Упреждение сигнала светофора (также называемое приоритетом сигнала светофора ) — это система, которая позволяет оператору переопределять нормальную работу светофоров . Наиболее распространенное использование этих систем заключается в управлении сигналами светофора на пути следования аварийного транспортного средства , останавливая конфликтующее движение и предоставляя аварийному транспортному средству преимущественное право проезда, тем самым сокращая время реагирования и повышая безопасность дорожного движения. Упреждение сигнала также может использоваться в трамвайных , легкорельсовых и автобусных системах скоростного транспорта , чтобы обеспечить приоритетный доступ общественного транспорта через перекрестки, а также в железнодорожных системах на переездах для предотвращения столкновений.
Прерывание движения реализуется различными способами. Устройства активации светофоров могут быть установлены на дорожных транспортных средствах, интегрированы с системами управления транспортной сетью или управляться дистанционно из фиксированного места, например, пожарной части или диспетчером экстренного вызова . Светофоры оборудованы для получения сигнала активации, который прерывает нормальный цикл. Светофоры, не оборудованные для получения сигнала прерывания движения, не распознают активацию и продолжат работать в нормальном цикле.
Устройства на транспортных средствах можно включать и выключать по мере необходимости, но в случае с аварийными автомобилями они часто интегрируются с аварийными предупреждающими огнями транспортного средства . При активации устройство упреждения движения немедленно включит соответствующим образом оборудованные светофоры на пути транспортного средства, предоставляя преимущественное право проезда в желаемом направлении, после запрограммированных задержек по времени для необходимой смены сигнала и освобождения пешеходных переходов .
Системы упреждения светофоров, интегрированные с железнодорожными транспортными сетями, обычно расширяют свой контроль над движением от типичных перекладин и предупреждающих огней до одного или нескольких близлежащих перекрестков, чтобы предотвратить приближение чрезмерного дорожного движения к переезду, а также получить преимущественное право проезда для дорожного движения, чтобы быстро освободить переезд. Это также позволяет автобусам и транспортным средствам, перевозящим опасные грузы , проезжать через перекресток, не останавливаясь на железнодорожных путях.
Системы с фиксированным местоположением могут сильно различаться, но типичная реализация заключается в том, что один светофор перед пожарной станцией или около нее останавливает движение и позволяет машинам экстренных служб беспрепятственно выезжать со станции. В качестве альтернативы, целый коридор светофоров вдоль улицы может управляться из фиксированного местоположения, например, чтобы пожарные машины могли быстро отреагировать в переполненном центре города или чтобы обеспечить более быстрый доступ для машины скорой помощи при транспортировке тяжелого пациента в больницу в районе с плотным движением.
Системы упреждения светофоров иногда включают метод сообщения водителю транспортного средства, запросившему упреждение (а также другим водителям), что светофор находится под контролем устройства упреждения, с помощью уведомителя. Это устройство обычно называют в отрасли «маяком подтверждения». Обычно это дополнительный свет, расположенный рядом со светофорами. Это может быть одна светодиодная лампочка , видимая всем, которая мигает или горит постоянно, или может быть свет, направленный в каждую сторону, с которой транспорт приближается к перекрестку. В случае нескольких уведомительных огней на контролируемом перекрестке они будут либо мигать, либо гореть постоянно в зависимости от локальной конфигурации, чтобы сообщить всем водителям, с какой стороны принимается упреждающий сигнал. Это информирует обычных водителей, в каком направлении может потребоваться освобождение, и информирует водителей активирующих транспортных средств, если они контролируют свет (особенно важно, когда к одному и тому же перекрестку приближается более одного активирующего транспортного средства). Типичная установка обеспечивает сплошной уведомитель, указывающий на то, что активирующее транспортное средство приближается сзади, в то время как мигающий уведомитель будет указывать на то, что аварийное транспортное средство приближается сбоку или навстречу. Существуют различные методы оповещения, которые могут включать один или несколько цветных огней в различных конфигурациях. Некоторые из новых высокотехнологичных систем имеют дисплей в кабине, что исключает необходимость в подтверждающем маяке. Это также может значительно снизить стоимость проекта упреждения.
События, предшествующие активации и уведомлению, не происходят с водителями ежедневно, и обучение водителей и осведомленность об этих системах могут играть роль в том, насколько эффективны системы в ускорении времени реагирования. Могут также возникнуть необычные обстоятельства, которые могут сбить с толку водителей транспортных средств с оборудованием для упреждения движения, не имеющих надлежащей подготовки. Например, 2 января 2005 года пожарная машина успешно упредила светофор на перекрестке, который включал пересечение легкорельсового поезда (LRT) в Хиллсборо, штат Орегон , однако пожарная машина была сбита LRT на перекрестке. Последующее расследование установило, что виноват оператор LRT. Авария произошла в середине сети близко расположенных перекрестков с регулируемой светофорной системой, где знаки и сигналы предоставляли преимущественное право проезда LRT одновременно на ВСЕХ перекрестках. Оператор LRT просматривал указания преимущественного права проезда от сигналов ниже по потоку и не понял, что упреждение произошло на ближайшем перекрестке. Пожарная машина, получившая зеленый свет до прибытия на перекресток, проехала дальше, а оператор LRT, не заметив неожиданного сигнала остановки, врезался в пожарную машину и уничтожил ее. [ необходима цитата ]
Некоторые системы используют акустический датчик , связанный с системой упреждения. Его можно использовать отдельно или в сочетании с другими системами. Системы такого типа отменяют сигнал светофора, когда обнаруживается определенная последовательность твитов или воя сирены аварийного автомобиля. Преимущества такой системы в том, что она довольно недорога для интеграции в существующие сигналы светофора и может использовать оборудование сирены, уже установленное в аварийных автомобилях, что позволяет обойтись без специального оборудования. Основным недостатком является то, что звуковые волны могут легко отражаться зданиями или другими крупными транспортными средствами, находящимися на перекрестке или вблизи него, в результате чего «отраженная» волна может вызвать событие упреждения в неправильном направлении. Отраженные волны также могут создавать ненужные побочные события упреждения вдоль улиц вблизи маршрута аварийного автомобиля. Еще одним недостатком является то, что акустические датчики иногда могут быть достаточно чувствительными, чтобы активировать упреждение в ответ на сирену со слишком большого расстояния или от несанкционированного транспортного средства с гудком, превышающим 120 дБ (многие гудки грузовиков и автобусов превышают этот порог «на близком расстоянии»). [1]
Транспортное средство, использующее систему упреждения сигналов светофора в зоне прямой видимости, оснащено излучателем, который обычно посылает узконаправленный сигнал вперед, в сторону светофоров перед транспортным средством, пытаясь получить право проезда через контролируемый перекресток до прибытия. Эти системы прямой видимости обычно используют невидимый инфракрасный сигнал или видимый стробоскопический свет в качестве излучателя. В случае стробоскопического света он также может выполнять двойную функцию в качестве дополнительного предупреждающего света. Для связи со светофором излучатель передает видимые вспышки света или невидимые инфракрасные импульсы на определенной частоте . Светофоры должны быть оснащены совместимым приемником упреждения сигналов светофора для реагирования. Как только транспортное средство с активным излучателем проезжает перекресток, приемное устройство больше не воспринимает сигнал излучателя, и возобновляется нормальная работа. Некоторые системы могут быть реализованы с различными частотами, назначенными для определенных типов использования, что затем позволит оборудованию упреждающего контроля на перекрестке различать пожарную машину и автобус, посылающие сигнал одновременно, а затем предоставлять приоритетный доступ в первую очередь пожарной машине.
Недостатки систем прямой видимости включают препятствия, освещение и условия окружающей среды , а также нежелательные активации. Препятствиями могут быть здания на извилистой дороге, которые блокируют визуальный контакт со светофором до тех пор, пока он не приблизится очень близко, или, возможно, большой грузовой автомобиль . В случае полицейской машины такая блокировка будет служить для того, чтобы помешать светофору получить сигнал излучателя полицейской машины. Изменение положения приемника или даже размещение его отдельно от оборудования светофора иногда может исправить эту проблему. Прямой солнечный свет, попадающий в приемник, может помешать ему обнаружить излучатель, а суровые условия окружающей среды, такие как сильный дождь или снег, могут сократить расстояние, на котором будет функционировать система прямой видимости. Нежелательные активации могут произойти, если сигнал излучателя улавливается многими светофорами вдоль участка дороги, все из которых направлены на изменение на красный в этом направлении, до того, как активирующее транспортное средство свернет с дороги или будет припарковано без деактивации своего излучателя.
Излучатели прямой видимости могут использовать ИК-диоды. Они импульсно работают с низкоприоритетным сигналом (10 Гц) или высокоприоритетным сигналом (14 Гц). [2]
Системы упреждения трафика на основе радио, использующие локальный радиосигнал ближнего действия в диапазоне 900 МГц , обычно могут обойти недостатки систем прямой видимости ( 2,4 ГГц и оптических ). Система на основе радио по-прежнему использует направленный сигнал, передаваемый от излучателя, но, будучи радиосистемой, ее сигнал не блокируется визуальными препятствиями, освещением или погодными условиями. До недавнего времени основным недостатком систем упреждения трафика на основе радио была возможность помех от других устройств, которые могут использовать ту же частоту в определенное время и в определенном месте. Появление вещания FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) позволило системам на основе радио не только преодолеть это ограничение, но и вышеупомянутые ограничения, связанные с акустическими и системами прямой видимости (оптическими). Лишь недавно были внедрены экономически эффективные системы упреждения на основе GPS, которые заменили упреждение на основе радиосвязи FHSS в качестве предпочтительного метода упреждения, особенно для городов, которые столкнулись с множеством проблем, связанных с другими (акустическими и оптическими) системами упреждения.
Системы на основе радиосвязи также начали предлагать некоторые дополнительные преимущества — регулируемый диапазон и предотвращение столкновений. Рабочий диапазон регулировался путем изменения силы радиосигнала, так что светофоры могли активироваться только поблизости (при желании) или на больших расстояниях. Недостатком этих систем упреждения (которые также выполняли предотвращение столкновений) было то, что они отображали направление надвигающихся столкновений, но не могли эффективно (или точно) вычислять расстояние до столкновения каким-либо иным способом, кроме силы радиочастотного сигнала, которая в лучшем случае была лишь грубой оценкой.
С появлением широко распространенных приложений Глобальной системы позиционирования (GPS) появилась система упреждения трафика на основе GPS, способная избегать столкновений. Недавно некоторые системы упреждения GPS нашли способ преодолеть надоедливую проблему, которая «ослепляет» многие системы GPS: как предотвратить «ослепление» системы из-за потери сигнала GPS. В густонаселенных городах с высокими зданиями приемники GPS могут испытывать трудности с получением четырех требуемых сигналов спутников GPS, необходимых для трилатерации для определения местоположения. Если системы транспортного средства не спроектированы с резервным «IMU» (инерциальным измерительным блоком), отсутствие доступности GPS может отрицательно повлиять на производительность системы. Чрезвычайно сильная облачность или суровая погода также могут отрицательно повлиять на способность приемника GPS получать четыре требуемых спутника.
Некоторые системы предлагают оптическую совместимую систему GPS с функциями, которые также включают инерциальный измерительный блок (IMU). Цена некоторых из них сопоставима с оптическими системами. Таким образом, города, не имеющие приоритета, могут получить систему на основе GPS по цене оптических систем (обычно 1/3 от цены многих систем GPS). Кроме того, города, имеющие существующие оптические системы, могут начать модернизацию до системы на основе GPS, сохраняя совместимость с существующими оптическими излучателями транспортных средств. Эти системы также оснащены функцией предотвращения столкновений.
Системы GPS обычно передают информацию одним из трех способов — через 900 МГц FHSS, через 2,4 ГГц FHSS или через сотовый модем. Каждая из этих методологий имеет свой набор преимуществ/недостатков. 900 МГц FHSS, по-видимому, является наилучшим вариантом, поскольку он способен обеспечить наибольший диапазон (часто более 4,8 км или 3 миль для 1-ваттного трансивера). 2,4 ГГц способен передавать больше данных, но обычно считается более «направленным» или «прямой видимости». Его максимальный диапазон составляет всего около 1,2 км ( 3 ⁄ 4 мили). Это часто может помешать системе достаточно быстро сработать, чтобы обеспечить четкое пересечение по прибытии. Сотовая связь решает проблему «расстояния», но может быть довольно дорогостоящей, если принять во внимание тарифы на сотовую связь. Во время чрезвычайной ситуации на всей территории также хорошо известно тем, кто работает в этой отрасли, что сотовая сеть часто выходит из строя. Это может затруднить упреждение (если нет других резервных систем) в период (кризиса), когда упреждение может быть необходимо больше всего. Сотовая связь также приносит с собой определенную «задержку». Было задокументировано, что иногда сотовым системам упреждения может потребоваться 10 секунд или больше, чтобы освободить упреждение сигнала светофора, даже если аварийный автомобиль уже покинул перекресток.