چراغ راهنمایی هوشمند چیست و چگونه عمل می‌کند؟

در دنیای شلوغ و پرشتاب امروز، ترافیک شهری به معضلی جدی تبدیل شده است. گره‌های کور، توقف‌های طولانی و اتلاف وقت و سوخت، فقط بخشی از مشکلاتی هستند که رانندگان و عابران پیاده با آنها دست به گریبان هستند. در این میان، چراغ راهنمایی هوشمند به عنوان ابزار اصلی کنترل ترافیک، نقشی حیاتی ایفا می‌کنند. اما سیستم‌های سنتی چراغ راهنمایی که بر اساس زمان‌بندی ثابت عمل می‌کنند، دیگر پاسخگوی نیازهای پویای ترافیک مدرن نیستند.

در اینجا، چراغ راهنمایی هوشمند به عنوان نسل جدیدی از نظم‌دهندگان ترافیک، پا به عرصه می‌گذارد. این سیستم‌ها با استفاده از فناوری‌های نوین، ترافیک را به صورت دقیق تجزیه و تحلیل می‌کنند و زمان‌بندی چراغ‌ها را به طور پویا و متناسب با شرایط تنظیم می‌کنند.

چراغ راهنمایی هوشمند چیست؟

تصور کنید در یک تقاطع شلوغ هستید. چراغ راهنمایی هوشمند با چشمانی بینا (دوربین‌ها و سنسورها) و مغزی متفکر (الگوریتم‌های هوش مصنوعی)، ترافیک را به طور real-time رصد می‌کند.

سنسورها حجم ترافیک در هر جهت را اندازه‌گیری می‌کنند، دوربین‌های هوشمند نوع و تعداد وسایل نقلیه، عابران پیاده و دوچرخه‌سواران را تشخیص می‌دهند و هوش مصنوعی با پردازش این اطلاعات، بهترین زمان‌بندی را برای هر چراغ در هر لحظه از روز تعیین می‌کند.

دیگر خبری از زمان‌بندی‌های ثابت و از پیش تعیین‌شده نیست. چراغ‌ها با توجه به شرایط ترافیک در حال تغییر هستند. اگر در یک جهت ترافیک سنگینی وجود داشته باشد، چراغ سبز برای آن جهت بیشتر روشن می‌ماند و در جهت‌های دیگر زمان انتظار به حداقل می‌رسد.

عابران پیاده و دوچرخه‌سواران نیز از حسگرهای مخصوص و زمان‌های دقیق برای عبور و مرور بهره‌مند می‌شوند.

بطور خلاصه در جواب این سوال ” چراغ راهنمایی هوشمند چیست و چگونه عمل می‌کند؟ ” باید بگوییم این چراغ ها به کمک سنسورها و دوربین ها و مرکز پردازش، میزان ترافیک و حضور اشیا را تحلیل می کند و باتوجه به اینها زمان بندی برای توقف و حرکت را بصورت پویا و آن تایم تنظیم می‌کند.

اجزای مهم در چرخه عملکرد چراغ راهنمایی هوشمند

این کار توسط اجزای مختلفی صورت می‌گیرد، در اینجا به چندین اجزای مهم اشاره می کنیم که باعث شده اند در شهرهای هوشمند، چراغ راهنمایی بهترین عملکرد را دارند:

• حسگرها، سنسورها و دوربین ها

دوربین‌ها، سنسورهای التراسونیک و رادار برای جمع‌آوری داده‌های مربوط به حجم ترافیک، سرعت خودروها، حضور عابران پیاده و دوچرخه‌سواران و سایر عوامل مؤثر بر ترافیک در سطح شهر و گذرگاه ها نصب می شونذ.

• الکوریتم های هوش مصنوعی در مرکز

الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای پردازش داده‌های جمع‌آوری‌شده و پیش‌بینی الگوهای ترافیک در یک مرکز اصلی پردازش می‌شوند و مثلا حجم ترافیک سنجیده می شود و طبق الگوهای دقیقی پیش بینی هایی صورت می گیرد و حالا باتوجه به این پیش بینی ها داده ها با کمک تکنولوژی اینترنت اشیا به چراغ راهنمایی هوشمند منتقل می شود.

• تنظیم زمان بندی پویا به کمک اینترنت اشیا در چراغ راهنمایی هوشمند

تنظیم زمان‌بندی چراغ‌ها به طور پویا برای بهینه‌سازی جریان ترافیک و کاهش زمان انتظار، در هر چراغ راهنمایی هوشمند انجام می شود.

مزایای چراغ راهنمایی هوشمند برای شهر و شهروندان چیست؟

چراغ راهنمایی هوشمند در حال حاضر در بسیاری از شهرهای پیشرفته دنیا در حال اجرا و یا در مرحله آزمایش است. این چراغ ها مزایای قابل‌توجهی را برای حل معضل ترافیک و ارتقای ایمنی و کارایی عبور و مرور در شهرها به ارمغان می‌آورند.

1. کاهش ترافیک

توزیع دقیق تر و حساب شده تر زمان بین مسیرهای مختلف و هماهنگی بهتر چراغ‌ها در تقاطع‌ها، به روان‌تر شدن جریان ترافیک و کاهش گره‌های ترافیکی کمک می‌کند.

2. کاهش زمان انتظار

چراغ‌های هوشمند می‌توانند با شناسایی ترافیک در حال حرکت و اولویت‌دهی به مسیرهای پرترافیک، زمان انتظار را به طور قابل‌توجهی کاهش دهند.

3. کاهش آلودگی

با کاهش زمان انتظار و توقف و حرکت خودروها، میزان انتشار آلاینده‌ها و گازهای گلخانه‌ای نیز به طور قابل‌توجهی کم می‌شود.

4. افزایش ایمنی

چراغ‌های هوشمند می‌توانند با توجه به حضور عابران پیاده و دوچرخه‌سواران، زمان‌های امن‌تری را برای عبور آنها فراهم کنند و از بروز تصادفات بکاهند.

5. سازگاری با شرایط مختلف بعلت پویا و زنده بودن تحلیل ها

این سیستم‌ها می‌توانند با توجه به شرایط آب و هوایی، رویدادهای خاص و یا حتی ساعات مختلف روز، زمان‌بندی چراغ‌ها را تنظیم کنند.

با پیشرفت روزافزون فناوری و غلبه بر چالش‌های موجود، می‌توان انتظار داشت که چراغ‌های راهنمایی هوشمند در آینده نقشی کلیدی در شهرهای هوشمند و حمل و نقل پایدار ایفا کنند.

نقش هوش مصنوعی در چراغ راهنمایی هوشمند

هوش مصنوعی (AI) نقش کلیدی در عملکرد چراغ‌های راهنمایی هوشمند ایفا می‌کند. الگوریتم‌های یادگیری ماشین با تجزیه و تحلیل داده‌های ترافیکی به طور real-time، می‌توانند الگوهای ترافیک را پیش‌بینی کرده و زمان‌بندی چراغ‌ها را به طور پویا بهینه کنند.

برخی از کاربردهای هوش مصنوعی در چراغ راهنمایی هوشمند عبارتند از:

• پیش‌بینی ترافیک: با استفاده از داده‌های تاریخی ترافیک، شرایط آب و هوایی، رویدادهای خاص و سایر عوامل، می‌توان الگوهای ترافیک را در آینده پیش‌بینی کرد. این اطلاعات به چراغ‌های هوشمند کمک می‌کند تا برای ترافیک‌های ناگهانی و یا رویدادهای خاص آماده شوند.
• تشخیص اشیاء: دوربین‌های مجهز به هوش مصنوعی می‌توانند انواع مختلف وسایل نقلیه، عابران پیاده، دوچرخه‌سواران و سایر اشیاء را در تقاطع تشخیص دهند. این اطلاعات برای اولویت‌دهی به عبور و مرور و افزایش ایمنی ترافیک استفاده می‌شود.

• کنترل تطبیقی: الگوریتم‌های کنترل تطبیقی می‌توانند زمان‌بندی چراغ‌ها را به طور real-time تنظیم کنند تا به ترافیک در حال حرکت پاسخ دهند. این امر به ویژه در تقاطع‌های شلوغ و یا در ساعات اوج ترافیک مفید است.
• بهینه‌سازی مسیر: هوش مصنوعی می‌تواند با تجزیه و تحلیل داده‌های ترافیکی، مسیرهای بهینه را به رانندگان پیشنهاد دهد. این امر به کاهش ترافیک و صرفه‌جویی در وقت و سوخت کمک می‌کند.

شهرهایی که از چراغ راهنمایی هوشمند استفاده می‌کنند

همانطور که خواندیم، در دنیای شلوغ و پرشتاب امروز، مدیریت هوشمند ترافیک به یکی از مهم‌ترین چالش‌های کلان‌شهرها تبدیل شده است. چراغ‌های راهنمایی هوشمند به عنوان نسل جدیدی از نظم‌دهندگان ترافیک، نقشی کلیدی در حل این معضل ایفا می‌کنند.

در این میان، برخی از شهرهای دنیا با پیشتازی در استفاده از چراغ‌های راهنمایی هوشمند، گام‌های بلندی در جهت ایجاد شهرهای هوشمند و حمل و نقل هوشمند و پایدار برداشته‌اند. در ادامه به معرفی چند نمونه از این شهرهای پیشرو می‌پردازیم:

1. کپنهاگ، دانمارک

• پایتخت دانمارک به عنوان یکی از سبزترین و زیست‌پذیرترین شهرهای جهان شناخته می‌شود.
• استفاده گسترده از دوچرخه‌سواری در این شهر، الهام‌بخش طراحی و اجرای سیستم‌های هوشمند چراغ راهنمایی مختص دوچرخه‌سواران بوده است.
• سنسورهای هوشمند تعبیه‌شده در مسیر دوچرخه‌سواری، زمان انتظار دوچرخه‌سواران را به طور قابل‌توجهی کاهش داده و ایمنی تردد آنها را افزایش داده است.

2. پیتسبورگ، آمریکا

• شهر پیتسبورگ با همکاری دانشگاه کارنگی ملون، پروژه چراغ راهنمایی هوشمند Surtrac را راه‌اندازی کرده است.
• این سیستم از دوربین‌ها و هوش مصنوعی برای تشخیص ترافیک در حال حرکت و تنظیم زمان‌بندی چراغ‌ها به طور real-time استفاده می‌کند.
• Surtrac موفق شده است زمان انتظار در تقاطع‌ها را تا 40 درصد کاهش دهد و میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای را نیز به طور قابل‌توجهی کم کند.

3. سنگاپور

• این کشور پیشرو در آسیا، از سیستم‌های چراغ راهنمایی هوشمند مبتنی بر الگوریتم‌های یادگیری ماشین استفاده می‌کند.
• این سیستم‌ها با تجزیه و تحلیل داده‌های ترافیکی به طور real-time، می‌توانند بهترین زمان‌بندی را برای هر تقاطع در هر لحظه از روز تعیین کنند.
• سنگاپور با استفاده از این سیستم‌ها موفق به کاهش قابل‌توجهی ترافیک و آلودگی هوا شده است.

4. دوبلین، ایرلند

• شهر دوبلین از سیستم چراغ راهنمایی هوشمند به نام Dublin Traffic Adaptive Control System (Dtac) استفاده می‌کند.
• Dtac با استفاده از سنسورها و دوربین‌ها، ترافیک را در 250 تقاطع در سراسر شهر رصد می‌کند و زمان‌بندی چراغ‌ها را به طور real-time تنظیم می‌کند.
• این سیستم موفق به کاهش 10 درصدی ترافیک در ساعات اوج ترافیک شده است.

5. بارسلونا، اسپانیا

• بارسلونا از سیستم چراغ راهنمایی هوشمند به نام Synchrogreen استفاده می‌کند.
• Synchrogreen با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی، مسیرهای بهینه را به رانندگان پیشنهاد می‌دهد و زمان‌بندی چراغ‌ها را با توجه به مسیر انتخابی توسط رانندگان تنظیم می‌کند.
• این سیستم موفق به کاهش 30 درصدی زمان انتظار در تقاطع‌ها شده است.

اینها فقط چند نمونه از شهرهای پیشرو در استفاده از چراغ‌های راهنمایی هوشمند هستند.

با پیشرفت روزافزون فناوری و گسترش استفاده از هوش مصنوعی در مدیریت ترافیک، می‌توان انتظار داشت که در آینده شاهد استفاده گسترده‌تر از این سیستم‌ها در سراسر جهان باشیم.

جمع بندی

چراغ راهنمایی هوشمند با استفاده از فناوری‌های نوین و هوش مصنوعی، انقلابی در نحوه مدیریت ترافیک در شهرها ایجاد می‌کند. این سیستم‌ها با مزایای متعددی از جمله کاهش زمان انتظار، کاهش ترافیک، کاهش آلودگی و افزایش ایمنی، به بهبود کیفیت زندگی در شهرها کمک می‌کنند.

با وجود چالش‌هایی که پیش روی این سیستم‌ها وجود دارد، استفاده از هوش مصنوعی در چراغ راهنمایی هوشمند گامی مهم در جهت ایجاد شهرهای هوشمند و حمل و نقل پایدار در آینده است.

نتیجه استفاده از چراغ راهنمایی هوشمند، ترافیک روان‌تر، زمان انتظار کمتر، آلودگی کمتر و ایمنی بیشتر برای همه است.