انواع دستگاه فرماندهی چراغ راهنمایی: از دستگاه ساده تا سیستم هوشمند مرکزی
شرکت مهندسی بهینه‌سنج از سال ۱۳۶۸ در زمینه طراحی و ساخت انواع دستگاه‌ها و سیستم‌های فرماندهی چراغ‌های راهنمایی کار کرده و با تکیه بر توان فنی و اجرایی پرسنل خود و دانش روز کشورهای پیشرفته، خدمات متنوعی در جهت بهبود زمان‌بندی چراغ‌های راهنمایی ارائه داده است؛ خدماتی که به کاهش تأخیر، حل مشکلات عبور و مرور در تقاطع‌ها و کاهش اتلاف وقت رانندگان و مسافران کمک کرده است.
در این راهنما، انواع دستگاه‌های کنترل چراغ راهنمایی از دید کاربردی و تأثیر هر یک در وضعیت ترافیک معرفی و مقایسه می‌شوند، اجزای اصلی یک دستگاه فرماندهی شرح داده می‌شود و نکات انتخاب و نگهداری آن مرور می‌شود.
دستگاه فرماندهی چراغ راهنمایی چه کاری انجام می‌دهد؟
هر تقاطع چراغ‌دار از چند «فاز» تشکیل می‌شود؛ هر فاز مجموعه‌ای از حرکت‌هاست که هم‌زمان و بدون تداخل می‌توانند عبور کنند. دستگاه فرماندهی، که به آن کنترلر ترافیک هم می‌گویند، این وظایف را بر عهده دارد:
- اجرای ترتیب فازها و زمان سبز، زرد و قرمز هر مسیر
- تغییر برنامه زمان‌بندی در ساعت‌های مختلف شبانه‌روز و روزهای هفته
- جلوگیری از روشن شدن هم‌زمان چراغ سبز در مسیرهای متقاطع
- رفتن به حالت چشمک‌زن ایمن در صورت بروز خطا
- دریافت اطلاعات از شناسگرهای خودرو و دکمه‌های عابر پیاده در مدل‌های هوشمند
- ارتباط با مرکز کنترل ترافیک در سامانه‌های مرکزی
۱. دستگاه پری‌تایم (فرماندهی ساده)
ساده‌ترین کنترل‌کننده‌های الکترونیکی از نوع پیش‌زمان‌بندی (Pretimed) هستند. در این دستگاه، بر اساس پیش‌بینی شرایط و حجم ترافیک در طول یک شبانه‌روز، زمان‌بندی‌های مناسب برای هر مسیر از قبل به حافظه دستگاه وارد می‌شود.
تجربه نشان می‌دهد که در بسیاری از تقاطع‌های پرترافیک، شرایط عبور و مرور در طول روز الگوی مشخصی دارد: در ساعات اولیه صبح، ترافیک سنگین از سمت مناطق مسکونی به مرکز شهر است و در ساعات آخر بعدازظهر عکس این اتفاق می‌افتد. در اواسط روز نیز دو حالت ترافیک متوسط و ترافیک سبک پیش می‌آید.
اگر این پیش‌بینی‌ها درست انجام شود و زمان سبز هر مسیر متناسب با حجم ترافیک تعیین شود، می‌توان این زمان‌بندی‌ها را به حافظه دستگاه سپرد. این دستگاه‌ها یک ساعت دقیق دارند و در هر ساعت از شبانه‌روز، زمان‌های سبز مربوط به همان ساعت را از حافظه می‌خوانند و اجرا می‌کنند.
تجربه نشان می‌دهد حتی در پیشرفته‌ترین کشورها، با وجود دستیابی به فناوری‌های کنترل هوشمند، دستگاه‌های پری‌تایم همچنان جایگاه ویژه‌ای دارند؛ به‌ویژه از این جهت که آموزش کار با دستگاه، هزینه نصب و هزینه نگهداری و تعمیرات آن‌ها بسیار ساده‌تر و کمتر از دستگاه‌های دیگر است.
در مدل‌های جدید دستگاه‌های پری‌تایم می‌توان برای روزهای مختلف هفته و هفته‌های مختلف سال، الگوهای زمان‌بندی متفاوتی پیش‌بینی و به دستگاه اعمال کرد تا نیاز به مراجعه به دستگاه برای تغییر زمان‌بندی در طول سال به حداقل برسد.
محصول فعلی بهینه‌سنج در این گروه: دستگاه فرماندهی پیش‌زمان‌بندی VT-204P، با امکان تنظیم از طریق اپلیکیشن فارسی و Wifi.
۲. دستگاه هوشمند محلی
در برخورد با زمان‌بندی چراغ‌های راهنمایی در یک تقاطع، اولین چیزی که به ذهن می‌رسد این است که اگر دستگاه بتواند مانند یک پلیس باتجربه به‌صورت هوشمند عمل کند، زمان‌بندی ایده‌آل در تقاطع اجرا می‌شود و زمان‌های توقف به حداقل می‌رسد. بدیهی است که این کار مستلزم داشتن چشم الکترونیکی (سنسور) در مسیرهای منتهی به تقاطع است تا حجم ترافیک ورودی یا توقف‌کرده در هر طرف تشخیص داده شود و زمان‌های سبز متناسب با آن اعمال شود. دستگاه‌های فرماندهی هوشمند چنین قابلیتی دارند. این دستگاه‌ها در هر لحظه متناسب با حجم ترافیک تصمیم می‌گیرند و البته دقت کارشان وابسته به دقت چشم الکترونیکی است که حجم ترافیک را می‌خواند.
یکی از بهترین و رایج‌ترین چشم‌های الکترونیکی برای ترافیک، سنسورهایی است که به شکل مربع یا مستطیل با ابعاد تقریبی ۲×۲ متر زیر آسفالت نصب می‌شوند و با عبور هر خودرو از روی آن، یک پالس برای دستگاه می‌فرستند؛ بر اساس فاصله پالس‌های متوالی که بیانگر میزان فشردگی ترافیک است، زمان سبز چراغ کم و زیاد می‌شود.
دستگاه‌های فرماندهی هوشمند محلی در تقاطع‌هایی که نوسانات زیادی در حجم ترافیک دارند و وضعیت ترافیک آن‌ها قابل پیش‌بینی نیست، و همچنین در تقاطع‌هایی که یک طرف خلوت و طرف دیگر شلوغ است، بسیار خوب عمل می‌کنند. با این حال، هزینه نصب، اجرا و نگهداری این دستگاه‌ها نسبت به دستگاه ساده بیشتر است و بیشتر این هزینه به‌خاطر حجم عملیات اجرایی مربوط به نصب سنسورها و سیم‌کشی آن‌هاست. برای آشنایی دقیق‌تر با عملکرد و انواع آن، صفحهٔ دستگاه فرماندهی هوشمند تقاطع را ببینید.
بهینه‌سنج به‌عنوان اولین تولیدکننده این دستگاه‌ها در کشور، در سال‌های گذشته مدل‌های گوناگونی از کنترلرهای هوشمند محلی را به بازار ارائه کرده است. این دستگاه‌ها علاوه بر حالت هوشمند، به‌صورت پری‌تایم نیز می‌توانند کار کنند و با الگوریتم Gap/Waste زمان سبز را با ترافیک واقعی تطبیق می‌دهند. محصولات فعلی این گروه: VT-204A و 1024SE.
نتیجه عملی: در یک بررسی آماری از میزان تأثیر سیستم هوشمند نسبت به سیستم‌های قدیمی که در یکی از تقاطع‌های حساس شهر اصفهان انجام شد، میزان بهبود ناشی از سیستم هوشمند ۲۵٪ کاهش در زمان تأخیر وسایل نقلیه در آن تقاطع بود؛ رقمی که با در نظر گرفتن کاهش چشمگیر مصرف سوخت و کاهش اتلاف وقت افراد، صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای است.
۳. سیستم هوشمند مرکزی
با بزرگ شدن شهرها و افزایش روزافزون حجم وسایل نقلیه، تعداد خیابان‌ها و تقاطع‌ها به‌سرعت افزایش می‌یابد و تقاطع‌ها نیز به یکدیگر نزدیک می‌شوند. نزدیک شدن تقاطع‌ها باعث می‌شود حجم ترافیک یک تقاطع مستقیماً روی تقاطع‌های قبلی و بعدی اثر بگذارد. اینجاست که کنترل تک‌تک تقاطع‌ها به‌تنهایی کارساز نیست و زمان‌بندی تقاطع‌های مجاور باید با یکدیگر ارتباط داشته باشد.
از سوی دیگر، بزرگ شدن شهرها و گسترش شبکه ترافیک، نیاز به مدیریت یکپارچه و هماهنگ بر کل ترافیک شهر را تقویت می‌کند؛ مدیریتی که در آن در کنار چراغ‌های راهنمایی، وضعیت حمل‌ونقل عمومی، وسایل نقلیه اورژانس، عابران پیاده، بزرگراه‌ها و پارکینگ‌ها در نظر گرفته شود و همه این‌ها یکجا سازماندهی شوند.
تفکر احداث مرکز کنترل حمل‌ونقل و ترافیک شهری در طی چند دهه گذشته در شهرهای بزرگ جهان به واقعیت تبدیل شده است. در بعضی از شهرهای بزرگ دنیا، تعداد تقاطع‌های چراغ‌دار به هزاران تقاطع می‌رسد. در زمان تدوین این راهنما، تعداد تقاطع‌های چراغ‌دار تهران از ۱۰۰۰ گذشته بود و کلان‌شهرهای کشور هر کدام با بیش از ۱۰۰ تقاطع روبه‌رو بودند؛ رشدی که با روش‌های سنتی و دستی و غیرمتمرکز قابل مهار و مدیریت نیست.
دستگاه‌های فرماندهی چراغ‌های راهنمایی در این شهرها باید قابلیت اتصال به یک مرکز کنترل فرماندهی (اتاق فرمان) را داشته باشند و پلیس راهنمایی بتواند در مرکز کنترل درباره تعدادی از تقاطع‌های مجاور به‌طور هم‌زمان تصمیم‌گیری کند. در چنین حالتی، علاوه بر امکانات دستگاه‌های ساده‌تر مانند پری‌تایم و هوشمند محلی، بحث تبادل اطلاعات بین تقاطع‌ها و مرکز کنترل نیز اضافه می‌شود. فرمانی که از مرکز صادر می‌شود باید در کمتر از یک ثانیه به تقاطع برسد و به چراغ‌ها داده شود؛ این کار نیازمند استفاده از فناوری انتقال اطلاعات است.
موفقیت این مدل از دستگاه‌ها به نحوه انتقال اطلاعات نیز بستگی دارد. استفاده از خطوط تلفن شهری به‌صورت اختصاصی، سیستم‌های بی‌سیم و فیبر نوری این امکان را فراهم کرده است که حجم زیادی از اطلاعات با سرعت بسیار بالا و در کسری از ثانیه به کیلومترها دورتر از محل مرکز برسد و متقابلاً وضعیت ترافیک، هم به‌صورت تصویری و هم به‌صورت عددی و آماری، در اختیار مرکز قرار گیرد. سامانه بهینه‌سنج در این گروه: سامانه کنترل مرکزی هوشمند BS-NET.
مرکز کنترل هوشمند (اتاق فرمان)
اتاق فرمان مجموعه‌ای از تجهیزات کامپیوتری و برنامه‌های نرم‌افزاری است که کارشناسان مجرب سازمان ترافیک و پلیس راهنمایی، همراه با نمایندگانی از ارگان‌های مرتبط با ترافیک مانند آتش‌نشانی، اتوبوسرانی، تاکسیرانی و رادیو پیام، در آن مستقر هستند. شرایط ترافیکی که توسط چشم‌های الکترونیکی یا دوربین‌های مداربسته در سطح شهر جمع‌آوری می‌شود، روی مانیتورهای متعدد و صفحات نمایش بزرگ در اختیار پرسنل مرکز قرار می‌گیرد و زمان‌بندی چراغ‌ها به‌صورت دستی یا خودکار از این اتاق به تقاطع‌ها فرستاده می‌شود. فضای آرام مرکز کنترل، برخلاف محیط پرسروصدا و خسته‌کننده تقاطع‌ها، امکان تمرکز بیشتر را در اختیار مدیریت ترافیک قرار می‌دهد و تصمیم‌گیری‌ها درست‌تر و راندمان کار بالاتر خواهد بود.
اجزای اصلی یک دستگاه فرماندهی
- واحد پردازش (کنترلر): برنامه زمان‌بندی، منطق فازبندی و الگوریتم هوشمند را اجرا می‌کند.
- ماژول‌های خروجی: فرمان روشن و خاموش شدن چراغ‌های هر گروه سیگنال را صادر می‌کنند.
- سیستم حفاظت در برابر تداخل: بررسی می‌کند که دو مسیر متقاطع هرگز هم‌زمان سبز نشوند و در صورت خطا، تقاطع را به حالت چشمک‌زن می‌برد.
- ورودی‌های شناسگر: اطلاعات لوپ دتکتور، سنسور ویدیویی یا دکمه عابر پیاده را دریافت می‌کنند.
- پنل اپراتور: نمایشگر و صفحه‌کلید برای تنظیم و عیب‌یابی در محل.
- منبع تغذیه و کابینت: کابینت باید در برابر گرما، سرما، گرد و خاک و رطوبت مقاوم باشد.
- رابط ارتباطی: برای اتصال به اپلیکیشن تنظیمات یا مرکز کنترل ترافیک.
کدام دستگاه را انتخاب کنیم؟
در انتخاب سیستم کنترل و فرماندهی چراغ‌های راهنمایی، باید به‌صورت واقع‌بین و بسته به شرایط حال و پیش‌بینی آینده، و البته در چارچوب امکانات مادی و بودجه‌ای عمل کرد. همان‌قدر که انتخاب یک دستگاه پیشرفته هوشمند با هزینه سنگین برای تقاطع‌های کوچک و کم‌تراکم یا شهرهای کم‌جمعیت غیرمعقول به نظر می‌رسد، عدم استفاده از سیستم‌های پیشرفته و هوشمند در تقاطع‌های حساس شهرهای بزرگ نیز کاری نابخردانه خواهد بود.
| نوع دستگاه | مناسب برای | هزینه اجرا و نگهداری |
|---|---|---|
| پری‌تایم | تقاطع‌هایی با الگوی ترافیک قابل پیش‌بینی، شهرهای کوچک و متوسط | کم |
| هوشمند محلی | تقاطع‌های با نوسان زیاد ترافیک یا یک طرف خلوت و یک طرف شلوغ | متوسط (به‌خاطر نصب سنسور) |
| هوشمند مرکزی | شبکه تقاطع‌های نزدیک به هم در کلان‌شهرها | بالا |
پیش از خرید، به این پرسش‌ها پاسخ دهید:
- تقاطع چند فاز دارد؟ تعداد فازها و گروه‌های سیگنال، اولین معیار انتخاب مدل است.
- ترافیک تقاطع چقدر نوسان دارد؟ اگر الگوی ترافیک ثابت است، پری‌تایم کافی است؛ اگر نوسان زیاد است، هزینه کنترلر هوشمند و لوپ‌ها با کاهش تأخیر جبران می‌شود.
- آیا شهر مرکز کنترل ترافیک دارد یا خواهد داشت؟ اگر بله، دستگاهی انتخاب کنید که امکان اتصال به سامانه مرکزی را داشته باشد.
- عابر پیاده چقدر است؟ در تقاطع‌های پرتردد عابر، کنترل گذرگاه عابر پیاده و پوش‌باتن صوتی را در نظر بگیرید.
- خدمات پس از فروش و قطعه یدکی چطور تأمین می‌شود؟ سابقه سازنده و در دسترس بودن قطعه، از قیمت اولیه مهم‌تر است.
نگهداری و عیب‌یابی
بیشتر خرابی‌های تقاطع‌ها از خود کنترلر نیست؛ از لامپ‌های سوخته، کابل‌های آسیب‌دیده، لوپ‌هایی که در اثر حفاری بریده شده‌اند یا نفوذ آب به کابینت است. بازدید دوره‌ای کابینت، بررسی عملکرد لوپ‌ها پس از هر عملیات عمرانی در تقاطع و بازبینی برنامه زمان‌بندی هر یکی دو سال یک‌بار، عمر و کارایی تقاطع را به‌طور محسوسی بالا می‌برد. بهینه‌سازی فازبندی و زمان‌بندی چراغ‌ها یکی از کم‌هزینه‌ترین راه‌های کاهش تأخیر در تقاطع‌های موجود است.
پرسش‌های متداول
تفاوت دستگاه فرماندهی با چراغ راهنمایی چیست؟
چراغ راهنمایی فقط نور را نمایش می‌دهد. دستگاه فرماندهی تصمیم می‌گیرد کدام چراغ، چه زمانی و چه مدت روشن باشد.
آیا دستگاه هوشمند محلی بدون سنسور هم کار می‌کند؟
بله. کنترلرهای هوشمند محلی بهینه‌سنج به‌صورت پری‌تایم هم کار می‌کنند؛ پس اگر یک لوپ آسیب ببیند یا هنوز سنسورها نصب نشده باشند، تقاطع با برنامه زمان‌بندی ثابت به کار خود ادامه می‌دهد.
قیمت دستگاه فرماندهی چراغ راهنمایی چقدر است؟
قیمت به نوع دستگاه، تعداد فازها، تعداد ورودی‌های شناسگر و امکانات ارتباطی بستگی دارد. برای استعلام قیمت بر اساس مشخصات تقاطع خود با کارشناسان بهینه‌سنج تماس بگیرید.
جمع‌بندی
نکات مطرح‌شده در این راهنما، گرچه خلاصه است، تا حد زیادی می‌تواند مدیریت ترافیک شهری را به سمت انتخاب بهینه و درست کمک کند؛ چرا که بیشتر مطالب آن، جدا از پشتوانه علمی و فنی، مبتنی بر تجربیات طولانی تیم تخصصی و اجرایی شرکت بهینه‌سنج در سطح کشور است. برای آشنایی با منطق تصمیم‌گیری کنترلرها، مقاله سیستم خبره در کنترل ترافیک را بخوانید و برای مشاوره درباره انتخاب دستگاه مناسب با کارشناسان بهینه‌سنج تماس بگیرید: ۰۳۱-۳۳۸۷۳۹۹۸.