Как «умные» светофоры меняют городской трафик

В современных городах каждую секунду миллионы автомобилистов и пешеходов принимают судьбоносные решения, доверяясь на первый взгляд «простым» сигналам светофоров. Но как они появились? Что из себя представляют? И как их проектируют?

История появления

Впервые некое подобие такого устройства мир узрел еще в позапрошлом веке. 10 декабря 1868 г. для регулирования передвижений по городу напротив Вестминстерского дворца лондонцы поставили механизм с двумя большими стрелками. Днем их поднимали вручную либо горизонтально, что означало «остановитесь», либо под углом 45° («внимание»). Ночью же газовый фонарь подавал сигнал красного или зеленого цвета.

В приближенном к тому, в каком мы его знаем сейчас, виде светофоры появились более 100 лет назад – 5 августа 1914 г. в Кливленде были установлены первые электрические светофоры с красным и зеленым сигналами. Управлял ими полицейский из будки, а во время переключения они издавали звук. Желтый цвет добавился чуть позже – трёхцветные «сигнальщики», установленные в 1920 г. в Детройте и Нью-Йорке, существенно повысили безопасность на дорогах.

В Париже аналогичные светофоры появились в 1922 г., а первого в СССР «технического регулировщика» установили в Ленинграде 15 января 1930 г. на пересечении проспектов 25 Октября и Володарского (нынешних Невского и Литейного). 30 декабря того же года первый светофор появился в Москве, на углу улиц Петровка и Кузнецкий мост.

Со временем светофоры все более и более эволюционировали – на табло стали появляться фигуры людей, а сами устройства становились более автономными, функциональными и отвечающими веяниям новых тенденций развития науки и техники.

Роль в повседневной жизни, устройство и виды

Основная функция светосигнальных аппаратов, являющихся неотъемлемым элементом современной улично-дорожной сети, – регулирование движения. Они также играют ключевую роль в упрощении организации потоков транспорта и пешеходов и в обеспечении безопасности на дорогах и, как следствие, снижении аварийности.

Вне зависимости от типа, в основе светофора всегда присутствует несущая конструкция, на которую крепятся головки с оптическими элементами, формирующими световой луч необходимой яркости, оттенка и направления.

В наши дни в уличные автономные «технические регулировщики» встроены:

- автоматические переключатели сигналов;

- интеллектуальные системы, синхронизирующие работу на целых перекрёстках или дорожных сетях для улучшения пропускной способности;

- функции работы в одном или нескольких жестких или адаптивных режимах;

- энергосберегающие технологии, например, светодиоды LED (light-emitting diode);

- панели или батареи, «питающиеся» лучами Солнца.

Стоит дополнить, что в настоящее время на некоторых участках трасс до сих пор активно используются сигнальные устройства старого образца, работающие на лампах накаливания или галогенных аналогах. Их все более вытесняют высокотехнологичные, отказоустойчивые, дешевые и надежные LED-светофоры.

Классифицировать светофорные объекты можно по-разному. Если мы говорим про функциональность, то светофоры бывают транспортные, пешеходные, для велосипедистов и т.д. Если по конструктивному исполнению – одно-, двух-, трехсекционные и другие. А если по роли в процессе управления, то основные, дублеры и повторители.

Также можно выделить такие типы, как мобильные (устанавливаемые при проведении дорожных работ, авариях и т.д.), реверсивные (регулирующие движение по полосам, направление движения которых может меняться на противоположное) и другие.

Проектирование для автомобильных дорог

Светофорные объекты являются важнейшим элементом организации дорожного движения, их проектирование требует комплексного подхода, учитывающего интенсивность потоков, геометрию перекрестков, количество пешеходов и перспективы развития дорожной сети.

В случае необходимости реконструкции существующего светофора балансодержатель также предоставляет исполнительную документацию – карточку объекта с перечнем установленного оборудования, указанием точки подключения к электросети и действующим циклом светофорного регулирования. Для проектирования новых объектов анализируют перспективное развитие территории, используя программы моделирования транспортных потоков.

Разработка проекта ведётся согласно требованиям действующих нормативов и технических условий балансодержателя. Необходимо составить схему размещения светофоров, определить режим их работы и длительность цикла светофорного регулирования, схему подключения к электрической сети, кабельное расписание и перечень необходимого оборудования и материалов.

Некоторые примеры требований:

- все элементы конструкции положено изготавливать на основе антикоррозийных материалов либо имеющих обработку покрытием согласно ГОСТ 9.032-74;

- основные компоненты, а также крышка и козырек должны иметь серый или же черный цвет;

- защита от атмосферных нагрузок должна соответствовать требованиям ГОСТ 14254-96;

- оптические элементы должны быть заметны даже ночью с расстояния не менее 100 метров, и даже в режиме пониженного потребления энергии.

Реализация проекта

Разработанный проект светофорного объекта подлежит обязательному согласованию с соответствующими государственными органами. После получения всех необходимых разрешений проект считается согласованным и готовым к реализации.

Заключительный этап реализации проекта включает в себя непосредственно монтаж оборудования, прокладку кабельных линий, настройку режимов работы и пусконаладочные работы. И только после этого проводится приемка светофорного объекта и ввод ее в эксплуатацию.

Светофоры – больше, чем просто сигнальные устройства. Они являются важной частью городской экосистемы, влияющей на качество жизни и безопасность каждого из жителей города. И они развиваются постоянно.

Еще в 1950-е гг., с появлением компьютеров, их начали внедрять в систему управления светофорными объектами, в конце 1980-х стали применять светодиоды, ну а в 1990-е светофоры получили таймеры, отсчитывающие время до смены сигнала.

И вот, в наш век в некоторых странах «сигнальщики», оборудованные системами искусственного интеллекта и датчиками, начинают манипулировать транспортными потоками на отдельных перекрестках. Рассмотрим, к примеру, Объединенные Арабские Эмираты. Осенью 2020 г. Управление дорог и транспорта Дубая RTA (Roads & Transport Authority) ввело в строй «Дубайский центр умных дорожных систем» DITSC (Dubai Intelligent Traffic Systems Center), поддерживающий 100%-е подключение к системе управления светофорами и работающий с другими решениями по прогнозированию трафика (PTV-VISSIM, VISSUM, OPTIMA).

Летом 2023 г. в Дубае началась постепенная модернизация пешеходных переходов до «умных» – теперь они могут активировать регуляторы работы светофоров, корректируя время включения сигналов для обеспечения безопасности при переходе.

А летом 2025 г. RTA внедрило перспективную технологию управления светофорными объектами UTC-UX Fusion, прогнозирующую уличное движение в режиме реальном времени и оптимизирующую время работы «сигнальщиков», а также использующую технологии цифровых двойников дорог с целью моделирования сигналов светофорных объектов еще до их активации.

В будущем можно ожидать появления ещё более автономных, «умных» и эффективных технологий, интегрированных с общими системами управления городским трафиком. Возможно ли, чтобы эти некогда несложные устройства когда-нибудь развились настолько, что стали бы абсолютно самостоятельно предугадывать и регулировать дорожное движение по всему городу? Скорее всего, в ближайшие годы мы сможем проверить наше предположение.

 

Михаил Ткаченко,

Учредитель компании «ВТМ дорпроект»

 

Фото предоставлены автором