Annak szükségességét!
A metróvárosok egyik fő problémája a forgalmi torlódás. A nagy forgalom között való beszorulás fejfájást jelent minden, a járművet vezető személy számára, sőt a közlekedési rendőröknek is a forgalom irányításában.
A forgalom kezelésének egyik legrégebbi módja az volt, hogy egy forgalmi rendőrt telepítettek az egyes csomópontokba, és kézi jelzéssel kézi úton szabályozta a forgalom beáramlását. Ez azonban meglehetősen nehézkes volt, majd szükségessé vált egy másik típusú vezérlés - a forgalmi jelek segítségével.
A hagyományos közlekedési lámpák vezérlői a forgalom beáramlásának rögzített előre meghatározott ütemezését alkalmazták a csomópont egyes irányaihoz. A vezérlő egy elektromechanikus vezérlő volt, amely elektromosan működtetett mechanikus rendszerekből áll. Három fő részből áll: egy tárcsa időzítőből, egy mágnesszelepből és egy bütyökből. Egy motor és egy fogaskerék-egység működteti a tárcsázó időzítőt, amely viszont felelős egy mágnesszelep bekapcsolásáért vagy áramtalanításáért, amely viszont működtet egy olyan bütykös szerelvényt, amely felelős az egyes jelzőjelek áramellátásáért. A tárcsázási időzítőt a rögzített időtartamú intervallumok ismétlésének biztosítására használják.
A fix idejű jelzőlámpa-vezérlő ötlete azonban nem megfelelő azokban a városokban, ahol a forgalom változó. Ezért dinamikus forgalomirányító rendszerre van szükség, amely a forgalom sűrűségének megfelelően irányítja a forgalmi jeleket.
Hogyan néz ki egy dinamikus forgalomirányító rendszer?
- A kijelző: Ez az alap közlekedési jelző kijelző amelyet a járművezető vagy az ingázó láthat. Ez lehet hagyományos izzólámpa vagy LED elrendezése.
Forgalmi jel kijelző
- A detektor egység: Az egység érzékeli a járművek jelenlétét és elküldi ezeket az információkat a feldolgozandó vezérlőnek.
Gyakorlatilag kétféle érzékelő létezik:
- Induktív hurok detektor: Ez egy huzaltekercsből áll, amely be van ágyazva az útfelület barázdájába, amelyet gumival tömítenek. Észleli a frekvencia változását. Az induktív tekercs csatlakozik az érzékelőhöz, amely érzékeli a tekercs hurok rezonáns frekvenciájának változását, és ennek megfelelően vezérli a forgalmi jelek kiváltására használt relé beindítását. Alapvetően azon az elven működik, hogy amikor egy autó elmozdul az induktív tekercs felett, a tekercs induktivitása csökken. Ez a csökkent induktivitás a rezonancia vagy rezgés frekvenciájának növekedését okozza, és az elektronikai egység ennek megfelelően elektromos impulzusokat küld a vezérlőegységnek a közlekedési lámpák kapcsolásának vezérlésére. Ennek a rendszernek azonban hátránya, hogy az induktor hurkok elektromágneses interferenciára hajlamosak, vagyis más eszközök elektromágneses sugárzása is befolyásolhatja a mágneses teret, és ezáltal a tekercs induktivitását. Emellett hajlamosabbak a meghibásodásokra, magas telepítési költségeket igényelnek, és a forgalom megzavarását is okozhatják.
Forgalomjel vezérlés induktív hurok detektorral
- A pólusokra szerelt érzékelők: Ez lehet egy egyszerű IRLED-fotodióda elrendezés vagy egy video detektáló egység, amely képes érzékelni a járművek jelenlétét. Ez azon az elven működik, hogy amikor egy autó áthalad az IR adó és az IR vevő között, akkor az IR fény blokkolódik, és ennek eredményeként a fotodióda ellenállása növekszik. Ez az ellenállásváltozás átalakítható elektromos impulzusokká, amelyek a közlekedési lámpák vezérlésére szolgálnak.
Forgalomjel vezérlés pólusokra szerelt érzékelőkkel
- Vezérlő egység: A detektor kimenetét vevő egység jelzi a járművek jelenlétét, ezáltal kiszámítja a forgalom sűrűségét, és ennek megfelelően vezérli a kijelző egységet. Ez lehet mikroprocesszor alapú számítógép vagy egyszerű mikrokontroller.
Egy vezérlő egység
A sűrűségen alapuló forgalomjel vezérlés egyszerű bemutatása infravörös érzékelőkkel
A forgalmi jelszabályozó rendszer prototípusa elkészíthető infravörös érzékelőkkel, mikrokontrollerrel és LED-ekkel együtt, amelyek értékesnek bizonyulhatnak a forgalom sűrűségén alapuló forgalmi jelek vezérlésének valós idejű alkalmazásához. Az itt figyelembe vett csomópont egy 4 oldalú csomópont, amelynek mindkét oldalán csak egyféleképpen folyik a forgalom. A rendszer a következő három fő összetevőből áll:
- Kijelző egység: 3 LED-ből áll - zöld, piros és sárga az elágazás mindkét oldalán, összesen 12 LED-del.
- Detektor egység: Ez egy fotodióda és IR LED kombináció elrendezéséből áll minden egyes csomópontban, amely az ellenállás változásának észlelésével érzékeli a járművek jelenlétét.
- Vezérlőegység: Ez egy mikrovezérlőből áll, amely fogadja az IR érzékelő kimenetét, és ennek megfelelően vezérli a LED-ek világítását
A sűrűségen alapuló forgalomjel vezérlés prototípusa
Blokkdiagram, amely a sűrűség alapú forgalmi jel vezérlését mutatja
Normál körülmények között, azaz amikor nincs jármű az úton, az IR adó vagy az IR LED olyan IR fényt továbbít, amelyet a fotodióda fogad, amely vezetni kezd. Amint a fotodióda vezet, a megfelelő tranzisztor szintén alacsony logikai jelű kimenetet ad a mikrovezérlő . Ugyanez az elv működik minden más IR-érzékelő-tranzisztor elrendezésnél. A mikrovezérlő minden egyes LED-et fix ideig világít.
Ha járművek vannak, akkor az infravörös adó és a vevő közötti kommunikáció megszakad, vagyis a fotodióda kevesebb vagy egyáltalán nem kap fényt az IR-diódától, és ennek megfelelően a tranzisztorhoz jutó bázisáram csökken, végül a vezető kikapcsolt állapotban. Ez nagy logikai jel kimenetet eredményez a tranzisztorból a mikrovezérlőbe. A mikrovezérlő ennek megfelelően magasabb értékre változtatja a megfelelő kereszteződés zöld LED-jének világítási idejét.
Így a járművek számának növekedésével a zöld fény hosszabb ideig világít, lehetővé téve a forgalom gyors áramlását a csomópont felől.
Tehát mostanra rövid ötletünk volt a kontrollról közlekedési jelzések különböző eszközökkel. Mit szólna egy vezérléshez a járművön keresztül, például a jármű és a közlekedési jelzők közötti kommunikációhoz. Ezt a rendszert a világ egyes részein már használják. Ismerjen meg erről és adjon visszajelzést.
Photo Credit:
- Forgalmi jel megjelenítése wikimedia
- Vezérlőegység titkosított-tbn3
