System samoprogramowalnych sygnalizacji świetlnych

Abstract

Problemem dzisiejszego Świata jest nierównomierne zagęszczenie ludności, a co za tym idzie w niektórych miejscach gęstość zaludnienia znacznie przekracza średnią danego kraju. Najmocniej ten problem widać w miastach. Codzienna droga samochodem do pracy to dla niektórych nierzadko godzina poświęcona na przejechanie pięciu kilometrów. Jednak nie zawsze miasto może sobie pozwolić na poszerzenie drogi w ciasno zabudowanych centrach. Dlatego szybkość przejazdu zależy przede wszystkim od sprawnie działającej sygnalizacji świetlnej. Zdarzają się sytuacje, gdy w jednym kierunku stoi sznur samochodów, bo mają czerwone światło, podczas gdy w przeciwnym kierunku nie przejeżdża ani jeden samochód. Rozwiązaniem jest system sygnalizacji świetlnych, który sam będzie sterować sygnalizacją zależnie od sytuacji. Taki system powinien być jeden wspólny dla całego miasta, dzięki czemu kolejne sygnalizatory będą skorelowane. Cały system powinien tworzyć zwyczajowe ścieżki przejazdu każdego pojazdu oraz minimalizować liczbę samochodów stojących do sygnalizacji świetlnej. Rozwiązanie tego typu z powodzeniem może być zastosowane w miastach wielkości Wrocławia czy Warszawy. W mniejszych miastach opłacalność takiego przedsięwzięcia jest zbyt mała, a w dużych aglomeracjach, jak Londyn, sprawnie działają systemy zarządzane przez operatorów obserwujących ruch przy danym skrzyżowaniu przez kamery i reagujących zgodnie z doświadczeniem, poza tym złożoność takiego systemu byłaby zbyt duża.
Autor: Tomasz PóŁTORACZYK

1. WSTĘP

1.1. SPECYFIKA PROBLEMU

Dzisiejsze miasta borykają się z problemem zbyt dużej liczby samochodów przejeżdżających każdego dnia przez centrum. Niektóre miasta, jak Oslo, wprowadzają opłaty za wjazd do centrum, inne - jak Warszawa - wprowadzają tanie bilety na komunikację miejską, próbując w ten sposób zachęcić do korzystania z niej. Jednak oba te rozwiązania wymagają od podróżnych pewnych wyrzeczeń. Najlepiej dla komunikacji byłoby, gdyby drogi były szersze, jednak jest to niemożliwe w ciasno zabudowanym centrum.

1.2. POMYSŁ NA ROZWIĄZANIE PROBLEMU

Wydaje się, że najlepiej będzie, gdy samochody będą sprawnie poruszać się po mieście, a przede wszystkim nie będą stały na czerwonym świetle w momencie, gdy w przeciwnym kierunku nie jadą żadne samochody. Można to uzyskać dzięki sprawnie działającej sygnalizacji świetlnej. System samoprogramowalnych sygnalizacji świetlnych daje możliwość uzyskania takiego efektu. System ten, aby skutecznie działać powinien być zainstalowany na głównych skrzyżowaniach miasta oraz przy głównych wjazdach do niego. Skrzyżowanie musi zostać wyposażone w kamery, które będą zdolne zarejestrować numer rejestracyjny pojazdu, dzięki któremu będzie można stworzyć zwyczajowe trasy danego pojazdu. Jedna kamera dla każdego pasa dojazdowego, jedna obserwująca drogę w pewnej odległości przed skrzyżowaniem oraz druga obserwująca zapełnienie pasa za skrzyżowaniem. Miejsce obserwacji kamer przedstawione jest na rysunku (Rys. 1). Dodatkowo potrzebne są pętle indukcyjne do dokładnego zliczania pojazdów jadących danym pasem, gdyż małe samochody czy motory mogą zostać nie zauważone przez kamery, jeśli zostaną zasłonięte przez większe pojazdy jak autobusy czy tiry. Każda kamera powinna robić zdjęcie akurat w momencie przejazdu nad pętlą indukcyjną, dzięki czemu zmniejszyć można ilość danych do analizy oraz przekazywać dane do komputera ze specjalistycznym oprogramowaniem oraz wyposażonym w karty DVR[3] umożliwiające odczyt z 16-tu kamer jednocześnie. Umożliwia to używanie jednego komputera dla nawet 32 kamer, bo jeden komputer osobisty, który jest stosunkowo tani, może mieć zainstalowane dwie takie karty. Dlatego analizuje on obrazy z jednego większego lub kilku mniejszych skrzyżowań i przypisuje jaka liczba samochodów stoi do świateł oraz wysyła tą liczbę do komputera głównego, który zbiera informacje, analizuje je oraz tworzy funkcje stojących samochodów i minimalizuje ją.