Czas sygnału

Czas sygnalizacji to technika używana przez inżynierów ruchu do rozdzielania pierwszeństwa przejazdu na sygnalizowanym skrzyżowaniu. Proces obejmuje dobór odpowiednich wartości taktowania, które realizowane są w wyspecjalizowanych sterownikach sygnalizacji świetlnej. Czas sygnalizacji obejmuje podejmowanie decyzji o tym, jak długo sygnalizacja świetlna zapewnia skrzyżowanie według ruchu lub zbliżania się (w zależności od konfiguracji pasa), jak długi powinien być sygnał WALK dla pieszych , czy pociągi lub autobusy powinny mieć pierwszeństwo i wiele innych czynników.

Podstawowa operacja synchronizacji sygnału

Skrzynka kontrolna sygnalizacji drogowej, Dearborn, Michigan

Aby zrozumieć podstawowe podstawy synchronizacji sygnału, należy również zrozumieć różne tryby działania kontrolera sygnału, który steruje sygnałem. Ze względu na sposób działania sygnalizatory drogowe można podzielić na dwie szerokie grupy. Mogą być zaprogramowane lub uruchomione. Sygnały z określonym czasem zapewniają zbliżanie się do każdego skrzyżowania przez określony czas na z góry określonej podstawie, obsługując każde podejście kolejno i powtarzając wzór. Podczas normalnej pracy żaden ruch nie jest pomijany. Uruchomiona sygnalizacja świetlna opiera się na pewnym mechanizmie wykrywania pojazdów zbliżających się do skrzyżowania. Tam, gdzie nastąpiło wykrycie, dla tego podejścia zapewniony jest czas zielony. Podejścia bez wykrycia są pomijane. Te dwa schematy są również określane jako taktowanie sygnału oparte na interwałach i fazach.

National Electrical Manufacturers Association (NEMA) zdefiniowało standardowy schemat, według którego każdy ruch na skrzyżowaniu może być obsługiwany bez jednoczesnego wjeżdżania na skrzyżowanie sprzecznych ruchów. Ten schemat jest powszechnie nazywany schematem fazowania NEMA.

Jedną z najczęściej stosowanych metod detekcji są pętle indukcyjne . Inne metody obejmują magnetometry, wykrywanie wideo, podczerwieni, radaru i mikrofal. Typowa instalacja detektora pętli może mieć około sześciu stóp kwadratowych lub sześć stóp szerokości i trzydzieści stóp długości. Można również zastosować inne kształty, w tym okrągłe i sześciokątne pętle. Są one wcinane lub zakopywane pod powierzchnią jezdni. Preferowanym drutem jest linka miedziana z osłoną izolacyjną, która jest następnie luźno otoczona płaszczem ochronnym. Pod względem elektrycznym jest to „płaska” cewka w konstrukcji nawierzchni, która wykrywa pojazdy na podstawie zmian pola indukcyjności magnetycznej cewki, gdy metal żelazny z pojazdu przechodzi przez to pole. Elektroniczny czujnik w szafce sterownika wykrywa zmianę pola magnetycznego. Wyjściem z elektroniki czujnika jest zamknięcie „przełącznika”. Może to być przekaźnik elektromechaniczny lub półprzewodnikowy. „Przełącznik” jest normalnie zamknięty (NC) w stanie bez zasilania, ale pozostaje otwarty, gdy do obwodu jest doprowadzane zasilanie. Nazywa się to „Fail-Call”, więc jeśli wystąpi awaria elektroniki czujnika, wyjście prześle „Wezwanie” do kontrolera, tak jakby pojazd był obecny na detektorze pętli.

Wideo (zarówno normalne, jak i podczerwone) wykorzystuje zmianę kontrastu strefy wykrywania obrazu do wykrywania ruchu. Wszystkie metody wykrywania, z wyjątkiem detektorów pętli indukcyjnych i magnetometrów, mają mniejszą dokładność w wyniku koncepcji okluzji. Ogranicza to widok z kamer w niektórych przypadkach.

Istnieją różne kategorie uruchamianych sygnałów. Aby zaoszczędzić pieniądze na konserwacji, niektóre agencje decydują się na zaprojektowanie skrzyżowania jako częściowo uruchamianego. Częściowo uruchomione oznacza, że skrzyżowanie jest wykrywane tylko na podejściach do podrzędnych ulic i głównych skrętów w lewo. Całe skrzyżowanie jest następnie zaprogramowane tak, aby działało w ustalonym czasie w każdym cyklu, ale kontroler będzie obsługiwał inne ruchy tylko wtedy, gdy pojawi się „wezwanie” lub żądanie. Tętnicze serie sygnałów, które działają w trybie półuruchomionym lub stałym i, co ważne, działają z tą samą długością cyklu, mogą działać w skoordynowany sposób. Podczas koordynacji sygnału większość systemów sygnalizacyjnych jest zwykle zaprojektowana do działania w trybie częściowo uruchomionym.

W pracy stałej sterownik ma ustawiony zaprogramowany czas obsługi wszystkich ruchów w każdym cyklu. Kontroler będzie obsługiwał wszystkie ruchy, niezależnie od tego, czy istnieje zapotrzebowanie na pojazd. Kiedy detektor przy uruchomionym sygnale zepsuje się, ruch ten będzie musiał działać jako stały, dopóki detektor nie zostanie naprawiony.

Istnieją trzy ogólne sposoby działania sygnału: działanie FREE, COORD i FLASH. W trybie FREE sygnał działa w oparciu o własne zapotrzebowanie i parametry czasowe w oparciu o informacje dostarczane przez jego detektory. Nie działa przy żadnej długości cyklu w tle. W operacji COORD, skrót od koordynacji, sygnał przebiega w tle o długości cyklu. Ruchy na ulicach innych niż główne są zwykle nadal uruchamiane, a kontroler pozostanie na głównej ulicy, dopóki długość cyklu tła nie zostanie spełniona. Ostatnim trybem jest tryb FLASH, w którym wszystkie głowice sygnalizacyjne pojazdu stale wyświetlają migającą czerwień lub główna ulica miga na żółto, podczas gdy inne migają na czerwono. Głowy pieszych są ciemne.

Kiedy głośność pojazdów na skrzyżowaniu nie gwarantuje już, że sygnał jest aktywny, sygnał może przełączyć się w tryb FLASH. Gdy głośność ponownie wzrasta, sygnał przełącza się z powrotem w tryb FREE lub COORD. Na przykład codzienna praca sygnału może obejmować tryb FLASH wcześnie rano, COORD w ciągu dnia, FREE wieczorem i powrót do trybu FLASH późno w nocy.

Podstawowe funkcje pomiaru czasu

Istnieje kilka podstawowych funkcji czasowych, które należy zaprogramować, aby kontroler ruchu mógł działać.

MIN określa minimalny czas trwania zielonej przerwy dla każdego ruchu. Skręty w lewo, ulice podrzędne, ulice główne, zwykle mają różne czasy MIN . Skręty w lewo i odstępy między bocznymi ulicami często mieszczą się w zakresie od 4 do 10 sekund, podczas gdy główne ulice często przekraczają 15.

Czas przerwy, przedłużenia lub przejścia określa rozszerzalną część zielonego czasu dla ruchu. Ruch pozostaje w wysuwanej części tak długo, jak obecne jest uruchomienie i nie upłynął licznik czasu przejścia . Jeśli interwał zostanie ustawiony na trzy sekundy, a po upływie tych trzech sekund nie będzie żadnego pojazdu, ruch zostanie przerwany.

MAX maksymalnego czasu zielonego interwału. Jeśli na skrzyżowaniu nie ma sprzecznych żądań, kontroler zignoruje MAX i zatrzyma się na głównym ruchu ulicznym.

Żółty odstęp określa żółty czas dla powiązanego ruchu.

Red Clearance określa całkowity czas czerwonego dla powiązanego ruchu.

spaceru zapewnia długość wskazania spaceru.

Flashing Don't Walk to czas trwania migającego zezwolenia dla pieszych. Jest to mierzone jako długość przejścia dla pieszych podzielona przez prędkość 3,5 stopy na sekundę minus żółte prześwit dla ruchu sąsiedniego pojazdu.

Długość cyklu kontroluje czas od jednej głównej żółtej ulicy do następnej głównej żółtej ulicy w celu koordynacji. Często jest ustawiany przez kontrolera głównego dla konkretnego używanego planu. Jest to również używane, jeśli sygnał nie ma podłączonych detektorów.

Offset kontroluje czas rozpoczęcia zielonej ulicy głównej i/lub końca zielonej ulicy głównej, aby zachować koordynację sygnału z innymi sygnałami w ogólnym planie czasowym. Czas ten może być ustawiony przez kontroler nadrzędny dla konkretnego używanego planu.

Koordynacja

Koordynacja (bardziej poprawnym terminem jest progresja) odnosi się do synchronizacji sygnałów, tak aby „pluton” samochodów poruszających się po ulicy docierał do kolejnych zielonych świateł i przejeżdżał przez wiele skrzyżowań bez zatrzymywania się. Dobrze skoordynowany system sygnalizacji może poprawić płynność ruchu, zmniejszyć opóźnienia i zminimalizować zanieczyszczenie. Jednak nie zawsze jest możliwe zachowanie progresji w całej sieci sygnałów. Trudno też utrzymać progresję sygnału na ulicy dwukierunkowej. Wczesny inżynier ruchu Henry Barnes , który pełnił funkcję komisarza ruchu w wielu miastach, w tym Baltimore, Maryland i Nowy Jork opracowały skoordynowane czasy sygnalizacji świetlnej, aby duże natężenie ruchu mogło być dostosowane do głównych arterii komunikacyjnych.

Czas sygnalizacji świetlnej to bardzo złożony temat. Na przykład synchronizacja sygnału „CHODZ” dla szerokiego przejścia dla pieszych i wolniejszych pieszych (na przykład osób starszych) może skutkować bardzo długim oczekiwaniem na pojazdy, a tym samym zwiększa prawdopodobieństwo przejechania przez samochody na światłach, co może potencjalnie spowodować wypadki. Dlatego optymalizacja bezpieczeństwa skrzyżowań obejmuje wiele czynników, takich jak szerokość ulicy, szerokość pasa ruchu, liczba przecinających się ulic, dostępność energii elektrycznej dla sygnalizacji, liczba samochodów na jednostkę czasu oraz parzystość/nierównomierność przepływu, liczba i rodzaj pieszych, i wiele innych czynników.

Sygnały drogowe można zaprogramować tak, aby miały różne plany czasowe, w zależności od pory dnia. Niektóre systemy sterowania sygnałami dostosowują czasy sygnałów w zależności od zmierzonych warunków ruchu.

Badania

Standaryzacja procedur synchronizacji sygnałów, standardów i najlepszych praktyk została zakończona w formie Podręcznika synchronizacji sygnałów, sponsorowanego przez Federalną Administrację Autostrad . Podręcznik pomiaru czasu sygnału to zasób stołowy opracowany przez firmę Kittelson & Associates, Inc., Texas Transportation Institute , Institute of Transportation Engineers (ITE) oraz University of Maryland .

W marcu 2020 r. ITE przyjęło zalecenia konsultanta ds. Inżynierii z Beaverton w stanie Oregon, Matsa Järlströma, dotyczące synchronizacji żółtego światła. Järlström rozpoczął dochodzenie w tej sprawie po tym, jak jego żona otrzymała mandat z kamery na czerwonym świetle w 2013 roku. Po opublikowaniu swoich ustaleń stan Oregon ukarał go grzywną za uprawianie inżynierii bez licencji . Järlström, który ma dyplom z inżynierii elektrycznej , złożył pozew w federalnym sądzie okręgowym, zarzucając naruszenie jego Pierwszej Poprawki prawa. Sąd zgodził się z nim, orzekając, że państwo nie może ograniczać używania słowa „inżynier”.

Linki zewnętrzne