Dynamiczny system sterowania sygnalizacją ruchu drogowego

Dynamiczny system sterowania sygnalizacją ruchu drogowego

Potrzeba!

Jednym z głównych problemów w każdym mieście metra są korki. Utknięcie pomiędzy dużym ruchem jest bólem głowy dla każdej osoby prowadzącej pojazd, a nawet dla policji drogowej kontrolującej ruch.



Jednym z najstarszych sposobów obsługi ruchu było rozmieszczenie policjanta na każdym skrzyżowaniu i ręczne sterowanie napływem ruchu za pomocą sygnalizacji ręcznej. Było to jednak dość uciążliwe, a potem pojawiła się potrzeba innego rodzaju sterowania - za pomocą sygnałów drogowych.


Tradycyjne kontrolery sygnalizacji świetlnej stosowały stały, z góry określony harmonogram napływu ruchu dla każdego kierunku na skrzyżowaniu. Kontroler był kontrolerem elektromechanicznym, który składa się z układów mechanicznych obsługiwanych elektrycznie. Składa się z trzech głównych części - timera zegarowego, solenoidu i zespołu krzywki. Silnik i zespół przekładni sterują zegarem zegarowym, który z kolei jest odpowiedzialny za zasilanie lub wyłączenie elektromagnesu, który z kolei obsługuje zespół krzywki, który jest odpowiedzialny za dostarczanie prądu do każdego wskazania sygnału. Licznik czasu wybierania służy do powtarzania stałych odstępów czasu.





Jednak cała idea kontrolera sygnalizacji świetlnej o stałym czasie nie jest wygodna dla miast, w których natężenie ruchu jest zmienne. Z tego powodu potrzebny jest system dynamicznej kontroli ruchu, który steruje sygnalizacją zgodnie z natężeniem ruchu.

Jak wygląda system dynamicznej kontroli ruchu?

Wyświetlacz sygnału ruchu

Wyświetlacz Traffic Signal



  • Jednostka detektora: To jednostka, która wykrywa obecność pojazdów i przesyła te informacje do kontrolera w celu przetworzenia.

Praktycznie istnieją dwa typy detektorów:

  • Indukcyjny detektor pętli: Składa się ze zwoju drutu osadzonego w rowku na nawierzchni drogi, który jest uszczelniony gumą. Wykrywa zmianę częstotliwości. Cewka induktora jest połączona z detektorem, który wykrywa zmianę częstotliwości rezonansowej pętli cewki i odpowiednio steruje wyzwalaniem przekaźnika, który służy do wyzwalania sygnałów drogowych. Zasadniczo działa na zasadzie, że kiedy samochód przesuwa się nad cewką indukcyjną, indukcyjność cewki maleje. Ta zmniejszona indukcyjność powoduje wzrost częstotliwości rezonansowej lub oscylacyjnej, a jednostka elektroniczna odpowiednio wysyła impulsy elektryczne do jednostki sterującej w celu sterowania przełączaniem sygnalizacji świetlnej. Jednak wadą takiego układu jest to, że pętle induktorów są podatne na zakłócenia elektromagnetyczne, tzn. Promieniowanie elektromagnetyczne z innych urządzeń może również wpływać na pole magnetyczne, a co za tym idzie na indukcyjność cewki. Są również bardziej podatne na awarie i wymagają wysokich kosztów instalacji, a także powodują zakłócenia ruchu.
Sterowanie sygnalizacją drogową za pomocą indukcyjnego detektora pętli

Sterowanie sygnalizacją drogową za pomocą indukcyjnego detektora pętli

  • Czujniki zamontowane na słupach: Może to być prosty układ IRLED-fotodiody lub urządzenie do detekcji wideo, które może wykryć obecność pojazdów. Działa to na zasadzie, że gdy samochód przejeżdża między nadajnikiem i odbiornikiem podczerwieni, światło podczerwone jest blokowane, w wyniku czego rezystancja fotodiody wzrasta. Tę zmianę oporu można przekształcić w impulsy elektryczne używane do sterowania sygnalizacją świetlną.
Sterowanie sygnalizacją drogową za pomocą czujników zamontowanych na słupach

Sterowanie sygnalizacją drogową za pomocą czujników zamontowanych na słupach

  • Jednostka sterująca: Jest to jednostka, która odbiera sygnał wyjściowy z detektora, który wskazuje obecność pojazdów i w ten sposób dokonuje obliczenia natężenia ruchu i odpowiednio steruje jednostką wyświetlającą. Może to być komputer mikroprocesorowy lub prosty mikrokontroler.
Jednostka sterująca

Jednostka sterująca

Prosta demonstracja sterowania sygnałem drogowym w oparciu o gęstość za pomocą czujników podczerwieni

Prototyp systemu sterowania sygnalizacją świetlną może być wykonany z wykorzystaniem czujników podczerwieni wraz z mikrokontrolerem i diodami LED, co może okazać się przydatne przy sterowaniu sygnalizacją w czasie rzeczywistym na podstawie natężenia ruchu. Rozważane tutaj skrzyżowanie to czterostronne skrzyżowanie, na którym po każdej stronie odbywa się ruch tylko w jedną stronę. System składa się z trzech głównych komponentów:

  • Wyświetlacz: składa się z 3 diod LED - zielonej, czerwonej i bursztynowej po każdej stronie skrzyżowania, łącznie z 12 diodami LED.
  • Jednostka detektora: składa się z układu kombinacji fotodiod i diod LED IR na każdym skrzyżowaniu, które wykrywają obecność pojazdów poprzez wykrywanie zmiany rezystancji.
  • Jednostka kontrolera: składa się z mikrokontrolera, który odbiera wyjście czujnika podczerwieni i odpowiednio kontroluje świecenie diod LED
Prototyp sterowania sygnalizacją drogową w oparciu o gęstość

Prototyp kontroli sygnału ruchu opartego na gęstości

Schemat blokowy przedstawiający sterowanie sygnalizacją ruchu opartą na gęstości

Schemat blokowy przedstawiający sterowanie sygnalizacją ruchu opartą na gęstości

W normalnych warunkach, tj. Gdy na drodze nie ma pojazdu, nadajnik podczerwieni lub dioda podczerwieni emituje światło podczerwone, które jest odbierane przez fotodiodę, która zaczyna przewodzić. Gdy fotodioda przewodzi, odpowiedni tranzystor również przewodzi, dając na wyjściu niski sygnał logiczny mikrokontroler . Ta sama zasada działa dla wszystkich innych układów czujnika podczerwieni-tranzystora. Mikrokontroler sprawia, że ​​każda dioda LED świeci przez określony czas.


Teraz, jeśli są obecne pojazdy, komunikacja między nadajnikiem podczerwieni a odbiornikiem jest przerywana, tj. Fotodioda otrzymuje mniej światła lub nie otrzymuje go wcale z diody IR i odpowiednio zmniejsza się prąd bazowy do tranzystora, ostatecznie powodując przejście przewodu do stan wyłączony. Powoduje to wyprowadzenie wysokiego sygnału logicznego z tranzystora do mikrokontrolera. Mikrokontroler odpowiednio zmienia czas świecenia zielonej diody LED odpowiedniego złącza na wyższą wartość.

Zatem wraz ze wzrostem liczby pojazdów zielone światło świeci się przez dłuższy czas, umożliwiając szybki przepływ ruchu od strony skrzyżowania.

Więc do tej pory mieliśmy krótkie pojęcie o kontrolowaniu sygnały drogowe używając różnych środków. Co powiesz na sterowanie za pośrednictwem samego pojazdu, jak komunikacja między pojazdem a sygnalizacją świetlną. Ten system jest już używany w niektórych częściach świata. Dowiedz się o tym i przekaż swoją opinię.

Kredyt zdjęciowy: