Sistema de control dinámico de señales de tráfico por carretera

Sistema de control dinámico de señales de tráfico por carretera

¡La necesidad!

Uno de los principales problemas que enfrenta cualquier ciudad metropolitana es la congestión del tráfico. Quedarse varado entre el tráfico pesado es un dolor de cabeza para todas y cada una de las personas que conducen el vehículo e incluso para la policía de tránsito en el control del tráfico.



Una de las formas más antiguas de manejar el tráfico era tener un policía de tráfico desplegado en cada cruce y controlar manualmente la entrada de tráfico a través de señales manuales. Sin embargo, esto fue bastante engorroso y luego surgió la necesidad de un tipo diferente de control: el uso de señales de tráfico.


Los controladores de semáforo tradicionales utilizaban un horario fijo predeterminado para la entrada de tráfico para cada dirección en el cruce. El controlador era un controlador electromecánico que consta de sistemas mecánicos operados eléctricamente. Consta de tres partes principales: un temporizador de cuadrante, un solenoide y un conjunto de leva. Un motor y un conjunto de engranajes operan el temporizador de cuadrante que a su vez son responsables de energizar o desenergizar un solenoide que a su vez opera un conjunto de levas que son responsables de proporcionar corriente a las indicaciones de cada señal. El temporizador de marcación se utiliza para proporcionar la repetición de intervalos de duración fija.





Sin embargo, la idea general de un controlador de semáforo de tiempo fijo no es conveniente para las ciudades donde el flujo de tráfico es variable. Por esta razón se necesita un sistema de control de tráfico dinámico, que controle las señales de tráfico de acuerdo con la densidad del tráfico.

¿Cómo es un sistema de control de tráfico dinámico?

  • Una pantalla: Es el básico pantalla de señales de tráfico que el conductor del vehículo o el viajero puede ver. Puede ser una lámpara de descarga incandescente convencional o una disposición de LED.
Una pantalla de señales de tráfico

Una pantalla de señales de tráfico



  • Una unidad detectora: Es la unidad que detecta la presencia de vehículos y envía esta información al controlador para su procesamiento.

Prácticamente existen 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 está sellada con una goma. Detecta cambios de frecuencia. La bobina inductora está conectada con el 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 las señales de tráfico. Básicamente, funciona según el principio de que cuando un automóvil se mueve sobre la bobina del inductor, la inductancia de la bobina disminuye. Esta inductancia disminuida hace que aumente la frecuencia de resonancia u oscilación y, por consiguiente, la unidad electrónica envía pulsos eléctricos a la unidad de control para controlar la conmutación 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 tanto, la inductancia de la bobina. También son más propensos a fallar y requieren un alto costo de instalación y también causan interrupciones del tráfico.
Control de señales de tráfico mediante detector de bucle inductivo

Control de señales de tráfico mediante detector de bucle inductivo

  • Sensores montados en los polos: Puede ser una simple disposición de fotodiodo IRLED o una unidad de detección de video que puede detectar la presencia de vehículos. Esto funciona según el principio de que cuando un automóvil pasa entre el transmisor de infrarrojos y el receptor de infrarrojos, la luz de infrarrojos se bloquea y, como resultado, aumenta la resistencia del fotodiodo. Este cambio de resistencia se puede convertir en pulsos eléctricos, que se utilizan para controlar los semáforos.
Control de señales de tráfico mediante sensores montados en postes

Control de señales de tráfico mediante sensores montados en postes

  • Una unidad de control: Es la unidad que recibe la salida del detector la que da una indicación de la presencia de vehículos y, por lo tanto, hace un cálculo de la densidad del tráfico y, en consecuencia, controla la unidad de visualización. Puede ser una computadora basada en microprocesador o un simple microcontrolador.
Una unidad de control

Una unidad de control

Una demostración simple de control de señales de tráfico basado en densidad utilizando sensores de infrarrojos

Se puede hacer un prototipo de sistema de control de señales de tráfico utilizando sensores IR junto con microcontroladores y LED que pueden resultar útiles para la aplicación en tiempo real del control de señales de tráfico en función de la densidad del tráfico. El cruce considerado aquí es un cruce de 4 lados con flujo de tráfico en cada lado de una sola manera. El sistema consta de los siguientes tres componentes principales:

  • Unidad de visualización: consta de 3 LED: verde, rojo y ámbar en cada lado de la unión, con un total de 12 LED.
  • Unidad detectora: Consiste en una disposición de fotodiodo y una combinación de LED IR en cada unión que detecta la presencia de vehículos al detectar cambios en la resistencia.
  • Unidad de controlador: consta de un microcontrolador que recibe la salida del sensor de infrarrojos y, en consecuencia, controla el brillo de los LED
Un prototipo de control de señales de tráfico basado en densidad

Un prototipo de control de señales de tráfico basado en la densidad

Diagrama de bloques que muestra el control de señales de tráfico basado en densidad

Diagrama de bloques que muestra el control de señales de tráfico basado en densidad

En condiciones normales, es decir, cuando no hay ningún vehículo en la carretera, el transmisor de infrarrojos o el LED de infrarrojos transmite luz infrarroja que es recibida por el fotodiodo, que comienza a conducir. A medida que el fotodiodo conduce, el transistor correspondiente también conduce dando una salida de señal lógica baja a el microcontrolador . El mismo principio funciona para todas las demás configuraciones de transistores y sensores de infrarrojos. El microcontrolador hace que cada LED brille durante un período de tiempo fijo.


Ahora bien, si hay presencia de vehículos, la comunicación entre el transmisor de infrarrojos y el receptor se interrumpe, es decir, el fotodiodo recibe menos o ninguna cantidad de luz del diodo de infrarrojos y, en consecuencia, la corriente de base al transistor se reduce, lo que finalmente hace que el conductor pase a fuera de condición. 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 el número de vehículos, la luz verde se ilumina durante más tiempo, lo que permite un flujo rápido de tráfico desde el lado del cruce.

Entonces, a estas alturas, teníamos una breve idea sobre cómo controlar Señales de tráfico utilizando diferentes medios. ¿Qué tal un control a través del propio vehículo, como una comunicación entre el vehículo y las señales de tráfico? Este sistema ya se está utilizando en algunas partes del mundo. Conózcalo y dé su opinión.

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