Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông đường bộ năng động

Sự cần thiết!

Một trong những vấn đề lớn phải đối mặt ở bất kỳ thành phố metro nào là tắc nghẽn giao thông. Bị kẹt giữa dòng xe cộ đông đúc là vấn đề đau đầu đối với mỗi người điều khiển phương tiện giao thông và kể cả cảnh sát giao thông trong việc điều khiển giao thông.

Một trong những cách xử lý giao thông cổ nhất là bố trí cảnh sát giao thông ở mỗi ngã ba và điều khiển thủ công luồng giao thông thông qua tín hiệu tay. Tuy nhiên, điều này khá cồng kềnh và sau đó cần có một loại điều khiển khác - sử dụng tín hiệu Giao thông.

Bộ điều khiển đèn giao thông truyền thống đã sử dụng một lịch trình cố định được xác định trước cho luồng giao thông cho mỗi hướng trong đường giao nhau. Bộ điều khiển là một bộ điều khiển cơ điện bao gồm các hệ thống cơ học hoạt động bằng điện. Nó bao gồm ba bộ phận chính - một bộ đếm thời gian quay số, một bộ điện từ và một cụm cam. Một động cơ và một cụm bánh răng vận hành bộ đếm thời gian quay số, đến lượt nó, có nhiệm vụ cung cấp năng lượng hoặc khử năng lượng cho một điện từ vận hành một cụm cam có nhiệm vụ cung cấp dòng điện cho mỗi chỉ báo tín hiệu. Bộ đếm thời gian quay số được sử dụng để lặp lại các khoảng thời lượng cố định.

Tuy nhiên, toàn bộ ý tưởng về bộ điều khiển đèn giao thông thời gian cố định không thuận tiện cho các thành phố nơi lưu lượng giao thông thay đổi. Vì lý do này, cần có một hệ thống điều khiển giao thông động, điều khiển các tín hiệu giao thông theo mật độ giao thông.

Hệ thống Kiểm soát Giao thông Động trông như thế nào?

• Một màn hình: Nó là cơ bản tín hiệu giao thông hiển thị mà người điều khiển phương tiện hoặc người đi làm có thể nhìn thấy. Nó có thể là một đèn phóng điện sợi đốt thông thường hoặc một sự sắp xếp của đèn LED.

Màn hình tín hiệu giao thông

• Một đơn vị máy dò: Nó là đơn vị phát hiện sự có mặt của xe và gửi thông tin này đến bộ điều khiển để xử lý.

Thực tế có hai loại Máy dò:

• Máy dò vòng cảm ứng: Nó bao gồm một cuộn dây được nhúng vào rãnh trên mặt đường được bịt kín bằng cao su. Nó phát hiện sự thay đổi trong tần số. Cuộn dây dẫn được kết nối với máy dò phát hiện sự thay đổi tần số cộng hưởng của vòng dây và theo đó điều khiển sự kích hoạt của rơle được sử dụng để kích hoạt tín hiệu giao thông. Về cơ bản nó hoạt động theo nguyên tắc khi ô tô di chuyển trên cuộn dây điện cảm thì độ tự cảm của cuộn dây giảm. Độ tự cảm giảm này làm cho tần số cộng hưởng hoặc dao động tăng lên và thiết bị điện tử theo đó sẽ gửi các xung điện đến khối điều khiển để điều khiển việc chuyển đổi đèn giao thông. Tuy nhiên, một nhược điểm của hệ thống này là các vòng dây dẫn dễ bị nhiễu điện từ, tức là bức xạ điện từ từ các thiết bị khác cũng có thể ảnh hưởng đến từ trường và do đó điện cảm của cuộn dây. Chúng cũng dễ bị hỏng hơn và đòi hỏi chi phí lắp đặt cao và cũng gây gián đoạn giao thông.

Điều khiển tín hiệu giao thông sử dụng bộ dò vòng cảm ứng

• Cảm biến gắn trên các cực: Nó có thể là sự sắp xếp IRLED-Photodiode đơn giản hoặc một bộ phận phát hiện video có thể phát hiện sự hiện diện của các phương tiện. Điều này hoạt động trên nguyên tắc khi một chiếc ô tô đi qua giữa bộ phát IR và bộ thu IR, ánh sáng IR bị chặn và do đó điện trở của điốt quang tăng lên. Sự thay đổi điện trở này có thể được chuyển đổi thành xung điện, được sử dụng để điều khiển đèn giao thông.

Kiểm soát tín hiệu giao thông bằng cách sử dụng cảm biến gắn trên cột

• Một bộ điều khiển: Nó là đơn vị nhận đầu ra của máy dò cho biết sự hiện diện của các phương tiện giao thông và từ đó thực hiện tính toán mật độ giao thông và điều khiển đơn vị hiển thị theo đó. Nó có thể là một máy tính dựa trên bộ vi xử lý hoặc một bộ vi điều khiển đơn giản.

Một đơn vị điều khiển

Trình diễn đơn giản về điều khiển tín hiệu giao thông dựa trên mật độ sử dụng cảm biến hồng ngoại

Một nguyên mẫu của hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các cảm biến IR cùng với Bộ vi điều khiển và đèn LED có thể chứng minh giá trị của ứng dụng thời gian thực trong việc điều khiển tín hiệu giao thông dựa trên mật độ giao thông. Ngã ba được xem xét ở đây là ngã ba 4 phía với lưu lượng xe mỗi bên chỉ theo một chiều. Hệ thống bao gồm ba thành phần chính sau:

• Bộ phận hiển thị: Nó bao gồm 3 đèn LED - Màu xanh lá cây, Màu đỏ và Màu hổ phách ở mỗi bên của đường giao nhau, với tổng số 12 đèn LED.
• Bộ phận phát hiện: Nó bao gồm một sự sắp xếp của tổ hợp điốt quang và đèn LED hồng ngoại tại mỗi điểm giao nhau để phát hiện sự hiện diện của các phương tiện bằng cách phát hiện sự thay đổi điện trở.
• Bộ điều khiển: Nó bao gồm một bộ vi điều khiển nhận đầu ra cảm biến IR và theo đó điều khiển sự phát sáng của đèn LED

Một nguyên mẫu kiểm soát tín hiệu giao thông dựa trên mật độ

Sơ đồ khối hiển thị điều khiển tín hiệu giao thông dựa trên mật độ

Trong điều kiện bình thường, tức là khi không có xe trên đường, bộ phát hồng ngoại hoặc đèn LED hồng ngoại sẽ truyền ánh sáng hồng ngoại được nhận bởi điốt quang, bắt đầu dẫn điện. Khi đi-ốt quang dẫn, bóng bán dẫn tương ứng cũng dẫn đầu ra tín hiệu logic thấp bộ vi điều khiển . Nguyên tắc tương tự hoạt động đối với tất cả sự sắp xếp cảm biến-bóng bán dẫn IR khác. Bộ vi điều khiển làm cho mỗi đèn LED phát sáng trong một khoảng thời gian cố định.

Bây giờ nếu có sự hiện diện của các phương tiện giao thông, liên lạc giữa bộ phát IR và bộ thu bị gián đoạn, tức là điốt quang nhận được ít hơn hoặc không có lượng ánh sáng từ điốt IR và do đó dòng điện cơ bản đến bóng bán dẫn giảm, cuối cùng làm cho dây dẫn đi điều kiện tắt. Điều này gây ra đầu ra tín hiệu logic cao từ bóng bán dẫn, đến bộ vi điều khiển. Theo đó, bộ vi điều khiển sẽ thay đổi thời gian phát sáng của đèn LED màu xanh lá cây của đường giao nhau tương ứng thành giá trị cao hơn.

Do đó, khi số lượng phương tiện tăng lên, đèn xanh sáng trong thời gian dài hơn, cho phép luồng giao thông nhanh chóng từ phía đường giao nhau.

Vì vậy, bây giờ, chúng tôi đã có một ý tưởng ngắn gọn về việc kiểm soát tín hiệu giao thông sử dụng các phương tiện khác nhau. Làm thế nào về một điều khiển thông qua chính chiếc xe, giống như giao tiếp giữa xe và các tín hiệu giao thông. Hệ thống này đã được sử dụng ở một số nơi trên thế giới. Tìm hiểu về điều đó và đưa ra phản hồi của bạn.

Tín dụng hình ảnh:

• Hiển thị tín hiệu giao thông của wikimedia
• Đơn vị điều khiển của mã hóa-tbn3