m3 l1 Aplicatii Tegnologii de Detectare

MODUL 3. TEHNOLOGII MODERNE DE DETECTARE

MODULUL 3-1

TEHNOLOGII MODERNE DE DETECTARE 3.1. Introducere…………………….……………………………………………...…….40 3.2. Evoluţia echipamentelor de detectare………….………………………………..40 3.3. Clasificarea tehnologiilor de detectare……….………………………………….41 3.4. Tipuri de detecţie………….…………………………………………..……..…….42 3.5. Aplicaţii ale tehnologiilor de detectare............................................................44

3.5.1. Concepte de control al arterelor rutiere urbane.....................................44 3.5.2. Descrierea funcţională a detectorilor.....................................................45 3.5.3. Controlul intersecţiilor locale.................................................................46 3.5.4. Detectarea priorităţii vehiculelor............................................................47

3.5.4.1. Emiţătoare/receptoare de lumină.................................................48 3.5.4.2. Conceptul identificării vehiculului................................................49 3.5.4.3. Semnătura vehiculelor de tranzit.................................................50

3.5.5. Controlul sistemului de semnale...........................................................50 3.5.6. Controlul reţelei rutIere.........................................................................51 3.5.7. Controlul şi supravegherea autostrăzii.................................................52

3.5.7.1. Controlul rampelor de intrare......................................................52 3.5.7.2. Închiderea rampelor....................................................................53 3.5.7.3. Contorizarea rampelor................................................................53 3.5.7.4. Controlul integrat al rampelor......................................................55

3.6. Alte aplicaţii ale tehnologiilor de detectare..................................................56 3.6.1. Monitorizarea vitezei............................................................................56 3.6.2. Clasificarea şi numărarea vehiculelor..................................................57

3.6.2.1. Numărarea vehiculelor cu bucle detectoare................................57 3.6.2.2. Înregistrări cu bucle inductive lungi.............................................58 3.6.2.3. Detectarea direcţională...............................................................58

3.6.3. Bucle temporare..................................................................................59 3.6.3.1. Bucla tip „covor”..........................................................................59 3.6.3.2. Dispozitive de clasificare a vehiculelor.......................................59

3.6.4. Detectori pentru pietoni.......................................................................60 TEST 3.................................................................................................................61

39


3. TEGNOLOGII MODERNE DE DETECTARE

3.1. INTRODUCERE Continua creştere a volumelor de trafic în condiţiile limitării posibilităţilor de extindere a

amenajărilor reţelelor rutiere din zonele rurale, urbane sau de pe autostrăzi, impun ca necesară maximizarea eficienţei şi capacităţii reţelelor de transport rutier.

Sistemele de străzi inteligente care conţin detectori pentru monitorizarea traficului, sistemele de control adaptiv în timp real, mijloacele media de comunicaţie a informaţiei spre utilizatori sunt combinate cu sisteme de control şi supraveghere a traficului rutier pe autostradă în scopul creării unor coridoare rapide care sporesc eficacitatea reţelei de transport. Îmbunătăţirile infrastructurii rutiere şi tehnologiile noi au fost, în schimb, integrate cu comunicaţiile şi afişate la bordul vehiculelor inteligente şi în zonele publice (de exemplu, autogări sau centre comerciale) pentru a forma sistemele inteligente de transport.

Detectorii pentru vehicule reprezintă parte integrantă a acestor sisteme moderne de control al traficului. Tipurile de date de trafic, ca şi fiabilitatea, consistenţa, acurateţea şi precizia, dar şi timpul de răspuns al detectorului, sunt câţiva dintre parametrii critici utili în evaluarea modului de alegere a unui detector pentru vehicule. Aceste atribute devin cu atât mai importante cu cât numărul detectorilor proliferează şi aspectele controlului, în timp real ale sistemelor inteligente de transport, acordă o importanţă deosebită calităţii şi cantităţii datelor privind fluxurile de trafic, precum şi uşurinţei de interpretare şi integrare a datelor în sistemele deja existente.

3.2. EVOLUŢIA ECHIPAMENTELOR DE DETECTARE Un sistem de detectare a vehiculelor este „un sistem destinat a indica prezenţa sau

trecerea unui vehicul” (Standarde NEMA – National Electrical Manufacturers Association) care furnizează elementele de intrare pentru controlul sistemelor ce reacţionează la valorile de trafic, supravegherea autostrăzilor şi sistemelor de colectare a datelor de trafic.

Încă din 1920, când operarea manuală a semnalelor de trafic a fost înlocuită cu dispozitivele de control prestabilit al traficului, inginerii au insistat asupra necesităţii unor mijloace de colectare a datelor de trafic, obţinute până atunci doar prin observaţiile ofiţerilor de poliţie.

Prima aplicaţie cu semnale semiactualizate pentru acordarea permisiunii de trecere prin intermediul unui detector a fost introdusă de inginerul feroviar, Charles Adler Jr., în 1928 în Baltimore – SUA şi a constat dintr-un microfon montat pe un stâlp într-o intersecţie de drumuri.

Aproape în aceeaşi perioadă, Henry A. Haugh, inginer în domeniul electric, a dezvoltat un detector, montat în drum, sensibil la presiune, folosind două discuri metalice acţionând ca şi contacte electrice la trecerea unui vehicul. Acest detector a avut o utilizare peste 30 de ani, pentru detectarea vehiculelor în controlul actualizat al semnalelor de trafic.

Concomitent, H. Adler şi-a perfecţionat detectorii acustici introducând un nou tip de detector cu boxe metalice montat în intrările intersecţiei. Aceste boxe „culegeau” sunetele produse la trecerea roţilor unui autovehicul şi le transmiteau unor microfoane.

Problemele mecanice ale detectorilor pneumatici cu discuri au condus cercetările spre detectorul electro-pneumatic. Deşi acest dispozitiv şi-a găsit câteva aplicaţii, instalarea era costisitoare şi, în plus, era capabil să detecteze doar trecerea (mişcarea), în timp ce acurateţea numărării punţilor era limitată de generarea presiunii undelor de aer şi vibraţia contactelor capsulei.

40


Dezavantajele acestor detectori au condus la dezvoltarea unor dispozitive bazate pe alte principii ca:

• sunet (detectori acustici); • opacitate (detectori optici); • geomagnetism (detectori magnetici şi magnetometre); • reflexia radiaţiei (detectare în infraroşu, cu ultrasunete, cu microunde şi radar); • Inducţie electromagnetică (detectori cu buclă inductivă); • vibraţie (detectori tribo-electrici, seismici, inerţiali). Nu toţi aceşti detectori au o utilizare pe scară largă. În aplicaţiile actuale, detectorul cu

buclă inductivă este, pe departe, cel mai utilizat în aplicaţiile telematice. Magnetometrul şi detectorul magnetic sunt produşi şi utilizaţi pentru diferite aplicaţii, dar în acest timp câştigă tot mai mult teren tehnologiile bazate pe imagini video, sistemele de televiziune cu circuit închis, ca şi detectorii în infraroşu, cu microunde şi detectorii radar.

Controlul traficului rutier se referă atât la mişcarea vehiculelor cât şi a pietonilor. Deoarece volumele corespunzătoare acestor mişcări sunt dependente de diferitele perioade ale zilei este de dorit să se poată detecta mişcările de acces prin plasarea unuia sau mai multor dispozitive în calea vehiculelor care se apropie de o intersecţie sau de o locaţie convenabilă pentru pietoni.

3.3. CLASIFICAREA TEHNOLOGIILOR DE DETECTARE

Pentru a implementa sistemele avansate de management al traficului rutier au fost dezvoltate noi capabilităţi privind funcţiile de monitorizare şi management. Acestea includ tehnologiile avansate de detectare, prezentate în sinteză în schema bloc din figura 3.1.

Figura 3.1. Clasificarea tehnologiilor de detectare.

Sistemele actuale de detectare se bazează în principal pe detectorii cu buclă inductivă instalaţi în îmbrăcămintea rutieră. În prezent au fost dezvoltate tehnologii de detectare alternative pentru a permite măsurarea unor parametrii ai traficului, cum ar fi densitatea traficului (vehicule/km/bandă de circulaţie), durata călătoriei şi numărul vehiculelor (volumele) care efectuează un viraj stânga sau dreapta. Aceşti detectori avansaţi oferă date mult mai precise pentru parametrii care nu puteau fi măsuraţi direct cu instrumentele anterioare, supraveghează traficul pe arii extinse şi controlează intersecţiile şi autostrăzile pentru o mai bună informare a conducătorilor auto. În plus, majoritatea dintre detectorii moderni nu necesită întreruperea fluxurilor de trafic pentru instalare şi întreţinere.

41


3.4. TIPURI DE DETECTIE

Figura 3.2 prezintă clasificarea controlerelor de detectare actualizată a traficului rutier.

Figura 3.2. Tipuri de detecţie.

Anumite tipuri de detectori înregistrează, în principal vehiculele aflate în mişcare sau vehiculele oprite, iar altele necesită ca vehiculele să se deplaseze cu minim 3 - 5 km/h.

1. Detectorii magnetici sau buclă normală pot opera în modul puls sau modul prezenţă. Bucla produce o pulsaţie scurtă de ieşire, atunci când se produce detectarea unei treceri, dar nu mai mult decât perioada staţionării vehiculului în zona de detectare, întrucât întârzierea vehiculului va produce un semnal cu atât mai lung cu cât staţionarea în zona de detecţie este mai prelungită.

2. Un detector cu apel extins are un semnal de ieşire extins, însemnând reţinerea sau extinderea apelului generat de un vehicul pentru o perioadă de timp care a fost fixată anterior cu un temporizator încorporat în detector.

3. Un detector cu apel întârziat nu realizează un semnal de ieşire când zona de detecţie este ocupată pentru o perioadă de timp, fixată pe un temporizator încorporat în unitatea de detectare. La ora actuală se folosesc frecvent detectori hibrid atât pentru extinderea cât şi întârzierea semnalului.

Pot fi amintiţi şi detectorii care extind posibilităţile detectorilor sau controlerelor obişnuiţi fiind dotaţi cu configuraţii hardware ce conţin temporizatoare şi afişează circuite de monitorizare. Programele după care funcţionează permit activarea şi dezactivarea unor detectori, controlează cedarea timpului de verde ca şi activarea reţinerii semnalului pe o anumită fază pentru suplimentarea programului controlerului.

Un exemplu este “sistemul de extindere a timpului de verde” în scopul protejării vehiculelor aflate în zona de dilemă într-o intersecţie cu program de semaforizare semi-actualizat.

Un alt tip de detectare cu logică auxiliară este “sistemul de analiză a vitezelor”. Acest sistem este o componentă hardware compusă din detectoare cu două bucle şi logică auxiliară. Cele două bucle sunt instalate pe aceeaşi bandă de circulaţie la o distanţă precisă. Un vehicul care trece peste bucle produce două comenzi. Pentru a stabili dacă

42

MODUL 3. TEHNOLOGII MODERNE DE DETECTARE viteza vehiculului este superioară sau inferioară unei viteze de referinţă se măsoară intervalul de timp dintre prima şi a doua acţionare.

Sistemele de detectare bazate pe cele trei tipuri de detectori, buclă inductivă, magnetometre şi detectori magnetici se compun din senzori montaţi în drum, cabluri de legătură şi o unitate electronică montată în carcasa controlerului, figura 3.3.

Figura 3.3. Schema generală a sistemului de detectare a vehiculelor.

Cel mai utilizat sistem este sistemul cu buclă inductivă prezentat în figura 3.4, fiind compus din detectorul oscilator, cablu de legătură şi o buclă îngropată în asfalt, constând din una sau mai multe înfăşurări ale cablului.

Figura 3.4. Sistem de detectare cu buclă inductivă (cotele sunt exprimate în metri).

Detectorul oscilator – amplificator transmite energia proprie şi operează pe principiul modificării câmpului electromagnetic al buclei la trecerea unui vehicul.

Mărimea, forma şi configuraţia buclei variază în funcţie de aplicaţia specifică, de la mărimea cea mai comună, bucla pătrată (1,8 x 1,8 m), la buclele dreptunghiulare (1,8 x 12m la 21 m). Datorită flexibilităţii particularităţilor sale, bucla oferă cel mai mare spectru de detecţie a vehiculelor.

Oscilatorul serveşte ca sursă de energie pentru buclă; când un vehicul se opreşte sau trece peste buclă, inductanţa buclei scade, cauzând o creştere a frecvenţei oscilatorului. Schimbarea de inductanţă sau frecvenţă activează un releu sau circuit care trimite un impuls electric spre controler cu semnificaţia că a fost detectată prezenţa unui vehicul.

Bucla este montată într-un canal tăiat în asfalt având înfăşurate una sau mai multe spire. O altă posibilitate este montarea acestor spire în conductă de plastic cât mai aproape de suprafaţa drumului.

Aplicaţiile detectorilor în ingineria traficului rutier prezintă forme variate, de la intersecţiile izolate, controlul rampelor în cazul joncţiunilor, controlul şi supravegherea traficului pe autostrăzi.

Rezultatele spectaculoase din ultimii ani se datorează utilizării micro-procesoarelor şi electronicii de vârf.

43


3.5. APLICATII ALE TEHNOLOGIILOR DE DETECTARE

3.5.1. CONCEPTE DE CONTROL AL ARTERELOR RUTIERE URBANE În cazul arterelor rutiere urbane, aplicaţiile detectorilor sunt destinate în special

intersecţiilor semaforizate, ce pot fi grupate în următoarele categorii:

Figura 3.5. Controlul intersecţiei izolate.

• Controlul intersecţiilor izolate: fluxul de trafic este controlat fără a lua în considerare modul de operare al intersecţiilor adiacente (fig. 3.5).

• Controlul intersecţiilor coordonate (reţea deschisă): consideraţii majore sunt acordate mişcării progresive a fluxului de trafic de-a lungul unei artere rutiere, precum şi operării semnalelor arteriale, ca un sistem. Figura 3.6 ilustrează atât o reţea deschisă cât şi una închisă.

• Controlul reţelei închise: include un grup de intersecţii semaforizate într-o reţea a cărei operare este coordonată.

Figura 3.6. Controlul unei reţele de străzi.

44


• Controlul pe arii extinse: tratează toate semnalele de trafic din interiorul unei zone, unui oraş sau unei metropole, ca un sistem. Semnalele individuale dintr-o zonă pot fi controlate pe baza conceptelor enunţate anterior.

Alte posibilităţi de control al semnalelor de trafic care se pot aplica pentru funcţii speciale includ:

• Controlul sistemelor de vehicule cu prioritate: acordă prioritate pentru mişcarea anumitor categorii de vehicule, cum ar fi vehicule de intervenţie (salvări, pompieri, poliţie) şi autobuzelor.

• Controlul joncţiunilor (intersecţiilor de autostrăzi): îmbunătăţeşte eficienţa joncţiunilor.

Fiecare dintre conceptele prezentate este caracterizat de cerinţe operaţionale, obiective de performanţă şi cerinţe funcţionale, precum şi componentele hardware şi software corespunzătoare.

În cazul controlului autostrăzilor abordarea este specială datorită considerării accesului limitat, amenajările fluxurilor libere necesitând control limitat. Dar, creşterea rapidă din ultimele decenii a congestiei traficului a impus apariţia Sistemelor de supraveghere şi de control (Freeway Surveillance and Control Systems). Aceste sisteme sunt proiectate în special pentru controlul rampelor, controlul benzilor şi a coridorului. Aceste concepte având în considerare decongestionarea traficului includ:

• intrări cu restricţie: închiderea acceselor (rampelor), contorizarea rampelor; • tratament de prioritate: operarea vehiculelor cu grad mare de ocupare; • supraveghere; • managementul incidentelor: detectare şi răspuns; • informare consultativă: viteză, durata călătoriei, ghidarea rutei. Pentru fiecare dintre concepte au fost dezvoltaţi anumiţi parametri şi anumite principii

de control cărora le corespund componente funcţionale specifice. Un rol important în fiecare tip de control îl au detectorii.

3.5.2. DESCRIEREA FUNCŢIONALĂ A DETECTORILOR Cei mai mulţi detectori sunt folosiţi pentru a identifica mişcarea vehiculelor care trec

printr-un punct al drumului. Această informaţie este transmisă la un controler de semnale de trafic, contor de trafic sau alte dispozitive.

Dacă un detector este echipat cu elemente ce conţin caracteristici direcţionale, el va înregistra vehiculele de pe o anumită direcţie, dar nu şi vehiculele din direcţie opusă. Pentru locaţiile în care vitezele vehiculelor sunt foarte scăzute sau vehiculele pot staţiona şi nu sunt cerute caracteristici direcţionale, se foloseşte în general doar un detector de prezenţă.

Un detector de mişcare va înregistra trecerea vehiculului prin zona detectată atât timp cât se deplasează cu viteze peste 3 – 5 km/h. Aceşti detectori sunt folosiţi în cazul controlerelor în regim actualizat sau semiactualizat. Pentru a înregistra vehiculele cu viteze de deplasare foarte mici, este necesar un detector de prezenţă.

Când vehiculele sunt obligate să oprească sau să ruleze cu o viteză foarte mică în apropierea unei intersecţii cu controlul actualizat al semnalelor de trafic, este necesar să se detecteze prezenţa pentru a avea certitudinea că vehiculele oprite (aflate în aşteptare pe detector), vor fi înregistrate.

Detectorii de prezenţă care nu au caracteristica recunoaşterii direcţiei fluxului rutier nu pot face diferenţa dintre vehiculele care acced şi cele care evacuează zona de detecţie. Cu toate acestea, are puţină importanţă direcţia, căci apelul nu este în mod obişnuit reţinut

45

MODUL 3. TEHNOLOGII MODERNE DE DETECTARE de controler o dată ce vehiculul părăseşte zona de detecţie. Apelul nu va fi reţinut nici de detectorul de trecere atunci când vehiculul părăseşte zona de detecţie. Diferenţa constă în modul de operare a controlerului – blocat sau neblocat.

Pentru efectuarea înregistrărilor de trafic se folosesc de obicei un detectori de trecere. Acest tip de detector poate fi folosit pentru a număra vehiculele de pe o singură bandă, simultan de pe benzi pe o direcţie particulară sau, simultan, de pe toate benzile în ambele direcţii. Dacă numărul de benzi pe care se realizează înregistrările cu un singur detector creşte, acurateţea înregistrărilor, atunci când detectorul este ocupat de mai multe vehicule în acelaşi timp, scade.

Detectorii de trecere sunt folosiţi, de asemenea, pentru măsurarea vitezei fluxurilor rutiere şi a volumelor de trafic. Ei pot înregistra informaţii de trafic pe benzi individuale sau pe toate benzile corespunzătoare unei singure direcţii.

Pentru obţinerea unor date precise despre viteze şi volume de trafic, detectorii trebuie plasaţi la o distanţă suficient de mare de intersecţia semaforizată, astfel încât şirurile formate să nu depăşească zona de detecţie. În această situaţie este înregistrat doar volumul de trafic.

Dintre cele trei tipuri de detectori (buclă, magnetometru şi magnetic) detectorul magnetic este cel mai limitat, el neputând lucra doar în modul PULS. Aceasta deoarece detectorul produce un puls de ieşire de scurtă durată (100 ms) când se produce detectarea. Astfel, el poate fi utilizat pentru detectarea mişcării într-o intrare a unei intersecţii precum şi ca echipament de numărare.

Magnetometrele ca şi buclele inductive pot fi folosite atât pentru a detecta prezenţa cât şi trecerea. Magnetometrele lucrează satisfăcător pentru a număra vehiculele, arătând dacă zona de detectare este definită corespunzător. Zona de detecţie pentru magnetometre este, în general, inferioară valorii de 1 m, ceea ce poate cauza lipsa anumitor detectări.

Detectorul tip buclă inductivă este recomandat, în special, în cazul detectării prezenţei. Mărimea buclei permite să fie adaptat oricăror aplicaţii. Pentru zonele mici de detectare, buclele convenţionale şi magnetometrele pot fi interschimbabile. Numai pentru detectarea mişcării (PULS), toate cele trei tipuri de detectoare sunt interschimbabile.

Anumite scheme destinate intersecţiilor cu viteză mare folosesc bucle convenţionale sau magnetometre cu ieşiri normale. Alte scheme folosesc unităţi de control care permit extinderea apelului chiar după ce vehiculul a părăsit zona de detecţie (detectori cu apel extins).

3.5.3. CONTROLUL INTERSECŢIILOR LOCALE Cerinţele funcţionale ale unui element de detectare pentru controlul intersecţiilor se

bazează în principal pe deciziile operaţionale luate în timpul procesului de proiectare. Inginerul proiectant trebuie să determine mai întâi metoda de control cea mai potrivită, dar şi elementele operaţionale asociate pentru a stabili cerinţele funcţionale ale componentelor hardware şi software.

Moduri de control Controlul prestabilit şi controlul actualizat sunt cele două moduri de bază de control

pentru semnalele de trafic. Deoarece controlul prestabilit atribuie permisiunea de traversare a intersecţiei pe baza

unui program predeterminat, nu este nevoie de detectori. Lungimea intervalelor de timp pentru fiecare indicaţie a semnalelor dintr-un ciclu este fixă pe baza unui model de succesiune a fazelor.

46


În cazul semnalelor actualizate, lungimea fazelor de semaforizare nu este fixă, dar permisiunea de trecere este atribuită pe baza condiţiilor actuale (cererea de vehicule) care este furnizată de mărimile de intrare corespunzătoare elementelor de detectare.

Există mai multe tipuri de control actualizat. În cazul controlului semiactualizat, o fază - de obicei corespunzătoare fluxului principal - operează după modul de control prestabilit. În cazul acestui tip de operare sunt ceruţi detectori numai pe strada secundară, de traversare. Acest tip de control este recomandat atunci când fluxul de pe artera principală este relativ uniform şi staţionar, iar volumele de pe artera secundară au valori de vârf nepredictibile.

Controlul total actualizat este folosit în special în intersecţiile în care apar variaţii sporadice ale valorilor de trafic. Detectorii sunt ceruţi pentru toate fazele, fiecare durată a fazei fiind în concordanţă cu parametrii prestabiliţi ai planului de semaforizare. Controlul total actualizat poate permite omiterea unei faze atunci când nu este cerere de trafic, distribuirea fazelor, suprapunerea fazelor (permiţând fazelor care nu au puncte de conflict să opereze concomitent), şi faze destinate pietonilor.

Controlul volum-densitate este o variantă a controlului actualizat şi furnizează un complex de criterii pentru alocarea timpului de verde („adăugare iniţială” şi „timp de aşteptare – reducerea intervalelor”). Acest tip de control poate fi utilizat atât în modul semiactualizat cât şi total actualizat. El operează de obicei cu o variaţie continuă a lungimii ciclului şi cere o informaţie de trafic precisă pentru a reacţiona la timp şi a răspunde cerinţelor existente. De altfel, caracteristica „timp de aşteptare – reducerea intervalelor” din controlul volum – densitate poate fi obţinută cu ajutorul detectorilor de prezenţă. Punctele de detectare ale volumelor şi densităţii traficului sunt instalate la distanţe de 60 - 180 m înainte de intrarea în intersecţie, funcţie de viteza de acces.

3.5.4. DETECTAREA PRIORITĂŢII VEHICULELOR Există anumite situaţii care cer alocarea specială a permisiunii de trecere în

intersecţiile semaforizate. Pentru aceste cazuri au fost dezvoltate anumite forme de control al priorităţii. În acest scop este făcută o distincţie între noţiunile de preemţiune şi controlul priorităţii.

Astfel, termenul preemţiune poate fi definit ca o operaţie în care succesiunea normală a semnalelor este întreruptă şi/sau modificată în funcţie de o situaţie specială, cum ar fi trecerea unui tren, deschiderea unui pod, sau trecerea unui vehicul de intervenţie, de pompieri, salvare sau poliţie.

În cazul operaţiilor cu prioritate, timpul de verde este prelungit peste normal sau se va trece la semnalul de verde imediat ce este posibil, în scopul acordării unui tratament de prioritate pentru vehiculele de tranzit.

În cazul preempţiunii trenurilor, detectorii sunt folosiţi pentru a detecta apropierea unui tren şi pentru a declanşa o reacţie de control care la început evacuează calea de rulare şi apoi permit fazelor fără puncte de conflict să continue modul de operare pe durata trecerii trenului.

Preempţiunea pentru vehiculele de urgenţă la o intersecţie izolată depinde de abilitatea de a detecta vehiculele de urgenţă, în mod obişnuit folosind lumina modulată. O procedură specială de control atribuie prioritatea de trecere, când este detectat un vehicul de urgenţă. După o perioadă prestabilită, semnalul revine la modul de operare normal.

În anumite sisteme de urgenţă, indicaţia semnalului verde este afişată pentru toate intersecţiile aflate de-a lungul unui traseu ales să fie străbătut de vehiculul de urgenţă. Atribuirea priorităţii de-a lungul traseului este realizat prin activarea unui comutator plasat în locaţia centrală cum ar fi o unitate de pompieri.

47


În anumite sisteme de semnale controlate computerizat, progresia mişcării este o trăsătură programată care operează mult mai eficient decât tehnica manuală.

Obiectivul principal în cazul controlului priorităţii de tranzit este atribuirea priorităţii de mişcare a persoanelor în raport cu mişcarea vehiculelor. Aceasta poate fi înţeles în mai multe moduri ca:

• benzi speciale pentru mijloacele de transport public; • atribuirea priorităţii de trecere la intersecţiile semaforizate prin optimizarea

programelor de semaforizare sau prin sisteme de prioritate a autobuzelor. Există mai multe categorii de echipamente care pot fi utilizate în acest scop. Tipul cel

mai folosit are la bază detectorii optici. 3.5.4.1. Emiţătoare/receptoare de lumină Acest sistem, folosit eficient pentru controlul preemţiunii vehiculelor de intervenţie în

caz de urgenţă şi priorităţii vehiculelor destinate transportului public de călători (trafic de tranzit) este o aplicaţie bazată pe un sistem de detectare a intensităţii luminii.

Este folosită o lumină foarte intensă emisă la o frecvenţă specifică de către un transmiţător montat pe un autovehicul (lumină albă intermitentă pentru vehiculele de urgenţă, lumină albă cu un filtru infraroşu pentru vehiculele de tranzit).

Lumina este programată să lumineze un cod de frecvenţe înalte pentru a-l distinge de alte semnale luminoase intermitente sau descărcări electrice luminoase. Sunt utilizate coduri specifice diferitelor tipuri de vehicule pentru a realiza diferenţierea între vehiculele de urgenţă care comandă preemţiunea şi vehiculele de tranzit care pot obţine doar o prioritate de la controlerul de semnal (automat de dirijare a circulaţiei). Fiecare intersecţie care va avea dreptul de preemţiune este echipată cu unul sau mai mulţi detectori optici funcţie de numărul acceselor intersecţiei având această funcţie.

Figura 3.7. Transmiterea semnalului vehiculului de intervenţie spre unitatea de detectare. Dacă vehiculul de urgenţă având activat emiţătorul luminos se apropie de o intersecţie,

receptorul de direcţie corespunzător sesizează lumina codificată declanşând preemţiunea în circuitele controlerului din intersecţie. Când este detectată lumina intermitentă, se transmite un semnal către un selector de fază conectat la controler sau direct către acesta.

48

MODUL 3. TEHNOLOGII MODERNE DE DETECTARE Astfel, este examinată starea automatului de dirijare a circulaţiei, figura 3.7.Există posibilitatea ca acesta să reţină semnalul de verde pentru vehiculul de urgenţă (dacă acesta este afişat deja) sau grăbeşte terminarea semnalului deja afişat pentru a-l schimba, imediat ce este posibil, cu semnal de verde pe direcţia de deplasare a vehiculului de urgenţă.

Modul de operare pentru vehiculele cu prioritate este în mare măsură acelaşi cu cel prezentat anterior, exceptând faptul că funcţia de control nu este de preemţiune. Dacă semnalul este verde controlerul încearcă să reţină semnalul de verde un interval de timp suficient de lung pentru ca vehiculul cu prioritate să evacueze intersecţia (în special când acesta se află în întârziere).

Dacă semnalul nu este verde, controlerul încearcă să atribuie acest semnal cât mai repede. Acest sistem permite ca în cazul a două priorităţi, ca de exemplu vehicule de urgenţă şi de tranzit, să fie folosit acelaşi echipament. Vehiculele de tranzit sunt echipate cu un emiţător de lumină cu filtru în infraroşu şi cu diferite secvenţe de codificare a luminii. Echipamentele electronice din intersecţie diferenţiază cele două coduri şi aplică secvenţa de preemţiune sau prioritate adecvată.

Figura 3.8. Semnături specifice diferitelor categorii de vehicule.

3.5.4.2. Conceptul identificării vehiculului Acest concept, introdus în 1989, utilizează un transmiţător localizat în vehiculele de

urgenţă, tranzit sau comerciale, o buclă deja existentă sau nouă şi o unitate de detectare standard cu un modul discriminator (demodulator de frecvenţă) adiţional. Sistemul recunoaşte vehiculul de urgenţă şi oferă un semnal de ieşire separat în timp, ce operează asemeni unui detector de vehicule obişnuit. În plus, pentru controlul preemţiunii şi priorităţii, sistemul posedă alte aplicaţii cum ar fi, porţi de control al priorităţii, recunoaşterea vehiculelor la poziţiile de control şi staţiile de benzină, raportarea trecerii autobuzelor cu grafic de circulaţie.

Transmiţătorul de pe vehicul este montat pe partea inferioară a vehiculului, fiind proiectat să transmită continuu un cod unic de identificare a vehiculului. Acest cod este

49

MODUL 3. TEHNOLOGII MODERNE DE DETECTARE primit de o buclă standard încorporată în drum. O unitate de detectare specială detectează vehiculul şi interpretează codul de identificare.

3.5.4.3. Semnătura vehiculelor de tranzit Pentru a elimina necesitatea echipării vehiculelor cu prioritate cu transmiţătoare

speciale, cercetările recente au fost îndreptate spre dezvoltarea unui sistem pasiv. Majoritatea sistemelor aflate în prezent pe piaţă constau într-o buclă încorporată în drum şi o unitate de detectare digitală adaptată care furnizează o undă unică (altfel numită „semnătură” sau „amprentă”) a fiecărui vehicul pe care îl detectează (fig. 3.8).

Pentru sistemele de detectare a autobuzelor, semnalul digital este introdus într-un modul microprocesor care analizează amprenta şi caracteristicile „semnăturii” create de vehiculul luat în considerare. Semnătura este atunci comparată cu profilul autobuzului stocat în memoria microprocesorului. Dacă este identificat un autobuz, se generează un semnal de ieşire, pentru a oferi tratamentul de prioritate. Diagrama bloc a acestui sistem este prezentată în figura 3.9.

Similare, ca mod de operare, sistemelor de emisie optice descrise anterior, aceste tehnici folosesc transmiţătoare radio montate în fiecare vehicul de urgenţă sau de tranzit, precum şi un radio receptor în fiecare intersecţie implicată în sistem. Întrucât undele radio nu sunt direcţionale, sistemul poate să includă o comandă de la vehiculul care se apropie sau poate să furnizeze preemţiune limitată sau comenzi de prioritate (o preemţiune de intrare, roşu peste tot clipitor, etc) şi o limitarea zonei de detectare pentru a evita preemţiunea pentru semnalele adiacente inutile.

Figura 3.9. Sistem de detectare a autobuzelor.

Un sistem utilizat în mod curent include, pentru a determina traiectoria vehiculului, echipamente speciale la bordul vehiculului. Informaţia este apoi codificată în transmisia radio către semnalul de care se apropie. Prin codificarea separată a vehiculelor de urgenţă şi a celor de tranzit, poate fi implementat un sistem dual preemţiune/prioritate.

3.5.5. CONTROLUL SISTEMULUI DE SEMNALE Detectorii sunt folosiţi ca sisteme de senzori care să achiziţioneze datele necesare unui

număr de funcţii ale sistemului. În acest sens detectorii constituie un subsistem de supraveghere necesar pentru a furniza informaţiile cu privire la fluxurile de trafic utilizate în calculul elementelor programului de semaforizare pentru funcţiile specifice ale sistemului (controlul intersecţiei critice, selectarea planurilor de semaforizare), dar şi pentru calculul direct sau indirect al planurilor de semaforizare utilizând metode diferite de control al intersecţiei. Trebuie realizată o distincţie între sistemele de senzori (detectori) şi detectorii utilizaţi pentru acţionare locală. Un detector local utilizat în intersecţie este conectat la un controler de acţionare, în timp ce sistemul senzor este conectat la computerul central. În

50

MODUL 3. TEHNOLOGII MODERNE DE DETECTARE mod obişnuit, sistemul de senzori colectează date de trafic în locaţii strategice. Tipul detector, plasamentul şi configuraţia subsistemului detector este dependent de variabilele de măsurat şi configuraţia sistemului de control. Sistemul poate fi destinat controlului arterelor rutiere, reţelelor închise, joncţiuni pe autostradă sau zone de control.

Detectorul tip buclă este cel mai cerut pentru controlul semnalelor computerizate, pentru achiziţia datelor, datorită fiabilităţii, preciziei şi abilităţii de a detecta atât prezenţa cît şi trecerea vehiculelor. Folosind aceste două posibilităţi de măsurare, anumite variabile cum ar fi, volumele de trafic, grad de ocupare, viteză, întârziere, opriri, lungimi ale cozilor şi duratele călătoriilor, pot fi obţinute cu diferite grade de precizie. Aceste variabile sunt legate atât de fluxurile de trafic ce străbat porţiunea de drum cu detectori cât şi în imediata vecinătate a detectorilor.

Mărimea cantitativă cel mai uşor de înregistrat este numărul de pulsuri măsurate pe durata unei perioade de timp. Astfel, un volum înregistrat pentru 15 minute ar reprezenta numărul de pulsuri înregistrate de detector pentru perioada menţionată.

Gradul de ocupare reprezintă raportul între intervalul de timp cât un detector indică prezenţa unui vehicul, şi timpul total de măsurare, exprimat în procente, putând lua valori între 0 – 100% funcţie de intervalele dintre vehiculele ce se urmăresc.

Volumele de trafic şi gradul de ocupare sunt cele mai importante variabile folosite în selectarea planurilor de semaforizare responsive ca şi pentru multe dintre punctele de început ale operării. În anumite cazuri volumele de trafic sunt folosite fără a lua în considerare gradul de ocupare. Când intrările în intersecţie sunt saturate, volumul nu va depăşi o valoare constantă care este proporţională cu timpul de verde împărţit la intervalul mediu dintre vehicule, chiar dacă gradul de ocupare va continua să crească. În general, se cunoaşte faptul că o valoare care depăşeşte 25%, pentru gradul de ocupare, reprezintă un indicator credibil pentru a caracteriza începutul congestiei traficului.

Viteza este o altă variabilă utilă în calculele directe şi indirecte ale planurilor de semaforizare folosind programe optimizate. Pentru o valoare cunoscută a fluxului de vehicule, viteza este invers proporţională cu gradul de ocupare.

Calculul obişnuit al vitezei constituie surse de erori. De exemplu, vehiculele nu au toate aceeaşi lungime; măsurătorile privind gradul de ocupare vor conţine, de asemenea, erori dacă mărimile de ieşire eşantionate sunt mai mari decât cele măsurate continuu; nu toate vehiculele sunt poziţionate la fel pe bandă atunci când trec peste detector şi, măsurătorile asupra vitezei sunt realizate într-un punct situat de-a lungul unei porţiuni de drum. O eroare de 20 – 30% la calculul vitezei reprezintă o valoare obişnuită. Detectorii care lucrează în pereche pot furniza mai multă acurateţe a vitezelor măsurate.

Acele variabile (întârzieri, opriri, durate ale deplasărilor şi lungimea cozilor) sunt folosite în principal pentru evaluarea funcţionării sistemului şi este foarte dificil să fie măsurate cu precizie. Pentru a obţine măsurători acceptabile, în cazul opririlor şi cozilor, trebuie instalaţi detectori multipli pe fiecare bandă de circulaţie. Numărul de locaţii ale buclelor depinde de tipul programele individuale care sunt folosite.

3.5.6. CONTROLUL REŢELEI RUTIERE În cazul aplicaţiilor detectorilor se porneşte de la cele două variabile volumul de trafic şi

gradul de ocupare. Obiectivul urmărit de inginerii de trafic este de a găsi programul de semaforizare care să corespundă fluxul maxim de trafic. Pentru a stabili progresia mişcării de-a lungul unei artere principale, sistemele de detectare sunt plasate strategic, în locaţii corespunzătoare curgerii libere a fluxurilor rutiere centrale.

Prin măsurarea condiţiilor de trafic de pe benzile centrale şi benzile exterioare pot fi calculaţi parametrii de control, cu ajutorul unei unităţi principale de supervizare. În intrările de traversare a fluxului principal trebuie instalaţi detectori, ca în cazul intersecţiilor cu

51

MODUL 3. TEHNOLOGII MODERNE DE DETECTARE control local. Controlerul arterei magistrale selectează un model de trafic pe baza măsurătorilor efectuate asupra volumelor direcţionale şi/sau gradul de ocupare înregistrate de detectorii plasaţi pe artera considerată.

Tipul de control specificat pentru sistemele de control al reţelei va defini tipul datelor culese de către subsistemul de supraveghere. De exemplu, controlul zilnic nu necesită detectori deoarece se bazează pe operarea unui ceasornic de control. Prima generaţie de operare responsivă a traficului se bazează pe identificarea în timp real a tendinţelor traficului în interiorul reţelei şi identificarea arterelor celor mai încărcate.

Pentru planurile de semaforizare din generaţia de tip responsiv, sunt necesari detectori în toate intrările. Adaptarea unor criterii adecvate pentru întocmirea programelor de semaforizare optime permite reducerea numărului de detectori menţinând precizia planurilor de semaforizare în timp real.

3.5.7. CONTROLUL ŞI SUPRAVEGHEREA AUTOSTRĂZII Detectorii sunt folosiţi, în general, pentru controlul şi supravegherea autostrăzilor în

scopul detectării celor două tipuri de congestii ale traficului: congestia recurentă şi cea ne-recurentă. Congestia se numeşte recurentă când, atât locaţia cât şi momentul producerii sunt predictibile, ca de exemplu, perioadele de vârf din cursul săptămânii. Congestia non-recurentă este definită ca având cauze aleatoare, incidente ocazionale, cum ar fi, blocarea vehiculelor, accidente, împrăştierea încărcăturii sau alte evenimente impredictibile.

Congestia recurentă rezultă atunci când cererea de trafic depăşeşte capacitatea de circulaţie a autostrăzii. Măsurile adoptate pentru reducerea congestiei implică descreşterea cererii în perioada de vârf prin gestionarea activităţii vehiculelor. Soluţiile tehnice adoptate pot fi: controlul rampelor de intrare, controlul benzilor principale, controlul conexiunilor între autostrăzi şi controlul coridoarelor de circulaţie.

Detectorii joacă un rol important în diminuarea congestiei recurente, în special în cazul controlul rampelor de intrare.

Congestia non-recurentă este mult mai dificil de gestionat datorită faptului că nu este previzibilă. Se cunoaşte că efectele acestor evenimente neprevăzute pot fi cel mai bine minimizate prin detectarea în timp real a incidentului şi îndepărtarea, cât mai repede cu putinţă, a cauzei care l-a generat.

Tehnicile de detectare constau într-o varietate de mijloace avansate dar costisitoare, incluzând televiziunea cu circuit închis, supraveghere aeriană, cabine telefonice de apel în caz de urgenţă, patrule de circulaţie, etc.

Principalii detectori, având un cost relativ scăzut, instalaţi pe benzile de circulaţie nu sunt atât de eficienţi în detectarea incidentelor, dar sunt utilizaţi încă pentru detectarea apariţiei congestiei în afara orelor de vârf, ceea ce semnifică, de obicei, posibila existenţă a unui incident. Pot fi folosiţi, de asemenea, pentru a determina zona afectată de acesta.

3.5.7.1. Controlul rampelor de intrare Controlul rampelor de intrare pe autostradă reprezintă una dintre cele mai uzuale

metode de limitare a numărului de vehicule ce pătrund pe o autostradă aglomerată, pe durata perioadei de vârf.

Controlul rampelor este în general realizat prin închiderea acestora (ceea ce nu necesită detectori), dar şi prin diferite moduri de control contorizat (de exemplu, controlul prestabilit (control sensibil la valorile de trafic), controlul convergenţei fluxurilor (exploatarea intervalelor dintre vehicule şi controlul integrat al rampelor).

52


3.5.7.2. Închiderea rampelor Închiderea unei rampe de intrare pe autostradă, pe durata perioadei de vârf, este cea

mai simplă tehnică de limitare a vehiculelor de pe autostradă aglomerată. Metoda este, în acelaşi timp, cea mai restrictivă şi nepopulară pentru public. Ea poate

avea ca rezultat, utilizarea sub capacitate a autostrăzii sau supraîncărcarea rutelor alternative atunci când este aplicată într-o situaţie nepotrivită. Metoda este recomandată acolo unde, rampa de intrare introduce probleme legate de undele de şoc sau aspecte negative privind integrarea fluxurilor în condiţii de aglomerare.

Închiderea rampelor este realizată cu bariere plasate manual, bariere automate sau/şi prin semnalizare. În oricare din cazuri, nu sunt necesari detectori pentru controlul rampelor, exceptând probabil, cazul operării barierelor automate.

3.5.7.3. Contorizarea rampelor Contorizarea rampelor a devenit foarte repede o componentă integrată a sistemelor de

control şi supraveghere a autostrăzilor. Contorizarea rampelor constă, în principal, în limitarea intensităţii cu care traficul poate intra pe autostradă, folosind echipamente de semaforizare, de obicei localizate pe rampă, cu puţin înainte de intrarea pe autostradă.

Intensităţile măsurate ale traficului pot avea valori minime de 180 - 240 vehicule pe oră la valori maxime de 750 - 900 vehicule pe oră. Când intensitatea măsurată nu este influenţată direct de condiţiile traficului magistral, acest control se referă la controlul prestabilit, dar aceasta nu implică, absenţa detectorilor.

Într-un sistem prestabilit, funcţie de strategia de control folosită, pot fi folosite următoarele tipuri de detectori.

• Detector de verificare a intrării (cererii): semnalele rămân pe roşu până când este detectat un vehicul la linia de stop a unui acces şi comandă schimbarea semnalului pe verde după un timp de roşu minim.

• Detector de verificare a ieşirii (trecerii): Plasat imediat după linia de stop, este folosit pentru a asigura intrarea unui singur vehicul, la sfârşitul timpului de verde, imediat ce vehiculul este sesizat.

• Detector de şir: Plasat mult înaintea semnalului, este folosit pentru a preveni blocajul de circulaţiei de suprafaţă sau de pe drumurile frontale prin sesizarea vehiculelor care ocupă o buclă, pentru o perioadă de timp aleasă indicând necesitatea de a modifica intensitatea fluxului pentru ca şirul să se împrăştie.

• Detector de integrare, convergenţă: Plasat în principal în zonele de contopire a fluxurilor pentru a sesiza prezenţa vehiculelor aşteptând să se integreze fluxului de bază.

Sistemul de contorizare prestabilit operează cu un ciclu constant şi poate fi ales pentru o singură intrare sau pentru contorizarea unui pluton de vehicule. Programul de semaforizare poate fi ales pentru a servi un număr de vehicule per ciclu de semaforizare.

Sistemul are o serie de avantaje, printre care reducerea congestiei traficului, îmbunătăţirea duratei deplasărilor, costuri relativ scăzute pentru instalare. Dezavantajul major constă în faptul că sistemul nu poate răspunde automat schimbărilor condiţiilor de trafic. O schemă tipică a unui astfel de sistem este redată în figura 3.10.

Spre deosebire de controlul contorizării cu semnale prestabilite, contorizarea dependentă de trafic este afectată de fluxul de bază şi de condiţiile de trafic de pe rampă. În acest sistem valorile de trafic sunt alese pe baza măsurării în timp real a parametrilor de bază ai traficului, indicând relaţia dintre cererea la intrarea pe magistrală şi capacitatea magistralei.

53


Figura 3.10. Sistem de contorizare prestabilit.

Se utilizează aceleaşi tipuri de detectori ca cei amintiţi anterior. În plus, anumite sisteme includ detectori utilizaţi pentru a determina compoziţia traficului, condiţiile atmosferice şi starea vremii pentru a da posibilitatea sistemului să ia în consideraţie efectele diferiţilor factori asupra fluxului de trafic. O schemă a acestui tip de sistem este prezentată în figura 3.11.

Figura 3.11. Sistem de contorizare dependent de trafic.

54


Controlul intervalelor admisibile la integrarea în fluxul de bază este o altă formă de control al intrărilor pe autostradă cu scopul de a permite unui număr cât mai mare de vehicule să se integreze în condiţii de siguranţă, fără a cauza întreruperi semnificative fluxului de trafic de pe autostradă. Acest sistem operează ca răspuns la apariţia intervalelor admisibile pe banda de pe autostradă în care se vor infiltra vehiculele de pe rampă.

Anumite sisteme pot include detectori pentru vehiculele care se deplasează cu viteză mică pentru a sesiza prezenţa vehiculelor lente la intrarea pe rampă, vehicule situate între echipamentul de semaforizare şi detectorul de integrare.

3.5.7.4. Controlul integrat al rampelor Controlul integrat al rampelor, prin definiţie, reprezintă aplicarea controlului rampelor

pentru o serie de intrări luând în considerare interdependenţa dintre rampele controlate. Astfel, controlul fiecărei rampe se bazează pe relaţia cerere – capacitate pentru întreg sistemul mai mult decât aceeaşi relaţie, aplicată fiecărei intrări individuale.

Figura 3.12. Sistem de control integrat al rampelor.

O trăsătură semnificativă a controlului integrat al rampelor este interconectarea dintre controlerele de rampă ceea ce permite ca condiţiilor existente într-o intrare să influenţeze valoarea fluxului rutier a celorlalte intrări.

Planurile de semaforizare în timp real sunt calculate şi actualizate de către un computer central, pe baza informaţiilor obţinute de la detectorii localizaţi de-a lungul sistemului. O reprezentare schematică a unui astfel de sistem este redată în figura 3.12.

55


3. 6. ALTE APLICAŢII ALE TEHNOLOGIILOR DE DETECTARE Detectorii de trafic sunt utilizaţi în multiple aplicaţii, altele decât detectarea traficului în

intersecţiile semaforizate şi controlul autostrăzilor. Aceste aplicaţii includ monitorizarea vitezei, numărători ale volumelor de trafic, clasificarea vehiculelor şi aplicaţii privind siguranţa.

3. 6.1. MONITORIZAREA VITEZEI Când au apărut primele restricţii de viteză, studiile au fost îndreptate spre evaluarea

echipamentelor disponibile în acest scop. Se dispunea de patru tipuri diferite de senzori: buclă inductivă, tuburi pneumatice, cabluri piezo-electrice şi înregistrare pe casete. Dintre toate, şi în această aplicaţie, cea mai favorabilă alternativă a oferit-o detectorul tip buclă. Caracteristicile optime ale unei unităţi de detectare pentru măsurarea vitezei au fost considerate:

• autoreglaj pentru a reduce abaterea; • timp de răspuns scurt de la interceptarea unei treceri; • sensibilitate înaltă fără întârzieri apreciabile de timp; • localizare precisă a vehiculului la începutul şi la sfârşitul detectării independent de

viteza vehiculului sau de lungimea cablului de racordare. Când sunt folosite două bucle pentru a măsura viteza, buclele inductive vor fi suficient

de mari pentru a sesiza vehiculele puternice şi pentru a furniza o amprentă definită de unda frontală de ieşire, dacă vehiculul trece peste buclă cu o diferenţă oricât de mică de timp între diferitele tipuri de vehicule. Buclele trebuie plasate suficient de departe astfel încât orice diferenţă între momentul interceptării a celor două circuite ale buclelor detectoare este mică când se compară cu momentul trecerii de la prima la cea de-a doua buclă.

În măsurarea vitezelor s-au dovedit eficiente buclele de dimensiunea 1,5 x 1,8 m, a căror alegere depinde de lăţimea benzii de circulaţie. Este permis un spaţiu de cel puţin 0,8 m de la axul drumului la marginea buclei pentru a evita activarea de către traficul benzii alăturate. Pentru benzile având o lăţime de 3,6 m, ar trebui folosită o buclă de 1,8 x 1,8 m pentru a garanta că nu sunt omise date.

Figura 3.13. Amplasarea buclei inductive pentru măsurarea vitezei.

Distanţa dintre bucle, în cazul măsurării vitezei, se recomandă să fie de 4,9 m între marginile cablului celor două bucle de 1,8 m.

Sensibilitatea celor două unităţi de detectare trebuie setată la aceeaşi valoare, în caz contrar - timpul de răspuns fiind legat direct de sensibilitate – vor fi introduse erori de măsurare.

56


Încă din anii 1980, au fost obţinuţi timpi de răspuns foarte buni datorită utilizării tehnologiei noilor componente electronice. Un exemplu de plasare a detectorilor pentru măsurarea vitezei este prezentat în figura 3.13.

În cazul circulaţiei pe autostradă, din condiţii de siguranţă a traficului, sunt monitorizate vitezele, fiind astfel identificate vehiculele cu viteze superioare vitezei limită admise.

Pentru a se diminua riscul unui potenţial accident, în astfel de locaţii este eficient un sistem de măsurare a vitezei şi avertizarea conducătorilor auto, prin intermediul semnalelor intermitente, asupra vitezei de deplasare potrivite. Pentru conducătorii care depăşesc viteza admisă, apare mesajul „ÎNCETINEŞTE” SAU „ATI DEPĂŞIT VITEZA LIMITĂ”.

În anumite situaţii, geometria intersecţiilor împiedică observarea semnalelor luminoase de către conducătorii auto, pentru a putea reacţiona în timp util. În plus, pot exista piedici legate de distanţele de vizibilitate datorate obstacolelor fixe înalte, cum ar fi poduri sau copaci, şi care nu pot fi deplasate. Rezolvarea unor astfel de situaţii necesită semnale avertizând asupra necesităţii limitării vitezei sau chiar a opririi automobilului.

Criteriile utilizate în dezvoltarea acestui tip de sistem de avertizare includ: • Montarea semnului alături de drum sau suspendat la cel puţin 5,2 m deasupra

solului, literele având 30 cm înălţime şi balize plasate la 30 cm. • Afişarea mesajului „PREGĂTEŞTE OPRIREA LA SEMNALUL INTERMITENT”

3.6.2. CLASIFICAREA ŞI NUMĂRAREA VEHICULELOR Buclele inductive au înlocuit în ultimul deceniu tuburile pneumatice utilizate pentru

numărarea vehiculelor. Tuburile traversau drumurile fiind vulnerabile la uzură şi rupere în timpul trecerii vehiculelor.

Buclele inductive încorporate în drum constituie mijloace de măsurare mult mai eficiente. Mai mult, în cazul unei defectări a buclei, numărarea se opreşte. În cazul tuburilor pneumatice, înainte de defectare apar distorsiuni de numărare.

Un alt avantaj al buclelor inductive constă în faptul că bucla detectoare produce un singur semnal de ieşire pentru cele mai multe vehicule, semnal cu privire la numărul punţilor, ceea ce furnizează o acurateţe sporită datelor.

Comparativ cu de înregistrările de trafic convenţionale, un număr tot mai crescut de sisteme de semaforizare computerizate folosesc detectori pentru a furniza date asupra volumelor de vehicule. Datele colectate sunt transmise direct spre sistemele de computere care controlează programul de semaforizare.

3.6.2.1. Numărarea vehiculelor cu bucle detectoare Când numărarea vehiculelor se face pe benzi multiple, nu se recomandă folosirea unei

singure bucle care să traverseze toate benzile. În această situaţie dacă un vehicul de pe o anumită bandă de circulaţie pătrunde pe buclă, înainte ca cel de pe banda alăturată să fi trecut de buclă, este înregistrat doar un impuls continuu. Aceasta va conduce la valori ale traficului, situate mult sub cele reale.

Când disciplina benzii de circulaţie este respectată (de ex. fluxurile de trafic îşi păstrează banda de deplasare), se instalează câte o buclă inductivă pentru fiecare bandă de circulaţie.

În cazul când se constată schimbarea permanentă a benzilor de deplasare se recomandă instalarea unei bucle inductive între benzi, aşa cum este prezentat în figura 3.14.

În mod ideal, buclele ar trebui plasate în concordanţă cu următoarele restricţii: • cel mai lat vehicul nu va încăleca mai mult de două bucle;

57


• cel mai îngust vehicul nu va trece printre două bucle; • două vehicule alăturate pot să traverseze trei bucle.

Figura 3.14. Amplasarea celor trei bucle inductive pentru numărarea vehiculelor.

Figura 3.14 prezintă trei bucle amplasate pentru un drum cu două benzi de circulaţie. Operarea buclelor A, B şi C produce imediat o înregistrare. Operarea comună a buclelor A şi C împreună sau A, B şi C împreună produce o primă înregistrare şi, după o scurtă întârziere, a doua înregistrare.

Operarea buclelor singulare sau perechi învecinate (A şi B, sau B şi generează numai o înregistrare, dar operarea buclelor A şi C simultan produce o înregistrare urmată de a doua la un interval mic de timp.

3.6.2.2. Înregistrări cu bucle inductive lungi Numărarea vehiculelor poate fi realizată, de asemenea, cu bucle inductive lungi sau cu

bucle scurte în serie. Acurateţea datelor în cazul măsurătorilor realizate cu ajutorul unei singure bucle de orice mărime nu poate fi mai mare decât 95%.

Acurateţea datelor provenind de la patru bucle scurte legate în serie este mai scăzută deoarece configuraţia prezintă o problemă de analiză foarte complexă ceea ce reduce precizia. Această capabilitate se poate dovedi a fi o perfecţionare majoră pentru tehnologia de detectare cu bucle inductive.

3.6.2.3. Detectarea direcţională Când este necesar să se facă distincţia între direcţiile de deplasare (de exemplu în

cazul traficului de pe benzile reversibile) se folosesc două bucle, două canale de detectare, şi o „logică direcţională”, figura 3.15. Cu acest sistem, se pot obţine înregistrări separate în concordanţă cu direcţia de deplasare. O altă variantă este activarea buclei potrivite, funcţie de momentul zilei, o dată cu semnalul de control al benzii reversibile.

Figura 3.15. Detectare direcţională.

58


3.6.3. BUCLE TEMPORARE Dezvoltarea din ultimii ani a tehnologiilor de detectare a permis apariţia unor bucle

având un raport cost/beneficiu acceptabil şi care răspund nevoilor de monitorizare a vitezelor vehiculelor, înregistrarea volumelor de trafic, clasificarea vehiculelor şi a cântăririi din mers a vehiculelor.

5.6.3.1. Bucla tip „covor” Este un tip de buclă de detectare care constă dintr-un covor de cauciuc în care sunt

încorporate bucle multiple. Covorul are, de obicei, o lăţime mai mică decât buclele instalate clasic. Mărimile standard variază de la 1,2 x 1,8 m la 0,9 x 1,9 m.

Figura 3.16. Detector tip „covor” cu bucle inductive.

Covorul se poziţionează pe mijlocul unei benzi de circulaţie cu lungimea paralelă cu direcţia fluxului de trafic, astfel încât, cea mai mare parte a traficului, va trece peste acest echipament. Un mod obişnuit de instalare a acestui tip de detector este prezentat în figura 3.16. Covorul este prins de drum cu ajutorul unor cuie şi şaibe de etanşare. Pentru a evita riscul ruperii marginilor, peste acesta este montat un alt covor, adeziv, cu dimensiuni ce depăşesc marginile cu 7,5 cm. Racordarea echipamentului de colectare la covorul cu detectori este realizată prin intermediul ramei dintre cele două straturi. Dezavantajul unui astfel de covor constă în fiabilitatea scăzută în cazul traficului greu.

3.6.3.2. Dispozitive de clasificare a vehiculelor La baza realizării studiilor de trafic este plasat procesul de numărare a vehiculelor şi în

special înregistrarea vehiculelor pe categorii. Există, la această oră mai multe tipuri de echipamente de înregistrare. Cele mai multe dispozitive folosesc echipamente de detectare a punţilor pentru a obţine informaţia necesară clasificării vehiculelor.

Echipamentele moderne permit atât înregistrarea şi clasificarea vehiculelor, cât şi monitorizarea şi raportarea condiţiilor meteorologice. Unitatea instalată în drum, a acestui sistem constă dintr-un senzor electronic, un micro-computer şi echipamente pentru monitorizarea condiţiilor de mediu putând să măsoare temperatura la suprafaţa drumului, starea pavajului (umed sau uscat), precum şi vizibilitatea.

Senzorul electronic operează prin detectarea micilor perturbaţii ale câmpului energetic care sunt apoi procesate de către micro-computerul de viteză mare. La trecerea vehiculului peste, sau aproape, de unitatea de detectare din drum, se realizată o înregistrare în timp real asupra profilului complet al întregii sale lungimi. La detectarea unui vehicul, se efectuează înregistrarea şi este calculată viteza. Cunoscând viteza, calculatorul determină lungimea vehiculului şi, pe baza informaţiilor din program, determină tipul vehiculului. Datele pot fi stocate şi/sau transferate şi, la cerere, tipărite sau transmite prin modem către computerul central.

59


3.6.4. DETECTORI PENTRU PIETONI Dispozitivele actuale de control al traficului necesită, pe lângă detectarea vehiculelor şi

detectarea pietonilor. Opus principiului de detectare a vehiculului, pietonii nu modifică câmpul magnetic sau nu produc variaţii ale inductanţei. În plus, pietonii nu au un traseu specific spre o anumită destinaţie şi nici nu se poate aştepta să acţioneze într-un anumit mod pentru a-şi face simţită prezenţa la un semafor.

Figura 3.17. Detector activ pentru pietoni.

Detectorul tip buton este cea mai obişnuită formă de detectare utilizată de pietoni. Detectorul este acţionat de către un pieton care, apăsând butonul produce închiderea unui contact. Astfel, este permisă trecerea unui curent de mică intensitate către controlerul de trafic care înregistrează o „cerere” de serviciu pentru pietoni.

Detectorii pentru pietoni pot fi pasivi, ca cel descris anterior, sau activi. Detectorul activ oferă un răspuns când este activat, prin afişarea unui semnal luminos sau un mesaj care invită pietonul să aştepte, în plus poate da informaţii cu privire la timpul disponibil pentru traversare, afişând numărarea inversă (fig. 3.17).

Perfecţionarea tehnologiilor recente bazate pe microunde indică faptul că detectorii de prezenţă destinaţi pietonilor pot fi viabili, figura 3.18. Un senzor utilizând această tehnologie este instalat suspendat sau în bătaia semaforului şi detectează prezenţa continuă a unui obiect din câmpul de vedere.

a)

b)

Figura 3.18. Detectori cu microunde pentru detectarea pietonilor care staţionează pe trotuar (a) sau se deplasează încet pe trecerea de pietoni (b).

Covoarele de presiune, asemănătoare celui destinat închiderii automate a uşilor, sunt folosite în anumite locaţii pentru detectarea pietonilor. Acestea sunt instalate pe trotuar, aproape de trecerea de pietoni. Când un pieton stă pe covor, este închis un contact şi se transmite un semnal către controler. Covorul nu poate identifica direcţia, astfel încât poate fi înregistrat un semnal fals.

60


TEST 3

1. Ce înţelegeţi prin detecţie în traficul rutier? 2. Prezentaţi o clasificare a tehnologiilor de detectare. 4. Prezentaţi schema generală a sistemului de detectare cu buclă inductivă. 5.Ce categorii de control al arterelor rutiere cunoaşteţi? 6.Care sunt modurile de control al intersecţiilor izolate? 7. Ce înţelegeţi prin peemţiune şi unde se aplică? 8. Ce reprezintă semnătura vehiculului? 9. Care sunt echipamentele folosite în controlul integrat al rampelor? 10. Ce tipuri de aplicaţii ale tehnologiilor de detectare puteţi folosi pentru modernizarea

unei artere rutiere?

61

m3 l1 Aplicatii Tegnologii de Detectare

Documents

Transcript of m3 l1 Aplicatii Tegnologii de Detectare