COORDONAREA SEMAFOARELOR DE TRAFIC 1. Introducere Primul semafor a fost utilizat in Londra in 1868. Acest semafor, inventat de inginerul de cai ferate englez Knight, era folosit pentru ghidarea trasurilor si a tramvaielor cu cai in timpul noptii. Luminile erau lampi de gaz inchise in globuri de sticla. In scurt timp de la folosire ele au explodat si au ranit pietonii. Cand au aparut masinile semaforul a fost folosit pentru a-i proteja pe "saracii" pietonii de accidente. Primul semafor electric a fost folosit prima data in America in 1912 la Salt Lake City. A fost inventata de un politist (Lester Wire), a avut doar culorile rosu si verde si, in plus, o atentionare sonora (atunci cand culorile se schimbau). Prima retea de semafoare a fost instalata tot la Salt Lake City in 1917 si cuprindea semafoarele de la 6 intersectii. Era controlata manual. Prima retea automata a fost montata in Anglia la Wolverhampton in 1927. În mod normal, în toate marile oraşe există semafoare sincronizate ce au rolul demicşora timpii de aşteptare la semafor pe principalele direcţii de deplasare. Introducereaintersecţiilor giratoare care nu mai sunt semaforizate şi în care traficul pe direcţile principale este întrerupt de cel de pe direcţiile secundare are implicaţii negative din acest punct de vedere. Soluţia pentru rezolvarea acestei probleme este sincronizareasemafoarelor pe porţiuni care vor fi întrerupte de intersecţiile în sens giratoriu.Sincronizarea va fi realizată doar pe aceste porţiuni. Sistemul astfel obţinut va trebui săfie analizat şi comparat cu intersecţiile sincronizate înainte de introducerea giartoriilor. Înunele situaţii , întârzierea totală, cozile şi numărul opririlor poate fi redus. În plus,interescţiile giratorii pot facilita întoarcerile în trafic care la rândul lor pot înlocui virajelela stânga efectuate de pe drumurile secundare. Astazi nici nu mai putem concepe circulatia pe strada fara semafoare. Multe ora şe
s-au dezvoltat şi au crescut în dimensiuni într-o perioad ă foarte scurt ă, lipsindu-le îns ă infrastructura de drumuri necesar ă unui trafic modern, precum şi fondurile necesare implementării acesteia. Acest fapt conduce la folosirea ineficientă a reţelei de drumuri, de multe ori sub forma unor drumuri întinse, cu multe semafoare, adesea foarte apropiate între ele. Efectul opririi vehiculelor într-o intersecţie semnalizată este formarea unei cozi în spatele liniei de oprire. Când aceast ă coadă este eliberat ă de culoarea verde a semaforului, ea se va descărca la capacitatea maximă (fluxul de saturaţie) şi va înainta sub forma unui pluton.
Dacă atunci când plutonul se apropie de o altă intersecţie semaforizată, timpul de sosire coincide cu începutul timpului de verde, vehiculele nu au nici o întârziere la trecerea prin intersecţie. Dacă plutonul trebuie să oprească, coada de aşteptare se măreşte şi poate depăşi capacitatea drumului, crescând până provoacă blocaj şi în intersecţia anterioară. Obiectivele coordonării semafoarelor sunt: • prevenirea extinderii cozii de vehicule dintr-o intersecţie şi interferarea acesteia cu alte intersecţii; • creşterea capacităţii drumului; • sporirea confortului şoferului prin reducerea numărului de opriri şi fluidizarea traficului; • oferirea unor întârzieri totale minime pentru utilizatorii drumurilor, micşorând timpul de călătorie; • reducerea consumului de combustibil - deci reducerea poluării în zonă; • impunerea unei conduite de siguranţă şoferilor, deoarece ei merg grupaţi cu viteza stabilită pentru unda verde; se reduce astfel probabilitatea depăşirii vitezei maxime legale şi implicit a numărului de accidente ca şi gravitatea acestora.
2. Sistemul progresiv simplu („unda verde") Cea mai utilizat ă metodă de interconectare a semafoarelor folose şte un timp de ciclu (serie complet ă de etape în care toate manevrele de trafic sunt servite pe rând. Timpul de ciclu este suma timpilor tuturor etapelor) comun pentru toate intersecţiile şi semafoarele sunt sincronizate astfel încât perioadele de plecare de la semafoare s ă fie în legătură unele cu altele în concordan ţă cu viteza pe drumul respectiv pentru a rezulta o "progresie" de perioade de verde dea lungul drumului, în ambele direc ţii. Viteza de deplasare trebuie considerat ă rezonabilă de către şoferi. Dar dac ă depăşirea vitezei era un lucru des întâlnit înainte de coordonare, atunci viteza măsurată va fi prea mare pentru o deplasare sigură. în acest caz trebuie folosită o viteză moderată pentru a asigura deplasarea plutonului conform limitei legale.
Timpii semafoarelor într-un sistem progresiv simplu poate fi stabilit cu ajutorul diagramelor prezentate în figurile 1. şi 2.:
Pe aceste diagrame, distan ţele între intersec ţii de-a lungul drumului sunt reprezentate pe abscis ă (axa Y), iar timpii de c ălătorie sunt reprezenta ţi pe ordonată (axa X). Liniile înclinate reprezint ă vitezele alese pentru progresie şi stadiile de verde în intersec ţii succesive. în mod normal, problema este de
determinare, prin încercări şi erori, a vitezei oprime pentru un timp de ciclu fixat. Pentru drumul cu sens unic, benzile verzi urmeaz ă una alteia, în secven ţă. Şoferul, trecând printr-o intersec ţie, va avea culoarea verde când va ajunge în fiecare intersecţie. Atunci când strada este cu sens dublu şi intersec ţiile nu sunt la distan ţe egale, apare o situa ţie mai complex ă şi poate fi necesar s ă se ajung ă la un compromis pentru progresiile celor două direcţii. Poate fi de asemenea necesar să se ţină cont şi de alte condi ţii, cum ar fi fluxurile de vehicule de pe str ăzile laterale. Metoda diagramei timp-distan ţă poate fi folosit ă pentru a favoriza o anumit ă direcţie, de exemplu favorizarea vârfului de trafic de diminea ţă pe o direcţie cu costul cre şterii întârzierii a câtorva vehicule c ălătorind pe direc ţia opusă. Situaţia poate fi inversată pentru vârful de trafic de seară. Timpul de ciclu pentru un sistem de semnalizare coordonat ă este în mod normal stabilit de semnalizarea unei intersecţii principale (de exemplu intersecţia cu fluxul de trafic cel mai mare). Timpul de verde care este în plus, ar trebui alocat pentru a elibera traficul care intră pe strada principal ă de pe drumurile secundare, pentru a nu întârzia plutonul ce traversează intersecţia. 3. Mecanisme pentru interconectarea semafoarelor 3.1. Interconectarea prin cablu Controlerele locale de semnalizare ce lucrează în intersecţii, pot fi legate prin cablu de un controler principal. Acesta asigură sincronizarea controlerelor locale, prin trimiterea unor semnale de control sau a unor instrucţiuni. 3.2. Interconectarea fără cablu Legătura între semafoare se poate realiza, de asemenea, prin alte tipuri de legături, ce nu necesită cablu, cum ar fi radio, etc. Concepute iniţial pentru a oferi avantajul unei coordon ări pe arie larg ă, evitând în acela şi timp costul mare al cablurilor subterane, aceste sisteme sunt acum mai pu ţin competitive decât sistemele CTZ, deoarece nu permit supervizarea reţelei şi detectarea defectelor sau folosirea unor sisteme dependente de trafic, cum ar fi controlul cozilor de la semafor. 3.3. Semnale coordonate cu timp prestabilit Aceste sisteme se bazează pe presupunerea că valorile fluxurilor de trafic se repetă săptămânal şi setările de semnalizare pot fi pregătite pentru a face faţă unor fluxuri previzibile. Timpii de semnalizare pot fi stabili ţi pentru o zi din săptămână sau pentru o or ă din zi. Aceste sisteme au nevoie de controlere cu ceasuri interne sincronizate şi, tipic, un minim de 6 planuri de semnalizare din care să aleagă.
De obicei, acestea includ planuri pentru: • vârfurile de dimineaţă; • vârfurile de după-amiază; • vârfurile de seară: • sâmbete, duminici şi sărbători; • lumini galbene intermitente pentru noapte. 3.4. Controlul traficului zonal (CTZ) Controlul traficului zonal este un control centralizat al semafoarelor de pe o zonă extinsa, ce foloseşte microprocesoare şi tehnologii informatice. De obicei, controlerele locale de pe str ăzi sunt legate la unul sau mai multe calculatoare centrale, prin cabluri de transmisie de date. Cablurile acestei reţele pot fi dedicate sau pot fi circuite închiriate ale companiei telefonice (sau o combinaţie a ambelor, în func ţie de cost). Controlul urban al traficului (CUT) implică coordonarea centrală a semafoarelor, la fel ca şi CTZ, dar include şi alte facilităţi, cum ar fi controlul spaţiilor de parcare sau panouri cu mesaje variabile. Principalele facilităţi oferite de CTZ sunt: • condiţii optimizate de semnalizare: cu ajutorul controlului calculatorului central set ările semafoarelor pot fi optimizate pentru o zon ă pentru a produce întârzieri minime şi pentru a reduce timpul de călătorie • flexibilitatea controlului: schimbarea condiţiilor de trafic poate fi furnizată pentru actualizarea valorilor fluxurilor. Set ările semafoarelor pot fi u şor modificate prin intervenţie manuală de la central de control; astfel se poate modifica planul actual de semnalizare sau acesta se poate înlocui cu un nou plan • monitorizarea defectelor: una dintre cele mai importante facilităţi oferite este monitorizarea continu ă a opera ţiunilor semafoarelor legate la calculator. Orice defect este detectat şi raportat imediat astfel încât repararea să poată începe cât mai rapid • prioritatea vehiculelor de urgenţă sau a celor destinate transportului public de călători: pentru maşinile de pompoeri, de exemplu, care pornesc mereu din acelaşi loc, pot fi stabilite planuri speciale de semaforizare, în funcţie de anumite „trasee preferate", acestea fiind memorate în calculatorul central. • reducerea numărului de accidente: sistemul CTZ îmbunătăţeşte siguranţa în trafic, din implementările actuale (Canada, Anglia, Scoţia etc.) rezultând o diminuare a numărului de accidente cu până la 20%. Implement ările sistemului CTZ sunt multiple, pornind de la analizarea timpilor actuali de semaforizare şi modificarea acestora, la analiza intersecţiei şi stabilirea tuturor modificărilor necesare (numărul de benzi, lăţimea acestora, timpii de semaforizare etc.) şi până la implementarea unui sistem dependent total de trafic. În figura 3. se prezint ă evolu ţia beneficiilor în func ţie de costuri. Se
observ ă că situa ţia optim ă este data de Etapa 3, care presupune analizarea traficului şi a intersec ţiei şi ob ţinerea unui plan de semaforizare cu timp prestabilit.
Figura 3. Raportul cost/beneficii pentru diferite tipuri de coordonare a semafoarelor După efectuarea optimizării regimurilor intersecţiilor (faze, semnalizări), luate separat, trebuie s ă ne îndrept ăm atenţia spre sec ţiuni mai mari de re ţele stradale urbane. înainte, traficul care intra şi cel care ieşea dintr-o intersecţie era folosit sub form ă de medie statistic ă pentru calcularea optimului local. Acum trebuie tratat traficul ca un proces discontinuu, întrerupt regulat de semafoarele din trafic. În figura 4. se prezintă o Zonă de preocupare (ZP). Aceasta reprezintă un dreptunghi ce cuprinde m x n blocuri de locuinţe, fiecare încadrat de patru străzi ce pot fi cu sens unic sau cu sens dublu.
Figura 4. 0 Zon ă de Preocupare (ZP) cu dimensiunea 3x5; traficul care intr ă şi care iese este marcat prin s ăgeţile de pa periferie. Procesul iterativ de armonizare globală începe din intersecţia α şi se termină cu intersecţia ω La început este dezvoltat un program care să producă un model posibil şi simplu, dându-se valorile traficului de intrare/ieşire de la periferiile zonei
(calificativul "simplu" se refer ă la faptul că o infinitate de modele de trafic pot satisface cerinţele de intrare/ieşire). De exemplu, mişcările circulare în jurul unui grup de blocuri din interiorul zonei nu afectează valorile traficului la periferie. Se presupune în acest exemplu că nici o maşină nu începe şi nu termină călătoria în interiorul zonei, adic ă numărul total de ma şini care intră este egal cu num ărul total de maşini care ies. După calcularea optimului local pentru fiecare intersecţie, este necesar să armonizăm intersecţiile individuale între ele, adic ă să generăm cea mai bun ă aproximare a unei progresii omnidirec ţionale (prin progresie se în ţelege "unda verde"). De obicei, acest lucru se reuşeşte doar pentru o singură direcţie din cele patru, printr-o coordonare judicioasă a fazelor verzi succesive. Fără armonizare, traficul, ini ţial continuu, este întrerupt în mod regulat de semafoarele din intersec ţii, ce nu sunt corelate unele cu altele pentru a permite vehiculelor traversarea intersecţiilor fără oprire. Armonizarea optimizează timpii de verde pentru a realiza o minimizare a întârzierilor datorate opririlor şi a timpilor de verde nefolosi ţi. Din experimente rezult ă că, atunci când traficul este sub un anumit nivel, este suficient s ă se modifice doar timpii de pornire ai ciclului, în timp ce lungimea ciclului şi împărţirea acestuia rămân neschimbate. Când traficul este mare, trebuie făcute ajustări şi la aceste ultime două valori. Între intersec ţii adiacente este necesar s ă se genereze mesaje, s ă se transmită şi să se interpreteze. Fiecare mesaj, trimis în mod asincron, con ţine informaţii despre expeditor, destinatar (identificatorul intersecţiilor respective), faza şi parametrii de semnalizare şi valorile fluxului de trafic. Procesorul din intersecţie determină apoi un compromis între parametrii de control ai propriei intersec ţii şi cei ob ţinuţi din mesaj de la intersec ţiile adiacente. Important, cererile conţinute în mesaje sunt analizate în conformitate cu fluxurile de trafic de la originea mesajului. În continuare vom discuta algoritmul care calculeaz ă timpul optim de început al ciclului local din fiecare intersecţie în funcţie de parametrii de control si fluxurile de trafic din intersecţiile adiacente. Se prezint ă algoritmul simplificat pentru calculare a timpului optim de început al ciclului (TIC) local pentru fiecare intersecţie din Zona de Preocupare (ZP) de dimensiune m x n. Algoritm: timpul_de_pornire_a_ciclului 1. Introdu dimensiunea ZP, (m,n) 2. Iniţializare TIC(i,j)=0 pentru to ţi i ∈ [1..m], j ∈ [1..n] k=0 (index de iteraţie) 3. Porneşte iteraţia k=k+l 4. i=0, j=0, 5. Cât timp i
intersecţia (ij). 8. Continu ă următoarea itera ţie de la intersec ţia stânga-sus dac ă schimbarea relativă a timpului de pornire a ciclului a ultimei intersecţii este mai mare decât ε, daca |TICk(m,n) - TICk-1(m,n)| / TICk(m,n) < ε, mergi la 3. Sfârşitul timpului_de_pornire_a_ciclului Procesul de armonizare este iterativ şi nu este diferit de soluţia numerică a ecuaţiilor bidimensionale diferen ţiale. La începutul procesului iterativ, toate intersecţiile au acelaşi timp de pornire al ciclului (zero). Prima iteraţie porneşte din colţul stânga sus al zonei (intersecţia α din figura 4.) şi parcurge fiecare rând până ajunge la ultima intersecţie, ω,. în colţul dreapta jos. Corecţiile sunt făcute asupra rezultatelor pentru intersec ţii, obţinute în iteraţia anterioară, folosind în permanenţă ultimele date disponibile pentru intersecţiile adiacente. Atunci când corecţia pentru ultima intersecţie, ω, într-o anumită iteraţie este mai mică decât valoarea prescrisă (aleasă în exemplul de mai sus ca o schimbare calculată mai mică decât 5% din valoarea anterioară), întregul proces se opreşte şi s-a ajuns la cea mai bună aproximare a unei progresii omnidirecţionale. În figura 5. este prezentat ă o diagram ă explicativ ă pentru procesul de armonizare. Partea (a) arat ă fluxul de trafic în func ţie de distribu ţia timpului pentru o intersecţie dată. Vehiculele încep să sosească dintr-o anumită direcţie în momentul A; ele nu mai sosesc dup ă momentul B; şi încep s ă plece din intersecţie în momentul C. Semnificaţia acestor repere de timp pentru cele patru direcţii este dată în tabelul 1.1. Independent de acesta, partea (b) a figurii descrie ciclul total compus din diferite etape pe direcţiile Est-Vest şi Nord-Sud. Principale presupuneri sunt: - atât întârzierile datorate opririlor, cât şi perioadele nefolosite de verde sunt d ăunătoare eficien ţei regimului de control. Ceea ce conteaz ă este câte vehicule şi cât timp a şteapt ă la o intersec ţie înainte s ă o poat ă traversa; de asemenea contează câte vehicule nu folosesc şi pentru cât timp nu se foloseşte perioada de verde; - vehiculele pot sta ţiona (aştepta) sau merge în plutoane de dimensiune "necesară" la o viteză constantă. Adică, într-o variantă simplificată, accelerarea şi frânarea se consideră instantanee; - în limita fluxului descris, cozile de aşteptare la lumina roşie a semaforului nu sunt niciodată prea lungi şi permit tuturor maşinilor să treacă pe timpul duratei următoare de verde (nu mai există saturare a traficului).
(a) Vehiculele încep să ajungă în intersecţie la momentul de timp A, nu mai ajung după momentul B şi părăsesc intersecţia începând cu momentul C.
(b) Un ciclu complet - v, r şi g reprezintă perioadele de verde, roşu şi galben, E-V reprezintă direcţia Est-Vest şi N-S reprezintă direcţia Nord-Sud Figura 5. Diagramă explicativă pentru procesul de armonizare Tabelul 1. Semnificaţia momentelor de timp pentru diferite direcţii Direcţia (D) A B C Est T4 Es Eo Vest T4 Vs Vo Nord T2 Ns No Sud So T2 Ss Vehiculele încep să sosească de pe direcţia D la momentul D s şi nu mai sosesc dup ă momentul D o; aici D = E, V, N sau S sunt cele patru direc ţii de deplasare. Orice vehicul oprit începe s ă se mi şte din nou pe direc ţia E-V la momentul T 4 şi pe direcţia N-S la momentul (T 4 + T2 - To). Situaţia ideală este atunci când Es = Vs = To, Eo = Vo = T1 si Ns = Ss = T2, No = So = T3. Cu alte cuvinte, situa ţia optim ă este atunci când vehiculele încep s ă soseasc ă exact la începutul perioadei de verde şi nu mai sosesc dup ă ce s-a terminat această perioadă, în ambele direcţii. în general este necesară deplasarea timpului de pornire a ciclului T o spre stânga ( ΔT0 < 0), dacă vehiculele sosesc înainte de a începe perioada de verde şi spre dreapta (ΔTQ > 0), dacă vehiculele sosesc după ce această perioadă a început. Durata totală a acestor deplasări ale timpului este suma tuturor deplasărilor asociate celor patru direcţii, fiecare fiind multiplicată cu un factor suplimentar. Acest factor este produsul dintre numărul de vehicule care aşteaptă, nD şi timpul mediu de aşteptare, tD. în final, un factor de normalizare este necesar pentru a lua în considerare numărul total de vehicule care trec prin intersecţie. Tabelul 2. conţine toate formulele necesare pentru diferite condiţii pe fiecare direcţie. Deplasarea lui To va fi apoi calculată cu formula: ∑ T 0− D S ⋅ n D ⋅ t D {D} ∆ T ∑nD 0= {D}
Mai mult, există anumite intervale pentru deplasările timpului de start al ciclului pentru fiecare direc ţie, unde factorul suplimentar nu are nici un rol (tabelul 3.). Au fost efectuate o serie de experimente pentru a demonstra c ă armonizarea iterativ ă este convergent ă (duce la un rezultat) şi constituie o îmbun ătăţire semnificativ ă în raport cu regimul nearmonizat în care toate
intersecţiile au acelaşi timp de pornire al ciclului. în experimente, a fost folosită următoarea tehnică de apreciere a efectelor armonizării globale: iniţial, timpii de pornire ai ciclurilor au fost seta ţi la fel pentru toate intersec ţiile şi au fost identificate empiric valorile maxime ale fluxurilor de intrare/ie şire pentru a nu apărea congestie. După fiecare iteraţie a procesului de armonizare, valorile pentru traficul de intrare/ie şire au fost m ărite pe m ăsură ce acestea nu provocau congestii. Dup ă 5-8 iteraţii şi cu o valoare a traficului crescut ă cu 30%, suma rezultată dintre întârzierea medie datorată opririi şi timpul nefolosit de verde a ajuns la o valoare asimptotic ă, nu mult mai proast ă decât cea dinainte de armonizare, dar pentru un trafic mult mai mare. De ce este adevărat că optim local + armonizare = optim global? Următoarea demonstra ţie se bazeaz ă pe induc ţie. Să presupunem c ă regimul de control al fiec ărei intersecţii din reţeaua de străzi este optimizat cu privire la semnalizare şi faze şi că toate intersec ţiile sunt armonizate. S ă considerăm acum o intersecţie arbitrară şi să o numim centrală (notată cu C în figura 6.). Aceast ă intersec ţie central ă poate avea de la una pân ă la palru intersecţii adiacente, depinzând de topologia locală. Putem combina intersecţia centrală şi orice număr de intersecţii adiacente ale sale într-o singură intersecţie virtuală centrală pentru care poate fi calculat un optim local şi poate fi calculat un regim de control armonizat, C* a devenit intersecţia virtuală combinată. Oricum, aspectul intersecţiei virtuale nu schimbă regimurile de control ale intersecţiilor neafectate. Vom continua să adăugăm intersecţii adiacente intersecţiei centrale virtuale până când obţinem una care combină toate intersecţiile reţelei şi are un regim de control optim, acum global.
Figura 6. Ilustraţie pentru demonstraţia inductivă
4. Automat pentru sincronizarea semafoarelor din intersectii succesive
SEMASIN Dispozitivul este destinat dirijarii circulatiei rutiere în intersectii prin comanda automata a semafoarelor . Dirijarea se poate face fie pe baza variatiilor reale , instantanee ale traficului , când exista sonde de trafic în intersectii , fie pe baza unor programe de semaforizare prestabilite alcatuite pe baza unor statistici ale variatiilor de trafic înregistrate în intersectiile considerate. Automatul poate functiona independent sau corelat cu alte automate pentru obtinerea de unda verde . De asemenea , se poate conecta la un dispecer de telesupraveghere a automatelor de dirijare a circulatiei din intersectii cu scopul de a creste fluenta si siguranta circulatiei . Echipamentul SEMASIN mai urmareste si respectarea conditiilor de securitate a circulatiei ( verde antagonist sau rosu ars ) , permite localizarea defectiunilor în vederea înlaturarii rapide a acestora . În situatiile de avarie se asigura "galben intermitent " pâna la remedierea defectului . Programarea este facila si comoda , realizându-se de catre beneficiar .
Caracteristici tehnico-functionale -alimentare 220 Vca , 50Hz -temperatura mediu -30 .....+50 grade C -consum propriu sub 50 W -afisor local pentru diverse informatii utile în depanare -automatul este prevazut cu ceas intern care functioneaza chiar si la întreruperea tensiunii de alimentare -posibilitatea cuplarii prin canal radio, fir sau telefon la un dispecer de telesupraveghere : se pot astfel transmite comenzi la distanta : pornit/oprit automat, trecere în galben intermitent, interogarea stare automat, modificarea parametrilor de lucru , aparitia unui defect este transmisa imediat la dispecerat astfel încât remedierea sa se faca în timp scurt -repornire automata în cazul întreruperii accidentale a tensiunii de alimentare -se poate realiza orice succesiune si durata de culoare pentru semafoare
-sistemul poate functiona independent sau cu detectoare de trafic -se pot comanda pâna la 16 semafoare cu posibilitate de extindere pâna la 32 -exista 16 canale de intrare pentru conectarea detectoarelor de trafic sau buton pieton -se pot rula programe de autotestare -la cererea beneficiarului se poate modifica atât structura automatului, posibilitatile de intercomunicare , cât si programele de baza
5. Solutii de viitor
In viitorul apropiat, semafoarele din New York vor fi atat de inteligente, incat se vor declansa in functie de conditiile de aglomeratie din trafic: senzori special creati si corelati la un sistem digital nou vor detecta faptul ca, intr-o anumita zona, s-a creat o situatie de trafic congestionat. Totul costa 1,6 milioane de dolari.
In mod automat, se declanseaza o noua functiune a semafoarelor, tocmai in scopul de a descongestiona cozile lungi create in urma aglomerarii traficului. Scopul sistemului "Midtown in Motion" este de a cauta solutii posibile pentru rezolvarea acestei probleme intr-una dintre cele mai circulate zone ale orasului New York, Midtown Manhattan, unde de multe ori traficul ramane blocat ore in sir.
Astfel, 32 de videocamere amplasate in diferite puncte ale cartierului si 100 de senzori capabili sa detecteze situatia traficului pe drumurile rutiere vor transmite datele captate la un centru de control. Sistemul, pe baza informatiilor "in curs de desfasurare" transmise in mod constant, va calcula in mod automat traseele posibile pentru evitarea drumurilor blocate de trafic, indicandu-le conducatorilor de autovehicule dotati cu un dispozitiv special E-Zpass. Constructorul auto german de masini premium Audi testeaza un sistem de comunicare intre masini si semafoare care ar permite soferilor sa obtina consumuri mai reduse de carburant si o calatorie mai lina prin oras. Sistemul poarta numele travolution si a fost lansat de Audi in orasul sau de casa, Ingolstadt, inca din 2006. Sistemul a fost perfectionat pana in prezent. Acum patru ani, introducerea acestuia s-a tradus prin scaderea cu 17% a consumului de carburant pentru masina echipata cu el. Mai nou, travolution comunica wireless cu sistemul de semafoare si transforma datele primite de la infrastructura rutiera in mesaje vizuale pentru sofer. Astfel, cel de la volan va sti cu ce viteza sa ruleze pentru a prinde pe verde urmatorul semafor. Acest lucru poate fi facut de catre sofer, dar el poate sa delege aceasta atributie sistemului cruise control adaptiv (ACC). Sistemul va mentine constanta distanta fata de masina din fata, va accelera si va frana in functie de conditiile de trafic. Daca masina este oprita la semafor, soferul va putea vedea pe afisajul masinii in cate secunde se va face verde. Pe de alta parte, schimbarea in galben si apoi rosu a unui semafor va fi anuntata prin semnale vizuale si acustice in masina, sau chiar prin taierea scurta a puterii motorului.
Daca sistemul ar fi implementat in toate orasele din Germania, emisiile de dioxid de carbon ar fi reduse cu doua milioane de tone anual, echivalentul a 15% din emisiile generate de masini in orase. Audi a mai adaugat o facilitate de confort sistemului travolution, aceea de a putea plati electronic parcarea sau realimentarile cu carburant. Teste BMW Cercetarea realizata de cei de la BMW este foarte simpla. Prima data acestia au studiat "valurile verzi", secvente de patru semnale care pot fi sincronizate pentru un trafic mai bun. Prin simpla schimbare a timpului de emitere de lumini ale unui semafor, cei de la BMW au reusit sa scada consumul de combustibil al modelului testat, un BMW 530d, de la 10,6 l/100 km pana la 5,6 l/100 km. Totusi, cei care au facut testul declara ca in realitate asa ceva nu va fi posibil, dar o sincronizare mai buna a semafoarelor, ar ajuta conducatorii auto sa reduca consumul de combustibil cu aproximativ 10 - 15%. Germania si SUA Daca in Germania acest sistem inteligent ar putea sa intre mai rapid in vigoare, reprezentantii BMW din Statele Unite ale Americii au inceput deja intalnirile cu oficialii Departamentului de Transport din America de Nord pentru discutiile legate de o imbunatatire a actualului sistem de semaforizare. "In ziua de azi semafoarele au abilitati limitate de detectie. Sistemele cele mai evoluate au detectoare capabile sa masoare distanta si viteza sau numarul de masini. In Statele Unite ale Americii nu exista asa ceva", a delcarat Dirk Kessler, managerul departamentului de Tehnologia si managementul Traficului in cadrul BMW. Intersecţiile semaforizate oferă posibilitatea traversării mult mai simple singurele probleme apărând la schimbarea direcţiei de mers a autovehiculelor spre dreapta şi uneori spre stânga, atunci când atât pietonii cât şi vehiculele pot trece. În schimb rămân posibile accidente grave atunci când autovehiculele pătrund în intersecţie cu viteză mare pe culoarea roşie a semaforului. Amplasare traversărilor la o oarecare distanţă de punctele de conflict vehicul- vehicul rămâne, în cazul intersecţiilor giratorii un mare avantaj ce permite îndreptarea atenţiei conducătorului auto pe rând asupra
pietonilor şi asupra altor autovehicule.
Categoriile speciale de pietoni cum ar fi copii, bătrânii şi persoanele cu handicap întîmpină dificultăţi la traversarea străzilor unde nu există semafoare şi eventual semnale acustice. Pentru aceste categorii traversarea unei intersecţii giratoare va fi o problemă destul de mare. In timp ce americanii îşi sincronizează semafoarele pentru a înlesni fluxul de trafic şi dezvoltă aplicaţii care să-i ajute pe şoferi să găsească locuri de parcare, multe oraşe europene fac exact opusul: declară război făţiş maşinilor, scrie New York Times. Metodele diferă de la o ţară la alta, însă misiunea este clară: scumpirea mersului pe patru roţi şi împingerea şoferilor spre mijloace de transport eco friendly. Oraşe precum Viena, Munchen sau Copenhaga au închis străzi întregi unde nu întâlneşti picior de maşină, în timp ce programele de bike sharing au muşcat din benzile destinate odinioară traficului auto. Şoferii din Londra şi din Stockholm plătesc sume mari pentru a intra în centrul oraşelor, iar oraşele germane se alătură în număr din ce în ce mai mare unei reţele naţionale de “zone ecologice” în care pot pătrunde doar autoturismele cu emisii scăzute de CO2.
În Zurich, autorităţile au plasat semafoare foarte apropiate unele de altele pe drumurile din oraş, cauzând întârzieri şi frustrare în rândul navetiştilor, şi au extins reţeaua de tramvaie, care au libertatea de a schimba culoarea semaforului în favoarea lor, obligându-le pe maşini să oprească. În unele părţi ale oraşului, zebrele încep să migreze înapoi în junglă, lăsându-le pietonilor libertatea de a traversa pe unde şi când vor ei şi limitând viteza maşinilor. Alte oraşe fac loc mall-urilor şi blocurilor de locuinţe, însă restricţionează sever numărul de locuri de parcare. Parcatul pe străzi începe să dispară (mai puţin în Bucureşti, am putea adăuga), iar atenţia este îndreptată înspre pietoni. Spre deosebire de SUA, oraşele europene sunt mai însufleţite să ia astfel de măsuri. Construite în mare parte înainte de explozia autor, drumurile lor înguste nu sunt capabile să susţină un trafic intens. Costurile europene pe kilometru în materie de şofat sunt de trei ori mai mari decât în Statele Unite. Statele membre UE şi-au dat seama că nu pot atinge obiectivele
trasate prin Protocolul de la Kyoto, la care SUA nu au aderat până acum şi nici pe cele trasate de Organizaţia Mondială a Sănătăţii privind poluarea aerului dacă nu înfrânează dominaţia maşinilor. În Zurich, 91% dintre parlamentarii elveţienii iau tramvaiul până la locul de muncă, iar în Copenhaga, clădirea de birouri în care lucrează Peder Jensen, responsabil cu energia şi transportul la Agenţia Europeană de Mediu, are prevăzute 150 de locuri pentru biciclete şi unul singur pentru maşini, destinat unei persoane cu dizabilităţi. Să sperăm că trendul va îngloba în iureşul său şi România, unde, cel puţin în Bucureşti, maşinile încă sunt mai importante decât oamenii.
6. Concluzii Am introdus conceptul de armonizare ca parte a tehnologiei de optimizare a controlului traficului în zonele de re ţele stradale urbane. Este cunoscut faptul c ă întârzierile din trafic provoac ă disconfort şi frustrare, accidente, pierderi de timp şi de bani, creşterea consumului de combustibil şi de poluare a aerului. Prin micşorarea întârzierilor, drumurile existente sunt mai eficient folosite, iar condiţiile de mers ale şoferilor şi situaţia ecologică sunt îmbunătăţite. Din aceste motive, orice progres în această direcţie reprezintă un câştig important economic şi de mediu. Procesul de calcul iterativ asociat conduce la cea mai bună aproximare a unei progresii omnidirecţionale. Aceasta înseamnă că regimul de control rezultat produce pentru toate intersecţiile minimul sumei timpilor de întârziere datoraţi luminii roşii şi a timpilor de verde nefolosiţi. Cu alte cuvinte se poate mări fluxul de trafic pentru drumuri existente. Sistemul a fost testat în laborator pe o varietate de scenarii (condiţii geometrice şi de trafic) şi s-a comportat conform aşteptărilor. Sincronizarea semafoarelor din trafic pentru a furniza o progresie de-a lungul unei artere reduce substanţial întârzierile datorate opririlor şi consumul de combustibil. Semnalul sincronizat trebuie să poată reacţiona la volume de trafic şi viteze diferite pe durata zilei (ex: orele de vârf şi perioada din afara orelor de vârf) şi la schimbări temporare ale volumelor de trafic care traversează intersecţia şi a celor ce virează.
COORDONAREA SEMAFOARELOR DE TRAFIC
CUPRINS I. II. III. IV. V. VI.
Introducere…… .………………………………………………………………………………………….1 Sistemul progresiv simplu („unda verde")..………………………………………………………………2 Mecanisme pentru interconectarea semafoarelor ………………………………………….......................4 Automat pentru sincronizarea semafoarelor din intersectii succesive……………………...................11 Solutii de viitor………………………………………………………………………………………..13 Concluzii………………………………………………………………………………………………..17
