Akıllı Kavşak — LoRa ile Adaptif Trafik Sinyalizasyonu

Ne yapar

Akıllı Kavşak, trafik ışıklarının sürelerini sabit bir programa göre değil, kavşağa o anda gelen araç yoğunluğuna göre ayarlayan adaptif bir sinyalizasyon sistemidir. Her yaklaşım koluna yerleştirilen sensörler araç sayısını, ortalama hızı ve kuyruk oluşumunu ölçer; bu veriler LoRa telsiz bağlantısıyla merkez üniteye taşınır ve yeşil süre, talebin yüksek olduğu yönlere daha fazla pay ayrılacak şekilde yeniden dağıtılır.

Sistem yalnız araç sayısına bakmaz. Hız bilgisi sayesinde "az ama durmuş" bir trafik, "çok ama akan" bir trafikten daha yüksek öncelik alabilir. Bekleyen yayalar da talep olarak hesaba katılır ve yaya geçişi için asgari süre korunur.

Ambulans ve itfaiye gibi acil durum araçlarına kesin öncelik, toplu taşıma araçlarına ise koşullu öncelik verilir. Acil araç yaklaşırken ilgili yön, emniyet süreleri atlanmadan yeşile hazırlanır; otobüs için yeşil uzatma veya erken yeşil uygulanır. Geçişten sonra bekletilen kollar telafi süresiyle dengelenir.

Nasıl çalışır

Sistem üç katmandan oluşur:

• Sensör düğümleri: Her kolda direğe monte edilen radar sensörlü birimler, ışığa varmadan önceki araç akışını ve kuyruğu ölçer, kısa veri paketleriyle merkeze bildirir.
• Merkez ünite: Karar algoritması burada çalışır. Kollardan gelen talebi tek bir skora indirger, çevrim süresini ve yeşil paylaşımını hesaplar.
• Işık kontrol ünitesi: Lambaları sürer. Merkezden gelen plan yalnız süre parametrelerini değiştirir; faz sırasını ve emniyet kurallarını değiştiremez.

Kontrol döngüsü saniyeler mertebesindedir: sistem her araca anlık tepki vermek yerine kısa pencerelerde faz sürelerini optimize eder. Sarı süresi, ara kırmızı ve çakışan yeşillerin kilitlenmesi gibi anlık emniyet kuralları her zaman kavşaktaki ışık kontrol ünitesinin kendi yazılımındadır. Yeni bir plan faz ortasında değil, çevrim sınırında devreye girer; doğrulamadan geçemeyen plan reddedilir ve mevcut plan sürer.

Telsiz bağlantısı koparsa kavşak durmaz. Işık kontrol ünitesi hafızasındaki son geçerli planla ya da sabit zamanlı yedek planla çalışmayı sürdürür. Telsiz, sistemin optimizasyon katmanıdır; emniyet katmanı değildir.

Çalışma senaryoları (sabah yoğunluğu, gece modu, etkinlik günü gibi) bir web paneli üzerinden tanımlanır ve cihazlara sürüm numarasıyla dağıtılır. İnternet bağlantısı kesilse bile kavşak, kendisine iletilen son senaryoyla çalışmaya devam eder.

Teknoloji

• Donanım: Düğümlerde ESP32 işlemci ve Semtech SX1276 LoRa telsiz kullanılır. Araç algılama 24 GHz Doppler radar sensörleriyle yapılır.
• Haberleşme: Sensör verisi ve faz komutları LoRa üzerinden taşınır. Tek kavşakta ham LoRa (noktadan noktaya), birden çok kavşağa ölçeklenmede ChirpStack tabanlı LoRaWAN mimarisi öngörülür. Veri formatı ve karar algoritması her iki katmanda aynıdır; geçiş yalnız taşıma katmanını değiştirir.
• Frekans bandı: EU868 bandı, BTK Kısa Mesafe Erişimli Telsiz (KET) düzenlemesinin sınırları içinde kullanılır.
• Güvenlik: Paketler şifrelenir ve mesaj doğrulama kodu (MIC) ile imzalanır; sıra numarası sayesinde tekrar gönderilen sahte paketler reddedilir. Öncelik talepleri için beyaz liste ve araç başına ayrı anahtar kullanılır, her öncelikli geçiş kayıt altına alınır.
• Algoritma: Çevrim süresi ve yeşil paylaşımı, trafik mühendisliğinde yaygın kullanılan Webster yaklaşımı temel alınarak, alt ve üst emniyet sınırları içinde hesaplanır.

Kullanım alanı

Sistem; tek kavşaklarda, ana arter koridorlarında ve çok kollu kavşaklarda adaptif sinyal yönetimi için tasarlandı. Dört kollu tek kavşak, çok kavşaklı bir koridor ve çapraz yolu bulunan çok kollu kavşak senaryoları, yaya fazları ve öncelikli araç geçişi dahil simülasyonlarla modellendi ve davranışı doğrulandı. Ardından prototip donanımı yapılıp test edildi; saha pilotu henüz yapılmadı.

Gerçek yol kurulumu, trafik sinyalizasyon standartlarına uygunluk ve ilgili kurum onaylarını gerektirir. Bu nedenle sahaya geçmeden önce maket kavşakta çalışılması, sensör ve trafik parametrelerinin ise ileride yapılacak pilot kurulumda kalibre edilmesi planlanır.