‫עתודה מדעית טכנולוגית‪" -‬מקיף ט' אשלים ראשל"צ"‬
‫" מקיף ט' "‬
‫ראשון לציון‪,‬‬
‫ח' " עתודה‬
‫מדעית טכנולוגית‬
‫"‬
‫אנו תלמידי כיתה ח' " עתודה מדעית טכנולוגית"‬
‫מבית הספר " מקיף ט ראשל"צ' "‪.‬‬
‫פיתחנו מיזם חברתי שהוא גם טכנולוגי‪.‬‬
‫כנוער במדינת ישראל‪ ,‬חשוב לנו להרגיש בטוחים‬
‫ומוגנים בדרכים על מנת לחזור הביתה לשלום‬
‫ולקוות שבעתיד הכבישים יהיו מקום בטוח יותר ‪.‬‬
‫מיזם זה יתרום לצמצום תאונות הדרכים ‪,‬עומס‪,‬‬
‫חיסכון באנרגיה וזמן‪ ,‬הקטנת זיהום האוויר ויציל את‬
‫חייהם של אזרחים רבים‪.‬‬
‫תאונות דרכים הן סכנות הידועות בקרב הציבור הרחב‪ .‬בנוסף על כך‪,‬‬
‫אנו מודעים לבעיות זיהום אוויר‪ ,‬בזבוז אנרגיה‪ ,‬פקקי תנועה‪ ,‬נהיגה‬
‫בשכרות ‪,‬חוסר ריכוז ועייפות הנהג ‪ ,‬רעש סביבתי ואי נוחות‪ .‬תאונות‬
‫דרכים גורמות למוות‪ ,‬שיתוק‪ ,‬ופגיעות חמורות אחרות‪.‬‬
‫בעקבות התחרות חשבנו על מיזם הנקרא כביש חכם‪ ,‬הכולל רכב‬
‫אוטונומי המקושר תוך ניהול ממוחשב בזמן אמת‪.‬‬
‫*הפתרון דורש התחשבות בכל גורמי הבעיה‪.‬‬
‫*הפתרון צריך לתת מענה הולם ויעילות מקסימלית‪.‬‬
‫*הפתרון צריך להיות נגיש בכל רכב ולכל נהג‪.‬‬
‫*הפתרון צריך להיות קל ופשוט להפעלה‪.‬‬
‫*הפתרון צריך להיות מדויק ככל האפשר‪.‬‬
‫*הפתרון צריך להיות אמין ומאובטח ככל האפשר‪.‬‬
‫מערכת א‪SMARTRAIN :‬‬
‫המערכת היא מערכת ממוחשבת הפועלת דרך שרתי‬
‫הרשת ובוחרת מסלול לפי יעילות מרבית ומתחשבת‬
‫בגורמי מזג האוויר‪ ,‬עומס‪ ,‬בזבוז אנרגיה וזמן הגעה‪.‬‬
‫התנועה מתבצעת ב"רכבת"‪ -‬כלומר‪ ,‬הרכבים נעים זה‬
‫אחר זה במרחק מתאים כפי שיפורט בהמשך‪.‬כל‬
‫הרכבים מקושרים ביניהם דרך הרשת ויודעים מה המצב‬
‫של שכניהם על הכביש‪.‬‬
‫הרשת מתעדכנת בזמן אמת ‪ :‬במהירות הרכבים ‪,‬‬
‫במרחק בין הרכבים ובמצב הכביש והתנועה ודואגת‬
‫לקבוע את המהירות בהתאם (במידת כשל של מערכת ב‬
‫כפי שיפורט)‪.‬‬
‫מערכת ‪:ROBOTRAIN‬‬
‫ישנו מנגנון נוסף שפועל לשמירת מרחק מתאים והוא‬
‫מערכת עצמאית (הרבים הם אוטונומיים כלומר‬
‫רובוטיים) הקיימת בכל רכב המבוסס על חיישנים‬
‫ובקר שמנתחים את מצב התנועה בין רכב ובין שכניו‬
‫ובהתאם קובעים את המרחק ואם יש צורך לבלום‪.‬‬
‫מערכת זו מספקת נתונים למערכת א בזמן אמת‬
‫ומחליטה אם יש צורך בבלימת חרום ובקביעת‬
‫מהירות תנועת הרכב ‪ .‬כאשר המרחק בין הרכבים‬
‫גדול היא מאיצה את הרכב וכאשר המרחק בין‬
‫הרכבים קטן היא מאיטה את הרכב‪.‬‬
‫מערכת א' ‪SMARTRAIN‬‬
‫‪ .1‬מערכת א' מתחשבת בתנאי הדרך ובכך בוחרת את‬
‫המסלול הנוח והמהיר ביותר‪( .‬ניווט וניתוב)‬
‫‪ .2‬המערכת חוסכת באנרגיה ובזמן נסיעה ומתעדכנת‬
‫ישירות בזמן אמת‪.‬‬
‫מערכת ב ‪: ROBOTRAIN‬‬
‫‪ .1‬המערכת מגיבה מהר יותר – מידע מחיישנים מגיע‬
‫מהר יותר מאשר מידע ברשת והבקר מגיב מהר מאשר‬
‫גורם אנושי‪..‬‬
‫‪ .2‬המערכת עובדת גם כשאין רשת‪.‬‬
‫‪ .3‬כאשר מערכת א נפרצת‪/‬קורסת‪ ,‬מערכת ב ממשיכה‬
‫לפעול‪( .‬נפילה של הרשת)‬
‫• מערכת א' רשת‪:‬‬
‫‪(input‬מקורות מידע)‬
‫מצלמות דרך ‪ ,‬חישני תנועה בדרך ‪ ,‬שירות מטאורולוגי ‪,‬‬
‫מידע ממשתמשים(רכבים אוטונומיים ‪ ,‬הולכי רגל ‪ .‬אופניים)‬
‫צילומי לווין(תוספת מכיוון שתקשורת לוויינית היא איטית)‬
‫‪Output‬‬
‫משתמשים‪-‬ניהול תנועה‪/‬נהיגת רכב אוטונומי‪,‬ניתוב יעיל ואופטומלי‬
‫(למשל ניתוב מחדש בזמן רכב תקוע)‬
‫כוחות הביטחון וחילוץ(משטרה‪,‬מד"א‪)....‬‬
‫שליחת התראות לנוסעים ולהולכי הרגל המחוברים למערכת דרך‬
‫הסמארטפון‪.‬‬
‫• מערכת ב (בקר הרכב)‪:‬‬
‫‪Input‬‬
‫*מידע מחישני מרחק (חישן עצם)‬
‫(ניתן להוסיף לבטיחות חישן טמפ' (מנוע חם)‬
‫חישן מגע‪-‬גוף שנחת‪/‬התפרץ לעדר הרכבים‪.‬‬
‫*מידע מרושת לגבי רכבים שכנים‬
‫*התראות רשת‪/‬חישנים‬
‫*היצמדות למסלול שהוכתב על ידי מערכת א'‬
‫*מידע על מסלול הנסיעה‬
‫‪Output‬‬
‫הפעלת התראות לנוסעים ולרכבים שכנים(איחוד‪,‬צפירה)‪.‬‬
‫שינוי מהירות והיגוי בכיוון התנועה‪.‬‬
‫בלימה בשעת צורך‬
‫התקשרות למוקדי חרום בשעת הצורך ויידוע מערכת א ברשת ‪.‬‬
‫• מערכת א'‪:‬‬
‫רשת(שרתים‪ ,‬תוכנת ניהול ‪ ,‬תדרים מתאימים (המערכת היא אלחוטית)‬
‫חיבור לרשויות ‪ ,‬מצלמות דרך‪ ,‬ניהול רמזור ותמרורים אלקטרונים) הורדת אפליקציה‬
‫למשתמשים‪.‬‬
‫עמדות שידור וקליטה המכסים את אזורי התנועה‪.‬‬
‫(תקשורת לוויינית בנוסף‪-‬לא מחייב)‬
‫מערכת ב‪:‬‬
‫*מקלט משדר על כל רכב(כולל טלפונית למוקדי חרום)‬
‫*‪GPS‬‬
‫*מחשב(בקר)‬
‫*מערכת מכנית רובוטית לשליטה בהיגוי‪,‬מהירות‪,‬בלימה ‪ ,‬תאורה‪ ,‬איתות ועוד‪...‬‬
‫*חיישנים‪-‬מרחק ‪ ,‬מגע ‪ ,‬עצם (טמפרטורה'‪-‬בנוסף)‬
‫•‬
‫למערכת אפשרות לבדוק תקינות חיישנים‪,‬במצב חוסר תקינות‪ ,‬השבתת הרכב או‬
‫התערבות הנהג או שליטה על ידי הרשת בלבד‪-‬לא רצוי‪.‬‬
‫(מצלמות בנוסף)‪.‬‬
‫אפשרות במצב של בקר לא תקין – ניתן לחבר את הסמארטפון כאשר אפליקציית‬
‫המערכת תנהל אותו באופן זמני עד לתיקון הבקר בהקדם האפשרי‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫חשוב מאוד ‪ :‬יש צורך בכל נסיעה לבצע בדיקת תקינות מערכת וכיול חיישנים‬
‫הגדרת מהירות מרבית ומרחק ביטחון בהתאם למהירות יוגדר על ידי המערכת‬
‫בכל נסיעה בהתאם לתנאי הסביבה‬
‫•‬
‫•‬
‫ייחודי רק ל ‪roboteam‬‬
‫ברכב מותקן אלקטרומגנט המנצל את החשמל שנוצר בזמן נהיגה על ידי‬
‫האלטרנאטור‬
‫בכל רכב ישנם ‪ 2‬אלקטרומגנטים ‪ :‬הקדמי עם קוטב לצפון האחורי עם הקוטב‬
‫לדרום ‪ ,‬כך כל רכב מושך את חברו ומייעל את צריכת הדלק‪.‬‬
‫בנוסף ‪ ,‬בזמן בימת חירום ‪ ,‬המחשב ברכב הופך את כיוון הזרם ומגביר את‬
‫עוצמת הזרם למקסימלית וכך הקיטוב הופך לכוח דחייה ויקטין את סיכויי‬
‫ההתנגשות‪.‬‬
‫רווח כפול‪:‬‬
‫נהיגה תקינה –חיסכון באנרגיה‬‫‪-‬בבלימת חירום‪ -‬הקטנת סיכויי ההתנגשות‬
‫רכב‬
‫אוטונומי ‪-‬‬
‫רובוטי‬
‫הרמזור החכם ‪-‬עוזר לנתב את התנועה ולהקטין עומס‪.‬‬
‫למערכת‬
‫משדר\‪ – IP‬מידע בזמן אמת‬
‫לרשויות‬
‫זיהוי מצב מסוכן‬
‫חיישן עצם –למקרה בו מתפרץ אדם או כל עצם אחר לכביש ‪ ,‬הרמזור‬
‫מתחלף תוך התחשבות במצב התנועה‪.‬‬
‫מקלט\משדר רשת –מקושר למשתמשים\נהגים\הולכי רגל באזור‪.‬‬
‫תוכנת המערכת ניתנת להורדה ולהתקנה בסמארטפון עבור נהגים‪ ,‬הולכי‬
‫רגל ורוכבי אופניים ויכולים לקבל מידע והתראות ‪.‬‬
‫מצלמת דרך – זיהוי עצמים בתנועה או צילום אירועים חריגים ותאונות‪.‬‬
‫כמו כן‪ ,‬הרמזור יכול לדעת שהולכי הרגל מתקרבים או מתכוונים לחצות‬
‫(מנוהל ברשת)‪.‬‬
‫הפלאפון ניתן לחיבור למערכת הרכב‪-‬במידה ומחשב הרכב מקולקל ‪,‬‬
‫הפלאפון יכול לשמש כמחשב באופן זמני לשליטה ברכב‬
‫מידע(‪: )data‬רשויות‪ ,‬מזג אוויר ‪ ,‬עומס תנועה‪(...‬מצלמות‬
‫רשת ‪)IP‬‬
‫דיווח‬
‫לרשויות‬
‫מערכת ‪smartrain‬‬
‫בחירת‬
‫מסלול(השתלבות‬
‫ברכבת)‬
‫בקשות ניתוב‬
‫משתמשים(יעד‬
‫משתמש)‬
‫בחירת מסלול‬
‫למשתמשים‬
‫כניסה‬
‫פתאומית של‬
‫בע"ח‪ ,‬אדם‪,‬‬
‫עץ‪ .‬תקלות‬
‫ועוד‬
‫רכב‬
‫בתנועה‬
‫ליעד‬
‫ניהול שוטף של רמזורים על פי עומס ועוד‬
‫רימזור‬
‫תימרור‬
‫‪(Aplicar‬כביש חכם)‪...‬‬
‫מערכת ‪Aplicar‬‬
‫מצלמת רשת ‪ip-‬‬
‫זיהוי הולכי רגל‪/‬אופניים‬
‫המחוברים לאפליקאר‬
‫שינוי רמזור על פי חיישנים‪ /‬קליטת‬
‫משתמשים‬
‫חיבור רשת‬
‫חיישני מרחק‬
‫חיישני עצם‬
‫*זיהוי הולכי רגל‪/‬אופניים על ידי‬
‫חיישנים‪/‬מצלמות‪/‬אפליקציית אפליקאר שמותקנת‬
‫אצל הולכי רגל ‪/‬אופניים‪.‬‬
‫*חסכון בזמן ואנרגיה –כל עוד אין זיהוי הולכי רגל‬
‫או תנועה בכיוון שמתנגש עם מסלול תנועה –אין‬
‫שינוי רמזור‪.‬‬
‫*בטרם הגעת הולך רגל המחובר דרך סמארטפון‬
‫לאפליקאר המערכת מתכוננת לשינוי רמזור –‬
‫יתרון זמן המתנה קצר להולכי רגל ופחות ניסיונות‬
‫להתפרץ לכביש‪.‬‬
‫אלגוריתם‬
‫בדוק ברשת מצב תאורה‬
‫‪/‬מזג אוויר‪/‬תאורה וקבע‬
‫מהירות מרבית מותרת‬
‫‪START‬‬
‫פנה נתיב ‪ ,‬הזמן חילוץ ‪,‬דווח‬
‫לרשויות הביטחון (משטרה מד"א)‪,‬‬
‫עדכן מערכת ברשת על תקלה ‪,‬‬
‫שלח התראה לנהגים קרובים‬
‫האם רכב ‪.‬חיישנים תקין?‬
‫כן‬
‫לא‬
‫סע ובדוק האם מרחק גדול‪/‬קטן‬
‫ממרחק בטיחות שהוגדר בתנאי‬
‫שהמהירות קטנה ממהירות מרבית‬
‫שהוגדרה‬
‫גדול‬
‫קטן‬
‫כן‬
‫האט‬
‫בדוק חיישני מגע‬
‫זעזוע האם‬
‫זוהתה פגיעה?‬
‫לא‬
‫כן‬
‫כן‬
‫בלום‬
‫האם יש‬
‫בע"ח\אדם\גוף חוסם‬
‫תנועה (עץ למשל)‬
‫בטווח פגיעה?‬
‫הגבר מהירות (לא יותר‬
‫מהמקסימלית באזור זה)‬
‫לא‬
‫כן‬
‫האם התקבל מידע על הולכי‬
‫רגל‪/‬אופניים במסלול זה ?‬
‫או‬
‫האם רמזור עומד להתחלף?‬
‫חישוב מהירות \מרחק‬
‫•‬
‫•‬
‫דרך א ‪ GPS :‬מציין המצאות הרכב בשתי נקודות זמן ‪ V=S/t :‬כאשר ‪ t‬הוא הזמן בין שתי הנקודות‪.‬‬
‫‪ S‬הוא המרחק בין הנקודות‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫דרך ב ‪ :‬חיבור למד מהירות הרכב וחישוב מרחק רצוי יתבצע בבקר על ידי‪:‬‬
‫מהירות ‪(X‬זמן תגובה ‪+‬זמן בלימה (מוגדר לכל רכב ותלוי במזג האוויר ובמצב רכב))= מרחק עצירה‬
‫מרחק העצירה יוכפל ב ‪ )15%( 1.15‬תוספת ביטחון (ניתן לשנות בין קיץ וחורף)‬
‫•‬
‫דרך ג‪ :‬קריאת חיישני מרחק (חישוב הזמן בין שידור וקליטה לפי מהירות הקול)‬
‫•‬
‫כדאי להצליב בין ‪ 3‬השיטות לקבל דיוק מרבי ואמינות בדיקה‪.‬‬
‫אבטחת מידע ורשת‬
‫אחת החולשות של המערכת היא ניסיונות פריצה של גורמים עוינים או‬
‫נפילת הרשת (תקלה) לכן חשוב שהנהיגה היא אוטונומית ואינה תלויה‬
‫ברשת אלא רק מסתייעת בה ‪ .‬גם לתקשורת בין הנהגים יש גיבוי‬
‫במשדרי קליטה ושידור קרובים למצב של נפילת או פריצת הרשת‪.‬‬
‫במצבים אלו תשמר בטיחות הנוסעים ההולכים והרוכבים ולא תושבת‬
‫התנועה עד לחזרת הרשת‪.‬‬
‫סיכום‬
‫למדנו רבות בתהליך הפיתוח של המערכת אודות‬
‫בטיחות בדרכים‪ ,‬תכנון מערכת‪ ,‬עבודת צוות‪ ,‬מושגים‬
‫בטכנולוגיה ובמחשוב‪.‬‬
‫התוודענו לחשיבות הנושא ולחשיבותה של‬
‫הטכנולוגיה ככלי שעשוי רבות לסייע בהצלת חיים‬
‫ושיפור איכות חיינו‪.‬‬
‫אנו מקווים שהרעיון שלנו ישפיע וייושם בעתיד‪.‬‬