Jak sygnalizacja świetlna wyczuwa bliskość pojazdów?

Niektóre światła drogowe nie działają okresowo, ale zamiast tego wykrywają, kiedy samochód jest w pobliżu, a następnie zmieni kolor na zielony. Słyszałem, że używają czujnika magnetycznego wbudowanego w drogę, aby wyczuć zbliżające się samochody. Czy to jest poprawne? Czy używają również innych środków?

Jak powiedziano wcześniej, pętle indukcyjne są podstawową - najbardziej niezawodną metodą: cewki (zwykle tylko kilka pętli drutu) osadzone w drodze; podawany z generatora podaną częstotliwość, w obecności metalu zmienia się częstotliwość obwodu LC, a zespół czujników wykrywa zmianę częstotliwości, wytwarzając sygnał obecności. W niektórych przypadkach mogą one nie wykryć rowerów, ale są one zdecydowanie najczęstsze, ponieważ nie mają na nie wpływu warunki pogodowe (a dokładniej obwód wykrywający dostosowuje się do spowolnienia zmian częstotliwości spowodowanych przez pogodę) i są odporne na przypadkowe fałszywe pozytywne. Uwaga: pętle można zlokalizować (rozmiar ~ 2 m) lub zakryć dłuższą część linii.

Wykrywanie odbywa się za pomocą takich kart:

oraz za pomocą pętli indukcyjnych wykonanych drutem ułożonym w rowki:

lub umieszczone w rurach pod powierzchnią drogi w czasie budowy (na zdjęciu jest pętla do wykrywania tramwaju, ale gotowe pętle są podobne)

Wideodetekcja - kamery łączące się ze specjalistyczną kartą ze „strefami detekcji” zdefiniowanymi za pomocą specjalistycznego oprogramowania wykrywają pojazdy. Są wrażliwe na złą pogodę i mają tendencję do wywoływania fałszywych trafień z oślepiających reflektorów samochodowych, cieni pojazdów na sąsiednim pasie itp., Ale w niektórych przypadkach - przede wszystkim tam, gdzie powierzchnia drogi uniemożliwia instalację pętli detekcyjnych (żwir lub zła nawierzchnia drogi) są preferowane. Ponadto karty wykrywania wideo są znacznie droższe niż karty do pętli wykrywania.

Istnieje kilka rzadziej używanych technik, takich jak geomagnetyczne (wykrywanie zmian w polu magnetycznym; Te w dużej mierze zależą od wielkości pojazdu, więc duża ciężarówka może wyzwolić czujnik na sąsiednim pasie - ale są bardziej trwałe), radar (wykrywa tylko poruszające się pojazdy ^* - ale są często używane do wykrywania pieszych, ponieważ rzadko pozostają nieruchome), laserowe (pomiar odległości do nawierzchni drogi; pojazd w sposób zmienia zmierzoną odległość. Dość niezawodne, ale tylko detekcja punktowa, brak detekcji obszaru).

Na zdjęciu poniżej czujnik geomagnetyczny:

oraz czujniki radarowe (krótki zasięg dla pieszych i rowerów oraz duży zasięg dla samochodów):

Słyszałem o pneumatyce i piezzoelektryce, ale nigdy nie widziałem ich wykorzystywanych do kontroli ruchu - prawdopodobnie problemy z zużyciem i trwałością; Wiem, że są one używane do automatycznych barier dla parkingów, ale oczywiście obsługują ruch o rząd wielkości mniejszy.

W ruchu miejskim pojazdy są wyposażone w komputer pokładowy z radiem bliskiego zasięgu (do 500 m) i GPS, a także wysyłają komunikaty o wprowadzaniu do systemu ruchu określonych z góry „punktów kontrolnych” wraz z danymi o zamierzony kierunek skrętu, opóźnienie w stosunku do harmonogramu i niektóre inne, pozwalając administratorowi na ustalenie priorytetu. Alternatywą jest system, który przekazuje pozycję pojazdu do jednostki centralnej, która następnie kontaktuje się z kontrolerami z komunikatami o nadaniu priorytetu tym pojazdom.

Wreszcie kamery / czujniki wykrywające światła stroboskopowe o określonej częstotliwości dają bezpośredni priorytet nadjeżdżającym pojazdom ratunkowym. (i zrób zdjęcie danego pojazdu, aby zapobiec nadużyciom).

Kontrolery mogą się ze sobą komunikować i dzielić swoimi stanami detektorów, dzięki czemu dwa kontrolery mogą używać detektorów, na przykład gdy znajdują się w niewielkiej odległości od siebie.

Dwie pętle indukcyjne w niewielkiej odległości (~ 1 m) są używane do określania prędkości i długości pojazdów, umożliwiając dostosowanie się do dłuższych lub wolniejszych pojazdów. Kolejne zastosowanie par pętli detekcyjnych blisko siebie dotyczy detektorów kierunkowych - w oparciu o kolejność aktywacji pętli sąsiednich można określić kierunek ruchu pojazdu. Jest to rzadko stosowane w samochodach, ale jeśli pojedyncza linia kolejowa z tramwajami (samochody uliczne) poruszającymi się w obu kierunkach przecina drogę, te same dwie detektory mogą włączyć zielone światło dla pojazdu, a następnie zarejestrować, że pojazd przejeżdża przez ulicę, niezależnie od tego, jego kierunku, ponieważ pary mogą generować sygnały „zbliżania się / odjeżdżania”.

Specjalny „wirtualny” detektor składający się z dwóch pętli na jednym pasie w znacznej odległości mierzy długość kolejki samochodów, umożliwiając przewidywanie czasu potrzebnego do opuszczenia linii (i umożliwianie wyświetlania „odliczania czasu”).

Innym specjalnym typem detektora jest „blokujący”, umieszczony albo na środku skrzyżowania (kamera), albo za nim, na linii „odjeżdżającej” (zwykle pętla detekcyjna); jego celem jest opóźnienie / zablokowanie wjazdu do momentu zwolnienia przejazdu lub zapobieganie blokowaniu przejazdu, jeżeli korek uliczny utworzony na linii „zjazdowej” i nowe pojazdy nie będą mogły odjechać.

Należy pamiętać, że jest to „standardowy” zestaw, ale ponieważ kontrolery mogą przyjąć znormalizowany sygnał 24 V / „kontaktowy”, można użyć dowolnego źródła ogólnego, na przykład pilota na podczerwień, aby umożliwić ten jeden konkretny kierunek, który jest używany w 0,1% przypadków , aktywowany przez właściciela domu z podjazdem bezpośrednio na przejście lub przez ręczny spust z bramy fabrycznej, aby umożliwić wjazd / zjazd ciężarówki lub cokolwiek zajdzie taka potrzeba.

Poniżej znajduje się ogólna karta 16 wejść / 16 wyjść. Są one zwykle używane do przycisków (i lamp) dla pieszych, ale mogą dostarczać sygnał z dowolnych źródeł i sterować dowolnymi urządzeniami końcowymi.

W niektórych miastach detektory działają w „parach” dwóch rodzajów; na przykład pętle detekcyjne są bardzo niezawodne do wykrywania pojazdów, ale obciążenia mechaniczne spowodowane ciężkim transportem mogą je uszkodzić, a ich naprawa nie jest trywialną sprawą. Karta może wykryć uszkodzoną pętlę (zwykle obwód otwarty -> brak częstotliwości lub zwarcie -> bardzo wysoka częstotliwość) iw takim przypadku kontroler zaczyna korzystać z czujnika rezerwowego, na przykład radaru lub lasera.

I tylko zrzut ekranu z jednego ze sterowników pokazujący mapę z detektorami wyświetlającymi swój stan na żywo (niebieski = aktywny). Zauważ, że detektor po prawej stronie - nie należy do tego kontrolera; są to złożone dane z sąsiedniego kontrolera, dzięki czemu krótka droga łącząca oba nie jest zatłoczona - dopóki samochody będą czekały w potencjalnej strefie zatłoczenia, nie będzie można do niej wjechać z innych kierunków.

^* Należy pamiętać, że chociaż detektory radarowe mogą wykrywać tylko samochody w ruchu, nie oznacza to, że nie można ich używać jako samodzielnego rozwiązania („tylko wsparcie”). Czasami pętle indukcyjne są również umieszczane w niewłaściwych lokalizacjach (z różnych powodów, niekompetencji inwestora, a przynajmniej z nich), więc samochody zatrzymują się za nimi / między nimi i nie wyzwalają ich podczas czerwonego światła. To wciąż nie jest bardzo duży problem, ponieważ każdy detektor można ustawić jako „z pamięcią”. Każdy pojazd nawet chwilowo aktywujący taki detektor powoduje, że utrzymuje on stan aktywny aż do zielonego światła na powiązanym pasie, a następnie działa jak normalnie („zapomina”) podczas zielonego światła. Należy również pamiętać, że jest to domyślne zachowanie przycisków dla pieszych.

Oczywiście nie jest to idealne rozwiązanie, ponieważ pojazd może utknąć tuż poza strefą wykrywania dokładnie podczas zmiany z zielonego na czerwony lub (powiedzmy, z winy kierowcy) całkowicie pominąć cały zielony cykl. Są to jednak stosunkowo rzadkie przypadki, zwłaszcza że inny zbliżający się pojazd zwykle i tak wyzwala detektor.

Istnieją dwie powszechnie stosowane techniki.

Pierwszą z nich są pętle indukcyjne wycięte w nawierzchni drogi. Metal w nadwoziu pojazdu indukuje prąd w pętli, gdy pojazd przechodzi nad nim.

(zdjęcie z domeny publicznej z wikipedii)

Drugi to kamery / radar (albo mikrofalówka Dopplera dla pojazdów w ruchu, albo podczerwień dla pojazdów statycznych na linii zatrzymania), zwykle montowane na szczycie sygnalizacji świetlnej:

(zdjęcie ze zarchiwizowanej brytyjskiej strony DfT )

Istnieją inne techniki, o wiele rzadziej, które mogą obejmować kamerę światła widzialnego w szczególnych okolicznościach; oraz pneumatyczne pętle do lamp tymczasowych. Aha, a ktoś gdzieś prawdopodobnie też użył czujników piezoelektrycznych.

Pętla indukcyjna jest najbardziej niezawodna do włączania na żądanie. Wadą jest to, że motocykle są trudniejsze do wykrycia, ponieważ mają mniej metalu do wykrycia. podobny problem istnieje w przypadku samochodów z włókna węglowego.

Radar jest zwykle używany tylko do wydłużania czasu zielonego, ponieważ może niezawodnie wykrywać poruszające się pojazdy.

Niektóre skrzyżowania wykorzystują rozpoznawanie kamery i obrazu do wyzwalania wirtualnych detektorów. Zaletą tego rozwiązania jest to, że może poradzić sobie z rozładunkiem ciężarówki bezpośrednio na skrzyżowaniu (ignorując ją i przesuwając miejsce w celu wykrycia obok niego).

Pojazdy transportu publicznego (tramwaje i autobusy) mogą być wyposażone w transpondery, które logują się w specjalnych pętlach, które pozwalają kontrolerowi skrzyżowania wiedzieć, w którą stronę autobus musi jechać, i dać mu zielony wcześniej i wydłużyć zielony poza normalny limit (lub dać zielony w ogóle).