L'esigenza!
Uno dei principali problemi affrontati in qualsiasi città metropolitana è la congestione del traffico. Rimanere bloccati nel traffico intenso è un mal di testa per ogni persona alla guida del veicolo e persino per la polizia stradale nel controllo del traffico.
Uno dei modi più antichi di gestire il traffico era avere un vigile urbano schierato a ogni incrocio e controlla manualmente l'afflusso di traffico attraverso i segnali a mano. Tuttavia, questo era piuttosto macchinoso e poi è nata la necessità di un diverso tipo di controllo - utilizzando i segnali stradali.
I controllori tradizionali dei semafori utilizzavano un programma prestabilito fisso per l'afflusso di traffico per ciascuna direzione nell'incrocio. Il controller era un controller elettromeccanico costituito da sistemi meccanici azionati elettricamente. Consiste di tre parti principali: un timer a quadrante, un solenoide e un gruppo camma. Un motore e un gruppo di ingranaggi azionano il temporizzatore a quadrante che a sua volta sono responsabili di eccitare o diseccitare un solenoide che a sua volta aziona un gruppo a camma che è responsabile di fornire corrente a ciascuna indicazione di segnale. Il timer di composizione viene utilizzato per fornire la ripetizione di intervalli di durata fissi.
Tuttavia l'intera idea di un controllore semaforico a tempo fisso non è conveniente per le città in cui il flusso di traffico è variabile. Per questo motivo è necessario un sistema di controllo del traffico dinamico, che controlli la segnaletica in base alla densità del traffico.
Come si presenta un sistema di controllo dinamico del traffico?
- Un display: È la base visualizzazione del segnale stradale visibile al conducente del veicolo o al pendolare. Può essere una lampada a scarica ad incandescenza convenzionale o una disposizione di LED.
Un display del segnale stradale
- Un'unità rivelatore: È l'unità che rileva la presenza di veicoli e invia queste informazioni al controller per l'elaborazione.
In pratica esistono due tipi di rilevatori:
- Rilevatore di loop induttivo: Consiste in una bobina di filo incastonata in una scanalatura sulla superficie stradale che è sigillata con una gomma. Rileva il cambiamento di frequenza. La bobina dell'induttore è collegata al rilevatore che rileva la variazione della frequenza di risonanza del loop della bobina e controlla di conseguenza l'attivazione del relè che viene utilizzato per attivare i segnali stradali. Fondamentalmente funziona sul principio che quando un'auto si sposta sulla bobina dell'induttore, l'induttanza della bobina diminuisce. Questa diminuzione dell'induttanza fa aumentare la frequenza di risonanza o di oscillazione e di conseguenza l'unità elettronica invia impulsi elettrici alla centralina per controllare l'accensione dei semafori. Tuttavia, uno svantaggio di tale sistema è che i circuiti dell'induttore sono soggetti a interferenze elettromagnetiche, cioè la radiazione elettromagnetica da altri dispositivi può anche influenzare il campo magnetico e quindi l'induttanza della bobina. Sono anche più soggetti a guasti e richiedono costi di installazione elevati e causano anche interruzioni del traffico.
Controllo del segnale del traffico utilizzando il rilevatore di loop induttivo
- Sensori montati sui poli: Può essere una semplice disposizione IRLED-Fotodiodo o un'unità di rilevamento video in grado di rilevare la presenza di veicoli. Questo funziona in base al principio che quando un'auto passa tra il trasmettitore IR e il ricevitore IR, la luce IR viene bloccata e di conseguenza la resistenza del fotodiodo aumenta. Questa variazione di resistenza può essere convertita in impulsi elettrici, utilizzati per controllare i semafori.
Controllo del segnale stradale mediante sensori montati su pali
- Un'unità di controllo: È l'unità che riceve l'uscita del rivelatore che dà un'indicazione della presenza di veicoli e quindi effettua un calcolo della densità di traffico e controlla di conseguenza l'unità di visualizzazione. Può essere un computer basato su microprocessore o un semplice microcontrollore.
Un'unità di controllo
Una semplice dimostrazione del controllo del segnale del traffico basato sulla densità utilizzando sensori IR
Un prototipo di sistema di controllo del segnale stradale può essere realizzato utilizzando sensori IR insieme a microcontrollore e LED che possono rivelarsi utili per l'applicazione in tempo reale del controllo dei segnali stradali in base alla densità del traffico. Lo svincolo qui considerato è un raccordo a 4 lati con flusso di traffico in ogni lato in un solo modo. Il sistema è costituito dai seguenti tre componenti principali:
- Unità di visualizzazione: è composta da 3 LED: verde, rosso e ambra su ciascun lato della giunzione, per un totale di 12 LED.
- Unità di rilevamento: consiste in una disposizione di combinazione di fotodiodo e LED IR su ciascuna giunzione che rileva la presenza di veicoli rilevando la variazione della resistenza.
- Unità di controllo: consiste in un microcontrollore che riceve l'uscita del sensore IR e controlla di conseguenza l'accensione dei LED
Un prototipo di controllo del segnale stradale basato sulla densità
Diagramma a blocchi che mostra il controllo del segnale stradale basato sulla densità
In condizioni normali, ovvero quando non c'è un veicolo sulla strada, il trasmettitore IR o il LED IR trasmette la luce IR che viene ricevuta dal fotodiodo, che inizia a condurre. Poiché il fotodiodo conduce, anche il transistor corrispondente conduce dando un'uscita di segnale logico basso a il microcontrollore . Lo stesso principio funziona per tutte le altre disposizioni sensore-transistor IR. Il microcontrollore fa illuminare ogni LED per un periodo di tempo fisso.
Ora se c'è la presenza di veicoli, la comunicazione tra il trasmettitore IR e il ricevitore viene interrotta, cioè il fotodiodo riceve meno o nessuna quantità di luce dal diodo IR e di conseguenza la corrente di base al transistor si riduce, facendo eventualmente andare il conduttore a fuori condizione. Ciò provoca un'uscita di segnale logico alto dal transistor al microcontrollore. Il microcontrollore modifica di conseguenza il tempo di accensione del LED verde della giunzione corrispondente su un valore più alto.
Pertanto, all'aumentare del numero di veicoli, la luce verde si accende più a lungo, consentendo un rapido flusso di traffico dal lato dell'incrocio.
Quindi, ormai, abbiamo avuto una breve idea sul controllo segnali stradali utilizzando mezzi diversi. Che ne dici di un controllo attraverso il veicolo stesso, come una comunicazione tra il veicolo e i segnali stradali. Questo sistema è già utilizzato in alcune parti del mondo. Impara a conoscere e dai il tuo feedback.
Diritti d'autore della foto:
- Visualizzazione del segnale stradale di wikimedia
- Unità di controllo di criptato-tbn3
