Detectori Auto

7/27/2019 Detectori Auto

1/5

CREATIVITATE. INVENTIC. ROBOTIC

Buletinul AGIR nr. 1/2012 ianuarie-martie108

STUDIU PRIVIND METODE OPTIME DE DETECIEA VEHICULELOR N BUCURETI.l. dr. ing. Maria Claudia SURUGIU, As. drd. ing. Ilona Mdlina MOISE,

As. drd. ing. Elena Alina STANCIU

Universitatea Politehnica, Bucureti

REZUMAT. Dezvoltarea sistemelor inteligente de transport (ITS) necesit informaii n timp real i de nalt calitatedespre trafic. ITS este un sistem inovativ de transport ce poate sa asigure un mediu de transport sigur i ieftin dar nacelai timp eficient prin conectarea sistemelor electronice, de comunicaii i de control la sistemele de transportexistente cum sunt transportul rutier, feroviar, aerian, fluvial i maritim. De-a lungul ultimilor ani, sub presiunea totmai mare pentru mbuntirea managementului traficului, metodele de colectare a datelor despre trafic au evoluatconsiderabil i accesul la aceste informaii n timp real a devenit rutin n ntreaga lume. Utilizarea senzorilortradiionali pe drum (de exemplu, bucle inductive) pentru colectarea de date este necesar, dar nu suficient,datorit acoperirii lor limitate i costurilor ridicate de implementare i ntreinere.Cuvinte cheie: detectoare de trafic, sisteme inteligente de transport.ABSTRACT. The development of intelligent transport systems (ITS) requires real-time and high quality informationregarding the traffic. ITS is an inovative transport system that can ensure a safe, cheap and in the same timeefficient transport medium through the connection of the electronic, communication and control systems to thealready existing transportation systems, such as the road, rail, air, fluvial and sea. Over the recent years, under theincreasing pressure for the improvement of the traffic management, the traffic data collection methods haveevolved substantially and the real-time access to this information has become a routine habit all around the world.The usage of traditional on road sensors (inductive loops, for example) for the data gathering is necessary, but notsufficient, because of their limited coverage and high implementation and maintenance costs.Keywords: traffic detectors, intelligent transport systems.

1. INTRODUCERE

Pe plan internaional a fost dezvoltat n ultimii 20 deani domeniul Intelligent Transport Systems(ITS), carereprezint o component a infrastructuriitransporturilor, constituind n etapa actual principalulvector de dezvoltare al transporturilor. ITS este un sisteminovativ de transport ce poate sa asigure un mediu detransport sigur i ieftin dar n acelai timp eficient prin

conectarea sistemelor electronice, de comunicaii i decontrol la sistemele de transport existente cum sunttransportul rutier, feroviar, aerian, fluvial i maritim.

2. DETECTOARE DE VEHICULE- STUDIUCOMPARATIV

2.1 Detectoare cu bucle inductive

De la introducerea lor din anii 60 buclele inductive

au devenit cele mai populare detectoare de vehicule.Componentele principale ale unui sistem detector cu

bucl inductiv includ unul sau mai multe fire izolatengropate ntr-un lca puin adnc spat n pavaj, uncablu conductor de la cutia buclei pn la lcaulcontrollerului i o unitate de detector electronic aezatn cabina controllerului. Unitatea de detector electronicconduce energia prin sistemul buclei la o frecven situatntr-un interval cuprins ntre 10 kHz pn la 200 kHz.Sistemul buclei inductive formeaz un circuit electric ncare srma buclei este elementul inductiv. Cnd un vehicul

este oprit pe bucl sau trece peste bucl, scade inductanabuclei. Aceast scdere a inductanei actualizeaz re-zultatul detectorului electronic i transmite noua valoarela unitatea controllerului, semnaliznd trecerea sau pre-zena unui vehicul. n ultimele dou decenii detectoarelecu bucle inductive au devenit cele mai rspnditedetectoare de trafic. Datele furnizate de o bucl inductivsunt: trecerea vehiculelor, prezena acestora, numrareavehiculelori gradul de ocupare al benzii. De asemeneacu ajutorul sistemului detector cu bucl inductiv se potdetecta incidentele i congestionrile de trafic ct iaproximrile vitezei vehiculelor.

Pentru determinarea unor incidente care s reias dindatele transmise, bucla este de obicei legat la un centru


2/5

STUDIU PRIVIND METODE OPTIME DE DETECIE A VEHICULELOR N BUCURETI

Buletinul AGIR nr. 1/2012 ianuarie-martie 109

de management al transportului pentru o analiz com-puterizat.

Fig. 1. Modelul sistemului cu bucl inductiv.

AID (Automatic Incident Detection) este un procedeuautomat care urmeaz un algoritm cu scopul de aelimina efectele ce succed evenimentului.

Beneficiile folosirii sistemului cu bucla inductivasunt:

atta timp cat sunt corespunztor instalate intreinute ILD (Inductive Loop Detector) continu s

fie cele mai bune detectoare indiferent de vreme i desemaforizarea interseciei dintre multe aplicaii;sunt cele mai sigure numrtoare de trafic;se comport bine att n cazul unui flux de trafic

ridicat cat i n cazul unui flux sczut de trafic n oricecondiii de vreme;

Dezavantajele ar fi urmtoarele:ILD poate furniza informaii eronate din cauza

instalrii proaste, conectarea greit a cablurilor, ngropareneglijent etc.;

incapacitatea buclelor inductive de a msura viteza.Pentru a determina viteza sunt necesare dou bucle sauun algoritm implicnd lungimea buclei, lungimea mediea vehiculului, timpul petrecut pe detectori numrul devehicule care a trecut peste detector, dac se folosete osingur bucl;

pot fi deteriorate din cauza fulgerelor.Unul dintre cele mai importante elemente n deter-

minarea folosirii unui detector este costul instalrii intreinerii acestuia, costul pe ntreg ciclul de via.Pentru o singur band n oraele mari costurile potajunge pana la 1000$-1500$. ILD sunt relativ ieftine.

Dac detectoarele nu sunt instalate n momentul n

care se construiete strada instalarea necesit spturi npavaj ceea ce ar putea destabiliza structura pavajului.

2.2 Detectorul cu magnetometru

Acest detector const ntr-un mic senzor de mrimeaunei conserve implantat n pavaj, un cablu conductori

un amplificator. A aprut ca o alternativ la detectorulcu bucl inductiv pentru cazurile speciale. Este un tipspecial de detector magnetic creat pentru a detecta

prezena vehiculelor bazndu-se pe observarea modifi-crii cmpului magnetic al Pmntului ntr-un anumit

punct cnd diferite corpuri metalice sunt n apropiereasenzorului, cum ar fi un vehicul. Magnetometrul estefolosit n locurile unde este necesar detectarea prezeneivehiculului ntr-un anumit loc sau pe o anumit arie. Estede asemenea bun la numrarea vehiculelor.

Acest tip de detector este folosit de obicei pe podurile

cu punte de oel, unde tierea pavajului pentru intro-ducerea buclelor inductive nu este posibil. Senzorulmagnetometrului i cablul conductor tind s reziste maimult pe drumuri care au tendina de frmiare. n plusnecesit o tietur n pavaj de dimensiuni mai mici. Attmagnetometrul ct i buclele inductive au aplicaiile lorspecifice i tind s se completeze unul pe cellalt.

2.3 Detectorul cu energie proprie

n principiu acest sistem este alctuit dintr-un senzor

cilindric ncorporat n drum ce conine un traductor, untransmitor cu anteni o baterie. Senzorul ncorporatn drum opereaz n principiu la fel ca senzorulmagnetometru. El este alimentat cu o baterie interni conexiunea sa la releu este o legtur prin radio.Receptorul de pe marginea drumului include unreceptor FM disponibil n comer i un decodor desunet. Nu este nevoie de cabluri.

SPVD (Self-powered vehicle detector) poate smsoare trecerea vehiculelor, prezena, numrul i gradulde ocupare. Msurtorile de vitez sunt posibile folosinddou astfel de detectoare setate la o distan predeter-minat. Aceste tipuri de detectoare rezolv problema

buclelor i a axei unice a magnetometrelor. Acesteautilizeaz o ax dubl a magnetometrului care nu numaic ia n considerare componenta vertical a cmpuluimagnetic terestru, ci utilizeazi componenta orizontalmagnetic pentru a elimina efectiv dubla numrare avehiculelor. De asemenea include un convertor analog-digital de 14 bii i un microcalculator de 8 bii pentruauto-calibrare, pentru a se acomoda cu schimbrilesezoniere de temperatura. Aceasta elimin necesitatea de aveni un tehnician s calibreze detectorul. Detectorul cu

energie proprie folosete energia unei baterii alcaline carefurnizeaz energie timp de aproximativ 4-5 ani.


3/5



Detectorul cu energie proprie este uor de instalat nosea ceea ce reduce timpul de nchidere a benzii icosturile. Folosind o main de gurit cu un burghiu de8 inch sau un ciocan pneumatic detectorul este ngropat

la aproximativ 8 cm sub asfalt cu un inch (2,54 cm) denisip peste el. Procedeul acesta ferete unitatea de avarie,cnd oseaua este mcinat i rennoit mbrcmintearutier. Greutatea i crpturile pavajului nu au nici unefect asupra operabilitii detectorului. Timpul de insta-lare al unui detector de acest tip este de aproximativ 30 -45 de minute, astfel nefiind probleme cu congestia ineprovocnd inconveniente participanilor la trafic. Re-ceptorul furnizeaz rezultate opto - izolate controllerelorde trafic pentru a indica prezena sau detectarea de puls,

precum i bateria slabi indicaia de eec.

Aplicaii SPVD:

Detecia vehiculelor care merg pe contrasens.Fluxul de trafic normal va activa unitatea SPVD A iapoi unitatea B. Dac aceast secven a fost invers,receptorul va da un rezultat care s activeze licrireaunui semnal luminos care s avertizeze faptul c secircul pe contra-sens. Acest sistem poate fi folosit pe

poduri, strzi cu sens unic, autostrzi etc.Detecie avansat (prevenire). SPVD este ideal

pentru a fi folosit la cteva sute de metri de la linia destop ca i detector avansat de trafic. Folosindu-l naceast aplicaie se va salva timp i bani.

Detecia la trecerile de nivel de cale ferat. Uneletreceri de nivel de cale ferat sunt foarte apropiate deinterseciile rutiere, uneori la numai civa metri.Este foarte dificil pentru autobuzele de elevi sau

pentru camioane s opreasc la linia de stop pentru afi detectate, n timp ce o parte a vehiculului ar fi peine. Buclele nu pot fi folosite s detecteze camionul n

partea ndeprtat, spre ine, deoarece trepidaiiletrenului ar putea rupe bucla i terasamentul nu ar fiadecvat pentru instalarea unei bucle i astfel autobuzulnu ar putea fi detectat la intersecie. SPVD poatetransmite i peste ine, astfel autobuzul fiind detectat n

siguran la intersecie.Detecia temporar n timpul unei construcii. n

timpul construciei de drumuri, cnd drumul a fostmcinat i buclele mpreun cu el, interseciile suntadesea fr orice sistem de detecie a vehiculelor.SPVD se poate instala pe timpul construcie pentru aasigura detecia. Cnd este rennoit mbrcminteaasfaltic SPVD poate s rmn s serveasc cadispozitiv principal de detecie sau poate fi nlturat ifolosit la alte eventuale lucrri de reconstrucie.

Detecia la intersecii. SPVD poate fi folositpentru detectarea vehiculelor la bara de oprire sau nbenzile de redirecionare ctre stnga, la o intersecie.

SPVD poate s detecteze att prezena ct i detectareade puls pentru gradul de ocupare sau numrare.

Arii cu detecie dificil. SPVD poate fi instalat nmulte locuri unde buclele nu pot fi instalate. Asta include

strzi murdare, pietruite, pavate cu bolovani de pavaj ipentru detectare pe poduri. SPVD poate fi montat sub unpod i mrind sensibiltatea i autoreglarea poate detectavehiculele de pe pod prin placa astfaltic a podului.

Detecia n intersecii lturalnice cu semafoare cutimer. n oraele mari unde semafoarele sunt planificate seirosete timp pe strzile lturalnice unde puinele mainincearc s intre n intersecie. Schimbarea situaieinecesit spturi sub nveliul asfaltic, borduri i trotuare

pentru a se adapta la operaiile de trafic inteligent dinintersecie. Instalnd SPVD este de departe mai eficient imai uor dect instalarea buclelor inductive.

Fig. 2. Sistemul SPVD.

2.4 Microunde/detecia cu radar

Energia microundelor este transmis printr-un fasciculctre o suprafa a drumului de la o anten montat peun pilon. Cnd vehiculul trece prin fascicul, energiaeste reflectat ctre anten la o frecven diferit.Detectorul simte schimbarea de frecven, ceea ce denotfaptul c a trecut un vehicul. Frecvena operaional asemnalului este n mod normal n banda K (24 GHz)sau X (10GHz). Antena este orientat ctre trafic crendun efect doppler la semnalul reflectat, de aceea vehiculultrebuie s circule cu minim 5 km/h ca s fie detectat.Radarele sunt comercializate de o lung perioad detimp. Cu toate acestea aplicaiile lor au fost limitate lacazuri speciale deoarece erau relativ greu de ntreinut,

erau vulnerabile la vandalism i cel mai importantputeau fi folosite doar pentru detecia prezenei, a trecerii


4/5

STUDIU PRIVIND METODE OPTIME DE DETECIE A VEHICULELOR N BUCURETI

Buletinul AGIR nr. 1/2012 ianuarie-martie 111

vehiculelor prin dreptul lor, doar cele n micare. Noiledezvoltri la detectoarele cu radar au corectat multe dinvechile probleme iar acum acestea pot detecta prezena.Un alt tip de detector cu microunde se monteaz lng

semafoarele suspendate i o singur unitate este capabils acopere mai multe benzi. n orice caz detectoarele cumicrounde sau cu radar sunt limitate i sunt folosite maiales pentru a semnaliza aproprierea unui vehicul deintersecie. Sunt bineneles cunoscute calitile sale pentrudeterminarea vitezei.

2.5. Detectoarele ultrasonice

Detectoarele ultrasonice au fost iniial descoperite nanii 50. Foarte multe agenii le-au folosit dar apoi au

renunat din cauza problemelor care interveneau nutilizare. Aceste detectoare folosesc aproximativ aceeaitehnologie ca cele radar. La fel, transmite un fascicul deenergie ntr-o zon ca apoi acesta s fie reflectat.Detectorul ultrasonic transmite energie sub form de

pulsuri ultrasonice de energie ( 20-50kHz-sunet pe careurechea uman nu l detecteaz, 20-25 ori pe secund)

printr-un traductor. Traductorul este montat peste drumn timp ce receptorul este montat ntr-o alt ncpere saula un loc cu controllerul.

2.6. Detectoare cu infrarouDetectoarele cu infrarou sunt foarte mult folosite n

Anglia pentru traversrile pietonale ct i pentru controlulsemnalului. n San Francisco sunt utilizate pe podul BayBridge i sunt montate la interval de 18 m deasupra punii

podului. Ele detecteaz prezena vehiculelor pe cele 5benzi astfel determinnd gradul de ocupare a podului.Dezavantajele detectoarelor cu infrarou sunt cschimbrile de lumin sau de vreme afecteaz fascicululinfrarou. Deci este sensibil la ap i lumin avndconstrngeri de mediu. De aceea a fost pus n discuieeficiena n caz de flux ridicat i n plus nu nregistreaznici numrul de vehicule. Dispozitivul trimite un fluxinfrarou pe suprafaa pe care o monitorizeaz i nmomentul n care apar vehicule raza infrarou estereflectat i focusat de un sistem optic ntr-o matricesenzorial. Un detector activ infrarou aprut ulterior estecapabil s detecteze apropierea de intersecie (cu 20,30 mfa de linia de stop) ct i prezena la semafor,contorizeaz vehiculele, msoar viteza i ofer informaiidespre coada format. Lungimea cozilor acumulate se

poate detecta, monitoriza i procesa n cazul sistemelor

care au detectoarele amplasate n amonte. Acest lucru esteposibil, deoarece detectorul se afl amplasat n spatele

cozii de vehicule. Aceste uniti sunt montate undeva la4.5m pn la 9m. Pot fi montate mai multe uniti fr aaprea interferene ntre ele i astfel exactitatea informaieicrete. Un dispozitiv pasiv de infrarou poate determina

numai vehiculele n micare pe o raz de 91 m de undeeste amplasat. Distana poate fi reglat prin focalizare.Pentru a elimina detecia de pe mai multe benzi la distanemai mari de 30 m opiunea pentru benzi lungi esterecomandat. Pentru detecie n apropiere este indicatfocusarea pe lungimi medii i scurte.

Fig. 3. Detector cu IR.

3. STUDIU COMPARATIV

3.1 Condiii specifice pentru Bucureti

n Bucureti o provocare substanial pentru de-tectoarele de trafic este datorat existenei mai multor

parametri. Cel mai semnificativ este se pare cel alcondiiilor inadecvate ale mbrcmintei asfaltice, care,n unele pri ale capitalei lipsete cu desvrire. Nusunt de neglijat ns nici temperaturile foarte sczute nunele ierni sau foarte ridicate n unele veri ct itendina unor conductori auto de a circula ctresemafor pe poriuni de drum ce nu se ncadreaz n

benzile de circulaie.De aceea, buclele electromagnetice nu par cele mai

indicate detectoare de trafic pentru Bucureti. Evidentse pot gsi alternative n funcie de situaie cum la fel de

bine se pot folosi chiar ILD pe unele artere unde mbr-cmintea asfaltic este n stare bun. Cum spuneam nsla nceput, modul de abordare este specific fiecrei riinnd cont de:

starea economiei;nivelul tehnologic;cerinele de transport;cultur;mentaliti.Dac se realizeaz o analiz rapid se observ cstarea economiei nu ne permite implementarea unor


5/5



sisteme de detecie costisitoare, cerinele de transportnu se compar totui cu marile metropole, iar din cauzamentalitii nu putem folosi de exemplu un detector cuinfrarou pentru c exist riscul de a fi furat.

n continuare vom ncerca s prezentm cum ar artade exemplu intersecia dintre Bld. Iuliu Maniu cu Bld.Vasile Milea dac ar avea implementate detectoare

bazate pe bucle inductive. Buclele vor fi montate ctedou, la intrare, respectiv la ieire din intersecie. S-adecis montarea unor benzi ieite n relief la aproxi-mativ 20 m de buclele inductive, care s mpiedicetrecerea de pe o band pe alta deoarece n Bucuretinu se ine cont de banda de mers mergndu-se demulte ori neregulamentar ceea ce ar influena deteciacorect a vehiculelor. Pentru detectarea tramvaiuluivor fi montate bucle in form de 8 pentru a reduce

efectele electromagnetice. Marele avantaj al buclelorinductive este c inginerul poate proiecta o bucl nfuncie de datele de pe teren, n funcie de inter-ferenele care apar, avnd un interval destul de mareal inductanei ntre 50 si 700 H. Se va urmriacordarea undei verzi a tramvaiului.

Fig. 4. Intersecia Bd. Vasile Milea cu Bd. Iuliu Maniu.

Cadrul tubular prin care trece cablul buclei n formde 8 trebuie fixat de antretoaze ntre ine. Componenta

pasiv a cablului buclei trebuie s fie rsucita cu8 rsuciri pe metru (de preferin 10 pn la 15 rsuciri

pe metru) de la bucl pn la blocul amplificator bucli protejat cu tub din poliester armat cu fibr desticl. Pentru a preveni micarea cablului buclei n cadrul

tubular, tuburile vor fi umplute cu spum sintetic.Sistemul detector de bucl inductiv este compus dinurmtoarele componente:

cablul buclei ngropat n pavaj (senzorul);cablul conductor al bobinei;cablul conductor ce duce la cabina controllerului;cablul conductor ce duce la unitatea de detecie;unitatea de detecie.

4. CONCLUZII

Se observ c primele dou tipuri de detectoare,buclele inductive i magnetometrul, ar fi suficienteaproape n orice situaie a unei metropole, ns apar

incompatibiliti n diferite situaii de mediu nconjurtor.Buclele inductive rmn o bun alternativ pentrudetectarea traficului ns devin inutile n orae n carenu exist o structur asfaltic riguroas, n orae cuvreme oscilant (cald-frig) i n multe alte situaii careapar n funcie de topologia fiecrui ora.

Magnetometrele sunt, aa cum spuneam mai sus, ocompletare a buclelor inductive, ns pot aprea deexemplu contorizri duble ale vehiculelor deoareceidentific schimbarea cmpului magnetic pe verticalnu i pe orizontal.

Aparent detectorul cu energie proprie (SPVD) este

cel mai bun detector pentru c rezolv toate acesteprobleme, de mediu nconjurtor, de unde magnetice, depavaj n stare deplorabil etc. Nu trebuie totui ignoratpartea financiar, unde buclele inductive par a fi cele maibune detectoare. SPVD rmn totui cele mai bunedetectoare n orae cu structuri asfaltice diferite, cu vremeoscilanti cu multe situaii topologice speciale.

Detectoarele cu infrarou, ultrasonice, microundesunt cam din aceeai familie de detectoare i au deasemenea calitile i defectele lor.

n concluzie detectoarele de trafic se instaleaz n

funcie de disponibilitatea financiar, de geometriafiecrui ora, de clima i de situaiile speciale care potaprea precum poduri metalice, trafic intens etc.

BIBLOGRAFIE

[1] Marius Minea, Florin Domnel Grafu, Maria Claudia Surugiu,Sisteme inteligente de transport, Ed. MatrixRom, Bucuresti, 2007.

[2] Banciu Doina .a. Sisteme inteligente de transport, Ed. Tehnic,Bucureti, 2003.

[3]Banciu Doina .a. Inteligena n transporturi, Ed. Capital,Bucureti, 2005.

Detectori Auto

Documents

Transcript of Detectori Auto