Bucla Inductiva Referat PDF [PDF]

Zitiervorschau

DETECTOARE DE VEHICULE Detectoare cu bucle inductive Detectia vehiculelor are o importanta deosebita in cadrul sistemelor de reglare a traficului, deoarece furnizeaza informatia de baza necesara pentru configurarea sistemului de semnalizare rutiera. Informatia poate fi obtinuta static, in sensul culegerii datelor de trafic pe o anumita perioada si apoi includerea acestora in calculele necesare pentru determinarea timpilor de semaforizare. Datele sunt, de obicei, culese pe parcursul unei perioade de cel putin o saptamana, 24 h/zi, pentru a putea obtine planuri de semaforizare care sa gestioneze cat mai bine fluxurile de vehicule din diferite perioade ale zilei. Informatia obtinuta dinamic, reflecta in orice moment numarul de vehicule care utilizeaza reteau rutiera, este utilizata in cadrul sistemelor adaptive de management al traficului, in care semaforizarea nu se bazeaza pe valori prestabilite, ci timpii de semaforizare se modifica continuu in functie de volumele reale de trafic inregistrate. Detectia vehiculelor si a conditiilor de trafic se poate realiza prin dispozitive plasate pe suprafata drumului, in pavaj sau sub pavaj, sau montate in lungul drumului. Numeroase automatizari de acces si control de trafic (auto) necesita detectia vehiculelor intr-o anumita pozitie. Pentru aceasta se foloseste efectul inductiei electromagnetice: o masa metalica aflata in apropierea unei bobine, ii va modifica acesteia frecventa de oscilatie. De regula bobina / bucla inductiva se realizeaza prin ingroparea in carosabil a unui conductor electric dispus in cateva spire. Aceasta se leaga la un controller care monitorizeaza starea (inductanta) buclei inductive. Controllerele semnalizeaza cand in proximitatea buclei apare o masa metalica, putand astfel monitoriza trecerea sau prezenta unui vehicul intr-o anumita pozitie. Printre aplicatiile uzuale sunt: activarea si/sau protectia unei bariere, usa de garaj, poarta, numararea traficului auto, semaforizare automata in obiective industriale, evitarea ciocnirilor stivuitoarelor in hale, etc. De la introducerea lor din anii ’60 buclele inductive au devenit cele mai populare detectoare de vehicule. Componentele principale ale unui sistem detector cu buclă inductivă includ unul sau mai multe fire isolate îngropate într-un lăcaş puţin adânc săpat în pavaj, un cablu conductor de la cutia buclei până la 1

lăcaşul controllerului şi o unitate de detector electronic aşezat în cabina controllerului. Unitatea de detector electronic conduce energia prin sistemul buclei la o frecvenţă situată într-un interval cuprins între 10 kHz până la 200 kHz. Sistemul buclei inductive formează un circuit electric în care sârma buclei este elementul inductiv. Când un vehicul este oprit pe buclă sau trece peste buclă, scade inductanţa buclei. Această scădere a inductanţei actualizează rezultatul detectorului electronic şi transmite noua valoare la unitatea controllerului, semnalizând trecerea sau prezenţa unui vehicul. În ultimele două decenii detectoarele cu bucle inductive au devenit cele mai răspândite detectoare de trafic. Datele furnizate de o buclă inductivă sunt: trecerea vehiculelor, prezenţa acestora, numărarea vehiculelor şi gradul de ocupare al benzii. De asemenea cu ajutorul sistemului detector cu buclă inductivă se pot detecta incidentele şi congestionările de trafic cât şi aproximările vitezei vehiculelor. Pentru determinarea unor incidente care să reiasă din datele transmise, bucla este de obicei legată la un centru de management al transportului pentru o analiză computerizată.

Fig. 1. - Modelul sistemului cu buclă inductivă

2

Pentru monitorizarea întregii direcţii de circulaţie (a tuturor benzilor), se poate utiliza un montaj cum este cel prezentat în figura de mai jos

Sistem de monitorizare a unei artere rutiere pe baza buclelor inductive

Bucla este excitată cu semnale care au frecvenţa între 10kHz şi 50hKz şi funcţionează ca element inductive cuplat cu o unitate electronica. Atunci când un vehicul trece sau opreşte deasupra detectorului, inductanţa scade. Scăderea inductanţei duce la o creştere a frecvenţei oscilatorului, fapt sesizat de unitatea electronica ce trimite un impuls controlerului, indicând prezenţa unui vehicul. Inductanţele uzuale sunt cuprinse între 20 si 200μH. Fluxul magnetic generat este uniform de-a lungul buclei, cu excepţia porţiunilor din capete. Intensitatea câmpului magnetic generat este

3

Unde H= intensitatea cîmpului magnetic [A/m] N = numărul de spire I = intensitatea curentului electric [A] l = lungimea conductorului [m] În cazul determinării cu doi detector: d = distanţa dintre detector t0 = momentul declanşării detectorului din amonte, in ms t1 = momentul declanşării detectorului din aval, in ms Pe baza formulei anterioare se poate determina lungimea exacta a vehiculului:

(

)

(

) (

)

Unde V = viteza stabilită anterior ti0 = momentul începerii detecţiei pentru detectorul i, în ms ti1 = momentul terminării detecţiei pentru detectorul i, în ms Un alt mod de calcul al vitezei, din volum si din gradul de ocupare este: ; unde C = coeficient de calibrare, determinat experimental.

Densitatea de vehicule ( )∑(

)

Unde K = densitatea de vehicule N = numărul de vehicule detectate în perioada de timp, T T = perioada de timp, în ore

4

Vi =viteza vehiculului detectat i

AID (Automatic Incident Detection) este un procedeu automat care urmează un algoritm cu scopul de a elimina efectele ce succed evenimentului. Beneficiile folosirii sistemului cu bucla inductiva sunt: - atâta timp cat sunt corespunzător instalate şi întreţinute ILD (Inductive Loop Detector) continuă să fie cele mai bune detectoare indiferent de vreme şi de semaforizarea intersecţiei dintre multe aplicaţii; - sunt cele mai sigure numărătoare de trafic; - se comportă bine atât în cazul unui flux de trafic ridicat cat şi în cazul unui flux scăzut de trafic în orice condiţii de vreme; Dezavantajele ar fi următoarele: -

-

ILD poate furniza informaţii eronate din cauza instalării proaste, conectarea greşită a cablurilor, îngropare neglijentă etc.; incapacitatea buclelor inductive de a măsura viteza. Pentru a determina viteza sunt necesare două bucle sau un algoritm implicând lungimea buclei, lungimea medie a vehiculului, timpul petrecut pe detector şi numărul de vehicule care a trecut peste detector, dacă se foloseşte o singură buclă; pot fi deteriorate din cauza fulgerelor. Unul dintre cele mai importante elemente în determinarea folosirii unui detector este costul instalării şi întreţinerii acestuia, costul pe întreg ciclul de viaţă. Pentru o singură bandă în 5

oraşele mari costurile pot ajunge pana la 1000$-1500$. ILD sunt relativ ieftine. Dacă detectoarele nu sunt instalate în momentul în care se construieşte strada instalarea necesită săpături în pavaj ceea ce ar putea destabiliza structura pavajului. Bucle inductive pregatite pentru utilizare

BUCLE INDUCTIVE In cele mai multe situatii, buclele de inductive sunt instalate în forme pătrate sau dreptunghiulare. Următoarele dimensiuni sunt utilizate pentru şanţurile din beton şi asfalt: adancime (40 - 70) mm, lăţimea (8 - 9) mm. În funcţie de perimetrul şi forma buclei, pot fi realizate diferite valori inductive. Buclele noastre se află în gama optimă de 60 - 300 μH, ideală pentru detectoarele SWARCO, atingând cea mai înaltă sensibilitate. Cablul de conexiune al buclei poate fi scurtat!

 Armare cu beton Sensibilitatea buclei inductivă este redusă de prezenţa metalului în sol. Cu cât este mai mică distanţa dintre buclă şi elementele din fier pentru ranforsare, cu atât este mai mică sensibilitatea buclei de inductive. Şine, grinzi şi alte părţi metalice au un efect similar asupra buclelor. Dacă este posibil, ar trebui să fie luate în considerare în etapele de planificare.

 Instalarea buclelor inductive sub pavaj Buclele sunt încorporate în stratul de gresie, între stratul inferior de pietriş şi blocul de pavaj. O metodă posibilă de a asigura bucla, este aceea de a folosi un canal de cablu, care trebuie să fie sigilat cu ajutorul unui material adecvat.

 Senzori în pavaj Exemple de dispozitive încastrate în pavaj, utilizate pentru detectarea vehiculelor: bucle magnetice inductive, sonde magnetice, cabluri senzitive. Fiind

6

încastrate în pavaj, acest tip de dispozitive prezinta o serie de dezavantaje, cum ar fi: blocarea traficului pentru lucrarile de montare si întretinere, probleme în momentul deteriorarii pavajului. Buclele magnetice inductive reprezinta tipul de detector cel mai des utilizat. Ele genereaza un câmp electromagnetic, care este perturbat la trecerea vehiculelor a caror prezenta o detecteaza în acest mod. Marimea unei bucle este în general de 1x1,5m.

CLASIFICAREA ŞI NUMĂRAREA VEHICULELOR

Buclele inductive au înlocuit în ultimul deceniu tuburile pneumatice utilizate pentru numărarea vehiculelor. Tuburile traversau drumurile fiind vulnerabile la uzură şi rupere în timpul trecerii vehiculelor. Buclele inductive încorporate în drum constituie mijloace de măsurare mult mai eficiente. Mai mult, în cazul unei defectări a buclei, numărarea se opreşte. În cazul tuburilor pneumatice, înainte de defectare apar distorsiuni de numărare. Un alt avantaj al buclelor inductive constă în faptul că bucla detectoare produce un singur semnal de ieşire pentru cele mai multe vehicule, semnal cu privire la numărul punţilor, ceea ce furnizează o acurateţe sporită datelor. Comparativ cu înregistrările de trafic convenţionale, un număr tot mai crescut de sisteme de semaforizare computerizate folosesc detectori pentru a furniza date asupra volumelor de vehicule. Datele colectate sunt transmise direct spre sistemele de computere care controlează programul de semaforizare.

7

 Numărarea vehiculelor cu bucle detectoare Când numărarea vehiculelor se face pe benzi multiple, nu se recomandă folosirea unei singure bucle care să traverseze toate benzile. În această situaţie dacă un vehicul de pe o anumită bandă de circulaţie pătrunde pe buclă, înainte ca cel de pe banda alăturată să fi trecut de buclă, este înregistrat doar un impuls continuu. Aceasta va conduce la valori ale traficului, situate mult sub cele reale. Când disciplina benzii de circulaţie este respectată (de ex. fluxurile de trafic îşi păstrează banda de deplasare), se instalează câte o buclă inductivă pentru fiecare bandă de circulaţie. În cazul când se constată schimbarea permanentă a benzilor de deplasare se recomandă instalarea unei bucle inductive între benzi, aşa cum este prezentat în figura 3.14. În mod ideal, buclele ar trebui plasate în concordanţă cu următoarele restricţii: • cel mai lat vehicul nu va încăleca mai mult de două bucle; • cel mai îngust vehicul nu va trece printre două bucle; • două vehicule alăturate pot să traverseze trei bucle.

Figura 3.14. Amplasarea celor trei bucle inductive pentru numărarea vehiculelor.

Figura 3.14 prezintă trei bucle amplasate pentru un drum cu două benzi de circulaţie. Operarea buclelor A, B şi C produce imediat o înregistrare. Operarea comună a buclelor A şi C împreună sau A, B şi C împreună produce o primă înregistrare şi, după o scurtă întârziere, a doua înregistrare. Operarea buclelor singulare sau perechi învecinate (A şi B, sau B şi generează numai o înregistrare, dar operarea buclelor A şi C simultan produce o înregistrare urmată de a doua la un interval mic de timp.

8

 Înregistrări cu bucle inductive lungi Numărarea vehiculelor poate fi realizată, de asemenea, cu bucle inductive lungi sau cu bucle scurte în serie. Acurateţea datelor în cazul măsurătorilor realizate cu ajutorul unei singure bucle de orice mărime nu poate fi mai mare decât 95%. Acurateţea datelor provenind de la patru bucle scurte legate în serie este mai scăzută deoarece configuraţia prezintă o problemă de analiză foarte complexă ceea ce reduce precizia. Această capabilitate se poate dovedi a fi o perfecţionare majoră pentru tehnologia de detectare cu bucle inductive.

 Detectarea direcţională Când este necesar să se facă distincţia între direcţiile de deplasare (de exemplu în cazul traficului de pe benzile reversibile) se folosesc două bucle, două canale de detectare, şi o „logică direcţională”, figura 3.15. Cu acest sistem, se pot obţine înregistrări separate în concordanţă cu direcţia de deplasare. O altă variantă este activarea buclei potrivite, funcţie de momentul zilei, o dată cu semnalul de control al benzii reversibile.

Figura 3.15. direcţională.

9

Detectare

BUCLE TEMPORARE Dezvoltarea din ultimii ani a tehnologiilor de detectare a permis apariţia unor bucle având un raport cost/beneficiu acceptabil şi care răspund nevoilor de monitorizare a vitezelor vehiculelor, înregistrarea volumelor de trafic, clasificarea vehiculelor şi a cântăririi din mers a vehiculelor.

 Bucla tip „covor” Este un tip de buclă de detectare care constă dintr-un covor de cauciuc în care sunt încorporate bucle multiple. Covorul are, de obicei, o lăţime mai mică decât buclele instalate clasic. Mărimile standard variază de la 1,2 x 1,8 m la 0,9 x 1,9 m. Figura 3.16. Detector tip „covor” cu bucle inductive.

Covorul se poziţionează pe mijlocul unei benzi de circulaţie cu lungimea paralelă cu direcţia fluxului de trafic, astfel încât, cea mai mare parte a traficului, va trece peste acest echipament. Un mod obişnuit de instalare a acestui tip de detector este prezentat în figura 3.16. Covorul este prins de drum cu ajutorul unor cuie şi şaibe de etanşare. Pentru a evita riscul ruperii marginilor, peste acesta este montat un alt covor, adeziv, cu dimensiuni ce depăşesc marginile cu 7,5 cm. Racordarea echipamentului de colectare la covorul cu detectori este realizată prin intermediul ramei dintre cele două straturi. Dezavantajul unui astfel de covor constă în fiabilitatea scăzută în cazul traficului greu.

10

Realizarea buclei inductive Bucla inductivă este un element complementar detectorului inductiv de trafic destinat identificări numărului de vehicule fizice, a gradului de ocupare a căi de rulare, transmiţînd în acest sens o reducere a inductivităţii buclei spre detectorul inductiv.  C onfi gura rea bucl elor .

11

 Instalarea buclei Buclele sunt încastrate în fante de maxim 5 mm lăţime frezate în carosabil. Spira superioară a buclei nu trebuie să fie la mai mult de 55 mm sub suprafaţa carosabilului. Trebuie turnat bitum pentru acoperirea fantelor.

Fig. 6.90. - Planul de funcţionare a semaforizării intersecţiilor dintre liniile de tramvai şi benzile de circulaţie auto din Piaţa Independenţei în varianta cu detectoare de trafic şi bucle inductive [121]

Detecţia tramvaiului se va realiza printr-o buclă inductivă situată între şinele căii de rulare, prezentată în detaliu de amplasare a buclei inductive în figura 6.91 . Fig. 6.91. – Detaliu de amplasare buclă inductivă pentru detecţia tramvaiului [121] Fiecare sens de mers al tramvaielor va fi prevăzut cu trei bucle de detecţie prezentate în detaliu în figura 6.91. În figura 6.92, eate prezentată bucla de 12

anticipare, situată la circa 60m înaintea punctului de conflict, acestă buclă este amplsată în zona spaţiului verde, zonă care este prevăzută cu instalaţie de irigare a covorului de iarbă.

Pentru înlăturarea oricărei suspiciuni de uzură fizică şi de deformare a buclelor inductive datorită mediului umed şi datorită neregularităţilor prezentate de stratul suport pe care acestea urmau a fi poziţionate, s-a găsit soluţia care să preia toate aceste inconveniente datorate configuraţiei zonei de amplasare.

Fig. 6.92. – Detaliu de amplasare buclă inductivă de anticipare pentru detecţia tramvaiului în zona înierbată [121]

Fig. 6.93. – Acoperirea cu covor natural de iarbă a buclei inductive pentru detecţia tramvaiului în zona înierbată [121]

13

Altfel spus, s-a găsit o soluţie de către autoare prin montarea buclei inductive într-un material numit ,,TEGO” de formă dreptunghiulară tip figure cu goluri încastrate pentru păstrarea umidităţii necesară covorului de iarbă, material care este format dintr-un placaj stratificat folosit în industria auto şi care permite tăierea unui ,,rost” în care să fie montată bucla inductivă, fără ca acesta să sufere modificări. Acoperirea buclei şi închiderea canalului tăiat în material se va realiza cu un material numit ,,silicon de exterior” de culoare neagră. Figura 6.94 prezintă în detaliu realizarea amplasării buclei inductive în canalul de protecţie.

Fig. 6.94. – Detaliu de amplasare a buclei în canal de protecţie [121]

14

DETECTOR INDUCTIVE

-

DE

CLASIFICARE

MC201XSE

CU

BUCLE

PENTRU DETECŢIE ŞI SANCŢIUNI PRIVIND DEPAŞIREA VITEZEI (TRAFIC URBAN / INTERURBAN)

MC201xSE de la SWARCO TRAFFIC SYSTEMS, este un detector de încredere pentru măsurători de precizie de până la 250 km/h, pentru sisteme de detecţie a vitezei în oraşe şi pe autostrăzi. Detect orul MC201xSE a fost special proiectat pentru aplicaţii de Detecţie şi sancţiuni pentru depaşirea vitezei, atunci când sunt necesare măsurători de viteză extrem de fiabile. Acesta oferă măsurători de viteză de mare precizie de până la 250 km/h, pentru sisteme de detecţie a vitezei în oraşe şi pe autostrăzi.

Descriere funcţională: Seria MC201xSE a fost proiectată pentru măsurători de precizie pentru viteze mari, folosind două bucle pe fiecare bandă de circulaţie cu MC2012SE (cu/ fără detecţie a motocicletelor), sau patru bucle pe fiecare bandă de circulaţie cu MC2014SE (cu detecţie a motocicletelor). Algoritmii speciali controlează semnalele buclei pentru a se asigura că măsurătorile de viteză sunt extrem de fiabile. Dacă semnalul buclei este incorect, un bit de calificare va fi transmis pentru a informa Sistemul de detecţie şi sancţini despre o valoare a vitezei inacceptabilă. Telegrama este trimisă prin intermediul interfeţei de date RS485, după ce vehiculul a părăsit sistemul de buclă. În plus, în afară de informaţiile despre viteză, telegrama conţine şi informaţii despre tipul de vehicul şi lungimea acestuia, distanţa dintre două vehicule, gradul de ocupare şi direcţia de mers. Astfel este posibilă şi colectarea datelor de trafic, în conformitate cu TLS folosind un FG1-IOC. 15

DETECTOR DE CLASIFICARE MC201xSE: -

-

(5 +1) clasificare în funcţie de TLS93 (plus motociclete): Detalii vehicul individual: clasă de vehicule, viteză, lungime, distanţa dintre vehicule, grad de ocupare, decalaj de timp, direcţie de mers (5 +1) clase de conform cu TLS: Alte vehicule / Grup auto (autoturism, dubă) / Maşină cu remorcă / Camion / HGV (vehicul de mare tonaj) / Combinaţie HGV (HGV t, HGV a) / Autobuz; În plus: motociclete (doar MC2014SE)

Detectorul are o ieşire de comutare pentru fiecare buclă. Aceste ieşiri sunt activate în momentul în care vehiculele induc o atenuare pe bucle, declanşând radarul Sistemului de detecţie şi sancţini pentru depăsirea limitei de viteză, în timp real. Pentru ambele domenii de aplicare (oraşe şi autostrăzi) sunt specificate configuraţiile optimizate ale buclei pentru acurateţea distanţei şi vitezei necesare. Pentru detecţia motocicletelor se adaugă două bucle de 1m. Detectorul se ajustează automat pentru bucla / combinaţia de cablu inductiv conectată. Variaţiile de temperatură nu au nici o influenţă asupra colectării de date. Sistemele de măsurare sunt permanent verificate pentru buclele scurtcircuitate sau deschise. Doar atunci când este detectată o defecţiune definită, sistemele sunt puse într-o condiţie de defect. În cazul în care o buclă a unui sistem TLS cu circuit dublu este perturbată, bucla încă furnizează la timp date despre gradul de ocupare, decalaj de timp, precum şi o clasificare a vehiculelor similare autovehiculelor şi similar camioanelor. Tipul de detector MC201xSE controlează buclele prin intermediul unui semnal sinusoidal continuu (fără multiplexare). Reglarea diferitelor valori discrete de frecvenţă, este evitată măsurarea interferenţelor canalului, de asemenea, şi pentru mai multe MC201xSE. Metoda de măsurare analogică patentată, permite conectarea a până la 1000 m de cablu de alimentare pentru buclele TLS (pentru detecţie şi sancţionare privind viteza cu limitare la 100 m).

16

BENEFICII CHEIE Detecţia şi sancţionarea privind depaşirea vitezei legale, inclusiv detecţia motocicletelor pe o banda cu MC2014SE, (5 +1) clasificare conform cu TLS93 plus motociclete. - Detecţia şi sancţionarea privind depaşirea vitezei legale, fără detecţia motocicletelor, pe o banda cu MC2012SE, (5 +1) clasificare conform cu TLS93. - Permite mai multe configuraţii de buclă, optimizate pentru aplicaţii specifice pentru oraşe sau autostrăzi (cu sau fără detecţie a motocicletelor). - Interfaţă de date RS485 pentru datele individuale ale autovehiculelor. - Este posibilă colectarea simultană de date de trafic, conform cu TLS, folosind IOC. - Colectare fiabilă de date fără influenţe de mediu (condiţii meteorologice, pe timp de zi / noapte). -

17