., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
2 


Содержание 

Предисловие 
................................................................................................................. 7 
Введение ....................................................................................................................... 9 
ЧАСТЬ I. Бортовой уровень транспортной телематики ........................................ 11 
1. Мониторинг параметров транспортного средства ............................................. 11 
1.1. Информация о текущих параметрах движения транспортных средств .... 11 
1.1.1. Страховая телематика ............................................................................... 11 
1.1.2. Бортовые устройства оценки качества вождения .................................. 14 
1.2. Информация о техническом состоянии транспортного средства 
............... 15 
1.3. Навигационная информация .......................................................................... 16 
1.3.1. ЭРА-ГЛОНАСС 
.......................................................................................... 18 
1.3.2. Спутниковая сигнализация ...................................................................... 20 
1.4. Идентификация водителя транспортного средства ..................................... 21 
1.5. Контрольные вопросы .................................................................................... 25 
2. Бортовой мониторинг состояния водителя 
......................................................... 27 
2.1. Мониторинг состояния водителя 
................................................................... 27 
2.2. Мониторинг состояния опьянения ................................................................ 32 
2.3. Мониторинг состояния здоровья ................................................................... 33 
2.4. Контрольные вопросы .................................................................................... 39 
3. Системы определения местоположения транспортных средств ...................... 40 
3.1. Системы на базе методов приближения ....................................................... 40 
3.2. Методы навигационного счисления .............................................................. 42 
3.3. Системы GSM-позиционирования ................................................................ 44 
3.4. Методы местоопределения по радиочастоте 
................................................ 45 
3.5. Спутниковые навигационные системы 
......................................................... 47 
3.6. Контрольные вопросы .................................................................................... 51 
Часть II.Корпоративный уровень транспортной телематики 
............................... 53 
4. Системы мониторинга коммерческого автотранспорта .................................... 53 
4.1. Датчики систем мониторинга автотранспорта 
............................................. 55 
4.1.1. Датчики температуры рефрижераторов 
.................................................. 56 
3 


4.1.2. Датчик состояния дверей 
.......................................................................... 58 
4.1.3. Датчики присутствия пассажира ............................................................. 59 
4.1.4. Датчики вращения или движения 
............................................................ 59 
4.1.5. Датчики угла наклона ............................................................................... 60 
4.1.6. Датчик контроля моточасов ..................................................................... 62 
4.2. Датчики нагрузки на ось 
................................................................................. 63 
4.3. Датчики контроля уровня и расхода топлива ............................................... 65 
4.3.1. Поплавковые датчики уровня топлива 
.................................................... 66 
4.3.2. Ёмкостной датчик уровня топлива 
.......................................................... 68 
4.3.3. Ультразвуковой датчик уровня топлива 
.................................................. 68 
4.3.4. Радиочастотный датчик уровня топлива ................................................ 69 
4.3.5. Лазерные датчики измерения уровня жидкости .................................... 69 
4.3.6. Вибрационный датчик уровня топлива .................................................. 70 
4.3.7. Цифровые датчики уровня топлива ........................................................ 71 
4.3.8. Датчики контроля расхода топлива ......................................................... 73 
4.4. Датчики давления в шинах 
............................................................................. 75 
4.5. Контроль качества вождения 
.......................................................................... 77 
4.5.1. Система Scania Driver Support ................................................................. 77 
4.6. Электронные радиочастотные пломбы ......................................................... 79 
4.7. Тахографы ........................................................................................................ 81 
4.8. Контрольные вопросы .................................................................................... 84 
5. Новые сценарии использования транспортных средств ................................... 87 
5.1. Подключённые транспортные средства ........................................................ 87 
5.2. Автономные транспортные средства ............................................................ 92 
5.3. Датчики автономных транспортных средств ............................................... 96 
5.3.1. Лидары ....................................................................................................... 98 
5.3.2. Радары ...................................................................................................... 105 
5.3.3. Системы компьютерного зрения ........................................................... 107 
5.4. Отечественные разработки автономных автомобилей .............................. 110 
5.5. Контрольные вопросы .................................................................................. 114 
Часть III. Региональный уровень транспортной телематики 
.............................. 115 
6. Интеллектуальные транспортные системы ...................................................... 115 
4 


6.1. Подсистема управления транспортными потоками 
................................... 119 
6.1.1. Знаки переменной информации 
............................................................. 120 
6.1.2. Динамические информационные табло 
................................................ 122 
6.2. Подсистема информирования участников дорожного движения 
............. 125 
6.2.1. Информация о направлениях движения ............................................... 125 
6.2.2. Адресная информация ............................................................................ 125 
6.2.3. Информация о маршрутном ориентировании 
...................................... 126 
6.2.4. Рекламно-информационное обеспечение ............................................. 130 
6.3. Контрольные вопросы .................................................................................. 131 
7. Подсистема мониторинга транспортных потоков 
............................................ 133 
7.1. Классификация детекторов транспорта ...................................................... 134 
7.2. Детекторы контактного типа 
........................................................................ 137 
7.3. Детекторы излучения 
.................................................................................... 140 
7.4. Принципы установки детекторов транспорта 
............................................ 148 
7.5. Принципы размещения детекторов транспорта 
......................................... 149 
7.6. Детекторы пешеходов ................................................................................... 151 
7.7. Контрольные вопросы .................................................................................. 153 
8. Мониторинг метеорологической обстановки 
................................................... 155 
8.1. Определение скорости и направления ветра .............................................. 160 
8.2. Определение температуры и влажности воздуха 
....................................... 162 
8.3. Определение вида и интенсивности осадков ............................................. 163 
8.4. Определение дальности видимости ............................................................ 167 
8.5. Определение параметров дорожного полотна ........................................... 168 
8.6. Автоматизированный геолокационный  дорожный метеокомплекс ........ 169 
8.7. Контрольные вопросы .................................................................................. 171 
9. Подсистема сбора платежей ............................................................................... 173 
9.1. Автоматическая идентификация транспортных средств .......................... 173 
9.1.1. Штриховое кодирование 
......................................................................... 173 
9.1.2. Радиочастотная идентификация ............................................................ 174 
9.1.3. Оптическое распознавание государственных   
регистрационных знаков .................................................................................. 178 
9.2. Автоматизированная классификация транспортных средств 
................... 180 
5 


9.3. Система взимания платы за проезд ............................................................. 183 
9.4. Система Платон ............................................................................................. 187 
9.5. Система весогабаритного контроля............................................................. 189 
9.6. Система управления парковочным пространством ................................... 195 
9.7. Контрольные вопросы .................................................................................. 199 
10. Подсистема фотовидеофиксации  нарушения правил  
дорожного движения ............................................................................................... 202 
10.1. Фиксируемые нарушения правил дорожного движения ......................... 203 
10.2. Классификация технических средств автоматической  
фотовидеофиксации ............................................................................................. 213 
10.2.1. Радиолокационные измерители скорости движения 
......................... 215 
10.2.2 Лазерные измерители скорости движения .......................................... 216 
10.2.3. Измерители скорости по видеосигналу .............................................. 217 
10.3. Места размещения технических средств автоматической  
фотовидеофиксации ............................................................................................. 217 
10.4. Современные комплексы автоматической фотовидеофиксации ............ 218 
10.5. Контрольные вопросы ................................................................................ 224 
11. Подсистема управления общественным транспортом .................................. 226 
11.1. Автоматические системы подсчёта пассажиров ...................................... 226 
11.2. Автоматические билетные системы .......................................................... 233 
11.3. Автоматизированные системы оплаты проезда ....................................... 235 
11.4. Информационное обеспечение остановочных пунктов .......................... 236 
11.5. Информационное обеспечение маршрутных транспортных средств .... 241 
11.6. Контрольные вопросы ................................................................................ 247 
Список использованных источников 
..................................................................... 249 
Глоссарий ................................................................................................................. 254 
6 

Предисловие 
 
Телематика - это соединение телекоммуникационных технологий с компьютерными устройствами для интегрированной обработки и передачи информации на борту автомобиля, между автомобилями, между автомобилем и дорожной 
инфраструктурой, между автомобилем и автотранспортным (сервисным) предприятием, а также передачи собранной информации в центры обработки данных. 
Можно выделить несколько уровней транспортной телематики: бортовой 
(индивидуальный), корпоративный (групповой) и региональный. 
Бортовой уровень представляет собой датчики и телематические устройства, информация которых предназначена, в первую очередь, водителю транспортного средства. Если информация водителю не передаётся или передаётся 
опосредованно через третьих лиц, то такие устройства нельзя отнести к бортовому уровню. 
Корпоративный уровень транспортной телематики отличается от бортового 
применением информации, полученной от датчиков и устройств, размещённых 
на транспортном средстве. Основной задачей корпоративного уровня телематики 
является увеличение прибыли автотранспортных предприятий за счёт повышения эффективности использования автотранспортных средств, эффективной координации действий с грузополучателем, предотвращения аварийных ситуаций 
и т. д. 
Региональный уровень транспортной телематики предназначен для сбора и 
обработки информации об участниках дорожного движения (транспортных средствах, пассажирах, пешеходах), состоянии дорожной инфраструктуры, метеорологической обстановке, размещении технических средств организации дорожного движения и дальнейшего управления дорожным движением по критериям 
безопасности и эффективности транспортного процесса. 
Целью учебного пособия является систематизация и актуализация сведений, 
касающихся конструкции, принципа действия датчиков, детекторов и других технических средств транспортной телематики, а также правил организации интеллектуальных транспортных систем и систем мониторинга коммерческого автотранспорта. 
В результате изучения пособия обучающийся должен: 
знать: 
 основные понятия и определения в области сбора, обработки и передачи 
информации в системах транспортной телематики; 
 принципы построения и функционирования датчиков и детекторов 
транспорта разных иерархических уровней транспортной телематики; 
 принципы организации интеллектуальных транспортных систем и систем мониторинга коммерческого автотранспорта; 
 требования к размещению технических средств автоматической фотовидеофиксации нарушений правил дорожного движения; 
 
 
7 


уметь: 
 классифицировать датчики, детекторы и другие технические средства 
транспортной телематики по различным признакам; 
 читать и разрабатывать схемы размещения технических средств информационного обеспечения дорожного движения в соответствии со стандартами на их составление; 
 подбирать необходимый тип бортовых телематических устройств с учётом особенностей транспортных средств и условий их эксплуатации; 
 оценивать техническое состояние агрегатов и (или) транспортных 
средств с помощью дополнительно размещённых телематических датчиков; 
владеть: 
 навыками исследования выходных характеристик и сигналов датчиков и 
детекторов при моделировании процессов, происходящих в телематических системах (движение транспортных средств, пешеходов и пассажиров, изменение загрузки грузовых и пассажирских транспортных 
средств и т. п.); 
 методами выявления нарушений правил дорожного движения на основе 
анализа информации технических средств транспортной телематики; 
 навыками сравнения датчиков, детекторов и других технических средств 
транспортной телематики по критериям информативности, чувствительности и экономичности; 
 методиками синтеза интеллектуальных транспортных систем и их подсистем городских агломераций. 
Автор выражает признательность рецензентам издания, замечания и пожелания которых позволили улучшить форму представления материала. 
О замеченных недостатках в тексте просьба сообщать на кафедру технической эксплуатации и ремонта автомобилей ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет» (460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, tera#mail.osu.ru). 
Автор с благодарностью примет и рассмотрит любые предложения, направленные на улучшение издания. 
 
 
 
8 


Введение 
 
Основная задача телематики на автомобильном транспорте - это обработка 
и практическое применение информации, связанной с дорожным движением. 
Исторически первым источником информации являлись органы чувств водителя транспортного средства. Совершенствование конструкции автомобиля 
привело к повышению мощности двигателя, увеличению скорости движения и 
росту количества транспортных средств. Водителю помимо информации об 
окружающем мире стали необходимы сведения о режиме работы агрегатов и самого автомобиля в целом: наличии топлива и технических жидкостей, текущей 
скорости движения и т. п. Эта информация стала выводиться на приборы передней панели автомобиля. 
Вторым этапом развития информационных технология стало внедрение  
в автомобиль радиоприёмника, с помощью которого появилась возможность 
своевременного получения важной информации, связанной с дорожным движением: перекрытие дорог, возникновение крупных дорожно-транспортных происшествий, опасных погодно-климатический явлений и т. п. 
 
 
 
Рисунок 1 - Этапы развития информационных систем 
 на автомобильном транспорте 
 
Третьим важным этапом можно считать появление и широкое распространение навигационной информации, позволяющей точно определить местонахождение транспортного средства. Только благодаря этой информации стало возможным дальнейшее развитие информационных систем вплоть до появления высо9 


коавтоматизированных транспортных средств. Эта информация повсеместно используется во всех уровнях транспортной телематики: от навигатора в автомобиле и систем мониторинга коммерческого автотранспорта до интеллектуальных 
транспортных систем последнего поколения. 
Промежуточный этап характеризуется совершенствованием датчиков систем поддержки вождения, позволяющих снизить вероятность и тяжесть дорожно-транспортных происшествий и повысить комфортность управления автомобилем. 
На четвёртом этапе произошло значительное увеличение мощности вычислительных устройств, что позволило в режиме реального времени строить картину окружающего автомобиль пространства на основе информации от установленных датчиков. Благодаря этому стало возможным практически автономное 
управление транспортным средством без помощи водителя.  
Наконец, пятый этап развития предполагает вытеснение неавтоматизированных транспортных средств за пределы городских улиц и полностью автоматизированное управление дорожным движением городских агломераций. Высокоавтоматизированные транспортные средства перестанут быть собственностью 
частных лиц, и повсеместно будет внедрён принцип «Автомобиль как услуга», 
предполагающий лишь временное использование такого вида транспорта. 
10