توسعه سیستم‌ های مدیریت ترافیک هوشمند در تقاطع‌ های فاقد چراغ راهنما

توسعه فناوری های جدید مانند محاسبات فراگیر، شبکه اقتضائی خودرو و خودروهای خودمختار در سیستم حمل ونقل هوشمند، چهره ای مدرن به شهرها می بخشد؛ از این رو در این مقاله سعی داریم به شرح توسعه شبکه اقتضائی خودرو و سیستم حمل ونقل هوشمند بپردازیم.

به گزارش تین نیوز به نقل از مرکز مدیریت راه های کشور، تقاطع ها بخش مهمی از معابر شهری، هسته اصلی ازدحام و عامل موثر بر تدام جریان ترافیکی هستند. حجم عبور وسایل نقلیه در کل شبکه ترافیکی به ظرفیت تقاطع ها بستگی دارد. بنابراین جلوگیری از بروز هرگونه اختلال در تردد خودروها اعم از تصادف و ایجاده گره های ترافیکی در تقاطع ها ضروری است. در این راستا، مدیریت ترافیک در تقاطع های فاقد چراغ راهنما یک چالش بزرگ است زیرا عدم رعایت حق تقدم در قوانین راهنمایی و رانندگی در این نقاط می تواند منجر به وقوع تصادف، ایجاد ترافیک و افزایش زمان انتظار خودروها شود.

تلاش بر روی مدیریت ترافیک در تقاطع های فاقد چراغ راهنما عمدتاً بر روی توسعه خودروهای خودمختار از طریق ارتباطات خودرو با خودرو و خودرو با زیرساخت متمرکز شده است. با به کارگیری سیستم حمل ونقل هوشمند و شبکه های خودرویی اقتضائی می توان به کاهش زمان تاخیر، اجتناب از تصادف و عبور ایمن در این تقاطع ها امیدوار شد.

امروزه حمل ونقل و جابه جایی انسان و کالا به کلیدی برای توسعه جوامع بشری تبدیل شده است و انجام این امر در کوتاه ترین زمان ممکن حیاتی به نظر می رسد. افزایش تعداد وسایل نقلیه، سرویس های تجاری، افزایش نیاز به جابه جایی، اتلاف وقت و سوخت در جهان امروز منجر به گسترش سریع سیستم های حمل ونقل شده است. از این رو، بهینه سازی شبکه های موجود و ایجاد روش های هوشمندانه در دستور کار مدیران شهری قرار دارد.

ترافیک به معنای افزایش تعداد وسایل نقلیه و مسافرین در گردش های شهری در کنار ظرفیت محدود شریان های ارتباطی، استفاده از فناوری های جدید در زمینه کنترل هوشمند ترافیک را الزامی کرده است. استراتژی های قدیمی با توجه به رشد جمعیت، موتوریزه شدن و شهرنشینی، جوابگوی نیاز شهرهای مدرن نیستند. افزایش ترافیک نه تنها منجر به عملکرد ضعیف سیستم حمل ونقل می شود، بلکه افزایش آلودگی و مصرف بی رویه سوخت را نیز در پی دارد. تقاطع های هم سطح به عنوان محل تلاقی دو یا چند محور، بخش مهمی از شبکه معابر شهری هستند که حجم عبور وسایل نقلیه در کل شبکه را کنترل می کنند. بنابراین پیشگیری از هرگونه اختلال در حرکت خودروها در این نقاط ضروری است.

کنترل و مدیریت ترافیک در تقاطع های فاقد چراغ راهنما اهمیتی دوچندان دارد زیرا عبور خودرو در این نقاط بدون توجه به حق تقدم صورت می گیرد. بنابراین باید به راهکاری دست یافت که براساس اطلاعات خودرو و تقاطع تصمیم گیری شود کدام خودرو حرکت کند و کدام منتظر بماند. در این روش ها از فناوری های نوین شبکه های خودرویی اقتضائی و محاسبات فراگیر به منظور جلوگیری از ایجاد بن بست و گره ترافیکی و کاهش میانگین زمان انتظار خودروها استفاده می شود.

مفاهیم و دیدگاه ها

محاسبات فراگیر

محاسبات فراگیر به عنوان موج سوم فناوری محاسباتی معرفی می شود. موج اول دوره پردازنده های مرکزی و موج دوم دوره رایانه های شخصی بود. در دوره محاسبات فراگیر یک کاربر و چندین رایانه مختلف وجود دارد که با اتصال یکپارچه آن ها یک سری خدمات شخصی برای کاربر فراهم می شود. در جهان محاسبات فراگیر، اشیا دارای قدرت محاسباتی و پردازشی هستند و به صورت بی سیم یا کابلی با شبکه جهانی ارتباط برقرار می کنند. از سوی دیگر، کاربر با استفاده از رایانه های موجود در جهان اطراف می تواند خدمات شخصی دریافت کند.

در این جهان بین دستگاه های اطلاعاتی موجود ارتباط برقرار می شود و اطلاعات مرتبط با محیط و کاربر در اختیار کاربر قرار می گیرد تا بتواند عملکرد خود را با محیط وفق دهد. برنامه های محاسبات فراگیر به توسعه سیستم حمل ونقل هوشمند کمک شایانی خواهد کرد.

سیستم حمل ونقل هوشمند

سیستم حمل ونقل هوشمند مبتنی بر فناوری محاسبات فراگیر یکی از جدیدترین و موثرترین راهکارهای مدیریت ترافیک است. این سیستم با استفاده از فناوری های نوین به ارتقای سطح ایمنی، بهبود عملکرد سیستم حمل ونقل و کاهش هزینه ها کمک می کند. حمل ونقل هوشمند مشتمل بر سه جز اصلی راه هوشمند، وسایل نقلیه هوشمند و زیرساخت های ارتباطی بر پایه فناوری اطلاعات و کنترل استوار است. جریان اطلاعات در این فناوری شامل جمع آوری، دریافت، انتقال، پردازش، توزیع و بهره برداری از داده ها است.

شبکه اقتضائی خودرو

شبکه اقتضائی یک توصیف برای شبکه های خودسازمان دهنده خودروهای در حال حرکت است. این شبکه زیرمجموعه ای از شبکه های اقتضائی متحرک است که در آن هر خودرو به عنوان یک گره با خودروهای اطراف و تجهیزات ثابت کنار جاده ارتباط برقرار می کند. از زیرساخت های جاده ای می توان به عنوان ابزاری برای دسترسی به اینترنت و جمع آوری و پردازش اطلاعات استفاده کرد.

مدیریت ترافیک هوشمند در تقاطع های فاقد چراغ راهنما

با توجه به اهمیت مدیریت ترافیک در تقاطع های فاقد چراغ راهنما، محققین در یک دهه اخیر سعی کرده اند راهکاری جامع برای حل این مشکل ارائه دهند که عمدتاً بر استفاده از حمل ونقل هوشمند و شبکه اقتضائی خودرو تمرکز کرده اند. در این راستا یک سیستم مبتنی بر رزور چندعامله و عبور بهینه خودروهای خودمختار مطرح شد. این مکانیزم مبتنی بر ارتباط خودرو با زیرساخت است و شامل دو عامل می باشد: عامل های راننده که خودروها را کنترل می کند و عامل مدیر تقاطع که مدیریت و کنترل ترافیک تقاطع را بر عهده دارد. در این سیستم، عامل راننده با پیش تماس می تواند بلاک های زمانی موردنیاز خود را رزرو کند.

بدین ترتیب تقاطع به شبکه ای از خانه های رزروشده تقسیم می شود که هر خانه در هر گام زمانی فقط توسط یک راننده قابل رزرو است. خودرو قبل از رسیدن به تقاطع، اطلاعاتی در مورد زمان و سرعت رسیدن به تقاطع، موقعیت کنونی و ابعاد خود را برای عامل مدیر تقاطع ارسال می کند. عامل مدیر بر این اساس، خانه های موردنیاز خودرو در هر گام زمانی را برای آن رزرو می کند. اگر هر کدام از خانه ها قبلاً رزرو شده باشند، مدیر درخواست راننده را رد می کند.

مکانیزم دیگری با استفاده از ارتباط خودرو با خودرو برای خودروهای خودمختار در تقاطع های با ترافیک پایین ارائه شده است. در این مکانیزم که فقط برای عامل خودرو طراحی شده دو نوع پیام درخواست و لغو وجود دارد. در این سیستم، خودرو برای استفاده از یک زمان و مکان خاص در تقاطع، پیام درخواست را به صورت مرتب برای همه ارسال می کند و اگر بخواهد زمان و مکان رزروشده را خالی کند، پیام لغو را می فرستد.

راهکار مطرح شده دیگر شامل سه زیرسیستم اصلی عامل زیرساخت، عامل خودرو و ارتباطات است. عامل زیرساخت، اطلاعات ارسالی خودرو را دریافت و در اختیار سایر خودروها قرار می دهد؛ سپس سرعت مجاز و مسیر مرجع را محاسبه و به عامل خودرو ارسال می کند.

توسعه فناوری های جدید مانند محاسبات فراگیر، شبکه اقتضائی خودرو و خودروهای خودمختار در سیستم حمل ونقل هوشمند، چهره ای مدرن به شهرها می بخشد. مدیریت ترافیک در تقاطع های فاقد چراغ راهنمایی عمدتاً بر روی عبور خودروهای خودمختار از این نقاط با استفاده از ارتباط بین خودرویی یا ارتباط خودرو با زیرساخت متمرکز شده است. طرح های ارائه شده در این راستا منجر به افزایش کارایی تقاطع با کاهش زمان تاخیر، اجتناب از وقوع تصادف در محدوده تقاطع و عبور ایمن خودرو خواهد شد.