كيفية اختيار أفضل جهاز تحكم آلي في إشارات المرور للتحكم في حركة المرور بشكل منسق ومتكيف ومتعدد التقاطعات

نادراً ما تكون ظروف المرور عند التقاطعات الحضرية ثابتة طوال اليوم. يمكن أن تؤثر الذروة الصباحية والمسائية، والطلب غير المتساوي على حركة المرور بين الطرق، ومعابر المشاة، وحركات مركبات الطوارئ، والتغييرات بين الطرق الرئيسية والمحلية، على كيفية عمل التقاطع المزود بإشارات ضوئية. قد لا تكون خطة التوقيت التي تعمل مع حالة مرورية واحدة مناسبة عندما يتغير الطلب بشكل كبير.

قد يصبح من الصعب إدارة التحكم التقليدي في إشارات المرور عندما تحتاج خطط التوقيت الثابتة إلى استيعاب أنماط مرور متعددة أو عندما يجب أن تعمل عدة تقاطعات كشبكة منسقة. يمكن أن تؤثر المرونة المحدودة في توقيت الإشارة، ومدخلات الكشف غير الكافية، وصعوبة التعامل مع أولويات المرور الخاصة على مدى فعالية استجابة نظام التحكم لظروف التقاطع الفعلية.

بالنسبة لوكالات النقل وشركات هندسة المرور وشركات تكامل الأنظمة ومقاولي البنية التحتية، فإن اختيار أفضل جهاز تحكم آلي في إشارات المرور يتطلب أكثر من مجرد مقارنة مواصفات المنتج. تحتاج وحدة التحكم إلى مطابقة تكوين التقاطع، وطريقة الكشف، ومتطلبات المرحلة، واستراتيجية التنسيق، وتشغيل المشاة، وأولوية الطوارئ، ومتطلبات توسيع النظام المستقبلية.

ينبغي أيضًا اعتبار نظام التحكم الآلي في إشارات المرور بمثابة بنية تحكم كاملة. يجب أن تعمل وحدة التحكم في إشارة المرور ومدخلات الكشف ومخرجات الإشارة وواجهة الاتصال وتكوين التوقيت والمعدات الميدانية المتصلة معًا لدعم استراتيجية التحكم في حركة المرور المقصودة.

ما الذي تتحكم فيه وحدة التحكم في إشارات المرور الآلية فعليًا؟

وحدة التحكم الآلية في إشارة المرور هي وحدة التحكم التي تستقبل المدخلات المتعلقة بحركة المرور، وتعالج منطق التحكم المبرمج، وتحدد تشغيل مراحل الإشارة وفقًا للتوقيت المحدد واستراتيجية التحكم.

يمكن فهم النظام النموذجي من خلال عدة مكونات وظيفية:

• توفر مدخلات الكشف معلومات حول طلب السيارة أو المشاة.

• تقوم وحدات التحكم بمعالجة المدخلات وفقًا لمنطق التحكم المحدد.

• تحدد معلمات توقيت الإشارة كيفية تشغيل المراحل.

• تدعم واجهات الاتصال الاتصال بالمعدات الميدانية أو أنظمة إدارة حركة المرور ذات المستوى الأعلى حيثما أمكن ذلك.

• تتحكم مخرجات الإشارة في تشغيل إشارات الإشارة المرورية.

وتعتمد أهمية هذه المكونات على التقاطع. قد يتطلب التقاطع البسيط نسبيًا في المقام الأول توقيتًا مبرمجًا وتحكمًا في الطور، في حين أن الشبكة الأكبر أو المنسقة قد تتطلب مدخلات كشف متعددة، وخطط توقيت مختلفة، ووظائف تنسيق، وواجهات نظام إضافية.

ولهذا السبب يجب أن يبدأ اختيار وحدة التحكم بمتطلبات هندسة المرور بدلاً من الادعاء العام بأنها وحدة التحكم "الأفضل".

التحكم المنسق للتقاطعات المتعددة

يعد التحكم المنسق في إشارات المرور ذا أهمية خاصة عندما تعمل عدة تقاطعات على طول نفس الممر أو داخل شبكة مرور متصلة.

بدلاً من التعامل مع كل تقاطع كإشارة معزولة، يأخذ التحكم المنسق في الاعتبار العلاقة بين توقيت الإشارة عند التقاطعات المختلفة. يمكن أن تؤثر المعلمات مثل طول الدورة والتقسيم الأخضر وتسلسل الطور والإزاحة على كيفية تقدم حركة المرور بين التقاطعات المجاورة.

على سبيل المثال، عندما تحتاج التقاطعات على طول طريق رئيسي إلى العمل وفقًا لخطة توقيت منسقة، يجب تكوين وحدة التحكم بحيث تدعم علاقة التوقيت بين التقاطعات حركة المرور المقصودة. الهدف ليس مجرد زيادة الوقت الأخضر إلى الحد الأقصى عند تقاطع واحد، لأن القيام بذلك دون مراعاة الإشارات المجاورة يمكن أن يعطل تشغيل الممر الأوسع.

تم تطوير وحدة التحكم في إشارات المرور من سلسلة FM5000، والتي يشار إليها أيضًا باسم وحدة التحكم في إشارات المرور المنسقة، بواسطة FAMA كجيل جديد من نظام التحكم في إشارات المرور المنسقة. وفقًا لمعلومات المنتج المتوفرة، فإنه يحتفظ بالوظائف الثابتة الموجودة في وحدات التحكم المنسقة التقليدية مع دمج التصميم المعياري والتقنيات الأساسية الإضافية.

وتشمل وظائف التحكم المعلنة ما يلي:

• التحكم الاستقرائي

• التحكم التكيفي

• دعم عبور المشاة

• أولوية الطوارئ

• مخططات توقيت متعددة الفترات

• السيطرة المنسقة

تسمح هذه الوظائف لبنية وحدة التحكم بمعالجة متطلبات التحكم في حركة المرور المختلفة بدلاً من الاعتماد على وضع تشغيل ثابت واحد.

التحكم الاستقرائي: استخدام الكشف عن المركبات كمدخل تحكم

يستخدم التحكم الاستقرائي معلومات الكشف عن حركة المرور كمدخل للتحكم في الإشارة. في تطبيق نموذجي، يمكن أن يوفر اكتشاف المركبات معلومات حول ما إذا كانت المركبات موجودة عند الاقتراب أو المسار.

وهذا يخلق فرقًا مهمًا عن التشغيل المحدد بوقت بحت. بدلاً من الاعتماد بشكل حصري على افتراض محدد مسبقًا حول الطلب على حركة المرور، يمكن لوحدة التحكم استخدام معلومات الكشف ضمن منطق التحكم الذي تم تكوينه.

على سبيل المثال، قد يواجه التقاطع طلبًا مختلفًا بين الطرق خلال فترات مختلفة. إذا أشار اكتشاف المركبة إلى أن الطلب يتركز على نهج واحد، فيمكن لوحدة التحكم استخدام معلومات الكشف المتاحة وفقًا لاستراتيجية التحكم المكونة الخاصة بها.

تعتمد تقنية الكشف الدقيق على تكوين النظام. يمكن لحلول التحكم الذكي في الإشارات من FAMA أن تدمج التقنيات بما في ذلك تقنيات الملف والمغناطيسية الأرضية وRFID والرادار والتعرف البصري للكشف والمراقبة المتعلقة بحركة المرور.

بالنسبة للمشترين، فإن السؤال الرئيسي ليس ببساطة ما إذا كانت وحدة التحكم تدعم "الكشف عن المركبات"، ولكن ما هي طرق الكشف المطلوبة للمشروع وما إذا كانت بنية وحدة التحكم والواجهات يمكنها استيعابها.

التحكم التكيفي في إشارات المرور لتغيير الطلب المروري

يعالج التحكم التكيفي متطلبات مختلفة عن التوقيت المنسق التقليدي.

عادةً ما يتم تصميم خطة التوقيت الثابتة لحالة مرورية محددة. ومع ذلك، يمكن أن يختلف الطلب على حركة المرور خلال فترة تشغيل واحدة. عندما تتغير أحجام حركة المرور أو الحركات، فإن خطة التوقيت التي تم تصميمها لحالة أخرى قد لا تمثل الطلب الحالي.

يستخدم التحكم التكيفي في إشارة المرور معلومات حركة المرور المتاحة لضبط توقيت الإشارة وفقًا لمنطق التحكم الذي تم تكوينه وظروف حركة المرور الحالية.

على سبيل المثال، عندما يتغير طلب حركة المرور بين الطرق، يمكن للتحكم التكيفي استخدام معلومات الكشف كمدخل عند تحديد كيفية ضبط توقيت الإشارة. وهذا يجعل التحكم التكيفي ذا صلة بشكل خاص بالتقاطعات التي يختلف فيها الطلب على حركة المرور بشكل كبير بدلاً من أن يظل قابلاً للتنبؤ به نسبيًا.

ومع ذلك، لا ينبغي التعامل مع التحكم التكيفي تلقائيًا كبديل للتحكم المنسق. تتناول الوظيفتان متطلبات التحكم المختلفة.

يركز التحكم المنسق على علاقة التوقيت بين التقاطعات أو على طول ممر المرور. يركز التحكم التكيفي على الاستجابة للطلب المتغير على حركة المرور. ولذلك قد تحتاج وحدة التحكم في إشارة المرور إلى دعم كلا النوعين من التحكم عندما يتطلب المشروع تنسيق الشبكة مع تغيير الطلب على حركة المرور.

توقيت متعدد الفترات لأنماط حركة المرور المختلفة

غالبًا ما يختلف الطلب على حركة المرور خلال فترات الذروة الصباحية، والتشغيل النهاري، والذروة المسائية، وفترات الطلب المنخفض. قد لا يكون استخدام تكوين توقيت واحد لجميع الظروف مناسبًا لكل تقاطع.

تسمح أنظمة التوقيت متعددة الفترات بتكوين خطط توقيت مختلفة لفترات مختلفة.

يمكن أن تتضمن خطة التوقيت معلمات مثل:

• طول الدورة

• تسلسل المرحلة

• الانقسام الأخضر

• إعدادات التنسيق

• إزاحة

• معلمات توقيت الإشارة الأخرى التي تم تكوينها

والغرض من ذلك هو مواءمة خطة تشغيل وحدة التحكم مع ظروف حركة المرور المتوقعة المختلفة.

على سبيل المثال، قد يتطلب الممر الشرياني استراتيجية تنسيق واحدة خلال فترة الذروة وأخرى خلال فترة انخفاض الطلب. وبالمثل، فإن التقاطع ذو الطلب الاتجاهي المختلف بشكل كبير خلال الصباح والمساء قد يتطلب ترتيبات توقيت مختلفة.

بالنسبة لفرق المشتريات، يجب بالتالي تقييم دعم خطط التوقيت المتعددة فيما يتعلق بجدول التشغيل الفعلي ومتطلبات هندسة المرور، بدلاً من مجرد التحقق مما إذا كانت وحدة التحكم تدرج "توقيت متعدد الفترات" كميزة.

معبر المشاة وأولوية الطوارئ

حركة السيارة ليست هي الاعتبار الوحيد في التحكم في التقاطع.

تقدم متطلبات عبور المشاة اعتبارات إضافية تتعلق بالمرحلة والتوقيت. تحتاج وحدة التحكم إلى تلبية طلب المشاة ضمن تسلسل الإشارة الذي تم تكوينه مع الحفاظ على التشغيل المقصود للتقاطع.

ويصبح هذا ذا أهمية خاصة عند التقاطعات القريبة من المناطق التجارية أو المرافق العامة أو مراكز النقل أو المدارس أو غيرها من المواقع التي تشكل فيها تحركات المشاة جزءًا مهمًا من نمط حركة المرور.

تتناول أولوية الطوارئ متطلبات تشغيل خاصة أخرى. قد تتطلب تحركات مركبة الطوارئ معالجة ذات أولوية تختلف عن التنسيق الطبيعي للإشارة.

تحتاج وحدة التحكم التي تدعم أولوية الطوارئ إلى استيعاب هذا المتطلب الخاص ضمن منطق التحكم الخاص بها بدلاً من التعامل مع كل حالة حركة مرور كدورة قياسية.

وبالتالي فإن سؤال الشراء المهم ليس ببساطة ما إذا كانت وحدة التحكم تدعم وظائف المشاة أو الطوارئ، ولكن كيف تتفاعل هذه الوظائف مع متطلبات التحكم والتنسيق في الطور العادي.

كيفية اختيار نظام التحكم الآلي في إشارات المرور

يجب أن يبدأ اختيار نظام التحكم الآلي في إشارات المرور بمتطلبات التقاطع والشبكة.

1. تحديد نوع التقاطع والنمط المروري

حدد أولاً ما إذا كان المشروع يتضمن:

• تقاطع واحد معزول

• عدة تقاطعات منسقة

• ممر شرياني

• شبكة أكبر للتحكم في حركة المرور

يمكن أن تكون متطلبات التشغيل مختلفة إلى حد كبير. قد تركز وحدة التحكم في التقاطع المعزول على التحكم في الطور والكشف عنه، بينما تتطلب الشبكة المنسقة اهتمامًا إضافيًا بطول الدورة والإزاحة وخطط التوقيت والاتصالات.

2. تحديد عدد المراحل المطلوبة

يؤثر عدد وتسلسل مراحل الإشارة بشكل مباشر على تكوين وحدة التحكم.

يجب على فريق المشروع تحديد حركات المركبات المطلوبة وحركات المشاة وحركات الدوران والمراحل الخاصة قبل اختيار جهاز التحكم.

يجب أن تكون وحدة التحكم متوافقة مع تكوين الطور المطلوب ومخرجات الإشارة.

3. تأكيد متطلبات الكشف

الاكتشاف هو الاتصال بين ظروف حركة المرور الفعلية والتحكم الآلي في الإشارة.

اعتمادًا على المشروع، قد يتضمن الكشف تقنيات مثل الحلقات الحثية، أو الكشف عن المغناطيسية الأرضية، أو الرادار، أو RFID، أو التعرف البصري.

ولذلك ينبغي أن تحدد مواصفات الشراء ما يلي:

• تكنولوجيا الكشف المطلوبة

• مواقع الكشف المطلوبة

• متطلبات إدخال الكشف

• كيف سيتم استخدام معلومات الكشف من خلال استراتيجية التحكم

وهذا مهم بشكل خاص عندما يكون التحكم التكيفي أو التشغيل المستجيب للطلب مطلوبًا.

4. تقييم متطلبات التنسيق

بالنسبة للتقاطعات المتعددة، حدد ما إذا كان المشروع يتطلب تحكمًا منسقًا.

تشمل الأسئلة الرئيسية ما يلي:

• ما هي استراتيجية طول الدورة التي سيتم استخدامها؟

• كيف سيتم تكوين الانقسامات الخضراء؟

• ما هي علاقات الأوفست المطلوبة؟

• هل سيتم استخدام خطط توقيت مختلفة؟

• كيف سيتغير التنسيق بين فترات المرور المختلفة؟

تساعد هذه الأسئلة في تحديد ما إذا كان تكوين وحدة التحكم الأساسية كافيًا أو ما إذا كانت وحدة التحكم في إشارة المرور المنسقة أكثر ملاءمة.

5. التحقق من متطلبات المشاة والطوارئ

يجب تحديد معبر المشاة وأولوية الطوارئ أثناء تصميم النظام بدلاً من إضافتها كاعتبارات ثانوية.

يجب تقييم وحدة التحكم وفقًا لمنطق التحكم المطلوب وتسلسل الطور وترتيبات التوقيت والتفاعل مع التشغيل المنسق العادي.

6. النظر في الاتصالات وتكامل النظام

يتضمن نظام التحكم الآلي في إشارات المرور عادةً أكثر من وحدة التحكم نفسها.

يجب على مسؤولي تكامل الأنظمة ومقاولي النقل النظر في كيفية اتصال وحدة التحكم بما يلي:

• معدات الكشف عن المركبات

• رؤساء إشارات المرور

• أنظمة المشاة

• المعدات الميدانية

• أنظمة إدارة المرور المركزية

تعتبر قدرة الاتصال ذات أهمية خاصة عندما تحتاج التقاطعات المتعددة إلى العمل كجزء من نظام ذكي أوسع للتحكم في حركة المرور.

يجب تأكيد متطلبات الواجهة والاتصال الدقيقة وفقًا لمواصفات المشروع بدلاً من افتراضها من وصف عام للمنتج.

لماذا يهم التصميم المعياري في التحكم في إشارات المرور

غالبًا ما تطور مشاريع التحكم في حركة المرور متطلبات مختلفة وفقًا لحجم التقاطع وأنماط حركة المرور وطرق الكشف وبنية الشبكة.

يمكن أن يوفر تصميم وحدة التحكم المعيارية أسلوبًا أكثر تنظيماً لتكوين نظام لهذه المتطلبات المختلفة.

تستخدم وحدة التحكم في إشارات المرور من سلسلة FM5000 التصميم المعياري كأحد خصائصها المعمارية المعلنة. إلى جانب التحكم المنسق، والتحكم الاستقرائي، والتحكم التكيفي، وعبور المشاة، وأولوية الطوارئ، ووظائف التوقيت متعددة الفترات، تهدف البنية إلى معالجة نطاق أوسع من متطلبات التحكم في حركة المرور مقارنة بالنهج التقليدي للوظيفة الثابتة.

بالنسبة لفرق المشتريات، ينبغي تقييم التصميم النموذجي من الناحية العملية:

• هل يمكن لوحدة التحكم استيعاب تكوين التحكم المطلوب؟

• هل يمكن دمج مدخلات الكشف المطلوبة؟

• هل يستطيع النظام دعم مراحل الإشارة المطلوبة؟

• هل يمكن تكوين استراتيجية التوقيت لفترات مرورية مختلفة؟

• هل يمكن لوحدة التحكم المشاركة في عملية منسقة؟

• هل يمكن للهندسة المعمارية أن تستوعب متطلبات المشروع المستقبلية؟

يجب أن تعتمد الإجابات على التكوين الفعلي للمنتج ومواصفات المشروع.

اختيار وحدة التحكم: ما الذي يجب على المشترين مقارنته؟

عند مقارنة وحدة التحكم الآلية في إشارة المرور، يجب على المشترين مراعاة متطلبات التحكم الكاملة بدلاً من مواصفات واحدة معزولة.

يوفر هذا النهج أساسًا أكثر وضوحًا لمقارنة الموردين بدلاً من استخدام الأوصاف العامة مثل "الأداء العالي" أو "التحكم الذكي المتقدم".

نهج FAMA للتحكم الذكي في إشارات المرور

FAMA - المؤسسة الرائدة في صناعة أضواء إشارات المرور في الصين

يانغتشو فاما المعدات الذكية المحدودة (FAMA) توفر حلولاً متكاملة للنقل الذكي، مع مهمة الشركة المتمثلة في "جعل السفر أكثر أمانًا وذكاءً".

تركز FAMA Traffic على ثلاثة مجالات رئيسية: التحكم الذكي في الإشارات، والسلامة المرورية الذكية، والقطب الذكي متعدد الوظائف 5G، مع توفير الخدمات أيضًا بما في ذلك تحسين توقيت إشارة المرور والتشغيل والصيانة والإقامة.

في التحكم الذكي بالإشارات، تركز FAMA على سيناريوهات التحكم في إشارات المرور المخصصة. يدمج نهجها الفني المعلن التقنيات المتعلقة بحركة المرور بما في ذلك الملف والمغناطيسية الأرضية وRFID والرادار والتعرف البصري لمراقبة تدفق حركة المرور وتدفق المشاة عند التقاطعات وتحسين مخططات تشغيل حركة المرور ديناميكيًا.

يكون هذا النهج على مستوى النظام مناسبًا عندما يتطلب المشروع أكثر من وحدة تحكم فردية في إشارة المرور، وبدلاً من ذلك يحتاج إلى الكشف والتحكم والتنسيق والإدارة التشغيلية للعمل معًا.

بالنسبة للمشترين الذين يقومون بتقييم أفضل جهاز تحكم آلي في إشارة المرور، توفر مجموعة منتجات FAMA وتطبيقات المشروع مراجع مفيدة لفهم كيفية تطبيق معدات التحكم في إشارة المرور في مشاريع النقل الذكية الفعلية.

تم تصميم وحدة التحكم في إشارات المرور من سلسلة FM5000 كنظام منسق للتحكم في إشارات المرور الذي يجمع بين الوظائف المحددة مثل التحكم الاستقرائي والتحكم التكيفي ودعم عبور المشاة وأولوية الطوارئ والمخططات متعددة الفترات مع بنية معيارية.

يمكن لفرق المشتريات مراجعة تطبيقات مشروع FAMA ومجموعة المنتجات لتقييم وحدة التحكم وحلول المرور الذكية في سياق متطلبات المشروع الخاصة بهم.

الخلاصة: اختيار جهاز التحكم بناءً على متطلبات التحكم في حركة المرور

يجب اختيار جهاز التحكم الآلي في إشارة المرور المناسب وفقًا لمشكلة التحكم في حركة المرور الفعلية التي يحتاج إلى حلها.

بالنسبة للتقاطع المعزول، قد تكون تكوين الطور ومدخلات الكشف وتوقيت الإشارة ومتطلبات المشاة هي الاعتبارات الأساسية. بالنسبة للتقاطعات المتعددة، يصبح طول الدورة والتقسيم الأخضر والإزاحة وخطط التوقيت والتحكم المنسق ذا أهمية متزايدة. عندما يتغير الطلب على حركة المرور بشكل كبير، قد يصبح التحكم التكيفي والكشف في الوقت الفعلي أيضًا جزءًا مهمًا من استراتيجية التحكم.

على مستوى النظام، يحتاج نظام التحكم الآلي في إشارات المرور إلى ربط الكشف عن حركة المرور، وتوقيت الإشارة، والتحكم في الطور، والتنسيق، والاتصالات، والمعدات الميدانية في بنية تشغيل متماسكة.

ولهذا السبب يجب أن يركز تقييم أفضل جهاز تحكم آلي في إشارة المرور على التوافق الوظيفي بدلاً من مطالبات الأداء العامة. يجب على المشترين التحقق مما إذا كانت وحدة التحكم يمكنها دعم طرق الكشف المطلوبة، وأنماط التحكم، وتكوين المرحلة، واستراتيجية التنسيق، وعبور المشاة، وأولوية الطوارئ، والتوقيت متعدد الفترات، وواجهات الاتصال، والهندسة المعمارية المعيارية، ومتطلبات التوسع المستقبلية.

بالنسبة لوكالات النقل، ومتكاملي الأنظمة، ومقاولي الهندسة، ومشتري البنية التحتية، توفر هذه المتطلبات الفنية إطارًا عمليًا أكثر لاختيار وحدة التحكم في إشارة المرور، أو حل التحكم في إشارة المرور التكيفية، أو وحدة التحكم في إشارة المرور المنسقة، أو نظام التحكم الذكي في إشارة المرور الأوسع.