Sisteme Inteligente de Management al Traficului si Monitorizare a Drumurilor

Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea TransporturiMaster SIT

Proiect

Cercetare stiintifica

Dr. ing. Prof. Florin Nemtanu Masterand: Muntean Radu SISTEME INTELIGENTE DE MANAGEMENT AL TRAFICULUI

I MONITORIZARE A DRUMURILORAcest proiect prezint aplicaii de gestiune a traficului i monitorizare a drumurilor folosind ultimele generaii de sisteme IT i de telecomunicaii mobile. Un sistem inteligent cu funcie de auto-nvaare este propus pentru intersecii semaforizate urbane. Acest sistem permite reglarea automat a timpilor de verde n funcie de traficul din intersecie precum i n funcie de traficul din interseciile din amonte i aval.

Un sistem de montorizare de la distan a strii drumurilor este de asemenea introdus. Acest sistem face uz de echipamente moderne de comunicaii pentru citirea i transmiterea periodic la distan a unor parametrii: temperatura la nivelul carosabilului, umiditatea, intensitatea vntului i greutatea vehiculelor.

1. Sistem inteligent de semaforizare

Sistemele tradiionale de semaforizare constau n fixarea timpilor de verde pentru fiecare sens de mers n funcie de msurtori de trafic. Aceti timpi de verde rmn constani pe o perioada foarte lung de timp. Aceast soluie ns are dezavantajul major c nu ine cont de condiiile de trafic cotidiene, respectiv anumite vrfuri de trafic pe anumite perioade orare. In consecin, un sistem inteligent de semaforizare trebuie s ia n calcul valorile de trafic auto precum i s i adapteze n permanen timpii de verde la aceste condiii. Mai mult de att, n stabilirea timpului de verde pentru un sens trebuie luate n considerare i valorile de trafic de la interseciile din amonte i aval.

Soluia prezent n aceast lucrare are dou caracterisitici importante: o msurare continu a traficului n intersecii i o comunicare a valorilor de trafic ntre intersecii pentru stabilirea timpului optim de verde.

Msurarea traficului ntr-o intersecie trebuie s in cont nu numai de numrul de vehicule ct i de tipul lor, respectiv lungimea acestora. Astfel, senzorii bazai pe efect Doppler sunt cei mai recomandai, datorit capacitaii de a da att informaii despre numrul de vehicule ct i despre tipul acestora. Valorile de trafic astfel obinute sunt transmise unei unitai de calcul (UC) a interseciei. O schem de reprezentare funcional a UC este prezentat n Figura 1

Unitatea central primete valorile de trafic din intersecie precum i de la intersecii din aval i/sau amonte. Aceste ultime valori funcioneaz ca i valori de corecie pentru timpul de verde rezultat n urma indicatorului de trafic din intersecie.

n urma msuratorilor de trafic se poate caracteriza statistic o intersecie prin densitatea temporal de probabilitate a numrului de vehicule. O astfel de informaie statistic este utilizat de asemenea n calculul timpului de verde n special n faza de iniializare a sa.

Figura 1: Modelul UCNL este numrul de vehicule msurat n intersecie;

N1a este numrul de vehicule msurat n prima intersecie din aval;

N2a este numrul de vehicule msurat n a doua intersecie din aval;

N1v este numrul de maini msurat n prima intersecie din amonte;

tv1 este timpul de verde rezultat.Sistemul prezentat funcioneaz ca o bucl de revers (feedback) astfel c este adaptabil la condiiile de trafic. Impunnd nite constrngeri referitoare la timpul maxim i minim de verde se pot evita anomalii de funcionare, respectiv verde permanent sau rou permanent.O schem logic de funcionare a algoritmului de adaptare este prezentat n Figura 2.Noutatea sistemului prezentat const n comunicarea informaiilor de trafic ntre intersecii astfel nct se creeaz o interdependen ntre acestea n ceea ce priveste alocarea timpilor de verde. Acest lucru duce la o optimizare a managementului de trafic i evitarea blocajului n intersecii.Transmisia datelor de la UC a unei intersecii la alta se face wireless, existnd dou posibilitai:

1. Transmisie de date GPRS folosind o reea securizat VPN (Virtual Private Network) 2. O conexiune radio n banda de 2.4 GHz, aa numit sistem ZigBee.Prima variant are avantajul unei acoperiri bune a reelei GSM, ns dezavantajul este costul transmisiei de date adiional pe lng cel de implementare.A doua variant are avantajul eliminrii costului transmisiei de date, ns este necesar crearea mai multor puncte de acces pentru o reea mobil suficient de mare.Toate datele care circul ntre intersecii sunt preluate de o unitate de calcul master. Aceast unitate centralizeaz toate datele n scopul pstrrii acestora pentru prelucrri ulterioare. De asemenea, prin UC Master se poate interveni peste sistemul adaptiv i se pot modifica parametrii n cazuri speciale, ca de exemplu crearea unei unde de verde.

Figura 2: Schema logic de funcionare2. Sistem de monitorizare de la distan a strii drumurilorn multe aplicaii controlul unor echipamente i/sau monitorizarea unor parametrii ai acestora de la distan este necesar n scopul creterii eficienei activitilor de ntreinere. Tehnologii de ultima or n telecomunicaii pot fi folosite, care permit comunicarea cu locaii ndeprtate fr a fi nevoie de legturi de date clasice, pe fir. Tehnologia GPRS (General Packet Radio Switched) este una din principalele metode de realizare a schimbului de date cu locaiile ndeprtate.

Aplicaia

- Monitorizarea de parametrii meteorologici pe diferite tronsoane de drumuri;

- Monitorizarea greutaii pe ax a vehiculelor i depistarea automat a depairii valorilor maxime admise;

- Toate procedurile de msurare i monitorizare a parametrilor se efectueaz prin sisteme de transmisii de date GPRS.

Parametrii de msurat i monitorizat:

- Temperatura i umiditatea la nivelul carosabilului;

- Greutatea pe ax a vehiculelor;

- Intensitatea vntului.

Soluia prezentatEchipamentele de transmisie a datelor comunic prin GPRS direct cu serverul de comunicaie i stocare a datelor. Conexiunea se realizeaz printr-o reea GSM folosind o soluie Virtual Private Network (VPN) care asigur de asemenea i confidenialitatea datelor culese din teritoriu.

Comunicaia ntre echipamente i server se face n dublu sens, schimbndu-se informaie util precum i comenzi (Figura 3).

Figura 3. Sistemul de monitorizare a drumurilorEchipamentele de transmisie a datelor i senzorii se monteaz n diverse locaii unde se dorete monitorizarea parametrilor, fiind necesar asigurarea unei surse de energie electric convenional sau alternativ (eolian, fotocelule etc.). Datele care ajung la server sunt stocate local ntr-o baz de date putnd fi accesate de ctre utilizatorii sistemului.Utilizatorii care folosesc aplicaiile de monitorizare pot accesa datele fie local, din aceeai reea intern (LAN) cu serverul, fie prin Internet.Aplicaia de monitorizare conine totalitatea funciilor necesare raportrii parametrilor citii i a interpretrii acestor date conform cu activitile specifice (ex. depire de greutate maxim pe ax a unui vehicul).

Avantajele sistemului

Sistemul prezentat monitorizeaz un numr mare de locaii (peste 3000) fr a fi nevoie de controlul periodic al acestora de ctre personal uman. Costurile de exploatare sunt reduse datorit tehnologiei GPRS unde se plteste doar traficul de date transmis indiferent de timpul de conectare. Creterea eficienei procesului de monitorizare a strii drumurilor prin cunoaterea permanent a parametrilor meteorologici n diferite zone.Automatizarea procesului de verificare a greuttii maxime admise pe drumuri prin utilizarea senzorilor de greutate i identificarea vehiculelor cu camere de luat vederi.

Concluzii

Soluiile prezentate n aceast lucrare folosesc tehnologii IT i de telecomunicaii moderne, de ultima ora pentru a eficientiza managementul traficului n zone urbane i pentru a monitoriza starea drumurilor n general i n zone greu accesibile n special.Aceste aplicaii aduc un aport important n eficientizarea activitilor de ntreinere a drumurilor, siguran rutier i management al a traficului.

Bibliografie F. Dan., R. Murean - Intersecii semaforizate. Poluare i optimizare Ed Mediamira 2002

E. Rappaport - Wireless Communication Systems, Wiley and Sons, 2002PAGE 1