Основные принципы работы светофора
Светофор представляет собой особое оптическое устройство, способное подавать сигналы разного цвета и формата. Техника используется для регулирования движения пешеходов и транспортных средств. Сегодня в мире практически не осталось государств, в которых бы светофоры отсутствовали.
Основные виды светофоров
Наиболее распространенными в мире являются стандартные трехцветные типы светофоров, сигналы в которых подаются кругами зеленого, желтого и красного цветов. В отдельных странах вместо желтого цвета используется оранжевый. Размещаться такие светофоры могут горизонтально и вертикально.
Если в трехцветном светофоре отсутствуют какие-либо дополнительные секции, при регулировке движения абсолютно все его участники ориентируются на подаваемые сигналы.
Классический светофор на три секции
В устройствах данного типа сигналы располагаются слева направо или сверху вниз в следующем порядке — красный, желтый, зеленый. Используются такие устройства на перекрестках и пешеходных переходах регулируемого типа.
Кстати, первые светофоры трехсекционного типа стали применяться в 1920 году в городе Детройте (США).
Светофоры на две секции
В устройствах данного типа отсутствует желтые свет — есть только красный и зеленый (по принципу "проезд открыт", "проезд закрыт"). Как правило, такие светофоры используются на дорогах внутреннего пользования в крупных индустриальных парках, на заводах, на закрытых территориях организаций. Возможна также установку светофоров с двумя секциями в местах сужения дороги, где возникает необходимость осуществлять контроль за реверсивным транспортным потоком.
Дополнительные секции на светофорах
Дополнительные секции в виде стрелок на светофорах применяются в местах интенсивного движения автомобилей. Стрелки необходимы для того, чтобы давать сигнал участникам движения, какие действия можно завершать в данный момент в указанном направлении. Необходимо учитывать, что дополнительная стрелка не дает разрешение на проезд в том случае, если возникает необходимость разъезда. Первостепенными являются правила дорожного движения для таких ситуаций.
Светофоры реверсивного типа
Используются на дорогах с многополосным движением, необходимы для регулирования потока автомобилей на каждой из полос трассы. Могут иметь два или три сигнала. Красный сигнал на реверсивном светофоре свидетельствует о том, что движение запрещено только на конкретной полосе, зеленый, наоборот, открывает движение.
Устройство светофора
Исправная работа светофора во многом зависит от того, какие лампы в ней установлены. На данный момент на территории Российской Федерации активно используются как ламповые светофоры, так и светодиодные.
Ламповые устройства оснащаются цветными линзами для подачи грамотного сигнала. Они характеризуются простотой в обслуживании. Однако сами лампы в таких светофорах время от времени перегорают и нуждаются в замене. Кроме того, необходимо учитывать, что ламповый светофор потребляет большое количество энергии.
Светодиодные светофоры более экономны в использовании, поскольку сами светодиоды характеризуются энергоэффективностью. Такие устройства реже ломаются, часто оснащаются датчиком с отчетом времени, а также звуковым оборудованием (для подачи сигналов невидящим пешеходам). Единственный недостаток светодиодных светофоров заключается в том, что нужно очень точно настраивать датчик отсчета времени, поскольку может возникнуть задержка смены цвета у устройства, а это мешает участникам движения воспринимать сигналы.
Как функционируют светофоры
Современные светофоры управляются при помощи автоматизированных систем. Настройка их работы осуществляется при помощи компьютерных программ, позволяющих автоматически менять показания светофоров на разных участках дороги. Время смены сигналов на каждом перекрестке одного квартала или района устанавливается на сервере. Такой способ регулирования позволяет максимально точно скоординировать транспортные потоки на загруженных участках в городе и за его пределами. Причем, настройки подбираются под каждый день: в будни они могут быть одни, в выходные и праздничные дни — другие.
Многие светофоры работают по принципу "зеленой волны". Когда автомобиль отъезжает от перекрестка с определенной скоростью, у него есть возможность проехать по улице без остановок под "зеленый свет". К моменту приближения автомобиля к следующему перекрестку — там будет загораться разрешительный сигнал.
Такой способ управления светофорами не только обеспечивает безопасность движения на дорогах, но и позволяет максимально увеличить пропускную способность городских улиц, которая будет одинаково комфортной и для пешеходов, и для пассажиров.
Как работают светофоры: неизвестная сторона мегаполиса
Первый светофор Новосибирск обрел через десятилетие после Ленинграда и Москвы — в начале 40-х годов прошлого века. Это было трехсекционное ламповое электрическое устройство, переключал которое дежуривший возле светофора постовой. Установили первый светофор на перекрестке улиц Серебренниковской и Сибревкома. Именно это место было определено из-за наличия школы №12, а также большого потока переходящих дорогу работниц швейной фабрики.
Сейчас в Новосибирске около 400 светофорных объектов. В понятие «светофорный объект» входит совокупность всех светофоров, установленных на перекрестке. Обслуживанием 366 объектов занимается специализированное монтажно-эксплуатационное учреждение (ГБУ НСО СМЭУ). Остальные светофоры обслуживаются иными организациями. Как правило, это те светофоры, которые находятся вблизи торговых центров и крупных производственных объединений.
Дежурный по городу
За работой сотен светофоров следит всего один дежурный. Но такое отслеживание осуществляется круглосуточно. Перед дежурным несколько экранов, на которые выводятся все данные о работе объектов, подключенных к системе АСУДД (Автоматизированная система управления дорожным движением). Также рабочее помещение дежурного оборудовано большими мониторами на стене с электронной картой города — на ней отмечены светофорные объекты.
«Розовым цветом отмечены перекрестки, находящиеся в координированном управлении, красным — светофоры, потерявшие связь с центральным управляющим пунктом. Причины потери связи выясняет дежурный механик, выезжая на место расположения светофорного объекта», — рассказывает замначальника ГБУ НСО СМЭУ Евгений Барсуков.
Причины, по его словам, могут быть различными, например, отключение электроэнергии, обрыв линии связи, дорожно-транспортное происшествие, при котором поврежден светофорный объект и так далее.
«В ночное время некоторые светофоры переходят в режим «желтого мигания», что также отображается на карте», — добавляет Барсуков.
Поступающую информацию о неисправности светофоров дежурный сразу же передает бригаде, оперативно выезжающей на место. «Все зависит от сложности неисправности, светофор может выйти из строя в ночное время, а утром уже будет работать, и проезжающие через перекресток водители не догадываются, что дежурный механик всю ночь его «запускал »», — поясняет собеседник.
Бывают и более серьезные аварии. Например, 30 июля произошел провал проезжей части на пересечении улицы Гоголя и Красного проспекта, который частично разрушил тротуар, где находилась стойка светофора. В итоге пришлось немедленно демонтировать наклонившийся светофор.
«При этом (нужно было) обеспечить работу по временной схеме в течение недели, так как восстановление нужно проводить после окончания всех работ на перекрестке и (это) довольно трудоемкий процесс», — привел пример Барсуков.
Но такое, по его словам, случается редко, «чаще всего светофорные стойки страдают в результате ДТП».
На наиболее напряженных участках до прибытия дежурной бригады, как правило, осуществляют ручное регулирование сотрудники ГИБДД, поскольку СМЭУ с инспекцией работает в тесном контакте. И чаще именно инспекторы ДПС первые сообщают о неисправностях в режиме работы светофоров.
СМЭУ осуществляет не только «выездной» ремонт. В отделе контрольно-измерительных приборов ремонтируют дорожные контроллеры (обеспечивают связь светофоров с системами контроля и управления), вышедшие из строя.
Лампы и светодиоды
Сейчас на новосибирских перекрестках используют два вида светофоров: ламповые и светодиодные. И у тех, и у других есть свои плюсы и минусы.
Ламповые светофоры состоят из обычной лампочки и цветной линзы. «Ламповые хорошо работают и просты в обслуживании, некоторые на службе более 30 лет», — говорит Барсуков, но тут же отмечает их минусы. Например, лампочки менее надежны, чем светодиодные линзы, и при этом потребляют больше электроэнергии.
Светодиодные светофоры появились в Новосибирске в прошлом десятилетии. Они значительно заметнее при любой погоде. Такой регулировщик движения энергоэффективен, не требует регулярных замен сгоревших ламп, некоторые облада ют функцией обратного отсчета времени.
Но и в этом случае есть нюанс: бывает, что время (отсчет) уже вышло, а смена цвета сигнала у такого светофора задерживается. Это может спровоцировать непонятную ситуацию для участников движения.
Зеленый и красный
Автоматизированная система управления дорожным движением сформировала оптимальный режим времени работы зеленого и красного сигналов светофора. Это время заложено на сервере системы.
В ней предусмотрено множество планов координации движения транспортных потоков на центральных магистралях. В частности, в разные дни недели для автомобилистов могут быть запущены разные режимы работы светофоров для увеличивается пропускной способности дорожной сети.
В Новосибирске можно попасть и под «зеленую волну, которая позволяет автомобилистам, соблюдающим скоростной режим, проехать ни разу не остановившись на магистрали. Проверить это можно, например, на участке от площади Калинина до площади Южная, если двигаться со скоростью 50 километров в час без остановок .
Но горожане на фоне растущего количества автомобилей технологических улучшений часто не замечают. Тем более, что внедрение алгоритмов происходит постепенно. Народная критика, по традиции, не утихает.
Сейчас в Новосибирске количество времени для пешехода в среднем около 20 секунд. Если на широкополосной дороге есть островки безопасности, то время может быть сокращено. Но пешеходы, отмечает собеседник, все равно не довольны отведенным для них временем, а автомобилисты, соответственно, своим.
«Без понимания принципа работы системы многие утверждают, что она не работает. А при этом среднее время прохождения одного из самых напряженных участков Красного проспекта от улицы Гоголя до площади Ленина около семи минут, до внедрения АСУДД было около 40 минут», — напоминает Барсуков.
Светофорные проблемы
Работа системы светофоров налажена неплохо, говорят специалисты, но остается еще много нерешенных проблем. Например, в настоящее время на связи с центром находятся только 149 светофорных объектов. Чтобы остальные отображались на мониторах СМЭУ, нужно на каждом светофоре установить дополнительное оборудование.
Это планируется делать поэтапно в будущем, предполагается, что тогда сократится количество ложных выездов дежурной бригады и дополнительно оптимизируется работа системы автоматизированного управления дорожным движением Н овосибирска.
«Область планирует с четвертого квартала этого года выделение отдельных субсидий на содержание, обслуживание светофорных объектов… Самое главное — чтобы все работало», — подытожил Евгений Барсуков.
Почему цвета светофора красный, желтый и зеленый?
По данным Международной ассоциации автопроизводителей (OICA), в 2015 году в мире было зарегистрировано около 947 легковых автомобилей. С каждым годом их количество растет и сегодня на нашей планете очень мало дорог, не переполненных различными транспортными средствами. Чтобы регулировать движение огромного потока машин используются различные дорожные знаки, однако светофоры играют в этом деле более важную роль. Первый в мире светофор был установлен в 1868 году и работал при помощи газа. Это было его главным минусом, потому что однажды он стал причиной травмы одного полицейского. Впоследствии были изобретены электрические светофоры, но какими бы они ни были, практически все они горели тремя цветами — красным, желтым и зеленым. Возможно, вы уже знаете, почему инженеры выбрали именно эти цвета. Но, может быть, вас можно удивить еще несколькими фактами?
Цвета светофора были выбраны не просто так
Что означают сигналы светофора?
Если вы любите смотреть научно-популярные фильмы или ролики на YouTube, ответ на вопрос в заголовке вам может быть уже известен. Так как светофоры нужны для регулирования движения опасных во время движения автомобилей, инженерам было важно, чтобы сигналы были видны водителям издалека. Из школьной программы мы уже знаем, что цвета излучают электромагнитные волны разной длины. Чем она длиннее, тем из более дальнего расстояния человек может увидеть объект определенного цвета.
Красный сигнал светофора виден даже во время тумана
Главным сигналом светофора является красный цвет, который предупреждает водителей о необходимости остановиться. Этот сигнал важно увидеть издалека, поэтому для него был выбран именно красный оттенок, который имеет самую большую длину волны. Сигнал о необходимости остановиться можно разглядеть даже в сильный туман. Желтый (приготовиться) и зеленый (можно ехать) цвета тоже обладают длинными волнами и хорошо видны людям невооруженным глазом. В общем, ответ на вопрос в заголовке вам уже наверняка ясен.
Скучно? Посмотрите видео о том, как работают светофоры.
Когда появились первые светофоры?
Первый светофор в мире был установлен 10 декабря 1868 в Лондоне, рядом со зданием Британского парламента. Его изобретателем считается Джон Пик Найт (John Peake Knight), считающийся специалистом по установленным на железных дорогах семафорам. В народе они известны как «железнодорожные светофоры» и необходимы для регулирования движения поездов. Их сигналы просты — если крыло имеет горизонтальное положение, проезд запрещен. А если вертикальное, транспортное движение может ехать.
Первые светофоры в мире выглядели так
У здания Британского парламента тоже было необходимо установить подобное устройство, но ночью сигналы не были видны. Поэтому по ночам вместо сигналов при помощи крыльев использовалась газовая горелка. Она управлялась вручную дежурным полицейским и светилась красным оттенком для подачи сигнала остановки и зеленым для разрешения движения. Но однажды газовый светофор взорвался и управлявший им полицейский получил сильный ожог лица. После этого несчастного случая такие светофоры были запрещены.
Первый светофор в Москве
Первые электрические светофоры, которые работают без вмешательства со стороны людей, появились только спустя почти полвека, в 1912 году. Изобретатель Лестер Вайр (Лестер Вайр) разработал практически то же самое, что мы привыкли видеть сегодня. Созданный им светофор с двумя электрическими датчиками красного и зеленого цвета. Светофоры с красным, желтым и зеленым сигналами появились только в 1920 году в американских городах Детройт и Нью-Йорк. А в СССР светофоры впервые появились в 1930 году, на улицах Петровка и Кузнецкий Мост. Светофоры для пешеходов появились только в 1960 году и изначально состояли из двух секций с надписями «Стойте» и «Идите». Увидеть такой светофор можно в одном из фрагментов советского фильма «Операция Ы и другие приключения Шурика».
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!
Впрочем, в будущем дорожные знаки могут превратиться в ненужное старье. Дело в том, что компания Tesla и многие другие автопроизводители оснащают свои автомобили системами самостоятельного вождения. Когда-нибудь автопилот будет установлен на все транспортные средства и они будут возить нас, общаясь между собой. В идеале это приведет к тому, что количество автомобильных аварий сократится и жить, следовательно, станет намного легче. Хотя, некоторые люди считают, что беспилотные автомобили создадут на дорогах хаос.
5 миллионов за перекресток — расследование ЗР про светофоры
В Москве на пересечении дублера проспекта Мира и Сельскохозяйственной улицы установили светофор. И тут же возникли затяжные пробки, которых раньше не было. Ситуация нормализовалась, когда светофор… отключили. Вывод очевиден: просчитались! Интересно, кто решил, что на этом перекрестке необходим светофор? А ведь его установка стоит немалых денег. И еще нужно раскошелиться на демонтаж.
Кто виноват?
В Москве за светофорными объектами следит ЦОДД (Центр организации дорожного движения), анализирующий ситуацию: регулярность и протяженность пробок, количество и тяжесть аварий, плотность пешеходного потока. Данные предоставляют и окружные комиссии по безопасности дорожного движения. Любой столичный светофор проходит многоуровневое утверждение, включая согласование с ГИБДД.
На вопрос о «проблемном» светофоре мне в ЦОДД ответили, что он появился при реконструкции Ярославского шоссе, где предполагалось изменить схему движения. Местные жители просили установить светофор для пешеходов. Схему не изменили, светофор отключили, жители замолчали. На баланс ЦОДД светофор не поступал. Заказчик — Департамент строительства Москвы. Там, мол, и спрашивайте.
Впрочем, и так понятно, что по меркам столичного Центра организации дорожного движения один светофор — ничто. Сейчас в Москве около 40 тысяч светофоров, объединенных в 2390 светофорных объектов. Одним больше, одним меньше… Деньги-то не кровные, а из карманов налогоплательщиков.
Сколько стоит светофор?
Стоимость самого простого трехсекционного светофора типа Т1 начинается с 15 000 рублей. Это базовый минимум, финальная цена зависит от типа и количества светофоров на перекрестке, а также от трудности монтажа. Например, светофорный объект на улице Яблочкова обошелся в 1 214 140 рублей, а на пересечении Трубецкой улицы с улицей Усачева — в 5 290 390 рублей. Несколько миллионов рублей — средняя московская цена на оборудование перекрестка под ключ; в нее входит установка не только светофоров, но и дорожных знаков, указателей, ограждений, а также нанесение разметки.
Но поставить светофоры — полдела, их нужно еще и обслуживать. Раз в десять дней у каждого проверяют работоспособность, износ и повреждения, чистят линзы. Предусмотрены регламентные работы — от тестовых операций до чистки контактов и измерения сопротивления изоляции. Нужно платить зарплату обслуживающему персоналу, содержать транспорт, покупать расходники и запчасти. Все это тоже немалые деньги.
Им сверху видно всё
Эксплуатация светофоров не ограничивается обслуживанием. Я побывал в ситуационном центре, откуда координируют работу столичных светофоров. На два десятка больших экранов выводятся изображения с камер видеонаблюдения. При затруднениях в движении операторы изменяют режим работы светофоров, выбирая наиболее подходящий из заложенных пяти-семи алгоритмов. Вот на одной из улиц собирается пробка — оператор меняет режим, «хвост» начинает таять на глазах. Эффектно!
Но такое переключение режимов помогает не всегда. По моим наблюдениям, заторы возникают с удивительным постоянством в одних и тех же местах, причем смену алгоритма работы светофоров заметить из пробки невозможно. Светофоры просто отрабатывают заложенную программу, а не отслеживают ситуацию — движется ли транспорт или нет. Часто куда эффективнее разруливают сложные ситуации регулировщики, берущие управление трафиком в свои руки. Но нужны ли тогда эти ситуационные центры? Стоит ли строить и оборудовать для них помещения, покупать дорогое оборудование, содержать сотрудников?
Эффектно. А эффективно?
Я в шутку подкинул инициаторам идею: это светофор для тех, кто ходит по улицам, уткнувшись носом в смартфон.
Фантастика: моя версия стала официальной! И, видимо, выделили под эту идею дополнительный бюджет, потому что конструкцию доработали.
К светящимся полосам добавили надписи «Стой» и «Иди», чтобы сигналы на тротуаре не сбивали с толку водителей. Сами светящиеся полосы сделали шире и ярче, чтобы их было видно и на солнце, и даже под слоем грязи или снега.
И тут же статистика: за год работы умного светофора на опасном участке дороги не произошло ни одного ДТП со смертельным исходом. Сколько их было до — не говорят.
Повысить безопасность движения, по мнению новаторов, должен и светящийся шнур, идущий по Г‑образной опоре светофора. Такой можно увидеть, например, в самом начале Ленинградского проспекта. Правда, когда мы поехали фотографировать его для статьи, половина светодиодов в нем уже не горела. На «ноу-хау» не тратили бюджетных денег: шнур приобрел и установил один из подрядчиков ЦОДД. И свежая новость на эту тему: эксперимент признан удачным, до конца года в столице установят 54 светофора с опорами, меняющими цвет. Это уже на бюджетные средства.
На перекрестке Бульварного кольца и Петровки прошлой осенью поставили компактные светофоры со встроенными видеокамерами и датчиками движения. Помимо выполнения основной своей функции они еще следят за обстановкой на перекрестке и передают информацию в центр управления. Инновационно? Безусловно! А насколько удалось благодаря этому «ноу-хау» поднять уровень безопасности и улучшить организацию движения? Об этом чиновники пока молчат.
ПОЛТОРА ВЕКА НА СЛУЖБЕ
Первый светофор появился 10 декабря 1868 года в Лондоне. Конструктор Джон Пик Найт взял за образец для подражания железнодорожный семафор. На столбе он смонтировал два подъемных флажка, останавливающих движение, а на верхушке — газовый фонарь для ночной работы, с красным и зеленым сигналами. Правда, проработал светофор лишь месяц и взорвался, ранив управлявшего им полисмена.
Тем не менее устройство доказало свою эффективность, хоть немного упорядочив хаотическое уличное движение.
В 1910 году Эрнст Сиррин (Чикаго, США) запатентовал автоматическую систему управления светофором. Через два года Лестер Вайр (Солт-Лейк-Сити, США) разработал светофор с двумя круглыми электрическими сигналами. А уже в 1914 году возникла американская светофорная компания, которая поставила на перекрестке в Кливленде четыре электрических светофора конструкции Джеймса Хога с красными и зелеными линзами и звуковым сигналом. Ими управлял полицейский из будки.
Трехцветные светофоры также впервые сделали в США — в Детройте и Нью-Йорке, в 1920 году. Их авторами были Уильям Поттс и Джон Ф. Харрис.
В России первые светофоры появились в 1930 году: 15 января — в Ленинграде, на пересечении проспектов 25 Октября и Володарского (Невского и Литейного), а 30 декабря — в Москве, на углу Петровки и Кузнецкого Моста.