Как светофор ощущает близость транспортных средств?

Некоторые светофоры не работают периодически, а вместо этого определяют, когда автомобиль находится рядом, а затем загораются зеленым цветом. Я слышал, что они используют магнитный датчик, встроенный в дорогу, чтобы чувствовать автомобили, когда они приближаются. Это верно? Они также используют другие средства?

Как уже говорилось ранее, индукционные петли являются основным - наиболее надежным методом: катушки (обычно всего несколько петель провода) встроены в дорогу; Подается заданная частота от генератора, в присутствии металла частота LC-контура изменяется, и схема датчика обнаруживает изменение частоты, создавая сигнал присутствия. В некоторых случаях они могут не обнаруживать велосипеды, но они являются наиболее распространенными, так как на них не влияет погода (или, точнее, схема обнаружения настраивается на медленные изменения частоты, вызванные погодой), и они невосприимчивы к случайным ошибкам позитивы. Обратите внимание, что петли могут быть локализованы (размер ~ 2 м) или покрывать длинную часть полосы движения.

Обнаружение осуществляется с помощью таких карт:

и с помощью индукционных петель, сделанных из проволоки, проложенной в пазах, подобных этим:

или помещены в трубы под поверхностью дороги во время строительства (на фото показана петля для обнаружения трамвая, но предварительно собранные петли похожи)

Видеообнаружение - камеры, подключающиеся к специализированной плате с «зонами обнаружения», определенными с помощью специализированного программного обеспечения, обнаруживают транспортные средства. Они уязвимы к плохой погоде и имеют тенденцию давать ложные срабатывания от бликов автомобильных фар, теней транспортных средств на соседней полосе движения и т. П., Но в определенных случаях - главным образом, когда дорожное покрытие делает невозможным установку контуров обнаружения (гравий или плохое дорожное покрытие), они являются предпочтительными. Кроме того, карты обнаружения видео значительно дороже, чем карты обнаружения петель.

Есть несколько менее используемых методов, таких как геомагнитная (обнаружение изменений в магнитном поле; они в значительной степени зависят от размера транспортного средства, поэтому большой грузовик может активировать датчик на соседней полосе движения - но они более долговечны), радар (обнаруживать только движущиеся транспортные средства) ^* - но часто используются для обнаружения пешеходов, так как они редко остаются неподвижными), лазер (измерение расстояния до поверхности дороги; транспортное средство изменяет измеренное расстояние. Достоверно, но только обнаружение точки, не обнаружение зоны).

На снимке ниже представлен геомагнитный датчик:

и радиолокационные датчики (ближнего действия для пешеходов и велосипедов и дальнего действия для автомобилей):

Я слышал о пневматических и пьезоэлектрических, но я никогда не видел их в использовании для управления движением - вероятно, проблемы износа и долговечности; Я знаю, что они используются для автоматических шлагбаумов для парковок, но они, очевидно, поддерживают на порядок меньший трафик.

Для городского транспорта транспортные средства оснащены бортовым компьютером с радиоустройством ближнего действия (до 500 м) и GPS, и они передают сообщения о вводе предварительно определенных «контрольных точек» в систему дорожного движения наряду с данными о предполагаемое направление поворота, задержка по расписанию и некоторые другие, что позволяет контроллеру расставлять приоритеты. Альтернативой является система, которая передает данные о положении транспортного средства в центральный блок, который затем связывается с диспетчерами с сообщениями о назначении приоритетов этим транспортным средствам.

Наконец, что не менее важно, камеры / датчики, обнаруживающие стробоскопы определенной частоты, отдают непосредственный приоритет встречным транспортным средствам. (и сделайте фотографию транспортного средства, чтобы предотвратить злоупотребления.)

Контроллеры могут связываться друг с другом и совместно использовать состояния своих детекторов, поэтому два контроллера могут использовать детекторы друг друга, например, когда они находятся на небольшом расстоянии друг от друга.

Две индукционные петли на небольшом расстоянии (~ 1 м) друг от друга используются для определения скорости и длины транспортных средств, что делает возможной адаптацию к более длинным или более медленным транспортным средствам. Другое применение пар контуров детектирования рядом друг с другом - это детекторы направленности - в зависимости от порядка активации соседних контуров можно определить направление движения транспортного средства. Это редко используется для автомобилей, но если одна железнодорожная линия с трамваями (уличными вагонами), движущимися в обоих направлениях, пересекает дорогу, те же две пары детекторов могут активировать зеленый свет для транспортного средства, а затем зарегистрировать его, когда он пересекает улицу, независимо от того, его направления, поскольку пары могут генерировать "приближающиеся / уходящие" сигналы.

Специальный «виртуальный» детектор, состоящий из двух петель в одной полосе на значительном расстоянии, измеряет длину очереди автомобилей, позволяя прогнозировать время, необходимое для освобождения полосы движения (и делая «отображение времени отсчета» жизнеспособным).

Другой особый тип детекторов - это «блокирующий» детектор, размещенный либо в середине перекрестка (камеры), либо позади него, на «уходящей» полосе (обычно петле обнаружения); его цель состоит в том, чтобы отложить / заблокировать въезд, пока пересечение не будет освобождено, или предотвратить блокирование пересечения, если в полосе «выхода» образовалась пробка и новые транспортные средства не смогут выехать.

Обратите внимание, что это «стандартный» набор, но, поскольку контроллеры могут принимать стандартизированный сигнал 24 В / «контакт», можно использовать любой общий источник, например, инфракрасный пульт дистанционного управления, чтобы включить одно конкретное направление, которое используется в 0,1% случаев. , активируется владельцем дома с проезжей части прямо на перекрестке или ручным спусковым крючком от заводских ворот, чтобы грузовик мог входить / выходить, или по мере необходимости.

Ниже приведена общая карта 16 входов / 16 выходов. Они обычно используются для пешеходных кнопок (и ламп), но они могут обеспечивать сигнал от произвольных источников и управлять произвольными оконечными устройствами.

В некоторых городах детекторы работают в «парах» двух типов; например, петли обнаружения очень надежны для обнаружения транспортных средств, но механическое напряжение от тяжелого транспорта может повредить их, и ремонт их не является тривиальным вопросом. Карта может обнаружить поврежденную петлю (обычно обрыв цепи -> отсутствие частоты или короткое замыкание -> очень высокая частота), и в этом случае контроллер начинает использовать резервный датчик, например радар или лазер.

И просто скриншот с одного из контроллеров, показывающих карту с детекторами, отображающими их состояние в реальном времени (синий = активный). Обратите внимание, что детектор справа - он не принадлежит этому контроллеру; это составные данные от соседнего контроллера, так что короткая дорога, соединяющая эти два, не будет перегружена - до тех пор, пока в потенциальной зоне скопления ожидают машины, больше не будет допущено в нее с других направлений.

^* Обратите внимание, что хотя радар-детекторы могут обнаруживать только автомобили в движении, это не означает, что они не могут использоваться в качестве автономного решения («просто поддержка»). Иногда индукционные петли также размещаются в неправильных местах (по разным причинам некомпетентность инвестора не в последнюю очередь), поэтому автомобили останавливаются позади / между ними и не вызывают их во время красного света. Это все еще не очень большая проблема, поскольку любой детектор может быть установлен как «с памятью». Любое транспортное средство, даже на мгновение активирующее такой детектор, заставляет его сохранять активное состояние до зеленого света на соответствующей полосе движения, а затем вести себя как обычно («забывчиво») во время зеленого света. Также обратите внимание, что это поведение по умолчанию для пешеходных кнопок.

Конечно, это не идеально, так как транспортное средство может застрять прямо из зоны обнаружения именно во время смены зеленого на красный или (скажем, из-за ошибки водителя) вообще пропустить весь зеленый цикл. Тем не менее, это относительно редкие случаи, особенно когда другое приближающееся транспортное средство обычно все равно запускает детектор.

Обычно используются две техники.

Первый - это индукционные петли, врезанные в поверхность дороги. Металл в корпусе транспортного средства индуцирует ток в контуре, когда транспортное средство проходит над ним.

(общедоступная фотография из википедии)

Другой - это камеры / радар (либо доплеровская микроволновая печь для движущихся транспортных средств, либо инфракрасный для статических транспортных средств на линии остановки), обычно устанавливаемые в верхней части светофора:

(фотография с архивного сайта UK DfT )

Существуют и другие, гораздо более редкие методы, которые могут включать в себя камеру видимого света для особых обстоятельств; и пневматические петли для временных огней. Да, и кто-то где-то, вероятно, тоже использовал пьезоэлектрические датчики.

Индукционная петля является наиболее надежной для переключения по требованию. Хотя есть и обратная сторона, что мотоциклы труднее обнаружить, потому что они обнаруживают меньше металла. аналогичная проблема существует для автомобилей с углеродным волокном.

Радар обычно используется только для продления времени озеленения, поскольку он может надежно обнаруживать только движущиеся транспортные средства.

Некоторые перекрестки используют камеру и распознавание изображений для запуска виртуальных детекторов. У них есть то преимущество, что он может справиться с разгрузкой грузовика прямо на перекрестке (игнорируя его и перемещая место, чтобы обнаружить его рядом с ним).

Транспортные средства общественного транспорта (трамваи и автобусы) могут быть оснащены транспондерами, которые регистрируют специальные петли, которые позволяют контроллеру перекрестка знать, в каком направлении должен двигаться автобус, и дают ему зеленый цвет раньше и расширяют зеленый цвет за пределы нормального предела (или дают зеленый цвет). совсем).