سیستم های هوشمند چراغ های راهنمایی و رانندگی

 تاریخچه چراغ راهنمایی:

چراغهای راهنمایی در سال ۱۸۶۸ پیش از اختراع اتومبیل و در زمانی که ترافیک شامل چهارپایان، واگن ها، کالسکه ها و عابران پیاده میشد، طراحی و در لندن نصب شد. این چراغ از دو فانوس گازی قرمز به معنای توقف و سبز به معنای احتیاط و توسط مهندس راه آهنی به نام “J P Knight” ساخته شده بود. البته یک سال بعد در ژانویه ۱۹۶۹ این چراغ راهنمایی گازی منفجر شد و مأمور پلیسی را که مشغول روشن کردن آن بود، به شدت مجروح کرد. اما اولین چراغ راهنمایی نسل جدید که به چراغهای راهنمایی امروزی شبیه تر است، بعد از اختراع اتومبیل و در شهر دیتوریت و به همت یک مأمور پلیس راهنمایی و رانندگی ساخته شد. او این چراغ را با الهام از چراغ کنترل خط ریل راه آهن که از گذشته به چراغهای برقی خودکار مجهز شده بودند، طراحی کرد، این چراغ با سه فانوس، قرمز، نارنجی و سبز از چراغهای کنترل خطوط ریلی ساخته شد و در یک تقاطع در دیترویت نصب شد.

 با آزمایش موفقیت آمیز این چراغ، ظرف کمتر از یکسال ۱۵ تقاطع در این شهر به چراغ راهنمایی مجهز شدند. از آن تاریخ به بعد پیشرفتهای بسیاری در حوزه طراحی و ساخت و مدیریت چراغهای راهنمایی به دست آمده است و امروزه چراغ راهنمایی به عنوان ابزار اصلی کنترل و مدیریت تقاطعات مطرح هستند. در ایران هم اولین چراغهای راهنمایی و رانندگی در سالهای دهه ۳۰ در تقاطعهای سپه (امام خمینی ره) ولی عصر، پل امیر بهادر، باغ ملی، دروازه شمیران، گمرک و امیریه نصب شد ولی قبل از نصب این چراغها، چراغهای راهنمایی به صورت کوله پشتی بودند که دارای دو چراغ قرمز، سبز و کلیدی در جهت خاموش و روشن کردن آنها بود، کوله پشتی در پشت مامور قرار میگرفت و کلید آن روی سینه سمت چپ قرار داشت. بالاخره در سالهای ۳۹ و ۴۰ تقاطع های شهر تهران به مرور به نسل جدید چراغهای راهنمایی مجهز شدند. نسل اول چراغهای راهنمایی و رانندگی که در شهر تهران نصب و راه اندازی شدند مجهز به فانوسهای لامپی کوچک بودند که از دید کافی به خصوص در ساعات میانی روز و در نور شدید آفتاب برخوردار نبود ضمن آنکه به دلیل عدم طراحی مناسب سیستم برق رسانی و استفاده از روش کابلکشی هوایی برای تأمین انرژی، درصد بروز اختلال در سیستم برق آنها بسیار بالا بوده و خاموشی مکرر چراغ های راهنمایی در تقاطعات اجتناب ناپذیر بود. کنترل این نسل از چراغهای راهنمایی به صورت غیر خودکار و توسط مأموران پلیس راهنمایی و رانندگی صورت می پذیرفت و تنها معیار تصمیم گیری آنها برای تغییر وضعیت چراغ، مشاهداتشان از وضع ترافیک در تقاطع مربوطه بود. میزان زمان سبز و قرمز نیز بسته به نظر همین مأموران پلیس تعیین می شد. تحول دیگر در طول این دوران، راه اندازی چراغهای راهنمایی و رانندگی زمان ثابت بود که در آنها مدت زمان فاز سبز و قرمز برای هریک از مسیرهای منتهی به تقاطع از قبل تعیین میشد و این زمانبندی فارغ از تغییرات حجم ترافیک در ساعات مختلف شبانه روز به صورت یکسان اعمال میشد. در سال ۱۳۷۱ با توجه به لزوم گسترش، بهینه سازی و ایجاد تحول در امر تجهیز تقاطع ها به چراغهای راهنمایی مبتنی بر نگرش فنی و مهندسی و مطابق با استانداردهای روز دنیا و بهره گیری از تکنولوژیهای نوین و سازماندهی نظام مند حوزه نصب و راه اندازی و حوزه بهره برداری از چراغهای راهنمایی، مسئولیت طراحی، نصب و راه اندازی چراغهای راهنمایی و رانندگی سطح شهر تهران به عهده شهرداری تهران گذاشته شد. چراغ راهنمای خورشیدی نسل جدید چراغ های راهنمایی امروزی است. انرژی برق مورد نیاز این چراغ توسط پنل های خورشیدی که بر روی آن قرار دارد تامین می شود. همچنین فناوری که در این وسیله استفاده شده این امکان را به وجود می آورد که رنگ های مختلف چراغ راهنمایی را تنها در یک چراغ نشان دهد.

 علت استفاده ازسیستم های چراغ راهنمایی هوشمند در تقاطع ها:

تقاطع ها مهمترین گلوگاه های ترافیکی در سطح معابر شهری بوده و حل معضلات و گره های ترافیکی آنها با رویکردی مسنجم و یکپارچه گامی حیاتی و اساسی در ساماندهی ترافیک شبکه معابر سطح شهر است.

در کلان شهرهای دنیا با توجه به حجم بالای وسایل نقلیه و وجود تقاطعات پرترافیک متعدد، دیگر استفاده از روشهای سنتی جهت اعمال زمانبندی به تقاطعات جوابگو نمی باشد، چرا که اختصاص زمانهای ثابت به محورهای مختلف در تمامی طول ساعات شبانه روز و بدون توجه به رفتار ترافیکی شهروندان در ساعات مختلف مانند حرکت های صبحگاهی (Inbound) به سمت مرکز شهر و یا حرکت های عصرگاهی (Outbound) خروج از مرکز شهر و نیز بدون در نظر گرفتن تغییرات ترافیک در فصول مختلف سال و همچنین اختصاص زمان به مسیرهای مختلف بدون در نظر گرفتن حجم خودروهای عبوری باعث بالا رفتن تاخیر، بالا رفتن مصرف سوخت و نیز بالا رفتن میزان آلاینده های منتشر شده در هوا می گردد و در بحث کلان باعث به هدر رفتن منابع مادی بسیار و هزاران ساعت از وقت همشهریان می گردد.

در عصر تکنولوژی و در دنیای امروز، اختصاص زمان سبز به محورها بر اساس حجم ترافیک عبوری در هر لحظه و ایجاد هماهنگی در شبکه حمل و نقل شهری، تنها توسط سیستم های هوشمند کنترل مرکزی چراغهای راهنمائی تقاطعات انجام می پذیرد.

 استفاده ازسیستم  چراغ راهنمائی هوشمند در تقاطع های شهر تهران:

 SCATS یکی از چندین سیستم موفق کنترل هوشمند مرکزی در دنیا می باشد که پس از بررسی های کارشناسی و مطابق با نیاز کلان شهر تهران توسط شرکت کنترل ترافیک در سال ۱۳۷۲ خریداری شده و مورد بهره برداری قرار گرفته است.

 در حال حاضر در کلان شهر تهران بالغ بر ۳۳۰ تقاطع در ۴ منطقه عملیاتی (مرکز – شمال – غرب و جنوب) به سیستم هوشمند کنترل مرکزی مجهز می باشند و امکانات سخت افزاری و نرم افزاری برای توسعه و اتصال، تا مرز ۵۱۲ تقاطع فراهم شده است.

مهمترین اقدامات انجام شده در این حوزه عبارتند از:

•طراحی، نصب و راه اندازی چراغهای راهنمایی و رانندگی مجهز به سیستم کنترل هوشمند و متمرکز (SCATS)، با استفاده از شناسگر های حلقه ای مغناطیسی و با استفاده از شناسگر های مغناطیسی Wireless.

• نصب و راه اندازی تقاطع های هوشمند و زماندار به صورت Wireless.

•تبدیل سیستم کنترل چراغهای راهنمایی از چشمک زن به زماندار بر اساس نتایج مطالعات ترافیکی تقاطعات.

•تبدیل فانوس چراغهای راهنمایی و رانندگی به LED با قابلیت دید بیشتر،  طول عمر بالاتر و مصرف برق بسیار پایین تر از لامپ های معمولی.

•نصب و راه اندازی چراغ های راهنمایی و رانندگی چشمک زن LED مجهز به منبع تغذیه خورشیدی (سولار) با قابلیت نصب سریع و بدون نیاز به برق.

 

•  تجهیز تقاطع های زماندار سطح شهر تهران به شمارنده معکوس زمان باقی مانده

 

•  نصب تابلوهای جهت نما و علائم ترافیکی.

•  طراحی و نصب سیستم برق اضطراری (UPS) در کلیه تقاطعات هوشمند به منظور تضمین عملکرد یکنواخت و مستمر چراغهای راهنمایی.

•  نصب و راه اندازی دکمه های فشاری صوتی ـ لمسی (Push Button)  جهت عبور و مرور ایمن نابینایان از تقاطعات.

 

•  تجهیز تقاطعات شهر تهران به سیستم تخصیص اولویت به خودروهای امدادی (EVP).

•  ارتقاء سامانه چراغهای راهنمایی و رانندگی هوشمند با استفاده از طرح ابتکاری به کارگیری لوپ بعد از تقاطع در میادین و تقاطعهای بزرگی که با احتمال پس زدگی ترافیک رو به رو هستند.

 
•  نگهداری یک شبکه عظیم متشکل از بیش از ۳۰۰۰ تقاطع مجهز به انواع چراغهای راهنمایی و رانندگی در سطح شهر تهران.

 بررسی چگونگی عملکرد شمارشگرهای نصب شده بر روی تقاطع های کلان شهر تهران:

 از اوایل سال ۱۳۸۱ پروژه نصب شمارشگرها بر روی چراغهای راهنمایی تقاطعات شهر تهران اجرایی گردید. نصب آنها بر روی تقاطعاتی که دارای زمانهای سبز ثابتی برای محورهای مختلف خود بودند (Fixed Time) بسیار مفید ارزیابی شد اما از زمانی که نصب آنها بر روی چراغهایی که مجهز به سیستم کنترل هوشمند بودند آغاز شد، بدلیل نحوه عملکرد در اذهان عمومی شبهاتی ایجاد نمود. سوالات مطرح شده در جراید و رادیو و تلویزیون نظیر معیوب بودن شمارشگر، عدم تنظیم چراغ راهنمایی و غیره بیانگر عدم آشنایی عموم با نحوه کار شمارشگر می باشد. در این مقاله سعی شده با بیان ساده به شرح این موضوع پرداخته شود.

 بطور کلی کنترل زماندار چراغهای راهنمایی در سطح شهر تهران، به دو صورت انجام می پذیرد: اول چراغهای زمان ثابت  (Fixed time) و دوم چراغهای کنترل هوشمند. نصب شمارشگر بر روی چراغهای نوع اول در برگیرنده هیچ نوع ایراد ظاهری از قبیل پرش اعداد و یا ثابت ماندن بر روی یک عدد خاص نمی باشد زیرا به دلیل نوع کنترل زمان ثابت، در تمامی ساعات روز و شب میزان زمان اختصاص داده شده به محور های مختلف به یک میزان می باشد و شمارشگر می داند در هر دوره باید از چه عددی شمارش معکوس را آغاز کرده و دقیقا پس از طی چه زمانی به مقدار عددی صفر برسد.

مشکلاتی نظیر ثابت ماندن بر روی عددی خاص و یا پرش اعداد به عددی خاص در شمارشگرهای نصب شده بر روی تقاطعاتی که توسط سیستم هوشمند کنترل می شوند مشاهده می گردد. دلیل این مشکلات به دلیل عملکرد هوشمند سیستم می باشد. در سیستم های هوشمند به دلیل زماندهی درلحظه (online) به تقاطع برحسب جریان ترافیک عبوری امکان آن نمی باشد که میزان دقیق زمان سبز هر محور از پیش دانسته شود. هدف از تجهیز تقاطع ها به این سیستم اختصاص زمان سبز بهینه به محورهای تقاطع های تحت کنترل سیستم در هر لحظه می باشد. به زبان ساده تر میزان زمان سبز اختصاص داده شده به هر محور رابطه مستقیمی با حجم خودروی عبوری در همان لحظه از محور دارد. این بدان معناست که در هر لحظه از شبانه روز سیستم، زمان سبز متفاوتی را برای هر محور در نظر می گیرد. همچنین در صورت عدم عبور وسیله نقلیه از روی شناسگرهای هر محور، سیستم، زمان سبز مربوط به آن محور را زودتر قطع می کند یا در صورت تشخیص ترافیک بالا در هر محور، زمان مربوط به آن را نسبت به سیکل قبلی افزایش می دهد.

از طرف دیگر شمارشگرهای موجود در تقاطع ها که به منظور کاهش زمان شروع به حرکت خودروها و ایجاد آرامش روانی برای رانندگان در تقاطع ها نصب شده اند فقط می توانند زمان سبز یا قرمز سیکل قبل را جهت شمارش معکوس نمایش دهند، بنابراین اگر در سیکل جاری به زمان سبز کمتری برای یک محور نیاز باشد پر واضح است که پرش عدد نمایش داده شده به عددی پایین تر را شاهد خواهیم بود و یا در صورتی که در سیکل جاری نیاز به زمان سبز بیشتری داشته باشیم شمارشگر به میزانی که زمان سبز افزایش پیدا کرده، مجبور خواهد بود بر روی یک عدد، ثابت باقی بماند. با توجه به مطالب مذکور بدیهی است که این پرش ها یا ثابت ماندن اعداد شمارشگر نه تنها نشان دهنده عدم تنظیم چراغ تقاطع یا عملکرد ناصحیح کنترل چراغ نمی باشد بلکه این امر نشانگر عملکرد صحیح و کنترل هوشمند تقاطع می باشد. لازم به ذکر است با تمهیدات در نظر گرفته شده توسط پایگاه کنترل هوشمند مرکزی چراغ های راهنمایی مدت زمانی برای واکنش رانندگان به این تغییرات ناگهانی در نظر گرفته شده که از سه تا هفت ثانیه می باشد، در نتیجه از پرش اعداد به صفر یا ثابت ماندن روی صفر که می تواند منجر به تصادف شود تا حد امکان ممانعت شده است.   

از طرف دیگر در پاره ای از تقاطعات شاهد نمایش PO بر روی شمارشگر ها می باشیم. در تقاطعات هوشمند امکانی برای عوامل محترم راهنمایی و رانندگی قرار داده شده است که بتوانند در مواقع خاص ترافیکی کنترل و زماندهی به تقاطع را بر عهده گیرند. نمایشPO (مخفف  (Police Operating جهت اطلاع رانندگان محترم می باشد که نشان می دهد کنترل تقاطع در آن مقطع زمانی خاص توسط عوامل پلیس راهنمایی و رانندگی صورت می پذیرد.

منابع.:
۱- گرداوری و تالیف سایت civiltech.ir
۲-  saptc.ae
۳- fza.ir
۴- trafficcontrol.tehran.ir

برچسب ها : Police Operating, Push Button, traffic-light, استفاده از چراغ راهنمائی هوشمند, اولویت به خودروهای امدادی (EVP), تاریخچه چراغ راهنمایی, چراغ راهنمایی هوشمند, چراغ های راهنمایی خوزشیدی, حرکت های صبحگاهی (Inbound), حرکت های عصرگاهی (Outbound)