Da li vam se ovo ikada desilo? Dođete do semafora i svetlo se za nekoliko sekundi iz crvenog promeni u zeleno! Kako je semafor otkrio vaše prisustvo? Ili ste možda imali suprotno iskustvo: stojite na semaforu veoma dugo, a svetlo se ne menja. Kako sve to funkcioniše?
Neka svetla nemaju nikakve detektore. Na primer, u velikom gradu, semafori mogu jednostavno da rade na tajmerima — bez obzira koje je doba dana, biće puno saobraćaja. U predgrađima i na seoskim putevima, međutim, detektori su uobičajeni. Oni mogu otkriti kada automobil stigne na raskrsnicu, kada je previše automobila poredano na raskrsnici (da kontrolišu dužinu svetla) ili kada su automobili ušli u traku za skretanje (kako bi aktivirali migavce).
Semafori obično detektuju vozila koristeći digitalne senzore montirane na sama svetla ili kroz induktivnu petlju ugrađenu u površinu puta. Obe metode omogućavaju saobraćajnom sistemu da prati zaustavljena vozila koja zauzimaju raskrsnicu i pomažu da se saobraćaj nesmetano odvija. Međutim, oni to postižu na veoma različite načine.
Šta su sistemi induktivne petlje?
Da bi postavili induktivnu petlju, radnici postavljaju asphalt, a zatim se vraćaju i testerom seku žleb u asfaltu. Žica se postavlja u žleb i zaptiva gumenim jedinjenjem. Često možete videti ove velike pravougaone petlje isečene na trotoaru jer je spoj očigledan.
Induktivne petlje rade tako što otkrivaju promenu induktivnosti. Da bismo razumeli proces, hajde da prvo pogledamo šta je induktivnost. Ilustracija na gornjoj slici je od pomoći.
Na slici vidite bateriju, sijalicu, namotaj žice oko komada gvožđa (žutog) i prekidač. Namotaj žice je induktor. Induktor je elektromagnet.
Ako biste izvadili induktor iz ovog kola, onda je ono što imate normalna baterijska lampa. Zatvorite prekidač i sijalica svetli. Sa induktorom u kolu kao što je prikazano, ponašanje je potpuno drugačije. Sijalica je otpornik (otpor stvara toplotu da bi nit u sijalici sijala). Žica u zavojnici ima mnogo manji otpor (to je samo žica), tako da biste očekivali kada uključite prekidač da će sijalica svetleti veoma slabo. Većina struje treba da prati putanju niskog otpora kroz petlju. Umesto toga, dešava se da kada zatvorite prekidač, sijalica jako gori, a zatim postaje slabija. Kada otvorite prekidač, sijalica gori veoma svetlo, a zatim se brzo gasi.
Razlog za ovo čudno ponašanje je induktor. Kada struja prvi put počne da teče u zavojnici, zavojnica želi da izgradi magnetno polje. Dok se polje gradi, kalem inhibira protok struje. Kada se polje izgradi, struja može normalno da teče kroz žicu. Kada se prekidač otvori, magnetno polje oko zavojnice održava struju koja teče u zavojnici sve dok se polje ne sruši. Ova struja održava sijalicu upaljenom neko vreme iako je prekidač otvoren.
Senzor semafora koristi petlju na isti način. Stalno testira induktivnost petlje na putu, a kada induktivnost poraste, zna da auto čeka.
Sistemi induktivne petlje se obično koriste zahvaljujući svojoj jednostavnoj prirodi. Mnogo je manje šanse za kvar u poređenju sa skupim i složenim digitalnim senzorima, ali ova jednostavnost takođe može biti nedostatak. Sve što indukcioni kalem “zna” je da li je automobil trenutno parkiran na njemu ili ne. Ovo je glavni razlog zašto se svetlo možda neće promeniti na vreme ako se automobile ne zaustavi do kraja.
Lakša vozila kao što su motocikli možda neće uspeti da aktiviraju induktor samo svojom težinom, što im čini prolazak otežavajućim tokom sati sa slabim saobraćajem. Digitalni senzorski sistemi otklanjaju ove probleme i omogućavaju saobraćajnim upravama da evidentiraju bezbroj sati saobraćajnih podataka koji se mogu koristiti za buduće planiranje ruta i gradskih projekata.
Druge vrste senzora semafora
Pored indukcionih metoda, možete videti semafore koji koriste razne napredne senzore za detekciju vozila. Oni se obično postavljaju blizu svetala i ne zahtevaju polaganje metala unutar puta. Metode senzora na koje možete naići uključuju infracrvene senzore, emitere mikrotalasnog snopa i video kamere.
Infracrveni senzori dolaze u “aktivnim” i “pasivnim” varijantama. Aktivni sistem ispaljuje snop infracrvene svetlosti koja se zaustavlja na mestu gde bi se automobil mogao nalaziti tokom crvenog svetla. Kada se vozilo zaustavi, snop je pokriven i senzor je u stanju da otkrije da je prostor zauzet. (Vozila hitne pomoći kao što su kola hitne pomoći i policijski automobili imaju aktivne senzore koji mogu zahtevati promenu semafora, obično kada su im svetla ili sirene uključene.)
Umesto toga, pasivni senzori koriste svoj infracrveni senzor da detektuju toplotu koja dolazi iz motora automobila. Međutim, drugi intenzivni izvori toplote kao što je direktna sunčeva svetlost mogu dovesti do toga da sistem vidi lažne pozitivne rezultate.
Mikrotalasni semzor radi slično kao aktivni infracrveni, ali umesto toga generiše magnetno polje oko sebe. Kada vozila uđu u teren, ometaju polje i izazivaju promene u talasima. Senzor tada može da otkrije ove promene i vidi vozilo. Mikrotalasni emiteri su relativno skupi i nemaju problema sa toplotnom kontaminacijom koje možete videti u infracrvenom zračenju.
Sistemi video kamera su najkompleksniji koje vidimo na semaforima, ali takođe imaju potencijal da budu najefikasniji. Na svetlima je instalirano više kamera, sličnih onima koje se vide na CCTV instalaciji. Ove kamere omogućavaju umrežavanje više, možda desetina saobraćajnih zaustavljanja.
Svi oni komuniciraju sa serverom koji pokreće softver dizajniran da identifikuje vozila i broji njihov broj na stanici u realnom vremenu. Takođe može da razlikuje automobile od pešaka. Mreža uzima sve ove podatke i zatim pokušava da pokrene seriju svetala sa maksimalnom efikasnošću. Dugoročna analitika se zatim može koristiti za dalje poboljšanje sistema ili za otkrivanje gde putevi treba da budu modifikovani. Međutim, vremenski uslovi poput magle mogu ozbiljno da ometaju vid kamera.
Kako bi se osiguralo da saobraćaj ostane u pokretu, svetla se često instaliraju sa dva tipa senzora, ili senzorom plus induktivnom petljom. Ako jedna vrsta detekcije postane neizvodljiva zbog spoljašnjih uslova ili kvara na hardveru, sistem je u stanju da se prebaci na drugi i izbegne veliku saobraćajnu “noćnu moru”.
Mr. D. Tovarišić
GARAŽA 