Controle de Semáforos Baseado no Fluxo de Veículos

ESTUDO DE CASO: SIMULAÇÃO DE SISTEMAS MICROCONTROLADOS DE CONTROLE DE TRÁFEGO

RESUMO

O tráfego nas grandes cidades brasileiras é notoriamente caótico, sendo que muitas vezes não há sistemas eletrônicos sendo utilizados nas constantemente congestionadas vias. Neste contexto, é importante que se faça a análise de sistemas eletrônicos que sejam capazes de auxiliar na redução do transito. Neste sentido, este trabalho apresenta os equipamentos utilizados na automação de semáforos, como é possível integrá-los e um estudo de caso de simulação desenvolvido no ARENA que exemplifica como os sistemas microcontrolados otimizam os referidos sistemas.

ABSTRACT

Traffic in large Brazilian cities is notoriously chaotic, and there are often no electronic systems being used on constantly congested roads. In this context, it is important to analyze electronic systems that are capable of helping to reduce traffic. In this sense, this work presents the equipment used in the automation of traffic lights, how it is possible to integrate them, and a simulation case study developed in ARENA that exemplifies how microcontrolled systems optimize said systems.

LISTA DE FIGURAS

Figure 1- Arduíno Mega 2560        23

Figure 2- Pinagem da placa Arduíno Mega 2560        24

Figure 3- Reguralador de tensão 7805        29

Figure 4- Circuito regulador de tensão com o LM7805        29

Figure 5- Sistema controlador de semáforo        30

LISTA DE TABELAS

Tabela 1- Pinagem do Arduíno Mega 2560        25

Tabela 2- Percentual de carros que enfrentaram fila e tempo médio de espera na fila.        32

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO        6

2 SISTEMA MICROCONTROLADO        7

2.1 CONTROLE DE TRÁFEGO        7

2.1.1 Operação de temporização de sinal        7

2.1.2  Estudo de fila em interseções        8

2.1.3 Atraso em cruzamentos sinalizados        10

2.1.4 Pesquisa sobre vazão de saturação        11

2.2 SENSORES        13

2.2.1 Evolução da tecnologia do sensor de fluxo de tráfego        13

2.2.2 Necessidade de alternativas de sensores        14

2.2.3 Sensores Utilizados atualmente        16

2.2.4 Processador de imagem de vídeo        21

2.3 PLATAFORMA ARDUINO        21

2.3.1 Placa Arduino Mega 2560        22

2.3.2 Mapeamento de pinos da Mega 2560        23

2.3.3 Potência        24

2.3.4 Memória        25

2.3.5 Entrada e Saída        25

2.3.6 Comunicação        27

2.4 Regulador de Tensão LM7805        27

2.5 Visão geral do sistema        29

SIMULAÇÃO DO CONTROLE DE TRANSITO POR SISTEMA MICROCONTROLADO        29

Experimento        30

Conclusões        32

Referências        32

1 INTRODUÇÃO

Rede de transporte rodoviário é uma espinha dorsal significativa da sociedade atual com a crescente demanda de mobilidade. O controle de tráfego é um grande desafio em muitas cidades, especialmente nas cidades em crescimento. Como a capacidade de tráfego é limitada na área urbana, é essencial melhorar a capacidade da rede de tráfego. Sinais de trânsito controlando como um componente elementar de todo o sistema de transporte rodoviário, e é usado para resolver este problema de conflito de tráfego em interseções (DETRAN, 2019).

No entanto, muitos sistemas de gerenciamento de tráfego não têm a capacidade de qualificar performances arteriais caracterizadas. Isso também fornece a razão para desenvolver métodos para qualificar performances arteriais. O desempenho do fluxo de tráfego através de interseções depende das fases, sequência e temporização dos sinais de tráfego. Portanto, a operação eficiente do sinal de tráfego é vital para fluxos de tráfego tranquilos em rede sinalizada, e a operação de sinal bem mantida é extremamente benéfica para os usuários das vias. Com o crescente engarrafamento na estrada, os engenheiros de tráfego procuram novas abordagens na interface intuitiva para gerenciar e analisar o sistema de sinal de trânsito.

Algumas soluções de tráfego fornecem medições do desempenho do tráfego, como o sistema ImFlow, que é um produto comercial no mercado europeu. O ImFlow exige gastos muito altos para equipamentos, instalação e manutenção.  

Neste contexto, tendo em vista os problemas de transito existentes no Brasil, é interessante analisar os diferentes conceitos e soluções existentes nesta área. Visto que existem diversas soluções pesquisadas, é interessante o desenvolvimento de um levantamento consistente a esse respeito e verificar os resultados, para verificar a efetividade das mesmas.

Neste sentido, este trabalho tem como objetivo fazer uma pesquisa bibliográfica a respeito dos equipamentos necessários para soluções microcontroladas para o controle de tráfego e desenvolver uma solução de controle de tráfego simples em uma simulação no ARENA, a qual ilustrará uma solução de controle de tráfego.

2 SISTEMA MICROCONTROLADO

Os sinais de trânsito proporcionam movimentos de trânsito ordenados e seguros nas interseções, reduzem o tempo de viagem dos veículos que passam pelas interseções e equilibram a eficiência da gestão com todos os fluxos de tráfego. Em uma condição ideal, o sistema de controle de sinal deve permitir que todos os veículos que passarem sem paradas, ou seja, fiquem transicionados, gerem uma banda verde, bem como as direções de cada veículo, desde o ponto de partida até o destino. Tal sistema de controle é de fato impossível de implementar.