Wie erkennt eine Ampel die Nähe von Fahrzeugen?

Einige Ampeln funktionieren nicht in regelmäßigen Abständen, sondern erkennen, wenn ein Auto in der Nähe ist, und werden dann grün. Ich habe gehört, dass sie einen in die Straße eingebetteten Magnetsensor verwenden, um Autos zu erfassen, wenn sie sich nähern. Ist das richtig? Verwenden sie auch andere Mittel?

Wie bereits erwähnt, sind Induktionsschleifen die zuverlässigste Methode: die in der Straße eingebetteten Spulen (normalerweise nur mehrere Drahtschleifen); Wird eine bestimmte Frequenz von einem Generator eingespeist, ändert sich bei Vorhandensein von Metall die Frequenz des LC-Schaltkreises, und die Sensorschaltung erkennt die Änderung der Frequenz und erzeugt ein Anwesenheitssignal. In einigen Fällen können diese möglicherweise keine Fahrräder erkennen, sind jedoch bei weitem am häufigsten, da sie nicht vom Wetter beeinflusst werden (oder genauer gesagt, der Erkennungsschaltkreis stellt sich auf langsame, wetterbedingte Frequenzänderungen ein) und sind immun gegen versehentliches falsches Erkennen Positive. Beachten Sie, dass die Schleifen lokalisiert werden können (~ 2 m groß) oder einen längeren Teil einer Fahrspur abdecken können.

Die Erkennung erfolgt durch Karten wie diese:

und durch Induktionsschleifen aus Draht, der in Nuten wie diesen gelegt ist:

oder während der Bauzeit in Rohren unter der Fahrbahnoberfläche platziert

Videodetektion - Kameras, die an eine spezielle Karte angeschlossen sind, deren "Erkennungszonen" durch eine spezielle Software definiert sind, erkennen die Fahrzeuge. Sie sind anfällig für schlechtes Wetter und neigen dazu, durch Blendung von Autoscheinwerfern, Schatten von Fahrzeugen auf der Nachbarspur und dergleichen falsche Positive zu erzeugen, aber in bestimmten Fällen - vor allem dort, wo die Installation von Erkennungsschleifen (Schotter oder schlechte Straßenoberfläche) unmöglich ist sind bevorzugt. Außerdem sind die Videoerkennungskarten erheblich teurer als Karten für Erkennungsschleifen.

Es gibt einige weniger verwendete Techniken wie geomagnetische (Erkennung von Änderungen im Magnetfeld; diese hängen weitgehend von der Größe des Fahrzeugs ab, sodass ein großer LKW einen Sensor auf der Nachbarspur auslösen kann - sie sind jedoch langlebiger), Radar (Erkennung nur von sich bewegenden Fahrzeugen ^* - werden jedoch häufig zum Erkennen von Fußgängern verwendet, da sie selten unbeweglich bleiben.), Laser (Messung des Abstands zur Fahrbahnoberfläche; Fahrzeug im Weg ändert den gemessenen Abstand. Recht zuverlässig, aber nur Punkterkennung, keine Bereichserkennung).

In der folgenden Abbildung ist ein geomagnetischer Sensor dargestellt:

und Radarsensoren (kurze Reichweite für Fußgänger und Fahrräder und lange Reichweite für Autos):

Ich habe von Pneumatik und Piezoelektrik gehört, aber ich habe sie noch nie in der Verkehrskontrolle gesehen - wahrscheinlich aufgrund von Verschleiß- und Haltbarkeitsproblemen. Ich weiß, dass diese für automatisierte Schranken für Parkplätze verwendet werden, aber sie unterstützen offensichtlich einen um eine Größenordnung geringeren Verkehr.

Für den Stadtverkehr sind die Fahrzeuge mit einem Bordcomputer mit Kurzstreckenfunk (bis zu 500 m) und GPS ausgestattet und senden Nachrichten über die Eingabe vordefinierter "Kontrollpunkte" in das Verkehrssystem sowie Daten über beabsichtigte Drehrichtung, Verzögerung gegen den Zeitplan und einige andere, so dass der Controller Prioritäten setzen kann. Eine Alternative ist ein System, das die Fahrzeugposition an eine Zentraleinheit weiterleitet, die dann die Steuerungen mit Meldungen über die Priorisierung dieser Fahrzeuge kontaktiert.

Nicht zuletzt geben Kameras / Sensoren, die Blitzlichter mit einer bestimmten Frequenz erfassen, entgegenkommenden Einsatzfahrzeugen unmittelbare Priorität. (Machen Sie ein Foto des betreffenden Fahrzeugs, um Missbrauch zu verhindern.)

Steuerungen können miteinander kommunizieren und ihre Melderzustände gemeinsam nutzen, sodass zwei Steuerungen die Melder des anderen verwenden können, zum Beispiel, wenn sie nicht weit voneinander entfernt sind.

Zwei Induktionsschleifen in geringem Abstand (~ 1 m) werden zur Bestimmung der Geschwindigkeit und Länge von Fahrzeugen verwendet, um die Anpassung an längere oder langsamere Fahrzeuge zu ermöglichen. Eine andere Anwendung von Paaren von Detektionsschleifen, die nahe beieinander liegen, besteht in Richtungsdetektoren - basierend auf der Reihenfolge, in der die Nachbarschleifen aktiviert werden, kann die Richtung bestimmt werden, in die sich das Fahrzeug bewegt. Dies wird selten für Autos verwendet, aber wenn eine einzelne Bahnstrecke mit Straßenbahnen (Straßenbahnen), die sich in beide Richtungen bewegen, eine Straße überquert, können dieselben zwei Melder das grüne Licht für das Fahrzeug aktivieren und dann registrieren, dass das Überqueren der Straße beendet ist, unabhängig davon ihrer Richtung, da die Paare "Annäherungs- / Abfahrts" -Signale erzeugen können.

Ein spezieller "virtueller" Detektor, der aus zwei Schleifen in einer Fahrspur in beträchtlicher Entfernung besteht, misst die Länge der Fahrzeugschlange und ermöglicht die Vorhersage der Zeit, die zum Verlassen der Fahrspur erforderlich ist (und macht "Zeit-Countdown-Anzeigen" realisierbar).

Ein anderer spezieller Detektortyp ist ein "blockierender" Detektor, der entweder in der Mitte der Kreuzung (Kamera) oder dahinter auf der "abgehenden" Spur (normalerweise eine Erkennungsschleife) angeordnet ist. Ihr Zweck ist es, die Einfahrt zu verzögern / zu sperren, bis die Kreuzung geräumt ist, oder zu verhindern, dass die Kreuzung gesperrt wird, wenn sich auf der Ausfahrtsspur ein Stau bildet und neue Fahrzeuge nicht mehr abfahren können.

Beachten Sie, dass dies der "Standard" -Satz ist. Da die Steuerungen jedoch ein standardisiertes 24-V- / "Kontakt" -Signal akzeptieren können, kann eine beliebige allgemeine Quelle verwendet werden, z. B. eine Infrarotfernbedienung, um diese eine bestimmte Richtung zu aktivieren, die in 0,1% -Fällen verwendet wird , aktiviert vom Eigentümer des Hauses mit Einfahrt direkt in die Kreuzung oder durch einen manuellen Abzug von einem Werkstor, damit ein LKW ein- / ausfahren kann, oder was auch immer erforderlich ist.

Unten finden Sie eine generische Karte mit 16 Eingängen / 16 Ausgängen. Diese werden normalerweise für Fußgängertasten (und Lampen) verwendet, können jedoch Signale von beliebigen Quellen liefern und beliebige Endpunktgeräte steuern.

In einigen Städten arbeiten Detektoren in "Paaren" von zwei Typen; Zum Beispiel sind Erkennungsschleifen sehr zuverlässig für die Erkennung von Fahrzeugen, aber mechanische Beanspruchungen durch schweren Transport können diese beschädigen, und ihre Reparatur ist keine triviale Angelegenheit. Die Karte kann eine beschädigte Schleife erkennen (normalerweise offener Stromkreis -> keine Frequenz oder Kurzschluss -> sehr hohe Frequenz). In diesem Fall verwendet die Steuerung einen Reservesensor, z. B. Radar oder Laser.

Und nur ein Screenshot von einem der Controller, der die Karte mit Detektoren zeigt, die ihren Status live anzeigen (blau = aktiv). Beachten Sie, dass der Detektor ganz rechts nicht zu diesem Controller gehört. Es handelt sich um zusammengesetzte Daten eines Nachbar-Controllers, sodass die kurze Straße, die die beiden verbindet, nicht überlastet wird - solange Autos in der potenziellen Überlastungszone warten, ist es nicht mehr gestattet, aus den anderen Richtungen in diese zu gelangen.

^* Beachten Sie, dass Radarwarner nur in Bewegung befindliche Autos erkennen können. Dies bedeutet jedoch nicht, dass sie nicht als eigenständige Lösung verwendet werden können ("nur Unterstützung"). Manchmal sind die Induktionsschleifen auch an falschen Orten platziert (aus verschiedenen Gründen, die Inkompetenz des Anlegers nicht zuletzt), sodass Autos hinter ihnen / zwischen ihnen anhalten und sie nicht bei Rotlicht auslösen. Dies ist immer noch kein großes Problem, da jeder Detektor als einer mit "Speicher" eingestellt werden kann. Jedes Fahrzeug, das einen solchen Detektor auch nur für einen Moment aktiviert, veranlasst ihn, den aktiven Zustand beizubehalten, bis grünes Licht auf der zugeordneten Fahrspur leuchtet, und dann während des grünen Lichts normal ("vergesslich") zu agieren. Beachten Sie auch, dass dies das Standardverhalten für Fußgängertasten ist.

Dies ist natürlich nicht ideal, da ein Fahrzeug möglicherweise genau während des Wechsels von grün nach rot aus dem Erfassungsbereich stecken bleibt oder (etwa aufgrund eines Fehlers des Fahrers) den gesamten grünen Zyklus verpasst. Dies sind jedoch relativ seltene Fälle, insbesondere, dass ein anderes sich näherndes Fahrzeug den Detektor normalerweise trotzdem auslöst.

Es gibt zwei Techniken, die üblicherweise verwendet werden.

Das erste sind Induktionsschleifen, die in die Fahrbahnoberfläche geschnitten werden. Das Metall in einer Fahrzeugkarosserie induziert einen Strom in der Schleife, wenn das Fahrzeug darüber fährt.

(Public Domain Bild aus Wikipedia)

Die andere ist eine Kamera / ein Radar (entweder eine Doppler-Mikrowelle für sich bewegende Fahrzeuge oder eine Infrarot-Kamera für statische Fahrzeuge an der Haltelinie), die normalerweise über der Ampel angebracht ist:

(Bild von der archivierten UK DfT Seite )

Es gibt andere Techniken, die viel seltener sind und unter bestimmten Umständen eine Kamera mit sichtbarem Licht enthalten können. und pneumatische Schleifen für temporäre Lichter. Oh, und irgendwo hat wahrscheinlich auch jemand piezoelektrische Sensoren verwendet.

Die Induktionsschleife ist die zuverlässigste zum Einschalten bei Bedarf. Es hat jedoch den Nachteil, dass Motorräder schwieriger zu erkennen sind, da sie weniger Metall aufweisen. Ein ähnliches Problem besteht für Kohlefaserautos.

Radar wird in der Regel nur zur Verlängerung der Grünzeiten verwendet, da sich bewegende Fahrzeuge nur zuverlässig erfasst werden können.

Einige Kreuzungen verwenden eine Kamera- und Bilderkennung, um virtuelle Detektoren auszulösen. Diese haben den Vorteil, dass ein LKW direkt an der Kreuzung entladen werden kann (ignorieren und den zu erkennenden Punkt in die Nähe bewegen).

Fahrzeuge des öffentlichen Nahverkehrs (Straßenbahnen und Busse) können mit Transpondern ausgestattet werden, die spezielle Schleifen verwenden, damit der Kreuzungscontroller weiß, in welche Richtung der Bus fahren muss, um ihn früher grün zu machen, und das Grün über die normale Grenze hinaus zu verlängern (oder grün zu machen) überhaupt).