în figura de mai josSistem de monitorizare a unei artere rutiere pe baza buclelor inductiveBucla este excitată cu semnale care au frecvenţa între 10kHz şi 50hKz şi funcţionează ca element inductive cupla
17
1 DETECTOARE DE VEHICULE Detectoare cu bucle inductive Detectia vehiculelor are o importanta deosebita in cadrul sistemelor de reglare a traficului, deoarece furnizeaza informatia de baza necesara pentru configurarea sistemului de semnalizare rutiera. Informatia poate fi obtinuta static, in sensul culegerii datelor de trafic pe o anumita perioada si apoi includerea acestora in calculele necesare pentru determinarea timpilor de semaforizare. Datele sunt, de obicei, culese pe parcursul unei perioade de cel putin o saptamana, 24 h/zi, pentru a putea obtine planuri de semaforizare care sa gestioneze cat mai bine fluxurile de vehicule din diferite perioade ale zilei. Informatia obtinuta dinamic, reflecta in orice moment numarul de vehicule care utilizeaza reteau rutiera, este utilizata in cadrul sistemelor adaptive de management al traficului, in care semaforizarea nu se bazeaza pe valori prestabilite, ci timpii de semaforizare se modifica continuu in functie de volumele reale de trafic inregistrate. Detectia vehiculelor si a conditiilor de trafic se poate realiza prin dispozitive plasate pe suprafata drumului, in pavaj sau sub pavaj, sau montate in lungul drumului. Numeroase automatizari de acces si control de trafic (auto) necesita detectia vehiculelor intr-o anumita pozitie. Pentru aceasta se foloseste efectul inductiei electromagnetice: o masa metalica aflata in apropierea unei bobine, ii va modifica acesteia frecventa de oscilatie. De regula bobina / bucla inductiva se realizeaza prin ingroparea in carosabil a unui conductor electric dispus in cateva spire. Aceasta se leaga la un controller care monitorizeaza starea (inductanta) buclei inductive. Controllerele semnalizeaza cand in proximitatea buclei apare o masa metalica, putand astfel monitoriza trecerea sau prezenta unui vehicul intr-o anumita pozitie. Printre aplicatiile uzuale sunt: activarea si/sau protectia unei bariere, usa de garaj, poarta, numararea traficului auto, semaforizare automata in obiective industriale, evitarea ciocnirilor stivuitoarelor in hale, etc. De la introducerea lor din anii ’60 buclele inductive au devenit cele mai populare detectoare de vehicule. Componentele principale ale unui sistem detector cu buclă inductivă includ unul sau mai multe fire isolate îngropate într -un lăcaş puţin adânc săpat în pavaj, un cablu conductor de la cutia buclei până la
Transcript
1
DETECTOARE DE VEHICULE
Detectoare cu bucle inductive
Detectia vehiculelor are o importanta deosebita in cadrul sistemelor de
reglare a traficului, deoarece furnizeaza informatia de baza necesara pentru
configurarea sistemului de semnalizare rutiera. Informatia poate fi obtinuta static,
in sensul culegerii datelor de trafic pe o anumita perioada si apoi includerea
acestora in calculele necesare pentru determinarea timpilor de semaforizare.
Datele sunt, de obicei, culese pe parcursul unei perioade de cel putin o
saptamana, 24 h/zi, pentru a putea obtine planuri de semaforizare care sa
gestioneze cat mai bine fluxurile de vehicule din diferite perioade ale zilei.
Informatia obtinuta dinamic, reflecta in orice moment numarul de vehicule care
utilizeaza reteau rutiera, este utilizata in cadrul sistemelor adaptive de
management al traficului, in care semaforizarea nu se bazeaza pe valori
prestabilite, ci timpii de semaforizare se modifica continuu in functie de volumele
reale de trafic inregistrate.
Detectia vehiculelor si a conditiilor de trafic se poate realiza prin dispozitive
plasate pe suprafata drumului, in pavaj sau sub pavaj, sau montate in lungul
drumului.
Numeroase automatizari de acces si control de trafic (auto) necesita
detectia vehiculelor intr-o anumita pozitie. Pentru aceasta se foloseste efectul
inductiei electromagnetice: o masa metalica aflata in apropierea unei bobine, ii
va modifica acesteia frecventa de oscilatie. De regula bobina / bucla inductiva se
realizeaza prin ingroparea in carosabil a unui conductor electric dispus in cateva
spire. Aceasta se leaga la un controller care monitorizeaza starea (inductanta)
buclei inductive. Controllerele semnalizeaza cand in proximitatea buclei apare o
masa metalica, putand astfel monitoriza trecerea sau prezenta unui vehicul intr-o
anumita pozitie. Printre aplicatiile uzuale sunt: activarea si/sau protectia unei
bariere, usa de garaj, poarta, numararea traficului auto, semaforizare automata
in obiective industriale, evitarea ciocnirilor stivuitoarelor in hale, etc.
De la introducerea lor din anii ’60 buclele inductive au devenit cele mai
populare detectoare de vehicule. Componentele principale ale unui sistem
detector cu buclă inductivă includ unul sau mai multe fire isolate îngropate într-un
lăcaş puţin adânc săpat în pavaj, un cablu conductor de la cutia buclei până la
2
lăcaşul controllerului şi o unitate de detector electronic aşezat în cabina
controllerului. Unitatea de detector electronic conduce energia prin sistemul
buclei la o frecvenţă situată într-un interval cuprins între 10 kHz până la 200 kHz.
Sistemul buclei inductive formează un circuit electric în care sârma buclei este
elementul inductiv. Când un vehicul este oprit pe buclă sau trece peste buclă,
scade inductanţa buclei. Această scădere a inductanţei actualizează rezultatul
detectorului electronic şi transmite noua valoare la unitatea controllerului,
semnalizând trecerea sau prezenţa unui vehicul. În ultimele două decenii
detectoarele cu bucle inductive au devenit cele mai răspândite detectoare de
trafic. Datele furnizate de o buclă inductivă sunt: trecerea vehiculelor, prezenţa
acestora, numărarea vehiculelor şi gradul de ocupare al benzii. De asemenea cu
ajutorul sistemului detector cu buclă inductivă se pot detecta incidentele şi
congestionările de trafic cât şi aproximările vitezei vehiculelor. Pentru
determinarea unor incidente care să reiasă din
datele transmise, bucla este de obicei legată la un centru de management al
transportului pentru o analiză computerizată.
Fig. 1. - Modelul
sistemului cu
buclă inductivă
3
Pentru monitorizarea întregii direcţii de circulaţie (a tuturor benzilor), se poate
utiliza un montaj cum este cel prezentat în figura de mai jos
Sistem de monitorizare a unei artere rutiere pe baza buclelor inductive
Bucla este excitată cu semnale care au frecvenţa între 10kHz şi 50hKz şi
funcţionează ca element inductive cuplat cu o unitate electronica. Atunci când un
vehicul trece sau opreşte deasupra detectorului, inductanţa scade. Scăderea
inductanţei duce la o creştere a frecvenţei oscilatorului, fapt sesizat de unitatea
electronica ce trimite un impuls controlerului, indicând prezenţa unui vehicul.
Inductanţele uzuale sunt cuprinse între 20 si 200μH.
Fluxul magnetic generat este uniform de-a lungul buclei, cu excepţia
porţiunilor din capete. Intensitatea câmpului magnetic generat este
4
Unde H= intensitatea cîmpului magnetic [A/m]
N = numărul de spire
I = intensitatea curentului electric [A]
l = lungimea conductorului [m]
În cazul determinării cu doi detector:
d = distanţa dintre detector
t0 = momentul declanşării detectorului din amonte, in ms
t1 = momentul declanşării detectorului din aval, in ms
Pe baza formulei anterioare se poate determina lungimea exacta a vehiculului:
( ) ( ) (
)
Unde V = viteza stabilită anterior
ti0 = momentul începerii detecţiei pentru detectorul i, în ms
ti1 = momentul terminării detecţiei pentru detectorul i, în ms
Un alt mod de calcul al vitezei, din volum si din gradul de ocupare este:
; unde C = coeficient de calibrare, determinat experimental.
Densitatea de vehicule
(
)∑(
)
Unde K = densitatea de vehicule
N = numărul de vehicule detectate în perioada de timp, T
T = perioada de timp, în ore
5
Vi =viteza vehiculului detectat i
AID (Automatic Incident Detection) este un procedeu automat care urmează un
algoritm cu scopul de a elimina efectele ce succed evenimentului. Beneficiile
folosirii sistemului cu bucla inductiva sunt:
- atâta timp cat sunt corespunzător instalate şi întreţinute ILD (Inductive Loop
Detector) continuă să fie cele mai bune detectoare indiferent de vreme şi de
semaforizarea intersecţiei dintre multe aplicaţii;
- sunt cele mai sigure numărătoare de trafic;
- se comportă bine atât în cazul unui flux de trafic ridicat cat şi în cazul unui
flux scăzut de trafic în orice condiţii de vreme;
Dezavantajele ar fi următoarele:
- ILD poate furniza informaţii eronate din cauza instalării proaste, conectarea
greşită a cablurilor, îngropare neglijentă etc.;
- incapacitatea buclelor inductive de a măsura viteza. Pentru a determina
viteza sunt necesare două bucle sau un algoritm implicând lungimea buclei,
lungimea medie a vehiculului, timpul petrecut pe detector şi numărul de
vehicule care a trecut peste detector, dacă se foloseşte o singură buclă;
- pot fi deteriorate din cauza fulgerelor. Unul dintre cele mai importante
elemente în determinarea folosirii unui detector este costul instalării şi
întreţinerii acestuia, costul pe întreg ciclul de viaţă. Pentru o singură bandă în
6
oraşele mari costurile pot ajunge pana la 1000$-1500$. ILD sunt relativ
ieftine. Dacă detectoarele nu sunt instalate în momentul în care se
construieşte strada instalarea necesită săpături în pavaj ceea ce ar putea
destabiliza structura pavajului.
Bucle inductive pregatite pentru utilizare
BUCLE INDUCTIVE
In cele mai multe situatii, buclele de inductive sunt instalate în forme
pătrate sau dreptunghiulare. Următoarele dimensiuni sunt utilizate pentru
şanţurile din beton şi asfalt: adancime (40 - 70) mm, lăţimea (8 - 9) mm.
În funcţie de perimetrul şi forma buclei, pot fi realizate diferite valori inductive.
Buclele noastre se află în gama optimă de 60 - 300 μH, ideală pentru
detectoarele SWARCO, atingând cea mai înaltă sensibilitate. Cablul de
conexiune al buclei poate fi scurtat!
Armare cu beton
Sensibilitatea buclei inductivă este redusă de prezenţa metalului în sol. Cu
cât este mai mică distanţa dintre buclă şi elementele din fier pentru ranforsare,
cu atât este mai mică sensibilitatea buclei de inductive. Şine, grinzi şi alte părţi
metalice au un efect similar asupra buclelor. Dacă este posibil, ar trebui să fie
luate în considerare în etapele de planificare.
Instalarea buclelor inductive sub pavaj
Buclele sunt încorporate în stratul de gresie, între stratul inferior de pietriş
şi blocul de pavaj. O metodă posibilă de a asigura bucla, este aceea de a folosi
un canal de cablu, care trebuie să fie sigilat cu ajutorul unui material adecvat.
Senzori în pavaj
Exemple de dispozitive încastrate în pavaj, utilizate pentru detectarea
vehiculelor: bucle magnetice inductive, sonde magnetice, cabluri senzitive. Fiind
7
încastrate în pavaj, acest tip de dispozitive prezinta o serie de dezavantaje, cum
ar
fi: blocarea traficului pentru lucrarile de montare si întretinere, probleme în
momentul deteriorarii pavajului.
Buclele magnetice inductive reprezinta tipul de detector cel mai des
utilizat.
Ele genereaza un câmp electromagnetic, care este perturbat la trecerea
vehiculelor a caror prezenta o detecteaza în acest mod. Marimea unei bucle
este în general de 1x1,5m.
CLASIFICAREA ŞI NUMĂRAREA VEHICULELOR
Buclele inductive au înlocuit în ultimul deceniu tuburile pneumatice utilizate
pentru numărarea vehiculelor. Tuburile traversau drumurile fiind vulnerabile la
uzură şi rupere în timpul trecerii vehiculelor.
Buclele inductive încorporate în drum constituie mijloace de măsurare mult
mai eficiente. Mai mult, în cazul unei defectări a buclei, numărarea se opreşte. În
cazul tuburilor pneumatice, înainte de defectare apar distorsiuni de numărare.
Un alt avantaj al buclelor inductive constă în faptul că bucla detectoare
produce un singur semnal de ieşire pentru cele mai multe vehicule, semnal cu
privire la numărul punţilor, ceea ce furnizează o acurateţe sporită datelor.
Comparativ cu înregistrările de trafic convenţionale, un număr tot mai crescut
de sisteme de semaforizare computerizate folosesc detectori pentru a furniza
date asupra volumelor de vehicule. Datele colectate sunt transmise direct spre
sistemele de computere care controlează programul de semaforizare.
8
Numărarea vehiculelor cu bucle detectoare
Când numărarea vehiculelor se face pe benzi multiple, nu se recomandă
folosirea unei singure bucle care să traverseze toate benzile. În această situaţie
dacă un vehicul de pe o anumită bandă de circulaţie pătrunde pe buclă, înainte
ca cel de pe banda alăturată să fi trecut de buclă, este înregistrat doar un impuls
continuu. Aceasta va conduce la valori ale traficului, situate mult sub cele reale.
Când disciplina benzii de circulaţie este respectată (de ex. fluxurile de trafic îşi
păstrează banda de deplasare), se instalează câte o buclă inductivă pentru
fiecare bandă de circulaţie.
În cazul când se constată schimbarea permanentă a benzilor de deplasare se
recomandă instalarea unei bucle inductive între benzi, aşa cum este prezentat în
figura 3.14.
În mod ideal, buclele ar trebui plasate în concordanţă cu următoarele restricţii:
• cel mai lat vehicul nu va încăleca mai mult de două bucle;
• cel mai îngust vehicul nu va trece printre două bucle;
• două vehicule alăturate pot să traverseze trei bucle.
Figura 3.14. Amplasarea celor trei bucle inductive pentru numărarea vehiculelor.
Figura 3.14 prezintă trei bucle amplasate pentru un drum cu două benzi de
circulaţie. Operarea buclelor A, B şi C produce imediat o înregistrare. Operarea
comună a buclelor A şi C împreună sau A, B şi C împreună produce o primă
înregistrare şi, după o scurtă întârziere, a doua înregistrare.
Operarea buclelor singulare sau perechi învecinate (A şi B, sau B şi
generează numai o înregistrare, dar operarea buclelor A şi C simultan produce o
înregistrare urmată de a doua la un interval mic de timp.
9
Înregistrări cu bucle inductive lungi
Numărarea vehiculelor poate fi realizată, de asemenea, cu bucle inductive
lungi sau cu bucle scurte în serie. Acurateţea datelor în cazul măsurătorilor
realizate cu ajutorul unei singure bucle de orice mărime nu poate fi mai mare
decât 95%.
Acurateţea datelor provenind de la patru bucle scurte legate în serie este mai
scăzută deoarece configuraţia prezintă o problemă de analiză foarte complexă
ceea ce reduce precizia. Această capabilitate se poate dovedi a fi o perfecţionare
majoră pentru tehnologia de detectare cu bucle inductive.
Detectarea direcţională
Când este necesar să se facă distincţia între direcţiile de deplasare (de
exemplu în cazul traficului de pe benzile reversibile) se folosesc două bucle,
două canale de detectare, şi o „logică direcţională”, figura 3.15. Cu acest sistem,
se pot obţine înregistrări separate în concordanţă cu direcţia de deplasare. O altă
variantă este activarea buclei potrivite, funcţie de momentul zilei, o dată cu
semnalul de control al benzii
reversibile.
Figura 3.15. Detectare
direcţională.
10
BUCLE TEMPORARE
Dezvoltarea din ultimii ani a tehnologiilor de detectare a permis apariţia unor
bucle având un raport cost/beneficiu acceptabil şi care răspund nevoilor de
monitorizare a vitezelor vehiculelor, înregistrarea volumelor de trafic, clasificarea
vehiculelor şi a cântăririi din mers a vehiculelor.
Bucla tip „covor”
Este un tip de buclă de detectare care constă dintr-un covor de cauciuc în
care sunt încorporate bucle multiple. Covorul are, de obicei, o lăţime mai mică
decât buclele instalate clasic. Mărimile standard variază de la 1,2 x 1,8 m la 0,9 x
1,9 m.
Figura 3.16. Detector tip „covor”
cu bucle inductive.
Covorul se poziţionează pe mijlocul unei benzi de circulaţie cu lungimea
paralelă cu direcţia fluxului de trafic, astfel încât, cea mai mare parte a traficului,
va trece peste acest echipament. Un mod obişnuit de instalare a acestui tip de
detector este prezentat în figura 3.16. Covorul este prins de drum cu ajutorul
unor cuie şi şaibe de etanşare. Pentru a evita riscul ruperii marginilor, peste
acesta este montat un alt covor, adeziv, cu dimensiuni ce depăşesc marginile cu
7,5 cm. Racordarea echipamentului de colectare la covorul cu detectori este
realizată prin intermediul ramei dintre cele două straturi. Dezavantajul unui astfel
de covor constă în fiabilitatea scăzută în cazul traficului greu.
11
Realizarea buclei inductive
Bucla inductivă este un element complementar detectorului inductiv de
trafic destinat identificări numărului de vehicule fizice, a gradului de ocupare a căi
de rulare, transmiţînd în acest sens o reducere a inductivităţii buclei spre
detectorul inductiv.
C
onfi
gura
rea
bucl
elor
.
12
Instalarea buclei
Buclele sunt încastrate în fante de maxim 5 mm lăţime frezate în carosabil.
Spira superioară a buclei nu trebuie să fie la mai mult de 55 mm sub suprafaţa
carosabilului. Trebuie turnat bitum pentru acoperirea fantelor.
Fig. 6.90. - Planul de funcţionare a
semaforizării intersecţiilor dintre
liniile
de tramvai şi benzile de circulaţie
auto din Piaţa Independenţei în
varianta cu detectoare
de trafic şi bucle inductive [121]
Detecţia tramvaiului se va realiza printr-o buclă inductivă situată între
şinele căii de rulare, prezentată în detaliu de amplasare a buclei inductive în
figura 6.91
.
Fig. 6.91. – Detaliu de
amplasare buclă inductivă
pentru detecţia tramvaiului
[121]
Fiecare sens de
mers al tramvaielor va fi
prevăzut cu trei bucle de
detecţie
prezentate în detaliu în
figura 6.91.
În figura 6.92, eate
prezentată bucla de
13
anticipare, situată la circa 60m înaintea punctului de conflict, acestă buclă este
amplsată în zona spaţiului verde, zonă care este prevăzută cu instalaţie de
irigare a covorului de iarbă.
Pentru înlăturarea oricărei suspiciuni de uzură fizică şi de deformare a
buclelor inductive datorită mediului umed şi datorită neregularităţilor prezentate
de stratul suport pe care acestea urmau a fi poziţionate, s-a găsit soluţia care să
preia toate aceste inconveniente datorate configuraţiei zonei de amplasare.
Fig. 6.92. – Detaliu de amplasare buclă
inductivă de anticipare pentru detecţia
tramvaiului în zona înierbată [121]
Fig. 6.93. – Acoperirea cu covor
natural de iarbă a buclei inductive
pentru detecţia
tramvaiului în zona înierbată [121]
14
Altfel spus, s-a găsit o soluţie de către autoare prin montarea buclei
inductive într-un material numit ,,TEGO” de formă dreptunghiulară tip figure cu
goluri încastrate pentru păstrarea umidităţii necesară covorului de iarbă, material
care este format dintr-un placaj stratificat folosit în industria auto şi care permite
tăierea unui ,,rost” în care să fie montată bucla inductivă, fără ca acesta să
sufere modificări. Acoperirea buclei şi închiderea canalului tăiat în material se va
realiza cu un material numit ,,silicon de exterior” de culoare neagră. Figura 6.94
prezintă în detaliu realizarea amplasării buclei inductive în canalul de protecţie.
Fig. 6.94. – Detaliu de amplasare a buclei în canal de protecţie [121]
15
DETECTOR DE CLASIFICARE MC201XSE CU BUCLE
INDUCTIVE
- PENTRU DETECŢIE ŞI SANCŢIUNI PRIVIND DEPAŞIREA VITEZEI (TRAFIC URBAN /
INTERURBAN)
MC201xSE de la SWARCO TRAFFIC
SYSTEMS, este un detector de încredere pentru
măsurători de precizie de până la 250 km/h, pentru
sisteme de detecţie a vitezei în oraşe şi pe autostrăzi.
Detect orul MC201xSE a fost special
proiectat pentru aplicaţii de Detecţie şi sancţiuni pentru
depaşirea vitezei, atunci când sunt necesare
măsurători de viteză extrem de fiabile. Acesta oferă măsurători de viteză de
mare precizie de până la 250
km/h, pentru sisteme de detecţie a vitezei în oraşe şi pe autostrăzi.
Descriere funcţională:
Seria MC201xSE a fost proiectată pentru măsurători de precizie pentru
viteze mari, folosind două bucle pe fiecare bandă de circulaţie cu MC2012SE
(cu/ fără detecţie a motocicletelor), sau patru bucle pe fiecare bandă de circulaţie
cu MC2014SE (cu
detecţie a motocicletelor). Algoritmii speciali controlează semnalele buclei pentru
a se asigura că măsurătorile de viteză sunt extrem de fiabile. Dacă semnalul
buclei este incorect, un bit de calificare va fi transmis pentru a informa Sistemul
de detecţie şi sancţini despre o valoare a vitezei inacceptabilă. Telegrama este
trimisă prin intermediul interfeţei de date RS485, după ce vehiculul a părăsit
sistemul de buclă. În plus, în afară de informaţiile despre viteză, telegrama
conţine şi informaţii despre tipul de vehicul şi lungimea acestuia, distanţa dintre
două vehicule, gradul de ocupare şi direcţia de mers. Astfel este posibilă şi
colectarea datelor de trafic, în conformitate cu TLS folosind un FG1-IOC.
16
DETECTOR DE CLASIFICARE MC201xSE:
- (5 +1) clasificare în funcţie de TLS93 (plus motociclete):
Detalii vehicul individual: clasă de vehicule, viteză, lungime, distanţa dintre
vehicule, grad de ocupare, decalaj de timp, direcţie de mers
- (5 +1) clase de conform cu TLS:
Alte vehicule / Grup auto (autoturism, dubă) / Maşină cu remorcă / Camion /
HGV (vehicul de mare tonaj) / Combinaţie HGV (HGV t, HGV a) / Autobuz;
În plus: motociclete (doar MC2014SE)
Detectorul are o ieşire de comutare pentru fiecare buclă. Aceste ieşiri sunt
activate în momentul în care vehiculele induc o atenuare pe bucle, declanşând
radarul Sistemului de detecţie şi sancţini pentru depăsirea limitei de viteză, în
timp real.
Pentru ambele domenii de aplicare (oraşe şi autostrăzi) sunt specificate
configuraţiile optimizate ale buclei pentru acurateţea distanţei şi vitezei necesare.
Pentru detecţia motocicletelor se adaugă două bucle de 1m.
Detectorul se ajustează automat pentru bucla / combinaţia de cablu
inductiv conectată. Variaţiile de temperatură nu au nici o influenţă asupra
colectării de date. Sistemele de măsurare sunt permanent verificate pentru
buclele scurtcircuitate sau
deschise. Doar atunci când este detectată o defecţiune definită, sistemele sunt
puse într-o condiţie de defect. În cazul în care o buclă a unui sistem TLS cu
circuit dublu este perturbată, bucla încă furnizează la timp date despre gradul de
ocupare, decalaj de timp, precum şi o clasificare a vehiculelor similare
autovehiculelor şi similar camioanelor.
Tipul de detector MC201xSE controlează buclele prin intermediul unui
![O bucla in timp - cdn4.libris.ro bucla in timp - Madeleine L'Engle.pdfCAPITOLI]L I Doamna Ce Era o noapte intunecati gi furtunoasi. in dormitorul ei de la mansardS, infofolitiintr-o](https://static.documente.net/doc/80x56/612906ad25baff51a3754fb4/o-bucla-in-timp-cdn4-bucla-in-timp-madeleine-lenglepdf-capitolil-i-doamna.jpg)
