Controlo Auto-Organizado de Semáforos
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Controlo Auto-Organizado Controlo Auto-Organizado de Semáforosde Semáforos
Jaime Machado nº 30330Jaime Machado nº 30330
IntroduçãoIntrodução
A optimização do controlo de tráfego A optimização do controlo de tráfego através de semáforos é um problema através de semáforos é um problema antigoantigo
No entanto ainda não está totalmente No entanto ainda não está totalmente resolvido, apresentando algumas falhasresolvido, apresentando algumas falhas
Oscilações auto-induzidasOscilações auto-induzidas
Oscilações são padrões de organização Oscilações são padrões de organização de fluxos que conflictem entre side fluxos que conflictem entre si
Exemplo: “Pedestrian Counter Flows”Exemplo: “Pedestrian Counter Flows” Fluxo de peões através de uma porta (p.e.)Fluxo de peões através de uma porta (p.e.) Pode-se observar que:Pode-se observar que:
existem mudanças oscilatórias de direcção de existem mudanças oscilatórias de direcção de passagempassagem
dão a ideia de que os fluxos de peões são dão a ideia de que os fluxos de peões são controlados por sinais de luzes (semáforos)controlados por sinais de luzes (semáforos)
““Pedestrian Counter Flows”Pedestrian Counter Flows”
Dois fluxos de peões diferentes, através de uma Dois fluxos de peões diferentes, através de uma intersecçãointersecção
Estas oscilações são auto-organizadas ocorrendo devido Estas oscilações são auto-organizadas ocorrendo devido a uma diferença de “pressão” entre as “multidões em a uma diferença de “pressão” entre as “multidões em
espera” em cada um dos lados da intersecçãoespera” em cada um dos lados da intersecção
ObjectivoObjectivo
Transferência do princípio de controlo auto-organizado para o Transferência do princípio de controlo auto-organizado para o tráfego de veículostráfego de veículos
Definição das fases “verde” e “vermelho” através do seu Definição das fases “verde” e “vermelho” através do seu condicionamento pelas secções de estradas em espera para ser condicionamento pelas secções de estradas em espera para ser servidas, dependendo:servidas, dependendo:
Do tempo de espera dos veículosDo tempo de espera dos veículos Das filas de espera e seus tamanhosDas filas de espera e seus tamanhos De outros factoresDe outros factores
Criação de um princípio de controlo auto-organizado, autónomo e Criação de um princípio de controlo auto-organizado, autónomo e adaptável a cada situação de tráfego em cada localadaptável a cada situação de tráfego em cada local
Comportamento Colectivo em Comportamento Colectivo em Intersecções VizinhasIntersecções Vizinhas
Habitualmente os semáforos servem os veículos em Habitualmente os semáforos servem os veículos em grupogrupo
Em certos casos, este sistema aumenta a taxa de Em certos casos, este sistema aumenta a taxa de passagem de veículos em intersecções singularespassagem de veículos em intersecções singulares
No entanto, no caso de uma rede de estradas, o No entanto, no caso de uma rede de estradas, o problema é mais complexoproblema é mais complexo
Intersecções vizinhas, têm que ser coordenadasIntersecções vizinhas, têm que ser coordenadas Grupos de veículos que se aproximam apanham luz verde nas Grupos de veículos que se aproximam apanham luz verde nas
intersecções subsequentesintersecções subsequentes
Comportamento Colectivo em Comportamento Colectivo em Intersecções VizinhasIntersecções Vizinhas
Comportamento Colectivo em Comportamento Colectivo em Intersecções VizinhasIntersecções Vizinhas
Nos 4 casos os veículos chegam com iguais taxas de Nos 4 casos os veículos chegam com iguais taxas de chegada ao semáforo 1, que opera periodicamente de chegada ao semáforo 1, que opera periodicamente de uma forma constanteuma forma constante
O semáforo subsequente é operado de diferentes O semáforo subsequente é operado de diferentes modos:modos:
(a) “Green Wave” (a) “Green Wave” onde o tempo de ciclo e o tempo de offset onde o tempo de ciclo e o tempo de offset estão adaptados ao semáforo 1estão adaptados ao semáforo 1
(b) O tempo de ciclo é o mesmo, que no semáforo 1, mas a (b) O tempo de ciclo é o mesmo, que no semáforo 1, mas a mudança de vermelho para verde não é óptimamudança de vermelho para verde não é óptima
(c) O tempo de ciclo do semáforo 2 difere do tempo de ciclo do (c) O tempo de ciclo do semáforo 2 difere do tempo de ciclo do semáforo 1semáforo 1
(d) O tempo em que está verde varia bastante, sendo que o (d) O tempo em que está verde varia bastante, sendo que o tempo médio é o mesmotempo médio é o mesmo
ExemplosExemplos
Filme 1:Filme 1: Formação de ondas verdes através da coordenação de luzes de Formação de ondas verdes através da coordenação de luzes de
tráfego vizinhastráfego vizinhas
ExemplosExemplos
As intersecções vizinhas tendem a ajustar o seu As intersecções vizinhas tendem a ajustar o seu ritmoritmo
Permite que grandes áreas de uma rede de estradas Permite que grandes áreas de uma rede de estradas se sincronizemse sincronizem
Uma determinada direcção é servida ao longo da Uma determinada direcção é servida ao longo da rede, estabilizando uns momentos, sendo depois rede, estabilizando uns momentos, sendo depois tomada por outra direcçãotomada por outra direcção
ExemplosExemplos
Filme 2:Filme 2: Intersecções assinaladas com rectângulos verdes se a direcção Intersecções assinaladas com rectângulos verdes se a direcção
servida é norte-sul ou vermelhos no caso contrárioservida é norte-sul ou vermelhos no caso contrário
Controlo Auto-Organizado de Controlo Auto-Organizado de SinaisSinais
Particularidades interessantes desta estratégia auto-Particularidades interessantes desta estratégia auto-organizada e descentralizada:organizada e descentralizada:
Veículos que cheguem sozinhos têm sempre luz verdeVeículos que cheguem sozinhos têm sempre luz verde Se uma secção de estrada não pode ser usada, a flexibilidade Se uma secção de estrada não pode ser usada, a flexibilidade
do tráfego reorganiza-se por si própriado tráfego reorganiza-se por si própria Uma avaria local de sensores ou elementos de controlo não Uma avaria local de sensores ou elementos de controlo não
afecta o sistema globalafecta o sistema global
Harmonização dos semáforos em larga escalaHarmonização dos semáforos em larga escala Feedback entre semáforos vizinhos com base no fluxo de Feedback entre semáforos vizinhos com base no fluxo de
veículosveículos Sincronizar sinais para obter “Green Waves”Sincronizar sinais para obter “Green Waves” Basear o sistema de controlo na informação local, interacções Basear o sistema de controlo na informação local, interacções
locais e processamento locallocais e processamento local
Diferenças Diferenças
Diferenças para o controlo de tráfego convencional:Diferenças para o controlo de tráfego convencional:
Fases verdes são determinadas pelo tamanho das filas actuais, Fases verdes são determinadas pelo tamanho das filas actuais, das esperadas e dos tempos de atrasodas esperadas e dos tempos de atraso
Se mais nenhum veículo precisa de ser servido, os tempos Se mais nenhum veículo precisa de ser servido, os tempos verdes são terminados nessa direcçãoverdes são terminados nessa direcção
A configuração por defeito corresponde ao “vermelho” o que A configuração por defeito corresponde ao “vermelho” o que permite respostas rápidas ao tráfego que se aproximapermite respostas rápidas ao tráfego que se aproxima
Não são usados planos de sinais pré-calculados ou pré-Não são usados planos de sinais pré-calculados ou pré-determinados, mas sim fases “verdes” e “vermelhas” auto-determinados, mas sim fases “verdes” e “vermelhas” auto-organizadasorganizadas
Diferenças Diferenças
Diferenças para o controlo de tráfego convencional:Diferenças para o controlo de tráfego convencional:
Não existem tempos de ciclo fixos, nem ordens dadas de fases Não existem tempos de ciclo fixos, nem ordens dadas de fases verdesverdes
Sugere-se um controlo local e distribuído, em vez de um centro Sugere-se um controlo local e distribuído, em vez de um centro de controlo, sendo a informação recolhida por sensores, nos de controlo, sendo a informação recolhida por sensores, nos nodos das redesnodos das redes
Peões podem ser tratados como “correntes” de tráfego Peões podem ser tratados como “correntes” de tráfego adicionaisadicionais
Transportes públicos podem ter prioridade, sem destruir o ritmo Transportes públicos podem ter prioridade, sem destruir o ritmo
eficiente dos fluxos de veículoseficiente dos fluxos de veículos
ConclusãoConclusão
Criação de um princípio de controlo auto-organizado, Criação de um princípio de controlo auto-organizado, autónomo e variável consoante o local numa rede de autónomo e variável consoante o local numa rede de estradasestradas
Sistema de controlo localizadoSistema de controlo localizado
Considerar mais do que o uso de “tempos verdes” pré-Considerar mais do que o uso de “tempos verdes” pré-determinados e sua permutaçãodeterminados e sua permutação
Abordagem de controlo muito mais barata de Abordagem de controlo muito mais barata de implementar do que a tecnologia de sinais de trânsito de implementar do que a tecnologia de sinais de trânsito de hoje em diahoje em dia