Кратка история на светофара и защо имаме нужда от нов цвят

Универсално известният светофар не е претърпял значителен редизайн от почти 100 години, откакто Уилям Пот, полицай от Детройт, създаде първите три -секционен светофар в Съединените щати през 1921 г. Сега, казват експертите, възходът на автомобилите без водачи означава, че е необходим нов набор от насоки за безопасност, за да се гарантира, че те взаимодействат правилно с пътните сигнали.

Светофарите по света обикновено използват червени, кехлибарени и зелени светлини, за да сигнализират на водачите дали трябва да спрат, да тръгнат или да се приготвят да спрат или да тръгнат на кръстовища и пешеходни преходи. Али Хаджбабайе, професор по инженерство в Държавния университет на Северна Каролина (NCSU), ръководи екип за проектиране на система за трафик, която отчита как автомобилите без водачи реагират на пътните сигнали.

Hajbabaie каза на агенция Associated Press, че предлага добавяне на още една светлина – вероятно бяла.

Пътните сигнали са нещо повече от безопасност. Те позволяват по-добър поток на трафика, което води до по-малко задръствания и също така може да бъде от полза за икономиката, когато хората губят по-малко време и гориво по пътищата.

Според 2022 Global Traffic Scorecard от INRIX, компания, която създава продукти и услуги, свързани с транспортната индустрия и автономните превозни средства, общите разходи за икономиката на задръстванията по пътищата в Обединеното кралство, Германия и САЩ са били $2,2 млрд. . Светофарите имат значителен принос за поддържането на тези разходи ниски.

Но какво още можем да научим от миналото, за да информираме бъдещето?

Кога е изобретен светофарът?

Първият светофар в света е инсталиран на площада на Парламента, срещу сградата на парламента в Лондон, Обединеното кралство, на 10 декември 1868 г.

Нарастващото задръстване от конски каруци на това конкретно кръстовище го правеше все по-опасно за пешеходците в района.

Светофарната инсталация включваше стълб с горна част, наподобяваща кръст. Имаше семафорни сигнални рамена, които се движеха нагоре и надолу, за да инструктират трафика да се движи или спре, и червени или зелени газови светлини.

Проектиран да копира жестовете на пътен полицай, движението трябваше да спре, когато двете ръце са перпендикулярни, и да продължи, когато са под ъгъл от 45 градуса. Червените и зелените газови лампи са използвани през нощта.

Въз основа на железопътна система за сигнализация изискваше полицай, за да работи. В механизма беше подаден газ от тръба в земята за захранване на светлините.

За съжаление първият дизайн на светофара имаше труден старт. Изтичане на газ от захранващата тръба под него предизвика експлозия в механизма на светофара, наранявайки полицая, който го управляваше.

Тъй като се смяташе за заплаха за безопасността, светофарът бързо беше премахнат и светофарите бяха напълно забранени за следващите 60 години. В крайна сметка те се завръщат по британските улици през 1929 г., след изобретяването на трисветлинната сигнална система в Детройт през 1921 г.

Първите светофари, захранвани с електричество, са изобретени през 1923 г. от афро-американския изобретател Гарет Морган. В крайна сметка той продаде дизайна си на General Electric за $40 000 ($730 000 в днешни пари, коригирани с инфлацията).

Защо светофарите са червени, кехлибарени и зелени?

Първата цветна система, използвана в системите за пътна сигнализация, се основава на системата за навигационни светлини, използвана на кораби в морето.

Чрез използването на червените и зелените светлини екипажите на приближаващите кораби могат незабавно да разберат в коя посока се движи даден кораб. Тази система за осветление служи като система за ранно предотвратяване на сблъсък, особено през нощта при условия на ниска видимост.

Кехлибарената светлина, използвана на съвременните светофари, не е въведена до 1921 г., когато изобретателят Уилям Потс донася трицветния светофар в Детройт.

Тази иновация добави жълта „предупредителна“ светлина към съществуващите червени и зелени сигнали – сигнализираща на шофьорите, че светлините са на път да се променят и ги предупреждава да намалят. Първият четирипосочен трицветен светофар е инсталиран на кръстовището на Woodward Avenue и Fort Street в Детройт през 1921 г. и до средата на 30-те години на миналия век този стандарт е широко разпространен в цялата страна.

Защо имаме нужда от четвърти цвят сега?

Хората и автономните автомобили използват различни набори от визуални знаци, когато става въпрос за тълкуване на системи за осветление. Различните цветове – понякога мигащи, за да покажат, че промяната е неизбежна – работят най-добре за човешкия мозък, докато една светлина работи по-добре за автономни автомобили.

Следователно, четвърта светлина – най-вероятно бяла – ще бъде добавена в полза на самоуправляващите се автомобили. Бялата светлина ще се тълкува от самоуправляваща се кола като инструкция „да продължите, освен ако не е указано друго“.

Hajbabaie, професор от NCSU, обясни: „Ако бялата светлина е активна, вие просто следвате превозното средство пред вас.“

Какви различни видове светофарни системи има?

Въпреки че има различни видове технология за светофарни сигнали, повечето системи за трафик попадат в две категории: светофарни сигнали, които работят по фиксиран график; и пътни сигнали, които могат да коригират времето въз основа на обема на трафика.

Някои различни модели на пътна сигнализация са:

Сигнали за трафик с фиксирано време: Те не се основават на обема на трафика. Планиращият трафик определя времето на всеки набор от светлини въз основа на общо проучване, което ще придвижи трафика напред в предварително определено време. Откриване на пътни сигнали: Известни също като „задействани пътни сигнали“, те работят с устройства, вградени в пътя, които откриват наличието и обема на чакащите превозни средства на кръстовище и след това се синхронизират с пътния сигнал, показвайки кога трафикът трябва да се премести или спре. Техника за оптимизиране на отместване с разделен цикъл (SCOOT): Тази система за управление на трафика има за цел да оптимизира обема на трафика на кръстовища, като използва данни за трафика в реално време. SCOOT автоматично настройва последователността на светлините въз основа на данни, събрани от пътните сигнали. Това помага за намаляване на задръстванията и подобряване на трафика. Светофари, активирани от пешеходци: Те се активират чрез ръчно натискане на бутон или сензор, който идентифицира пешеходец на прелеза и променя светлините, за да спре трафика.

Може ли AI да се използва в системите за трафик?

Хенри Лиу, професор по строително инженерство в Университета на Мичиган, предложи различен подход за решаване на проблемите със задръстванията с помощта на изкуствен интелект (AI).

След като спечели безвъзмездна помощ от 15 милиона долара за създаване на Център за свързан и автоматизиран транспорт от Министерството на транспорта на САЩ през февруари миналата година, Лиу и неговият екип тестват как светофарите могат да бъдат сигнализирани, използвайки данни за местоположение и скорост в реално време от автомобили, оборудвани с глобална система за позициониране (GPS) в детройтското предградие на Бирмингам.

Този конкретен квартал в Детройт е избран, защото всички 34 светофара в Бирмингам разчитат на фиксиран график. Те не получават информация от камери или сензори, за да се приспособят към трафика, което означава, че могат да бъдат адаптирани да получават информация само от автомобили, обясни Лиу, без никаква намеса.