60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

O trânsito nas grandes cidades a cada dia se torna mais lento e complexo, devido a grande quantidade de veículos. A frota brasileira está em crescimento acelerado, contudo a estrutura viária das cidades se adapta de forma lenta a essa realidade. Um dos grandes problemas do trânsito são os cruzamentos com semáforo. Apesar de necessários, eles fazem com que o trânsito se torne lento, e em horários de fluxo intenso de veículos, são grandes causadores de congestionamentos. Nos cruzamentos onde ambas as avenidas são importantes e de grande fluxo, esse transtorno é ainda maior. Há diversas formas de se amenizar a interferência dos semáforos na velocidade das vias, como o sincronismo entre semáforos de uma mesma via, ou a adaptação dos semáforos ao fluxo de veículos em determinado horário. O foco deste trabalho está na implementação de semáforos com sensoriamento de fluxo, processando os dados do fluxo de maneira inteligente, de forma que ao ser detectado um fluxo maior de veículos em uma das ruas a mesma tenha um tempo menor de sinal vermelho, aplicado a cruzamentos de dois e três tempos.

METODOLOGIA:

O projeto do sistema foi executado utilizando-se a teoria de Máquinas de Estado Finito, de forma a termos um sistema de controle das luzes do semáforo, e como entrada o sinal dos sensores de fluxo. Avaliando-se o fluxo nas ruas componentes do cruzamento através de amostras do fluxo em intervalos de tempos pré-definidos, e identificando qual das ruas está com o maior fluxo. Obtemos, por meio de lógica digital, uma variação no tempo de duração do sinal verde/vermelho para mais ou para menos (fator dependente dos fluxos). Na implementação da lógica inteligente, desenvolveu-se um algoritmo especializado com esse único intuito. Para efeito de implementação foi utilizado um kit educacional utilizando um dispositivo lógico-programável FPGA (Field-Programmable Gate Array). A linguagem utilizada para se descrever o sistema foi a VHDL (VHSIC Hardware Description Language), preferível pela sua robustez e estruturação, possibilitando uma manutenção simplificada do código.

RESULTADOS:

Após a síntese, simulação e implementação do sistema no programa e no kit de FPGA, partimos para parte de testes de laboratório, aplicando sinais variados nas entradas de sensoriamento, de forma a simular a variação de fluxo nas vias. Como resultado, obteve-se um ajuste automático e efetivo nos tempos de verde/vermelho do semáforo, em função dos fluxos das duas ruas, sendo maior ou menor de acordo com a necessidade. Assim, o funcionamento desejado foi obtido. Para o futuro, há o interesse em testes em campo para verificar a operação do sistema em um ambiente real, no caso as vias de trânsito da cidade, utilizando sensores ópticos, ultra-som ou pressão para identificação do fluxo dos carros. Também se visa compatibilizar esse componente de controle de um cruzamento, para acoplá-lo a uma gama maior de cruzamentos, em uma mesma avenida, controlados de maneira inteligente.

CONCLUSÕES:

Foi concluído que dispositivos lógico-programáveis como o FPGA, possuem uma ótima maleabilidade para trabalho com sistemas especialistas e inteligentes. Mostrando que se pode elaborar trabalhos de sistemas digitais inteligentes e de complexidade baixa, e implementar facilmente em soluções de diversos problemas, tais como urbanos, que em muitos casos esses são um verdadeiro caos das grandes cidades. Foi verificado que a implementação de um sistema inteligente como esse em FPGA é de aplicação bastante viável, pois são de baixo custo. Os sensores de presença já são utilizados em várias avenidas, com muita freqüência, para identificar velocidade e transposição de sinal vermelho, não acarretando maiores dificuldades para a implementação de um sistema como esse. O sistema apresentado teve êxito dentro do esperado, correspondendo a todas as expectativas do grupo, com funcionamento comprovado em laboratório dentro das metas programadas.

Instituição de fomento: Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: Sistemas Digitais, FPGA, Semáforo

E-mail para contato: rnaprado@yahoo.com.br