In che modo un semaforo rileva la vicinanza dei veicoli?

Alcuni semafori non funzionano periodicamente ma rilevano invece quando un'auto si trova nelle vicinanze e poi diventa verde. Ho sentito che usano un sensore magnetico incorporato nella strada per percepire le auto mentre si avvicinano. È corretto? Usano anche altri mezzi?

Come altri hanno affermato in precedenza, i circuiti a induzione sono il metodo principale - il più affidabile: le bobine (di solito solo diversi anelli di filo) incorporate nella strada; alimentata data frequenza da un generatore, in presenza di metallo la frequenza del circuito LC cambia e la circuiteria del sensore rileva il cambio di frequenza, producendo un segnale di presenza. In alcuni casi questi potrebbero non rilevare le biciclette, ma sono di gran lunga più comuni in quanto non sono influenzati dalle condizioni meteorologiche (o più precisamente, il circuito di rilevamento si sintonizza su lenti cambiamenti di frequenza causati dalle condizioni meteorologiche) e sono immuni da false accidentali positivi. Nota che i loop possono essere localizzati (~ 2m) o coprire una parte lunga di una corsia.

Il rilevamento viene eseguito da carte come queste:

e mediante anelli di induzione realizzati con filo posato in scanalature come queste:

o posizionati in tubi sotto il manto stradale al momento della costruzione (nella foto è presente un anello per il rilevamento del tram, ma i circuiti precostruiti sono simili)

Videorilevazione: le telecamere che si collegano a una scheda specializzata con "zone di rilevamento" definite tramite software specializzato rilevano i veicoli. Sono vulnerabili alle intemperie e tendono a produrre falsi positivi dall'abbagliamento dei fari delle automobili, dalle ombre dei veicoli sulla corsia vicina e simili, ma in alcuni casi - soprattutto dove la superficie stradale rende impossibile l'installazione di circuiti di rilevamento (ghiaia o fondo stradale difettoso) sono preferiti. Inoltre, le schede di rilevamento video sono significativamente più costose rispetto alle schede per i circuiti di rilevamento.

Esistono alcune tecniche meno utilizzate come la geomagnetica (rilevamento dei cambiamenti nel campo magnetico; dipendono in gran parte dalle dimensioni del veicolo, quindi un camion di grandi dimensioni può attivare un sensore nella corsia vicina - ma sono più durevoli), radar (rileva solo i veicoli in movimento ^* - ma sono spesso utilizzati per rilevare i pedoni poiché raramente rimangono immobili), laser (misurazione della distanza dalla superficie stradale; il veicolo nel modo in cui cambia la distanza misurata. Abbastanza affidabile ma solo rilevamento del punto, nessun rilevamento dell'area).

Di seguito è mostrato un sensore geomagnetico:

e sensori radar (corto raggio per pedoni e biciclette, lungo raggio, per automobili):

Ho sentito parlare di pneumatica e piezzoelettrica, ma non li ho mai visti in uso per il controllo del traffico - probabilmente problemi di usura e durata; So che questi sono usati per barriere automatizzate per parcheggi, ma ovviamente supportano un ordine di grandezza inferiore al traffico.

Per il traffico di trasporto urbano, i veicoli sono dotati di un computer di bordo con radio a corto raggio (fino a 500 m) e GPS e trasmettono messaggi sull'immissione di "punti di controllo" predefiniti al sistema del traffico, insieme a dati su direzione di svolta prevista, ritardo rispetto al programma e alcuni altri, consentendo al controller di stabilire le priorità. Un'alternativa è un sistema che alimenta la posizione del veicolo a un'unità centrale, che quindi contatta i controllori con messaggi sulla priorità di questi veicoli.

Infine, le telecamere / i sensori che rilevano le luci stroboscopiche di frequenza specifica danno la priorità immediata ai veicoli di emergenza in arrivo. (e scatta una foto del veicolo in questione, per evitare abusi).

I controllori possono comunicare tra loro e condividere i loro stati di rivelatore, quindi due controllori possono utilizzare i rivelatori di ciascuno, ad esempio quando si trovano a breve distanza l'uno dall'altro.

Due anelli di induzione a breve distanza (~ 1 m) l'uno dall'altro vengono utilizzati per determinare la velocità e la lunghezza dei veicoli, rendendo possibile l'adattamento a veicoli più lunghi o più lenti. Un'altra applicazione di coppie di circuiti di rilevamento vicini l'uno all'altro è nei rivelatori direzionali: in base all'ordine in cui sono attivati ​​i circuiti adiacenti, è possibile determinare la direzione in cui si muove il veicolo. Questo è usato raramente per le auto ma se una singola linea ferroviaria con tram (vagoni) che si muovono in entrambe le direzioni attraversa una strada, la stessa coppia di rilevatori può attivare il semaforo verde per il veicolo e quindi registrarlo finito attraversando la strada, indipendentemente da della sua direzione poiché le coppie possono generare segnali di "avvicinamento / partenza".

Uno speciale rivelatore "virtuale" composto da due anelli in una corsia in una distanza considerevole misura la lunghezza della coda delle auto, consentendo la previsione del tempo necessario per liberare la corsia (e rendendo praticabili le "visualizzazioni del conto alla rovescia").

Un altro tipo speciale di rivelatore è un "blocco", posizionato al centro dell'attraversamento (telecamera) o dietro di esso, sulla corsia "in partenza" (di solito un circuito di rilevamento); il suo scopo è di ritardare / bloccare l'ingresso fino a quando l'attraversamento non viene lasciato libero, o impedire di bloccarlo se un ingorgo si è formato nella corsia di "uscita" e i nuovi veicoli non sarebbero in grado di partire.

Si noti che questo è il set "standard", ma poiché i controller possono accettare un segnale standardizzato a 24 V / "contatto", è possibile utilizzare qualsiasi sorgente generica, ad esempio un telecomando a infrarossi per abilitare quella direzione specifica utilizzata in casi dello 0,1% , attivato dal proprietario della casa con vialetto proprio nell'incrocio o da un grilletto manuale da un cancello di fabbrica per consentire a un camion di entrare / uscire, o qualunque necessità si presenti.

Di seguito è riportata una scheda generica 16 ingressi / 16 uscite. Questi sono generalmente utilizzati per pulsanti (e lampade) pedonali, ma possono fornire segnale da fonti arbitrarie e controllare dispositivi end-point arbitrari.

In alcune città i rivelatori lavorano in "coppie" di due tipi; ad esempio i circuiti di rilevamento sono molto affidabili per il rilevamento di veicoli, ma le sollecitazioni meccaniche dovute al trasporto pesante possono danneggiarli e ripararli non è cosa da poco. La scheda è in grado di rilevare un circuito danneggiato (di solito circuito aperto -> nessuna frequenza o corto circuito -> frequenza molto alta) e in tal caso il controller inizia a utilizzare un sensore di backup, ad esempio radar o laser.

E solo uno screenshot di uno dei controller che mostra la mappa con i rivelatori che mostrano il loro stato in tempo reale (blu = attivo). Nota che rilevatore all'estrema destra - non appartiene a questo controller; sono dati compositi da un controllore vicino, in modo tale che la strada breve che collega i due non venga congestionata - fintanto che ci sono auto in attesa nella potenziale zona di congestione, non sarà più consentito l'accesso dalle altre direzioni.

^* Si noti che mentre i rilevatori radar possono rilevare solo auto in movimento, ciò non significa che non possano essere utilizzati come soluzione autonoma ("solo supporto"). A volte i circuiti a induzione sono anche collocati in posizioni sbagliate (per vari motivi, non ultima l'investitore), quindi le macchine si fermano dietro / tra di loro e non le innescano durante il semaforo rosso. Questo non è ancora un grosso problema in quanto qualsiasi rilevatore può essere impostato come uno con "memoria". Qualsiasi veicolo che attivi momentaneamente un tale rivelatore fa sì che mantenga lo stato attivo fino alla luce verde sulla corsia associata, quindi si comporta normalmente ("smemorato") durante la luce verde. Si noti inoltre che questo è il comportamento predefinito per i pulsanti pedonali.

Naturalmente questo non è l'ideale, in quanto un veicolo potrebbe rimanere bloccato fuori dalla zona di rilevamento esattamente durante il passaggio da verde a rosso o (diciamo, a causa di un errore del conducente) perdere l'intero ciclo verde. Tuttavia, si tratta di casi relativamente rari, soprattutto se un altro veicolo in avvicinamento in genere attiverà comunque il rivelatore.

Esistono due tecniche comunemente in uso.

Il primo sono i circuiti a induzione tagliati sul fondo stradale. Il metallo nella carrozzeria di un veicolo induce una corrente nel circuito, mentre il veicolo vi passa sopra.

(foto di dominio pubblico da Wikipedia)

L'altro è telecamere / radar (o microonde Doppler per veicoli in movimento, o infrarossi per veicoli statici sulla linea di arresto), generalmente montati sopra il semaforo:

(immagine dal sito DfT archiviato nel Regno Unito )

Esistono altre tecniche, molto più rare, che potrebbero includere la videocamera a luce visibile per circostanze speciali; e anelli pneumatici per luci temporanee. Oh, e qualcuno da qualche parte ha probabilmente usato anche sensori piezoelettrici.

Il circuito di induzione è il più affidabile per la commutazione su richiesta. Sebbene abbia il lato negativo che le motociclette sono più difficili da rilevare perché hanno meno metallo da rilevare. esiste un problema simile per le auto in fibra di carbonio.

Il radar viene in genere utilizzato solo per estendere i tempi verdi in quanto può rilevare in modo affidabile solo i veicoli in movimento.

Alcune intersezioni utilizzano una telecamera e il riconoscimento delle immagini per attivare i rilevatori virtuali. Questi hanno il vantaggio di poter gestire un camion che scarica proprio all'incrocio (ignorandolo e spostando il punto per rilevarlo accanto ad esso.

I veicoli di trasporto pubblico (tram e autobus) possono essere dotati di transponder che accedono ad anelli speciali che consentono al controllore di intersezione di sapere in che modo deve andare l'autobus e di renderlo verde in anticipo ed estendere il verde oltre il limite normale (o dargli verde affatto).