Na początek trochę historii.

Początki rozwoju sygnalizacji świetlnej sięgają XIX wieku, konkretnie do roku 1868, kiedy to w Londynie, na skrzyżowaniu ulic Bridge Street i New Palace Yard zastosowano do sterowania ruchem pierwsze sygnalizatory świetlne w postaci ręcznie sterowanych urządzeń semaforowych z gazową lampą wysyłającą sygnały zielone i czerwone. Wynalazek ten był równie skuteczny jak niebezpieczny. Po kilku dniach wybuch gazu na długo, bo na 50 lat, zniechęcił wyspiarzy do stosowania tego typu urządzeń.

Druga, tym razem skuteczna, próba sterowania ruchem za pomocą sygnalizacji świetlnej miała miejsce w 1914 roku w amerykańskim mieście Cleveland. Był to tym razem elektryczny system sygnalizacji świetlnej, podobny do wersji zastosowanej w Londynie.

Kolejną ważną datą w historii rozwoju sygnalizacji świetlnej jest rok 1918, kiedy to po raz pierwszy w Nowym Jorku zastosowano sygnały trójkolorowe. Z kolei to, co w naszych miastach do tej pory jest zmorą kierowców tzn. brak synchronizacji sygnalizacji świetlnej pomiędzy sąsiednimi skrzyżowaniami rozwiązano w USA już w roku 1922, kiedy to zastosowano pierwszą koordynację sygnałów na sąsiednich skrzyżowaniach w mieście Salt Lake City.

A później rozwój systemów sterowania ruchem na świecie poszedł już bardzo szybko:

--w roku 1928 uruchomiono pierwszą sygnalizację uzależnioną od sytuacji w ruchu drogowym czyli tzw. sygnalizację akomodacyjną - reagowała ona na sygnał klaksonu samochodu,

- w roku 1932 uruchomiono w Wielkiej Brytanii pierwszą w Europie sygnalizację akomodacyjną z czujnikiem przyciskowym a później pneumatycznym,

- w roku 1933 uruchomiono w Kanadzie sygnalizację wzbudzaną przez pieszych,

- w roku 1959 miały miejsce pierwsze próby komputerowego sterowania sygnalizacją świetlną.

W Polsce, pierwsza sygnalizacja świetlna pojawiła się w roku 1926 w Warszawie na skrzyżowaniu Alei Jerozolimskich i Marszałkowskiej. Po drugiej wojnie światowej, w trakcie odbudowy zniszczonych dróg instalowano sygnalizacje świetlne. Pierwsza w naszym kraju sygnalizacja wzbudzana przez pieszych pojawiła się w 1967 roku w Warszawie. W 1968 roku uruchomiono pierwszy system zsynchronizowanego sterowania ruchem w ciągu Alei Jerozolimskich i ulicy Marszałkowskiej. Pierwsza w Polsce w pełni akomodacyjna sygnalizacja wielofazowa została uruchomiona w roku1974.

Trochę teorii.

Celem zastosowania sygnalizacji świetlnej jest:
1. Ostrzeganie, np. pulsujący sygnał żółty w miejscach niebezpiecznych, w miejscach wyjazdu pogotowia, straży pożarnej itp.
2. Zwiększenie bezpieczeństwa dla przekraczających przejazdy kolejowe i mosty zwodzone.
3. Sterowanie ruchem wahadłowym.
4. Sterowanie ruchem na skrzyżowaniach.
 

Sygnalizacje świetlne można dzielić wg różnych kryteriów, np.:
1. Ze względu na sposób realizacji programu i powtarzalność:
a) stałoczasowe jednoprogramowe,
b) stałoczasowe wieloprogramowe,
c) zmiennoczasowe czyli akomodacyjne.
 

2. Ze względu na możliwość współdziałania z innymi sygnalizacjami:
a) odosobnione,
b) sprzężone,
c) skoordynowane na ciągu ulic,
d) centralne sterowanie.
 

Sygnalizacja stałoczasowa jednoprogramowa ma stałą sekwencję następujących po sobie faz, ze sztywno ustaloną długością poszczególnych sygnałów.

Sygnalizacja stałoczasowa wieloprogramowa różni się wykorzystaniem w pracy kilku wcześniej zdefiniowanych programów o różnych długościach cyklów i poszczególnych sygnałów. Wybór tych programów może odbywać się czasowo, zgodnie z zaprogramowanym  harmonogramem przełączania, lub w zależności od aktualnych warunków ruchu.

Sygnalizacja akomodacyjna ma ustaloną sekwencję faz, ale czas trwania tych faz jest zmienny i zależny od sygnałów o natężeniu ruchu przesyłanych przez detektory.

Sygnalizacja częściowo akomodacyjna jest stosowana na skrzyżowaniach o dużym zróżnicowaniu natężenia ruchu. Zapewnia lepsze warunki ruchu na wybranym kierunku, określonym jako główny, który otrzymuje zielone światło zawsze, natomiast kierunek określany jako podporządkowany tylko po wzbudzeniu detektora (detektory instalowane są jak z tego wynika tylko na kierunku podporządkowanym).
 

Sygnalizacja w pełni akomodacyjna posiada detektory zainstalowane na wszystkich wlotach a czas trwania światła zielonego zależy od bieżącej sytuacji. W przypadku braku wzbudzeń na wszystkich detektorach, możliwe są następujące warianty pracy tej sygnalizacji:

a) sygnał zielony wyświetlany jest na kierunku głównym,

b) sygnał zielony wyświetlany jest na kierunku, na którym zanotowano ostatnie wzbudzenie detektora,

c) sygnalizacja pracuje cyklicznie, zapalając kolejno światła zielone na minimalny, ustalony czas.

Współcześnie stosuje się sygnalizację akomodacyjna wyższego rzędu, która jest podobna do opisanej powyżej, ale detektory umieszcza się na wszystkich wlotach, w różnych odległościach od linii zatrzymania (od 2m do 50m). Różnica polega głównie na tym, że sterownik porównuje parametry charakteryzujące gęstość ruchu na kierunku na którym ruch jest otwarty z liczbą i czasem oczekiwania pojazdów na kierunku poprzecznym. Detektory umieszczone w odległości 2m od linii zatrzymania mają za zadanie rejestrację pojazdów i wywoływanie sygnału zielonego. Detektory umieszczone w odległości około 20 m od linii zatrzymania mają za zadanie badanie gęstości kolejki nadjeżdżających pojazdów. Detektory umieszczone w odległości ok. 50 m od linii zatrzymania decydują o wydłużeniu światła zielonego dla pojazdów znajdujących się w tzw. "strefach dylematu" przy dojeżdżaniu do skrzyżowania.

Ponadto stosuje się:

• sygnalizację akomodacyjną wielofazową, która umożliwia eliminację niewykorzystanych okresów światła zielonego oraz łączenie faz niekolizyjnych w układy odpowiadające rozkładowi ruchu na skrzyżowaniu,

- sygnalizację acykliczna w pełni zależną od charakterystyki ruchu; fazy i czasy ich trwania są tworzone przez układ sterujący na bieżąco w zależności od potrzeb,

- sygnalizację wzbudzaną, która pracuje w układzie: stan wyjściowy – wzbudzenie – powrót do stanu wyjściowego. Wzbudzanie następuje przez pieszych, pociągi, tramwaje itd.
 

Czy sygnalizacja świetlna ma wady?

Wydawać by się mogło, że systemy sygnalizacji świetlnej, zwłaszcza te współczesne, o dużym stopniu zaawansowania, mają same zalety. Niestety, pomimo ewidentnych korzyści z ich stosowania nie można nie dostrzegać ich wad, którymi niewątpliwie są:

- straty czasu na niepotrzebne oczekiwanie w okresach pozaszczytowych,

- wzrost liczby niektórych wypadków, np. najechań z tyłu,

- straty czasu i prowokowanie do łamania przepisów spowodowane niedostosowaniem programów działania tych układów do warunków ruchu lub niewłaściwym działaniem detektorów (źle wyregulowana czułość, zły kształt „pętli indukcyjnej” powodujący powstanie „martwego pola” i zjawisko niewykrywania obecności/przejazdu motocykla, motoroweru, roweru.)

Detektory:
 

Jednym z ważniejszych elementów systemów sygnalizacji świetlnej są detektory ruchu. Stosuje się obecnie kilka ich rodzajów:

- pneumatyczne,

- radarowe,

- optyczne,

- indukcyjne.

Najczęściej stosowanym typem detektorów, są obecnie detektory indukcyjne. Rolę czujnika spełnia pętla indukcyjna, wykonana z kilku zwojów drutu, umieszczona w nawierzchni jezdni. W zależności od konstrukcji i ustawień, detektor może reagować na:

- pojazdy w danym zakresie prędkości,

- pojazdy stojące nad czujnikiem,

- tylko pojazdy przejeżdżające,

- zarówno pojazdy przejeżdżające jak i stojące nad czujnikiem.

Detektory te we współpracy ze sterownikami pozwalają również dokonywać pomiaru prędkości z jaką poruszają się pojazdy a sprzęgnięte z aparatem fotograficznym lub kamerą mogą fotografować pojazdy przejeżdżające skrzyżowanie na czerwonym świetle lub z nadmierną prędkością.
 

Dla pieszych stosuje się proste w konstrukcji detektory przyciskowe.

Dla pojazdów komunikacji miejskiej, nie poruszających się po wydzielonych pasach ruchu, a uwzględnianych w programach sygnalizacji świetlnej, stosuje się specjalne nadajniki sygnałów współpracujące z systemami sygnalizacji świetlnej.

Opracował: R.Klimaszewski.