استفاده از مواد بازتابان تغییر رنگ دهنده در علائم جاده‌ای شبانه‌

براساس مطالعه ای که در ژورنال پیشرفت های علم منتشر شده ، می توان از یک فیلم نازک که نور را به روش های جذاب منعکس می کند ، برای ساختن علائم راهنمایی و رانندگی درخشان و تغییر رنگ آنها در شب استفاده کرد.
 
محققان می گویند ، این فناوری می تواند کمک کند به فراخوانی توجه به اطلاعات مهم ترافیکی هنگامی که هوا تاریک است ، با مزایای بالقوه ای هم برای رانندگان و هم برای عابران.
 
این فیلم متشکل از میکرو کُره های پلیمری است که در قسمت چسبنده یک نوار چسب شفاف گذاشته شده اند. ساختار فیزیکی این ماده به پدیده جالبی منجر می شود: هنگامی که نور سفید در شب بر روی فیلم می تابد ، برخی از ناظران خواهند دید که یک رنگ منفرد و پایدار به عقب بازتاب می یابد ، در حالی که برخی دیگر شاهد تغییر رنگ هستند. این همه به زاویه دید بستگی دارد و این که منبع نور در حال حرکت است یا خیر.
 
این تحقیق توسط دکتر لیمین وو ، در دانشگاه فودان در چین هدایت شد ، که گروه او آن ماده را ایجاد کردند. کارشناسان اپتیک در دانشگاه بوفالو نقش مهمی در کار داشتند و بینش هایی در مورد کاربردهای بالقوه این فیلم ، مانند استفاده از آن در علائم جاده ای شبانه ، فراهم آوردند.
 
دکتر کیائوکیان گان ، دانشیار مهندسی برق در دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه بوفالو و نویسنده اول همکار این مطالعه جدید می گوید: "شما می توانید از این ماده برای ایجاد علائم راهنمایی و رانندگی هوشمند استفاده کنید." "اگر شخصی به موسیقی با صدای بلند گوش می دهد یا در هنگام راه رفتن یا رانندگی توجه نمی کند ، یک علامت تغییر رنگ دهنده می تواند به هشدار دادن بهتر به او نسبت به وضعیت ترافیک کمک کند."
 

در یک مجموعه از آزمایش ها ، محققان با حروف و اعدادی که از فیلم جدید ساخته شده است ، یک علامت حد مجاز سرعت ایجاد کردند. دانشمندان چراغ سفیدی را در نزدیکی خود برای روشنایی این علامت قرار دادند و هنگامی که یک اتومبیل پر سرعت در حال گذر بود رنگ کاراکترهای روی علامت ، همان طور که زاویه دید راننده تغییر می کرد ، از منظر دید راننده به نظر می رسید سوسو می زند.
 
در آزمایشات دیگر ، تیم مواد جدیدی را برای مجموعه ای از نشانگرهایی که در کنار یک جاده به خط شده و مرز مسیر رانندگی را مشخص می کردند ، به کار برد. با نزدیک شدن یک خودرو ، نشانگرها با رنگهای روشن درخشان می شدند و نور چراغ های جلو خودرو را منعکس می کردند.
 
از دید راننده ، رنگ نشانگرها پایدار می ماند. اما از دید یک عابر پیاده که در کنار جاده ایستاده است ، همان طور که خودرو و چراغ های جلوی آن رد می شدند ، به نظر می رسید رنگ نشانگرها سوسو می زند.
 
دکترهائومین سانگ ، استادیار دانشگاه بوفالو در تحقیقات مهندسی برق می گوید: "اگر خودرو سریعتر حرکت کند ، عابر پیاده تغییر رنگ را با سرعت بیشتری می بیند ، بنابراین این علامت درباره آنچه در حال حرکت است به شما چیزهای زیادی می گوید."
 
این آزمایشات در چین انجام شده است ، اما گان ، سانگ و فارغ التحصیل دکتری دنگرین جی ، که همه در گروه مهندسی برق هستند ، به طراحی تست ها کمک کردند. علاوه بر مقام خود در دانشگاه بوفالو ، گان استاد مهمان تابستانی در دانشگاه علوم و فناوری شانگهای در طول دوره همکاری بود.
 

مدل سازی ترافیک از دهه 1950 مورد علاقه ریاضیدانان بوده است. تحقیق در این ناحیه تنها به این دلیل افزایش یافته است که کنترل ترافیک جاده ای یک مشکل رو به افزایش را ارائه می دهد.
 
به طور کلی ، مدل ها برای جریان ترافیک در شبکه های جاده ای ، وابسته به زمان و پیوسته هستند ، یعنی آنها ترافیک را به وسیله یک پیوستار توصیف می کنند تا رانندگان و خودروهای منفرد. این مدل های ماکروسکوپی ، تکامل زمانی و مکانی چگالی ترافیک را بدون پیشگویی الگوهای ترافیکی افراد توصیف می کنند. اگر شخصی به موسیقی با صدای بلند گوش می دهد یا در هنگام راه رفتن یا رانندگی توجه نمی کند ، یک علامت تغییر رنگ دهنده می تواند به هشدار دادن بهتر به او نسبت به وضعیت ترافیک کمک کند. علاوه بر مدل های ماکروسکوپی مبتنی بر تراکم مداوم ، از رویکردهای میکروسکوپی مانند مدل های ذره‌ای یا ماشین های خودکار سلولی نیز برای مدل سازی ترافیک استفاده می شود.
 
بیشتر مدل های پیوسته موجود ، ترافیک یک طرفه را در نظر می گیرند. بنابراین ، تراکم ترافیک فقط به یک بعد مکانی منفرد بستگی دارد. معادلات حاکم در این کلاس از مدل های ماکروسکوپی از معادلات دینامیکی گاز الهام گرفته شده است.
 
قسمت زیادی از کار اخیر روی تقاطع های ترافیکی متمرکز شده است  که بلوک ساختمانی شبکه های بزرگتر جاده ای را تشکیل می دهند. در اینجا ، مدل ها به طور کلی این هدف را دارند که یا زمان سفر رانندگان منفرد را کمینه کنند ، یا جریان ترافیک را در یک تقاطع داده شده بیشینه کنند.
 
در مقاله ای که در ژورنال محاسبات علمی SIAM منتشر شده است ، نویسندگان سیمون گوتلیچ ، آندریاس پوتچکا و یوته زیگلر با اعمال قوانین حفاظت از جریان ترافیک روی شبکه ها ، به مشکل محاسبه تنظیمات بهینه چراغ راهنمایی برای تقاطع های جاده های شهری می پردازند.
 
سیمون گوتلیچ ، نویسنده ، توضیح می دهد: "معادلات ریاضی که ترافیک خودروی را شبیه به جریان سیال مدل سازی می کنند ، قادر به ضبط پدیده های غیرخطی مانند شکل گیری فشردگی ترافیک هستند."
 
منبع: دانشگاه بوفالو و انجمن ریاضیات صنعتی و کاربردی