RssRss
LinkedinLinkedin
FacebookFacebook

Detekcja magnetyczna pojazdów

 

Ze względu na olbrzymi i stale rosnący ruch kołowy, w miastach budowane są skrzyżowania « inteligentne ». Ruch pojazdów i pieszych jest zarządzany w czasie rzeczywistym przez sterownik. Sterownik podejmuje decyzje na bazie danych dostarczanych przez urządzenia peryferyjne, detektory (video, radio lub indukcyjne). Czujniki te są bardzo wrażliwe na czynniki atmosferyczne i mechaniczne. Bardzo często przekazują do sterownika fałszywe dane, lub nie przekazują ich wcale. Opierając sie na takich danych urządzenie zarządzające pracuje wadliwie (zielone światło dla nieistniejącej kolumny pojazdów), lub przechodzi do pracy sekwencyjnej. 

Czujnik.jpg

 

Przedmiotem projektu jest detektor magnetyczny pojazdów – urządzenie badające zaburzenia pola magnetycznego Ziemi wywołane przez przejeżdżające w bezpośredniej odległości pojazdy.

 

umieszczenie detektorow

Ilustracja 1: Umieszczenie detektorów

 

Parametry detektora muszą być tak dobrane by pojazd nie wzbudził detektora znajdującego się na sąsiednim pasie. Dzięki temu możliwe jest odczytanie intencji kierowcy co do kierunki w jakim zamierza poruszać się na skrzyżowaniu. Czas wzbudzenia czujnika określa prędkość z jaką się pojazd a wartość zakłócenia określa jego masę. Informacje te przesłane do sterownika wpływają na sterowanie kierunkiem przepływu ruchu ulicznego. Przykładowo ciężarówka nadjeżdżająca z prędkością 80km/h winna mieć dużo wyższy priorytet nad pojazdem osobowym poruszającym się z prędkością 40km/h. Zatrzymanie pojazdu o dużej masie skutkuje szybkim niszczeniem nawierzchni jezdni, dużą ilością hałasu i zanieczyszczaniem środowiska, gdyż rozpędzenie takiego pojazdu emituje wielokrotnie więcej spalin niż w przypadku samochodu osobowego.

 

Detektor działa na zasadzie pomiaru pola magnetycznego Ziemi. Nadjeżdżający pojazd zakłóca pole, dzięki czemu możliwa jest skuteczna detekcja. Poniżej przedstawiono rysunek obrazujący to zjawisko:

 

 zaklucenia pola

Ilustracja 2: Zakłócenia pola

 

Możliwe jest zidentyfikowanie rodzaju pojazdu (motor, samochód osobowy, samochód ciężarowy), gdyż różnią się pod względem stopnia zakłócenia pola. Parametry każdego z czujników muszą być tak dobrane by nie były wzbudzane przez pojazdy znajdujące się na innych pasach ruchu. W niektórych przypadkach jest to jednak wyjątkowo trudne do zrealizowania. Przejeżdżające pojazdy o dużej masie zakłócają również pole sąsiadujących czujników. Obniżenie czułości może być sposobem na rozwiązanie tego problemu, jednakże zakłóciłoby to prawidłową detekcję pojazdów o małej masie.

 

falszywa detekcja

lustracja 3: Fałszywa detekcja

 

W celu prawidłowej detekcji pojazdów na jezdniach wielopasmowych wydaje się być koniecznym stworzenie inteligentnej sieci czujników, które wysyła oprócz stanów zajętości wartości odkształcenia pola magnetycznego ziemi. Urządzenie zbiorcze porównuje różnice w wartościach sygnałów sąsiadujących czujników i na tej podstawie ocenia czy jest to jeden czy dwa pojazdy generujące zgłoszenie. Informacja o zajętości pasa drogowego może być przesyłana do stacji bazowej drogą radiową, dzięki czemu nie jest konieczne prowadzenie kabli do sterownika świateł. Wersja ta dedykowana jest do istniejących skrzyżowań gdzie projektant nie uwzględnił kanałów doprowadzających zasilania do czujników. Instalacja polega na wydrążeniu niewielkich otworów w podbudowie drogi i umieszczeniu tam czujników z własnym zasilaniem bateryjnym. Dzięki tak niewielkiej powierzchni i prostocie montażu koszty instalacji są minimalne a trwałość i odporność na zniszczenie wielokrotnie przewyższa obecnie stosowane rozwiązania. Drugim wariantem jest wersja kablowa dedykowana do nowoczesnych skrzyżowań, w których przewidziana jest instalacja czujników kablowych (indukcyjnych). W przygotowanych tunelach układane są czujniki w zadanych odległościach od skrzyżowania, jednakże nie ma tu konieczności ingerencji w strukturę asfaltu by ułożyć pętle indukcyjne. Zasada detekcji pozostaje niezmieniona, jednakże sygnały zajętości przekazywane są szyną danych bądź zestykiem prowadzonym z każdego czujnika. Dla jednopasmowych jezdni i prostych sterowników wystarczy sam zestyk – informacja o zajętości, jednakże na bardziej rozbudowanych skrzyżowaniach niezbędne jest przesyłanie większej ilości danych.

 

CzujnikMiWi.jpg

 

Oprogramowanie PC komunikuje się z punktem zbiorczym lub bezpośrednio z każdym z czujników. Dzięki takiemu rozwiązaniu konfiguracja każdego z detektorów odbywa się z jednego miejsca. Dodatkowo urządzenie wyposażone jest w moduł ethernetowy, dzięki czemu system może pracować w sieci internet. W przypadku awarii czujnika, niskiego poziomu baterii i innych ważnych zdarzeń wysyłany jest e-mail na podany adres informujący o zdarzeniu. Dzięki temu nadzór nad skrzyżowaniem jest prosty i mało kosztowny. Po odebraniu takiego e-maila użytkownik może zdalnie zaingerować w system bez konieczności wyjazdu ekipy na skrzyżowanie.