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