نظام التوجيه المروري التفاعلي

مقدمة

” نظام التوجيه المروري التفاعلي – Dynamic Traffic Guiding System ” 

إن هذه الفكرة كابتكار هندسي تهدف الى معالجة ثلاث مشاكل تؤثر على سلامة وفعالية الحركة المرورية في الطرقات وهي:

1. التقاطعات الغير منتظمة

2. منافذ وتوقفات الطرق السريعة غير المميزة

3. صعوبات التوجيه في مناطق المرور الحساسة

تتألف هذه المشاركة من ثلاث أجزاء.

الأول: المشاكل المرورية وفيه سنقوم بعرض منهجي للمشاكل السابقة ورصدها في بعض مدن المملكة.

والثاني: نظام التوجيه المروري التفاعلي وفي هذه الجزء سنقدم الفكرة بتفاصيلها ورسوماتها الهندسية وسنوضح كيف يمكن لهذه الفكرة أن تقوم بحل المشاكل المرورية السابقة.

والثالث سنختم فيه بنبذة شخصية عن المشارك واهتمامه بمجال السلامة المرورية وكذلك المراجع والمصادر.

الجزء الأول >> المشاكل المرورية

1. التقاطعات المرورية الغير منتظمة

  1.1 تصميم التقاطعات المرورية

حسب تعريف الجمعية الامريكية لمسؤولي الطرق السريعة والنقل (AASHTO) ; التقاطع هو المساحة التي يعبر من خلالها طريقين او أكثر.
هناك أربع عناصر رئيسية لا بد من توفرها في تصميم التقاطع لتحقيق الهدف منه بفعالية وهي: العوامل البشرية، الاعتبارات المرورية المكونات المحسوسة والعوامل الاقتصادية. يندرج تحت كل عنصر من هذه العناصر مفاهيم عديدة كالتالي:

— العوامل البشرية

• عادات القيادة
• قدرة السائقين على اتخاذ القرارات
• تنبؤ السائق
• وقت القرار وردة الفعل
• التوافق مع المسارات الطبيعية للحركة
• استخدامات المشاة والعادات الخاصة بهم
• استخدامات الدراجات والعادات الخاصة بهم

— الاعتبارات المرورية

• التصميم والسعة الفعلية
• الحركة المرورية قياسًا بالزمن
• الحجم والخصائص التشغيلية للمركبة
• نوع الحركة المرورية (انفصال، التقاء، تقاطع وحركة مُركبة)
• سرعة المركبة
• تداخل التنقلات
• الاصطدامات
• حركة الدراجات
• حركة المشاة

— المكونات المحسوسة

•  خواص العقارات المتداخلة واستخداماتها
• المحاذاة العمودية للتقاطع
• مسافة الرؤية
• زاوية التقاطع
• منطقة التقاطع الفعلية
• مسارات تغيير السرعة
• خواص التصميم الهندسي
• معدات الإضاءة
• خواص السلامة
• اشارات او ممرات الدراجات
• العوامل البيئة
• المشاة

— العوامل الاقتصادية

• تكلفة التحسينات
• استهلاك الطاقة
• مدى تأثير التحكم بممرات الخدمات او الحد منها على العقارات السكنية او التجارية المتداخلة حيث يوجد قيود او منع للحركة المرورية هناك

بعد معرفة العناصر الأربع الرئيسية المؤثرة على فعالية تصميم التقاطع وسلامة الحركة المرورية عبره يمكننا الآن معرفة الشكل الصحيح للتقاطع المروري والذي تتوفر فيه خاصيتين رئيسيتين تجعل منه تقاطع منتظم وهي:

الطرق المتقابلة تشترك في خط تنصيف مستقيم شكل 1-1

درجة محاذاة التقاطع تكون ° 90قدر المستطاع ولا تقل عن 60° إذا تعذر ذلك، هذا النطاق تم تحديده من قبل (AASHTO) شكل 1-2

  1.2 ماهي التقاطعات الغير منتظمة؟

التقاطعات التي لا تنطبق عليها الخاصيتين السابقتين ويمكن صياغتها كالتالي:

× لا تشترك طرقها المتقابلة على خط تصنيف مستقيم شكل1-3

× درجة محاذاة التقاطع اقل من °60 شكل 1-4

  1.3 حالة دراسية – تقاطعات في المنطقة الشرقية

—  1.3.1 تقاطع الطبري-الأمير فهد بن سلمان (الخبر)

في شكل1-5  يظهر تقاطع الشارعين A- الطبري مع شارع B- فهد بن سلمان و الواقع في مدينة الخبر حيث يقابل الشارع A الشارع B مما يستوجب ان يكون خط التصنيف لهم مشترك ويعبر عبرهم بخط مستقيم، إلا أنه يظهر أنهما لا يشتركان في نفس خط التنصيف ولا يقطعهما بشكل مستقيم مما يجعله تقاطع غير منتظم.

—  1.3.2 تقاطع اليرموك –زيد بن الخطاب (الخبر)

في شكل 1-6 تظهر في هذا التقاطع تظهر مشكلتين متداخلتين الأولى: درجة محاذاة التقاطع تقل عن الحد الأدنى 60° والثانية: الشارعين المتقابلين ليسا على خط تنصيف مشترك.  حيث أن الزاوية بين الطريق المتقابل (A-B) والطريق المتقابل (C-D) = 52°، وأيضًا يتضح أن شارع -A- زيد بن الخطاب وشارع -B- اليرموك متقابلين مما يستوجب ان يكون خط التصنيف لهم مشترك و يعبر عبرهم بخط مستقيم إلا أنه يظهر أنهما لا يشتركان في نفس خط التنصيف بمعنى لا يعبر خلالهما بشكل مستقيم مما يجعله تقاطع غير منتظم.

—  1.3.3 تقاطع الحويلات مع طريق 6

( الجبيل الصناعية)

في شكل 1-7 يُظهر هذا التقاطع الشكل الصحيح للتقاطعات المرورية حيث يشترك الطريق المتقابل (A-B) و (C-D) في خط تنصيف مستقيم، بالإضافة الى ان —  الزاوية بينهما تساوي زاوية قائمة.

2. منافذ وتوقفات الطرق السريعة الغير مميزة

  2.1 ما هو الطريق السريع؟

تعرف الجمعية الامريكية لمسؤولي الطرق السريعة والنقل (AASHTO) الطريق السريع بأنه الطريق الذي يحتوي مسارات متعددة وفاصل رئيسي بين اتجاه الذهاب والعودة وتكون السرعة المحددة فيه عالية.
تكون الحركة المرورية في الطريق السريع مضبوطة بحيث لا يوجد أي منافذ مباشرة للأماكن المختلفة بجانب الطريق إلا بواسطة طريق خدمة منفصل عن الطريق السريع بفاصل مروري لتغيير الحركة المرورية.

كذلك يجب ان تغلق أطراف الطريق السريع لمنع أي عبور للمشاة او الحيوانات. شكل 1-8

  2.2 منافذ وتوقفات الطرق السريعة

تحتوي الطرق السريعة على أماكن خدمة جانبية كمحطات البنزين والاستراحات، وكذلك نقاط توقف خلال الطريق مثل نقاط التفتيش الأمنية أو بوابات الرسوم.
وجود هذين العنصرين في الطريق السريع يتطلب مواصفات قياسية معينة لتحقيق السلامة المرورية وفعالية الحركة المرورية.
سنتحدث عن هذين العنصرين وماهي المواصفات المطلوبة تواجدها وثم سنستعرض المشاكل المرورية التي قد تحصل فيها.

—  2.2.1 منافذ الطرق السريعة

أي منفذ يؤدي الى الخروج عن الطريق السريع يسمى منفذ خروج مثل الطريق المؤدي لمحطة الوقود أو طريق المخرج،

أما منفذ الدخول فهو الطريق المؤدي إلى الطريق السريع قادمًا من طرق اخرى مثل طريق فرعي او طريق سريع اخر شكل 1-9

—  2.2.2 توقفات الطرق السريعة

التوقفات المجدولة –الغير طارئة- في الطريق السريع مثل نقاط التفتيش الأمنية وبوابات الرسوم.

  2.3 المشاكل المرورية في منافذ وتوقفات الطرق السريعة

إن المواصفات الرئيسية المطلوب توفرها للمنافذ والتوقفات على حد سواء هي علامات إرشادية وتوجيهية واضحة تميزها عن الحركة المعتادة للطريق وخصوصا في فترة المساء.
غياب هذه المواصفات حتمًا سيؤدي إلى اخلال بالسلامة وفعالية الحركة المرورية، سنقوم باستعراض حالة دراسية هنا:

—  2.2.1 حالة دراسية – طريق الظهران-الجبيل السريع

يمتد طريق الظهران –الجبيل عبر مسافة 83.17 كم من الظهران إلى مدينة الجبيل وسنقوم بدراسة 3 مناطق في الطريق تظهر فيها المشاكل المرورية شكل 1-10 

(A) الدخول من طريق المطار للطريق السريع
(B) الدخول/الخروج لمحطة الوقود “سهل”
(C) نقطة التفتيش الأمنية

(A) الدخول من طريق المطار للطريق السريع

يواجه القادم من طريق المطار صعوبة في تمييز المسارات المتعددة للطريق –خصوصًا في المساء- فمثلًا المسار A1 للاستمرار في طريق الخدمة الفرعي والمسار A2 للدخول في الطريق السريع كلا هذين المسارين يظهران بمظهر الطريق المعتاد رغم وجود دهان الطريق.

عدم وضوح هذه المعالم يؤثر في زمن اتخاذ القرار بتغيير سرعة المركبة ويُعد مشكلة مرورية تؤثر على السلامة وفعالية الحركة. شكل 1-11

(B) الدخول/الخروج لمحطة الوقود “سهل”

إن منفذ الخروج إلى محطة الوقود من الطريق السريع نقطة B غير واضح ومميز بتاتًا وخصوصًا في فترة المساء ويحتاج السائق فترة زمنية أطول وسرعة أبطأ حتى يتعرف على موقع المنفذ وقد يتعرف عليه متأخرًا ولكن يحول بينه و بينه المنفذ شاحنة ثقيلة منتظمة في الجزء الأيمن مما يخلق مشكلة في الانعطاف قد ترقى لحادث مروري. كذلك إذا قام بالدخول إلى المنفذ هناك مشكلة في عدم وضوح نقطة الالتقاء نقطة A للمركبات الموجودة مسبقًا في طريق الخدمة. شكل 1-12 

(C) نقطة التفتيش الأمنية

منتصف طريق الظهران-الجبيل السريع توجد نقطة تفتيش أمنية شكل 1-13 ، يوجد فيها العديد من المشاكل المرورية وهي:

1. غياب علامات التمهيد في مسارات الطريق قبل الاقتراب من نقطة التفتيش بأقل من 1000 متر (مسار الجبيل).
2. المسار الأيسر يغلق دون علامة تحذيرية وبشكل مفاجئ وغير سلس ويتم حصر المركبات في المسارات الثلاث المتبقية.
3. نقطة توقف المركبات المخالفة غير واضحة المعالم وتخرج منها السيارات إلى الطريق السريع.
   بالتزامن مع السيارات القادمة من نقطة التفتيش بشكل غير آمن.
4. غياب علامات التمهيد في مسارات الطريق قبل الاقتراب من نقطة التفتيش بأقل من 1000 متر (مسار الظهران).
5. المدخل والمخرج للمواقف المخصصة لموظفي نقطة التفتيش يشكل خطورة بالغة على سلامة الحركة المرورية خصوصًا ان مسار الظهران يندر وجود توقف للتفتيش فيه.

3.صعوبات التوجيه في مناطق المرور الحساسة

  3.1 ما هي مناطق المرور الحساسة؟

هي المناطق التي تكون الحركة المرورية فيها مقيدة إما بسبب إجراءات أمنية معينة أو لأسباب طبيعية كالمناطق ذات التضاريس الضيقة.
الحركة المرورية في هذه المناطق تحتاج إلى ضبط وإدارة تفاديًا للحوادث المرورية أو التجاوزات الأمنية.

على سبيل المثال في منطقة عسير-مدينة أبها حيث التضاريس المتنوعة والطرق السياحية تتضح هذه المشكلة في طريق بني مازن-السودة في أحد المنعطفات حيث تتواجد تداخلات مرورية كثيرة ويصعب التعرف عليها في المساء تحديدًا. شكل 1-14

كذلك تظهر المشكلة عند مداخل المناطق ذات الحراسة الأمنية وعدم تمييزها عن المناطق العادية. وأيضا بعد عبور المداخل تكون حركة السيارات غير موجهة بشكل آمن بشكل نحو الوجهة. شكل 1-15

الجزء الثاني >>

مقدمة

نظام التوجيه المروري التفاعلي – Dynamic Traffic Guiding System ونرمز له اختصارًا بـ DTGS عبارة عن منظومة متكاملة من تطبيقات الهندسة الكهربائية و هندسة الاتصالات تهدف لحل المشاكل المرورية السابق ذكرها :

1- التقاطعات الغير منتظمة

2- منافذ وتوقفات الطرق السريعة غير المميزة

3- صعوبات التوجيه في مناطق المرور الحساسة

وسبب استخدام هذه التسمية له لأنها توضح ماهية هذا النظام على النحو التالي:

• نظام: لأنه منظومة متكاملة تعمل بشكل متناسق بين مكونات النظام المختلفة
• التوجيه المروري: أي توجيه الحركة المرورية وفق سيناريو معين
• التفاعلي: يتفاعل هذا النظام الإلكتروني مع المركبات المرورية ومع المكونات الأخرى

2. مكونات النظام

يتكون النظام المروري التفاعلي “DTGS” من المكونات الرئيسية التالية مع أمثلة عليها:

  2.1 مصابيح اضاءة خطية بتقنية ال أي دي – Linear LED Light

تقنية الـLED ترمز لـ Light Emitting Diode وهي نوع متقدم من الاضاءة و موفر للطاقة وذو كفاءة عالية وله تطبيقات مختلفة. شكل 2-1 

  2.2 بروتوكول اتصال بين المصابيح دي ام اكس – DMX Communication Protocol 

من أجل الربط بين المصابيح المختلفة في النظام و برنامج التحكم، وبين المصابيح مع بعضها البعض نستخدم بروتوكول اتصال مخصص لهذا الغرض يسمى DMX ويرمز لـ Digital Multiplex Protocol و يقوم بالتحكم بألوان الإضاءة وطريقة ووقت تشغيلها مما يجعله البروتكول المثالي لتصميم السيناريو المروري. شكل 2-2 

—  2.3 كبينة تحكم- Control Cabin

كبينة من خلالها نوصل النظام مع مصدر الطاقة الكهربائية وأيضًا من خلالها نتحكم بالنظام ومكوناته.شكل 2-3

—  2.4 برنامج- Software

برنامج بواجهة مستخدم بسيطة من خلاله نقوم بتصميم السيناريو المطلوب ونجري التعديلات عليه ثم ندخلها على النظام. شكل 2-4 

3.كيف يعمل نظام التوجيه المروري التفاعلي “DTGS”؟

إن نظام التوجيه المروري التفاعلي هو نظام يتم تصميمه خصيصًا حسب المشكلة المرورية المراد حلها، ولكن مكونات النظام تبقى واحدة مهما اختلفت المشكلة، يظهر في الرسم التالي المنهجية الخاصة بالنظام:

4.التصميم الهندسي لنظام التوجيه المروري التفاعلي “DTGS”

  4.1 الصورة الشاملة للنظام. شكل 2-5 

4.2 مكونات النظام

–4.2.1 مصابيح اضاءة خطية بتقنية ال أي دي – Linear LED Light:

تتوفر بثلاث أشكال قياسية وتدعم خاصية التلون ثلاثي اللون RGB تحتوي على مادة مطاطية في الأطراف و طبقة مقواه نافذة للضوء وإطار من مادة Stainless Steel cast Aluminum ومحمية بدرجة IP-65 . شكل 2-7

–4.2.2 بروتوكول اتصال بين المصابيح دي ام اكس – DMX Communication Protocol:

يحتوي على منافذ التوصيل للربط بين المصابيح وبين مصدر الطاقة الرئيسي وبين برنامج التحكم. شكل 2-8

—  4.2.3 كبينة تحكم – Control Cabin

يتم فيها دمج كافة التوصيلات الكهربائية في الواح تحكم خاصة ويتم ربطها مع مصدر الطاقة الكهربائية ومن خلالها يتم التوصيل مع البرنامج للقيام ببرمجة السيناريو المروري المطلوب. . شكل 2-9

4.2.4 برنامج – Software

برنامج يتم تثبيته على جهاز الكمبيوتر المحمول ومن خلاله يتم تصميم السيناريو المروري ويثبت في النظام.

5.استخدام نظام التوجيه المروري التفاعلي “DTGS” لحل المشاكل المرورية

نظام “DTGS” نظام يتم تصميمه لحل مشكلة من المشاكل المرورية الثلاث السابقة ويتم تركيبه وفق دليل التركيب الذي سيتم شرحه في الفقرة القادمة.

  5.1 نظام “DTGS” لحل مشكلة التقاطعات المرورية الغير منتظمة

يقوم “DTGS” بزرع مسارات تفاعلية داخل التقاطع تهدف إلى:

1. اعادة محاذاة التقاطع الى درجة الزوايا المسموحة. راجع الفصل الأول 1.2 و 1.3
2. معالجة عدم تقابل طرق التقاطعات قدر الإمكان. راجع الفصل الأول 1.2 و 1.3
3. توجيه المركبات داخل التقاطعات المُعالجة بطريقة آمنة.
4. ربط المسارات المزروعة بالإشارات المرورية كوظيفة تفاعلية مثل: توحيد لون المسار مع لون الاشارة (احمر-اصفر-اخضر) اثناء الوميض.
5. إمكانية تخفيف الاختناق المروري عن طريق السماح بالعبور للمسار الأيسر في كلا الطريقين المتقابلين في نفس الوقت في التقاطعات الغير مصممة لهذا الغرض.

  5.2 نظام “DTGS” لحل مشكلة منافذ وتوقفات الطرق السريعة الغير مميزة

يتم زراعة نظام “DTGS” في نقاط محددة تتواجد فيها هذه المشكلة للأهداف التالية:

1. إبراز منفذ الدخول/الخروج للطريق الرئيسي بشكل مرئي لمستوى الرؤية وتمييزه عن الطريق المعتاد.
2. ربط تفاعلي بين لون “DTGS” المزروع في النقطة وبين حركة السيارة القادمة فمثلًا: إذا اقتربت سيارة من الدخول للطريق الرئيسي السريع قادمة ممن طريق فرعي فإن مسار التداخل يومض باللون الأصفر المتذبذب لتنبيه السيارات الموجودة في المسار الرئيسي.
3. تحديد مسارات العبور المتاحة والمشغولة عند نقاط التفتيش وبوابات الرسوم
4. تنظيم حركة المركبات بسلاسة قبل دخولها في طريق ذو مسارات اقل أو أكثر.

راجع الفصل الأول 2.2

  5.3 نظام “DTGS” لحل مشكلة صعوبات التوجيه في مناطق المرور الحساسة

يتم زراعة نظام “DTGS” في المناطق المرورية الحساسة والتي يصُعب توجيه المركبات فيها أو تكون الحركة المرورية فيها مقيدة أمثلة على ذلك:

1. توضيح للحركة المرورية في الطرق الجبلية ذات الارتفاعات المختلفة. راجع الفصل الأول 3.1
2. اظهار علامات الطريق التنظيمية كخط الكتف والخط الوسطي في المناطق التي يكثر بها الضباب
3. رسم مسار مباشر للوجهة مثلًا. مسار توجيه للزوار داخل منطقة حراسة مشددة.
4. تنظيم الحركة المرورية داخل المطارات عن طريق زرع مسارات تفاعلية.

6.دليل تركيب نظام التوجيه المروري التفاعلي “DTGS”

بعد تحديد المشكلة المرورية – (الفصل الثاني – الفقرة 3) – واختيار السيناريو المناسب لحلها يتم زرع نظام “DTGS” في منطقة المشكلة حتى يصبح المنظر النهائي مطابق لشكل 2-10

والدليل لإجراء عملية التركيب بشكل صحيح كالتالي:

1. وضع علامات على المناطق التي سيتم تركيب النظام فيها.
2. القيام بحفر المناطق المعلمَة بعرض 270 mm و طول 1020 mm و عمق 190 mm .شكل 2-11
3. يتم إدخال العلبة Enclosure الخاصة بمكونات النظام داخل مكان الحفر وهي عبارة عن وعاء مصمم خصيصا ليحتوي النظام وتمديداته واجهزته المختلفة. شكل 2-12 
4. يتم إدخال نظام الاضاءة داخل الوعاء والقيام بعمل التوصيلات الكهربائية شكل 2-13.

بعد انهاء الخطوة الأخيرة من التركيب يصبح شكل النظام مطابق للمشهد الجانبي الموجود في الشكل 2-10

ويظهر الشكل النهائي في صورة علوية في الشكل 2-14

كما يُظهر في شكل 2-15 : صورة علوية لـ “DTGS” بالقياسات حيث تم زراعة المسار عن طريق اتباع دليل التركيب وتوصيل القطع القياسية ببعضها حسب التصميم المطلوب.

7.مميزات تزيد من موثوقية استخدام نظام التوجيه المروري التفاعلي “DTGS”

• توفره بقطع قياسية محددة قابلة للتخصيص والتركيب مهما اختلف السيناريو المروري المطلوب لحل المشكلة.
• يمكن استخدام نفس المسار المزروع – مثلًا – لأداء وظائف متعددة بالتزامن مع وظائف أخرى.
• استخدام بروتوكول DMX الذي يسهل عملية نقل البرمجة المعقدة عن طريق واجهة مستخدم بسيطة.
• سهولة اجراء عملية الصيانة للنظام حيث أن التمديدات الداخلية صممت من اجل الوصول دون اجراء عملية تكسير او ازالة لطبقات الطريق.

*** المراجع وحقوق النشر

– A Policy on Geometric Design of Highways and Streets – fourth edition – American Association of State Highway and
Transportation Officials
– صورة الغلاف https://www.infranken.de/regional/erlangenhoechstadt/mehrfach-vollsperrung-a3-wird-wegen-brueckenbau-gesperrt;art215,4347441

– شكل 1-1, 1-2, 1-3 , 1-4 https://safety.fhwa.dot.gov/intersection/conventional/signalized/fhwasa13027/ch4.cfm

– شكل 1-5 , 1-6 , 1-7 Google Earth

– شكل 1-8 https://www.constructionequipmentguide.com/report-georgias-infrastructure-ranks-second/44792

– شكل 1-9 https://ops.fhwa.dot.gov/publications/amprimer/access_mgmt_primer.htm

– شكل 1-10 , 1-11 , 1-12 , 1-13 ,1-14 , 1-15 Google Earth

– شكل 2-1 https://www.archiexpo.com/prod/emfa/product-53930-726718.html
https://www.powerled.uk.com/product/rigid-pcb-led-strip-light-bars/

– شكل 2-2 https://jb-systems.eu/led-dmx-control-xlr

– شكل 2-3 https://www.exportersindia.com/beeceetubespvt/mini-pillar-box-4162318.htm

– شكل 2-4 https://www.sunlitepro.com/ru/sunlite.htm

– شكل 2-5 إلى شكل 2-15 تم تصميمها عن طريق برنامج AutoCAD للرسم الهندسي

. . . نهاية المقال . . . 

جدول المحتويات

• 
  نظام التوجيه المروري التفاعلي
  
• 
  ماهي التقاطعات الغير منتظمة؟
  
• 
  .صعوبات التوجيه في مناطق المرور الحساسة
  
• 
  .كيف يعمل نظام التوجيه المروري التفاعلي “DTGS”؟