Загальновідомий світлофор не зазнавав значних змін протягом майже 100 років, відтоді як Вільям Потт, офіцер поліції Детройта, створив перший трисекційний світлофор у США в 1921 році. Зараз, кажуть експерти, поява безпілотних автомобілів означає, що потрібен новий набір правил безпеки, щоб забезпечити їхню правильну взаємодію зі світлофорами.
Світлофори в усьому світі зазвичай використовують червоне, жовте і зелене світло, щоб сигналізувати водіям, чи повинні вони зупинитися, їхати або приготуватися до зупинки чи руху на перехрестях і пішохідних переходах. Алі Хаджбабаї, професор інженерії Університету штату Північна Кароліна (NCSU), очолює команду, яка розробляє дорожню систему, що враховує, як безпілотні автомобілі реагують на сигнали світлофора.
Хаджбабаї розповів інформаційному агентству Associated Press, що він пропонує додати ще одне світло – можливо, біле.
Світлофори – це більше, ніж просто безпека. Вони забезпечують кращий транспортний потік, що призводить до менших заторів, а також можуть бути корисними для економіки, коли люди витрачають менше часу і палива на дорогах.
Згідно з Глобальним звітом про дорожній рух за 2022 рік, підготовленим INRIX, компанією, яка створює продукти та послуги, пов’язані з транспортною галуззю та автономними транспортними засобами, сукупна вартість заторів на дорогах у Великій Британії, Німеччині та США склала 2,2 млрд доларів США. Світлофори роблять значний внесок у зниження цих витрат.
Але що ще ми можемо дізнатися з минулого, щоб проінформувати майбутнє?
Коли був винайдений світлофор?
Перший у світі світлофор був встановлений на Парламентській площі навпроти будівлі парламенту в Лондоні, Великобританія, 10 грудня 1868 року.
Зростаюче скупчення кінних екіпажів на цьому перехресті робило його все більш небезпечним для пішоходів у цьому районі.
Світлофорний об’єкт являв собою стовп, верхня частина якого нагадувала хрест. На ньому були семафорні сигнальні стрілки, які піднімалися і опускалися, щоб вказати транспорту рухатися або зупинитися, а також червоні або зелені газові ліхтарі.
Жести, що повторюють жести поліцейського, повинні були зупинятися, коли обидві руки були перпендикулярні, і рухатися далі, коли вони були під кутом 45 градусів. Вночі використовувалися червоні та зелені газові ліхтарі.
Заснований на системі залізничної сигналізації, він потребував поліцейського для управління. Газ подавався в механізм з труби в землі, щоб живити світло.
На жаль, перша версія світлофора мала невдалий початок. Витік газу з підвідної труби під ним спричинив вибух у механізмі світлофора, в результаті чого поліцейський, який його обслуговував, отримав поранення.
Світлофор, що становив загрозу безпеці, швидко демонтували, а світлофори взагалі заборонили на наступні 60 років. Зрештою, вони повернулися на британські вулиці в 1929 році, після того, як у 1921 році в Детройті було винайдено трисвітлофорну сигнальну систему.
Перші світлофори, що працювали на електриці, були винайдені в 1923 році афроамериканським винахідником Гарретом Морганом. Згодом він продав свій винахід компанії General Electric за 40 000 доларів (730 000 доларів на сьогоднішній день з урахуванням інфляції).
Чому світлофори червоні, жовті та зелені?
Перша кольорова система, що використовувалася в системах світлофорів, була заснована на системі навігаційних вогнів, які використовувалися на кораблях у морі.
Завдяки використанню червоного та зеленого вогнів екіпажі суден, що наближалися, могли миттєво визначити, в якому напрямку рухається судно. Ця система освітлення слугувала системою раннього попередження зіткнень, особливо вночі в умовах поганої видимості.
Янтарне світло, що використовується на сучасних світлофорах, з’явилося лише в 1921 році, коли винахідник Вільям Поттс привіз триколірний світлофор до Детройта.
Це нововведення додало жовте “попереджувальне” світло до існуючих червоного і зеленого сигналів – сигналізуючи водіям про те, що світло скоро зміниться, і закликаючи їх зменшити швидкість. Перший чотиристоронній триколірний світлофор був встановлений на перехресті Вудворд-авеню і Форт-стріт у Детройті в 1921 році, а до середини 1930-х років цей стандарт набув широкого поширення по всій країні.
Навіщо нам потрібен четвертий колір?
Люди та безпілотні автомобілі використовують різні набори візуальних сигналів, коли йдеться про інтерпретацію систем освітлення. Різні кольори – іноді блимаючі, щоб показати, що зміни неминучі – найкраще працюють на людський мозок, тоді як для автономних автомобілів краще працює одне світло.
Тому на користь безпілотних автомобілів було б додано четверте світло – найімовірніше, біле, – яке б сприймалося як сигнал, що сигналізує про зміни. Біле світло буде інтерпретуватися самокерованим автомобілем як вказівка “продовжувати рух, якщо не отримано інших вказівок”.
Хаджбабаї, професор NCSU, пояснив: “Якщо біле світло активне, ви просто слідуєте за транспортним засобом, що їде перед вами”.
Які існують типи світлофорних систем?
Хоча існують різні типи світлофорних технологій, більшість світлофорних систем поділяються на дві категорії: світлофори, які працюють за фіксованим розкладом; і світлофори, які можуть регулювати час роботи залежно від інтенсивності руху.
Існує кілька різних моделей світлофорних об’єктів:
- Світлофори з фіксованим часом: Вони не залежать від інтенсивності руху. Планувальник дорожнього руху встановлює час увімкнення кожного набору світлофорів на основі загальних досліджень, що забезпечить рух транспорту в заздалегідь визначений час.
- Світлофори виявлення: Також відомі як “світлофори, що приводяться в дію”, вони працюють з вбудованими в дорогу пристроями, які визначають наявність і кількість транспортних засобів, що очікують на перехресті, а потім синхронізуються зі світлофором, вказуючи, коли транспорт повинен рухатися або зупинитися.
- Метод оптимізації зміщення з розділеним циклом (SCOOT): Ця система управління дорожнім рухом має на меті оптимізувати інтенсивність руху на перехрестях, використовуючи дані про трафік у реальному часі. SCOOT автоматично регулює послідовність світлофорів на основі даних, зібраних зі світлофорів. Це допомагає зменшити затори та покращити транспортний потік.
- Світлофори, що активуються пішоходами: Вони активуються за допомогою ручної кнопки або датчика, який ідентифікує пішохода на переході і змінює сигнал світлофора, щоб зупинити рух.
Чи можна використовувати ШІ в транспортних системах?
Генрі Лю, професор будівельної інженерії з Мічиганського університету, запропонував інший підхід до вирішення проблем заторів на дорогах за допомогою штучного інтелекту (ШІ).
Вигравши в лютому минулого року грант у розмірі $15 млн на створення Центру підключеного та автоматизованого транспорту від Міністерства транспорту США, Лю та його команда тестують, як можна було б керувати світлофорами, використовуючи дані про місцезнаходження та швидкість автомобілів, обладнаних системою глобального позиціонування (GPS), у передмісті Детройта Бірмінгемі в реальному часі.
Цей район Детройта був обраний тому, що всі 34 світлофори в Бірмінгемі працюють за фіксованим розкладом. Вони не отримують інформацію з камер чи датчиків, щоб підлаштовуватися під транспортний потік, а це означає, що вони можуть бути адаптовані до отримання інформації виключно від автомобілів, пояснив Лю, без жодних перешкод.