​مدیریت هوشمند تقاطعات

کنترل هوشمند و بهینه تقاطعات رانندگی، مستلزم استخراج داده‌های ترافیکی مرتبط با تراکم و عبور خودروها به صورت پویا و در زمان حقیقی است.
یک روش سنتی و بسیار شناخته‌شده برای استخراج آماره‌های ترافیکی در تقاطعات راهنمائی در شهرهای امروزی استفاده از حلقه‌های القائی است. حلقه‌های القائی در محل وروردی‌های تقاطعات در کف خیابان خوابانده می‌شوند و نصب آن‌ها مستلزم عملیات عمرانی گسترده شامل ایجاد برش در کفپوش آسفالت خیابان‌ها، کارگذاری حلقه‌ها و روسازی مجدد معبر است. دقت حلقه‌های القائی کم است. این حلقه‌ها تنها توانائی دارند حضور یا عدم حضور خودروها در محدوده‌ی کارگذاری شده خود را اعلام کنند، راهی برای تخمین طول صف ترافیک یا تعداد خودروها ندارند و عموماً از توانایی تشخیص موتورسیکلت‌ها و دوچرخه‌ها بی‌بهره‌اند. علاوه بر این، توانایی و صحت عملکرد حلقه‌های القایی با زمان به‌شدت افت می‌کند و تعمیر و نگهداری آن ها دشوار است.
دیگر رویکرد ممکن مورد استفاده برای استخراج داده‌های ترافیکی تقاطعات، استفاده از دوربین و پردازش تصویر است. این رویکرد ایرادات عمده‌ای دارد؛ اولاً عمق دید دوربین محدود است و نمی‌تواند مسافت زیادی از معبر را پوشش دهد. این موضوع امکان استخراج داده‌های متناظر با صف‌های طولانی و حتی متوسط ترافیک را محدود می‌کند. دوماً دوربین‌ها تنها در شرایط آب و هوائی آفتابی و هوای تمیز و بی‌گرد وغبار و ایده‌آل، درست کار می‌کنند و برای عملکرد مناسب در هنگام شب عموماً نیاز به روشنایی کمکی دارند. سوماً اصولاً دقت روش‌های پردازش تصویر در تفکیک و تمایز خودروها در تراکم سنگین خودروها و ترافیک‌هی سنگین تقاطعات محدود است. چهارماً و علاوه بر موارد قبلی، تجهیزات مورد نیاز برای پردازش تصویر حاصل از دوربین عموماً بسیار گران و پرهزینه است.
هدف ما از ارائه این محصول، اجرای روشی است که معایب هیچ یک از روش‌های مذکور را نداشته باشد. سامانه‌ی ما برای این منظور، مبتنی بر فناوری کاربردی رادارهای موج‌پیوسته در محدوده فرکانسی موج میلی‌متری است.محصول ما با تکیه بر فناوری موج‌میلیمتری، روشی عملی برای استخراج زمان‌حقیقی آماره‌های ترافیکی تقاطعات حاصل میکند و علاوه بر حل مشکلات و محدودیت‌های رویکردهای جاری، به دقت، عمق دید و سهولت عملکردی بالاتری دست می یابد و هزینه‌های تعمیر و نگهداری را نیز کاهش می دهد.

​​​​​​​

سامانه استخراج آماره‌های ترافیکی تقاطعات راهنمایی شامل دو بخش مجزا، شامل یک بخش سخت افزاری و یک بخش نرم افزاری است. بخش سخت افزاری سامانه به صورت یک جعبه با ابعاد کوچک است که در بالای دکل چراغ راهنمائی بر فراز تقاطع مورد پایش نصب می‌شود. برای یک معبر رادار به گونه‌ای نصب می‌شود که جریان ترافیک روبروی رادار و خودروها دارای حرکت نزدیک شونده باشند. در شکل زیر، نحوه نصب رادار برای یک معبر از یک تقاطع نشان داده شده است.​​​​​​​

زمانی که خودرو در میدان دید رادار قرار می‌گیرد توسط رادار دنبال شده و سرعت لحظه‌ای و موقعیت خودرو نسبت به رادار در هر لحظه استخراج می‌شود. در طی فرایند رهگیری (ردیابی)، به هر خودرو یک عدد به عنوان شناسه رهگیری اختصاص داده می‌شود. زمانی که یک خودرو در محدوده ایست چراغ راهنمائی توقف کند، محل دقیق توقف آن توسط رادار مشخص شده و با ارزیابی توالی داده‌های موقعیت و سرعت آن، خودرو به عنوان خودروی متوقف پشت چراغ (خودروی ایستا) شناسائی می‌شود. به محض چنین رخدادی، به شمارنده تعداد خودروهای متوقف یک واحد اضافه می‌شود. در مواقع مجاز بودن حرکت خودروها در یک ورودی (چراغ سبز) که خودروها به طور معمول در حالت ایستا قرار نمی‌گیرند، پردازنده بر اساس نتایج رهگیری خود تعداد خودروهای عبوری از معبر را می‌شمارد. به‌علاوه، زمانی که یک خودرو از نواحی که به عنوان چپ‌گرد و راستگرد تقاطع در نظر گرفته شده (و برای پردازنده تعریف شده) است عبور کند، شمارنده مناسب مربوط به خودروهای عبوری چپ‌گرد یا خودروهای عبوری راستگرد افزایش پیدا می‌کند. به این ترتیب، سامانه آماره تعداد خودروهای ایستا در ورودی تقاطع را در هر لحظه از زمان و نیز آماره‌های خودروهای عبوری در مسیرهای مستقیم، چپ‌گرد و راستگرد را در هر بازه دلخواه زمانی (مثلاً از آغاز به کار رادار یا یک مبدأ زمانی خاص تا هر لحظه از زمان) استخراج کرده و نگه می‌دارد.
در بحث کنترل هوشمند چراغ، در بعضی از رویکردهای پرکاربرد، یک آماره ترافیکی به عنوان زمان شکاف (GAP TIME) وجود دارد که به صورت فاصله زمانی عبور دو خودروی متوالی از یک ناحیه مشخص تعریف می‌شود. در هنگام سبز بودن چراغ راهنمائی، زمان شکاف و تعداد خودروهای عبوری از معبر نیز توسط سامانه استخراج و محاسبه می‌شود. علاوه بر آن، از آنجا که محل دقیق توقف خودروها توسط رادار به دست آمده است، برای هر خط (Lane) معبر تعداد خودروهای متوقف پشت چراغ راهنمائی شمارش می‌شود که در ادبیات حمل و نقل هوشمند معمولاً به این پارامتر طول صف گفته می‌شود.
تمام اطلاعات متناظر با آماره‌هایی که در بالا ذکر شد از طریق واسط شبکه اترنت برای یک سِرور فرستاده می‌شود. سرور می‌تواند به صورت محلی و یا در فاصله دور از رادار مستقر شده و از طریق پروتکل مناسب بر بستر شبکه اطلاعات مورد نیاز را دریافت کند. سرور به امکانات لازم برای دریافت داده‌ها، ذخیره‌سازی آن‌ها (در قالب فایل‌ها یا پایگاه داده مناسب)، و اجرای برنامه‌های مرتبط (چه بر روی سخت‌افزار خود و چه بر روی میزبان‌های متصل به خود از طریق بستر شبکه اینترنت) برای تعامل با کاربر مجهز است. به منظور نمایش مناسب و کاربرپسند اطلاعات و آماره‌های ترافیکی استخراج شده توسط سامانه راداری، یک نرم‌افزار واسط کاربری گرافیکی (GUI) طراحی شده است که نقش پردازش و آماده‌سازی نهایی اطلاعات و نمایش مناسب و گرافیکی آن‌ها را برای کاربران بر عهده دارد.همچنین کنترل دسترسی کاربران به داده‌ها می‌تواند توسط این واسط مدسریت و انجام شود. نمونه‌ای از ظاهر واسط کاربری گرافیکی طراحی شده در حین عملکرد نرمال سامانه در شکل زیر قابل مشاهده است.

در شکل فوق، در سمت چپ تصویر موقعیت خودروها در لحظه در قالب ویدئوی بازسازی شده نمایش داده می‌شود. در سمت راست، آماره‌های مورد نیاز از قبیل تعداد خودروهای عبوری از معبر، تعداد خودروهای عبوری از راستگرد و تعداد خودروهائی که دور زده اند در زیر فلش های متناظر مشخص شده است. در سمت راست بالای نرم افزار برای هر خط (Lane) از خیابان آماره شکاف زمانی (‌GAP) و تعداد خودروها به تفکیک (طول صف در هر خط) نمایش داده می‌شود. در جدول زیر ویژگی‌های اساسی سامانه به صورت خلاصه ارائه شده است.

مزایای اساسی سامانه در قیاس با سامانه‌های موجود برای استخراج آماره‌های ترافیکی تقاطعات راهنمایی به شرح زیر است:

قابلیت استخراج دقیق‌تر و بسیار قابل اعتماد تر آماره‌های حضور / عدم حضور خودروها در ورودی‌های تقاطعات و متغیر شکاف، دقت فوق‌العاده در سنجش موقعیت مکانی و سرعت
قابلیت استخراج پارامترهای پیشرفته‌تر مثل آمارگان خودروهای عبوری در جهات مختلف، طول عددی و فیزیکی صف‌ها، و آماره‌های استخراجی به‌ازای هر خط
امکان رهگیری (ردیابی) خودروها در تعداد بالا و استخراج آماره‌های بیشتر و دقیق‌تر به کمک این امکان، امکان تفکیک (تمایز) بهبود یافته خودروها به کمک الگوریتم رهگیری
عمق و زاویه دید بسیار مناسب
استقلال عملکرد از شرایط آب و هوایی، کیفیت هوا و شرایط نوری
قابلیت حمل و نقل و نصب آسان سامانه
هزینه تعمیر و نگهداری حداقلی
قابلیت اعتماد حداکثری و طول عمر چشمگیر
سازگاری زیست‌محیطی
عدم بارگزاری ترافیکی ناشی از نصب و تعمیرات
راه‌اندازی و پیکربندی ساده، ارزان و سریع
امکان دسترسی، بهره‌برداری و پیکربندی از راه دور بر بستر شبکه
توجیه اقتصادی و قیمت مناسبتر (در کنار دقت بیشتر و عمق دید وسیع‌تر) در قیاس با سامانه‌های تصویری
مقاومت محیطی و عدم نیاز به زیرساخت‌های خاص
ساختار بومی و ماژولار با قابلیت پشتیبانی کامل

جدول زیر خلاصه‌ای از مقایسه بین سامانه ما و دو فناوری دیگر مورد استفاده در کاربرد مورد نظر را ارائه می‌کند.

استفاده از فناوری راداری موج پیوسته می‌تواند کمک شایانی به حل مسئله جمع‌آوری آماره‌های ترافیکی تقاطعات و در نهایت کنترل هوشمند تقاطعات راهنمائی بکند. یک نمونه از سامانه مذکور در سطح شهر اصفهان توسط متخصصان شرکت رایانش هوشمند طنین کاوش ساخته و در همکاری با معاونت حمل‌ونقل و ترافیک شهرداری اصفهان پیاده سازی شده است.