Comment un feu de circulation détecte-t-il la proximité des véhicules?

Certains feux de circulation ne fonctionnent pas périodiquement, mais détectent à la place quand une voiture est à proximité, puis devient vert. J'ai entendu dire qu'ils utilisent un capteur magnétique intégré à la route pour détecter les voitures qui approchent. Est-ce correct? Utilisent-ils également d'autres moyens?

Comme d'autres l'ont déjà dit, les boucles d'induction sont la principale méthode - la plus fiable: les bobines (généralement seulement plusieurs boucles de fil) intégrées dans la route; alimenté à une fréquence donnée par un générateur, en présence de métal, la fréquence du circuit LC change et le circuit du capteur détecte le changement de fréquence, produisant un signal de présence. Dans certains cas, ceux-ci peuvent ne pas détecter les vélos, mais ils sont de loin les plus courants car ils ne sont pas affectés par les conditions météorologiques (ou plus précisément, le circuit de détection se connecte pour ralentir les changements de fréquence causés par les conditions météorologiques) et est immunisé contre les faux positifs. Notez que les boucles peuvent être localisées (taille ~ 2m) ou couvrir une longue partie d'une voie.

La détection est effectuée par des cartes comme celles-ci:

et par des boucles d'induction faites avec du fil placé dans des rainures comme celles-ci:

ou placés dans des tuyaux sous la surface de la route au moment de la construction (sur la photo, une boucle pour la détection du tramway, mais les boucles pré-construites sont similaires)

Vidéodétection - des caméras connectées à une carte spécialisée avec des "zones de détection" définies par un logiciel spécialisé détectent les véhicules. Ils sont vulnérables aux intempéries et ont tendance à produire de faux positifs à cause de l'éblouissement des phares de voiture, des ombres des véhicules sur la voie voisine et autres, mais dans certains cas - principalement lorsque la surface de la route rend impossible l'installation de boucles de détection (gravier ou mauvaise chaussée) sont préférés. De plus, les cartes de détection vidéo sont beaucoup plus chères que les cartes pour les boucles de détection.

Il existe quelques techniques moins utilisées comme la géomagnétique (détection des changements de champ magnétique; celles-ci dépendent largement de la taille du véhicule, donc un gros camion peut déclencher un capteur dans la voie voisine - mais elles sont plus durables), le radar (détecter uniquement les véhicules en mouvement) ^* - mais sont fréquemment utilisés pour détecter les piétons car ils restent rarement immobiles), laser (mesure de la distance à la surface de la route; le véhicule modifie la distance mesurée. Assez fiable mais seulement détection ponctuelle, pas de détection de zone).

Ci-dessous, un capteur géomagnétique:

et un capteur radar (courte portée pour les piétons et les vélos, et longue portée pour les voitures):

J'ai entendu parler de pneumatiques et piézoélectriques, mais je ne les ai jamais vus utilisés pour le contrôle de la circulation - probablement des problèmes d'usure et de durabilité; Je sais que ceux-ci sont utilisés pour des barrières automatisées pour les parkings, mais ils supportent évidemment un ordre de grandeur de trafic inférieur.

Pour le trafic de transport urbain, les véhicules sont équipés d'un ordinateur de bord avec une radio à courte portée (jusqu'à 500 m) et un GPS, et ils diffusent des messages sur l'entrée de «points de contrôle» prédéfinis dans le système de circulation, ainsi que des données sur direction de virage prévue, retard par rapport au calendrier et quelques autres, permettant au contrôleur de prioriser. Une alternative est un système qui transmet la position du véhicule à une unité centrale, qui contacte ensuite les contrôleurs avec des messages sur la priorité de ces véhicules.

Enfin et surtout, les caméras / capteurs détectant les lumières stroboscopiques de fréquence spécifique donnent la priorité immédiate aux véhicules d'urgence venant en sens inverse. (et prendre une photo du véhicule en question, pour éviter les abus.)

Les contrôleurs peuvent communiquer entre eux et partager leurs états de détecteur, de sorte que deux contrôleurs peuvent utiliser les détecteurs l'un de l'autre, par exemple lorsqu'ils sont éloignés l'un de l'autre.

Deux boucles d'induction à courte distance (~ 1 m) l'une de l'autre sont utilisées pour déterminer la vitesse et la longueur des véhicules, ce qui permet de s'adapter à des véhicules plus longs ou plus lents. Une autre application de paires de boucles de détection les unes à côté des autres est dans les détecteurs directionnels - en fonction de l'ordre dans lequel les boucles voisines sont activées, on peut déterminer la direction dans laquelle le véhicule se déplace. Ceci est rarement utilisé pour les voitures, mais si une seule ligne ferroviaire avec des tramways (tramways) circulant dans les deux sens traverse une route, les deux mêmes paires de détecteurs peuvent activer le feu vert pour le véhicule, puis l'enregistrer pour terminer la traversée de la rue, indépendamment de sa direction car les paires peuvent générer des signaux "approche / départ".

Un détecteur spécial "virtuel" composé de deux boucles dans une voie dans une distance considérable mesure la longueur de la file d'attente des voitures, permettant la prédiction du temps nécessaire pour quitter la voie (et rendant les "affichages à rebours" viables.)

Un autre type spécial de détecteur est un détecteur "bloquant", placé soit au milieu du croisement (caméra), soit derrière, sur la voie "au départ" (généralement une boucle de détection); son but est de retarder / bloquer l'entrée jusqu'à ce que le passage à niveau soit libéré, ou d'empêcher le blocage du passage à niveau si un embouteillage s'est formé dans la voie de «sortie» et que les nouveaux véhicules ne pouvaient pas partir.

Notez qu'il s'agit de l'ensemble «standard», mais comme les contrôleurs peuvent accepter un signal standardisé de 24 V / «contact», n'importe quelle source générique peut être utilisée, par exemple une télécommande infrarouge pour activer cette direction spécifique utilisée dans 0,1% des cas. , activé par le propriétaire de la maison avec une allée directement dans le passage à niveau, ou par un déclencheur manuel à partir d'une porte d'usine pour permettre à un camion d'entrer / sortir, ou tout autre besoin.

Vous trouverez ci-dessous une carte générique 16 entrées / 16 sorties. Celles-ci sont généralement utilisées pour les boutons (et les lampes) pour les piétons, mais elles peuvent fournir un signal provenant de sources arbitraires et contrôler des périphériques d'extrémité arbitraires.

Dans certaines villes, les détecteurs fonctionnent en "paires" de deux types; par exemple, les boucles de détection sont très fiables pour détecter les véhicules, mais les contraintes mécaniques dues au transport lourd peuvent les endommager, et les réparer n'est pas une mince affaire. La carte peut détecter une boucle endommagée (généralement circuit ouvert -> pas de fréquence ou court-circuit -> très haute fréquence) et dans ce cas, le contrôleur commence à utiliser un capteur de secours, par exemple un radar ou un laser.

Et juste une capture d'écran de l'un des contrôleurs montrant la carte avec des détecteurs affichant leur état en direct (bleu = actif). Notez que le détecteur à l'extrême droite - il n'appartient pas à ce contrôleur; il s'agit de données composites provenant d'un contrôleur voisin, de sorte que la courte route reliant les deux ne soit pas encombrée - tant qu'il y aura des voitures en attente dans la zone de congestion potentielle, il n'y aura plus de possibilité d'y entrer par les autres directions.

^* Notez que si les détecteurs de radar ne peuvent détecter que les voitures en mouvement, cela ne signifie pas qu'ils ne peuvent pas être utilisés comme une solution autonome ("juste support"). Parfois, les boucles d'induction sont également placées au mauvais endroit (pour diverses raisons, incompétence de l'investisseur, pas des moindres), de sorte que les voitures s'arrêtent derrière / entre elles et ne les déclenchent pas au feu rouge. Ce n'est toujours pas un très gros problème car n'importe quel détecteur peut être défini comme un seul avec "mémoire". Tout véhicule activant même momentanément un tel détecteur lui fait garder l'état actif jusqu'à ce que le feu vert s'allume sur la voie associée, puis agisse normalement ("oublieux") pendant le feu vert. Notez également qu'il s'agit du comportement par défaut des boutons-poussoirs pour piétons.

Bien sûr, ce n'est pas idéal, car un véhicule peut rester bloqué directement hors de la zone de détection exactement pendant le passage du vert au rouge, ou (par exemple, en raison de la faute du conducteur) manquer complètement le cycle vert. Pourtant, ce sont des cas relativement rares, surtout qu'un autre véhicule qui s'approche déclenchera généralement le détecteur de toute façon.

Il existe deux techniques couramment utilisées.

Le premier est constitué de boucles d'induction découpées dans la surface de la route. Le métal dans la carrosserie d'un véhicule induit un courant dans la boucle lorsque le véhicule passe dessus.

(photo du domaine public de wikipedia)

L'autre est des caméras / radar (soit micro-ondes Doppler pour les véhicules en mouvement, soit infrarouges pour les véhicules statiques à la ligne d'arrêt), généralement montés au-dessus du feu de circulation:

(photo du site archivé UK DfT )

Il existe d'autres techniques, beaucoup plus rares, qui pourraient inclure une caméra à lumière visible pour des circonstances spéciales; et boucles pneumatiques pour lampes temporaires. Oh, et quelqu'un quelque part a probablement aussi utilisé des capteurs piézo-électriques.

La boucle d'induction est la plus fiable pour la commutation à la demande. Bien qu'il présente l'inconvénient que les motos sont plus difficiles à détecter car elles ont moins de métal à détecter. un problème similaire existe pour les voitures en fibre de carbone.

Le radar n'est généralement utilisé que pour prolonger les heures vertes car il ne peut détecter les véhicules en mouvement de manière fiable.

Certaines intersections utilisent une caméra et une reconnaissance d'image pour déclencher des détecteurs virtuels. Celles-ci ont l'avantage de pouvoir gérer un déchargement de camion juste à l'intersection (en l'ignorant et en déplaçant le spot à détecter à côté).

Les véhicules de transport public (tramways et bus) peuvent être équipés de transpondeurs qui connectent des boucles spéciales qui permettent au contrôleur d'intersection de savoir dans quelle direction le bus doit aller et de lui donner le vert plus tôt et d'étendre le vert au-delà de la limite normale (ou de le donner au vert du tout).