Sistema de control dinámico de semáforos

¡La necesidad!

Uno de los principales problemas que se encuentran en cualquier ciudad metropolitana es la congestión del tráfico. Quedarse atrapado entre el tráfico pesado es un dolor de cabeza para cada persona que conduce el vehículo e incluso para la policía de tránsito en el control de tránsito.

Una de las formas más antiguas de gestionar el tráfico era desplegar un guardián de tráfico en cada cruce y controlar manualmente la afluencia de tráfico a través de señales manuales. Sin embargo, era bastante engorroso y luego surgió la necesidad de otro tipo de control: el uso de semáforos.

Los controladores de semáforos tradicionales usaban un horario fijo predeterminado para la afluencia de tráfico en cada dirección del cruce. El controlador era un controlador electromecánico compuesto por sistemas mecánicos accionados eléctricamente. Consta de tres partes principales: un temporizador de marcación, un solenoide y un conjunto de levas. Un motor y un conjunto de engranajes operan el temporizador de cuadrante que a su vez es responsable de encender o apagar un solenoide que a su vez opera un conjunto de levas que es responsable de suministrar corriente en cada indicación de señal. El temporizador de marcación se utiliza para proporcionar intervalos repetitivos de duración fija.

Sin embargo, la idea misma de un controlador de semáforo de tiempo fijo no es práctica para ciudades con flujo de tráfico variable. Por esta razón, se necesita un sistema de control de tráfico dinámico, que controle los semáforos de acuerdo con la densidad del tráfico.

¿Cómo es un sistema de control de tráfico dinámico?

  • Una pantalla: Esta es la pantalla de semáforo básica que puede ver el conductor del vehículo o el viajero. Puede ser una lámpara de descarga incandescente convencional o un arreglo de LED.
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Una pantalla de semáforos
  • Una unidad de detección: Esta es la unidad que detecta la presencia de vehículos y envía esta información al controlador para su procesamiento.

Prácticamente, hay dos tipos de detectores:

  • Detector de bucle inductivo: Consiste en una bobina de alambre incrustada en una ranura en la superficie de la carretera que se sella con una goma. Detecta cambios de frecuencia. La bobina de inductancia está conectada al detector que detecta el cambio en la frecuencia de resonancia del bucle de la bobina y, en consecuencia, controla la activación del relé que se utiliza para activar los semáforos. Básicamente, funciona según el principio de que a medida que un automóvil se mueve sobre la bobina del inductor, la inductancia de la bobina disminuye. Esta disminución de la inductancia hace que aumente la frecuencia de resonancia u oscilación y, en consecuencia, la unidad electrónica envía impulsos eléctricos a la unidad de control para controlar el encendido de los semáforos. Sin embargo, una desventaja de dicho sistema es que los bucles del inductor son propensos a la interferencia electromagnética, es decir, la radiación electromagnética de otros dispositivos también puede afectar el campo magnético y, por lo tanto, la inductancia del carrete. También son más propensos a averías y requieren altos costos de instalación y también causan interrupciones en el tráfico.
Control de semáforos mediante un detector de bucle inductivo
Control de semáforos mediante un detector de bucle inductivo
  • Sensores montados en poste: Puede ser un simple arreglo de IRLED-Fotodiodo o una unidad de detección de video que puede detectar la presencia de vehículos. Funciona según el principio de que cuando un coche pasa entre el emisor de infrarrojos y el receptor de infrarrojos, la luz de infrarrojos se bloquea y, por lo tanto, aumenta la resistencia del fotodiodo. Este cambio en la resistencia se puede convertir en impulsos eléctricos, que se utilizan para controlar los semáforos.
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Control de semáforos mediante sensores montados en postes
Control de semáforos mediante sensores montados en postes
  • Una unidad de control: Es la unidad que recibe la salida del detector que da una indicación de la presencia de vehículos y así realiza un cálculo de la densidad del tráfico y controla la unidad de visualización en consecuencia. Puede ser una computadora con microprocesador o un simple microcontrolador.
una unidad de control
una unidad de control

Una demostración simple del control de semáforos basado en la densidad usando sensores infrarrojos

Se puede hacer un prototipo de sistema de control de semáforos utilizando sensores infrarrojos, así como microcontroladores y LED, que pueden ser útiles para la aplicación de control de semáforos en tiempo real, dependiendo de la densidad del tráfico. El cruce considerado aquí es un cruce de 4 lados con flujo de tráfico en cada lado en una sola dirección. El sistema consta de los siguientes tres componentes principales:

  • Unidad de visualización: consta de 3 LED: verde, rojo y ámbar a cada lado de la unión, con un total de 12 LED.
  • Unidad de detección: consiste en un arreglo de fotodiodos y una combinación de LED IR en cada cruce que detecta la presencia de vehículos al detectar el cambio en la resistencia.
  • Unidad de control: consta de un microcontrolador que recibe la salida del sensor IR y controla el brillo de los LED en consecuencia.
Un prototipo de control de semáforo basado en la densidad
Un prototipo de control de semáforo basado en la densidad
Diagrama de bloques que muestra el control de semáforos basado en la densidad
Diagrama de bloques que muestra el control de semáforos basado en la densidad

En condiciones normales, es decir, cuando no hay ningún vehículo en la carretera, el emisor IR o LED IR transmite luz IR que es recibida por el fotodiodo, que se vuelve conductor. Cuando el fotodiodo conduce, el transistor correspondiente también conduce, proporcionando una señal lógica baja en la salida del microcontrolador. El mismo principio funciona para todos los demás arreglos de sensor-transistor IR. El microcontrolador hace que cada LED brille durante un tiempo determinado.

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Ahora bien, si hay presencia de vehículos, la comunicación entre el emisor IR y el receptor se interrumpe, es decir, el fotodiodo recibe menos o ninguna luz del diodo IR y, en consecuencia, la corriente de base al transistor disminuye, lo que eventualmente hace que el conductor se vaya. fuera del estado Esto provoca una salida de señal lógica alta del transistor al microcontrolador. En consecuencia, el microcontrolador cambia el tiempo de brillo del LED verde de la unión correspondiente a un valor más alto.

Por lo tanto, a medida que aumenta la cantidad de vehículos, la luz verde brilla por más tiempo, lo que permite un flujo rápido de tráfico desde el costado del cruce.

Entonces, ahora tenemos una breve idea sobre cómo controlar los semáforos usando diferentes medios. ¿Qué tal el control a través del propio vehículo, como la comunicación entre el vehículo y los semáforos? Este sistema ya está en uso en algunas partes del mundo. Infórmate y da tu opinión.

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Javired
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