§ 19. Принцип работы светофора

Светофор пришед на смену регулировщику, заменив жесты на световые сигналы: движение разрешено - зеленый сигнал, движение запрещено - красный и между ними промежуточный - желтый, предупреждающий о смене сигналов. По мере усложнения условий движения появились различные типы светофоров. Светофор представляет собой светотехническое устройство, предназначенное для последова-тельного включения на заданное время определенных сигналов. Работой светофора управляет контроллер либо вычислительное устройство. Предусмотрена возможность управления светофором вручную со специального пульта. Однако опыт показывает, что регулировщик может без надобности в силу чисто психологических причин увеличивать время действия тех или иных сигналов, что приводит к задержке транспортных средств.

Рис. 23. Принципиальная схема устройства контроллера электромеханического типа. Внизу - профилированный диск

При автоматической работе светофора переключение сигналов производится контроллером, представляющим собой электромеханическое или электронное устройство. Простейшим контроллером является электромеханический с одной программой (рис. 23). Он работает следующим образом. Однофазный синхронный электродвигатель 1 вращает редуктор 2, передаточное отношение которого выбирается с учетом характеристик двигателя и длительности цикла. На специальной оси укреплены профилированные диски 3. Диски при вращении поочередно замыкают и размыкают контакты 4, через которые к обмотке поляризованного реле 6 подводится постоянный ток различной полярности. При срабатывании реле контактами 7 и 5 включается один из трех сигналов светофора. На схеме показано положение, когда контакт 7 включил желтый сигнал. При дальнейшем вращении кулачка замыкается другая группа контактов 4, посылая в реле 6 ток обратной полярности. В результате контакт 7 притягивается, а контакт 5 перебрасывается в положение, показанное пунктиром, при этом включается красный сигнал светофора 8. Продолжительность красного сигнала равна времени скольжения контакта по той части профилированного диска, которая соответствует красной фазе. После красного сигнала включается желтый, зеленый, желтый и опять красный. Автомат может управлять одновременно несколькими светофорами.

Однако набор дисков в одном контроллере обеапечивает управление светофором на перекрестке только по одной заранее составленной программе, т. е. в полном соответствии с конфигурацией дисков и их взаимным размещением. Между тем интенсивность движения весьма существенно изменяется в течение суток и поэтому программа работы светофора (рассчитанная на какую-то определенную интенсивность) не может обеспечить оптимальное регулирование в течение всех 24 часов.

Для оптимизации процесса регулирования применяются контроллеры с несколькими программами. Обычно бывает достаточно трех программ: одна для часов пик, другая работает в дневное (время, а третья - ночью. Такие контроллеры, как правило, выполняются на электронной базе и не имеют набора профилированных дисков и переключающих реле.

Системы вызывного действия. В местах пересечения магистралей с местными проездами иногда устанавливаются вызывные устройства, которые предназначены для перекрытия движения по магистрали на время проезда единичных транспортных средств по второстепенной дороге.

Принцип действия вызывного устройства заключается в следующем. Со стороны второстепенной улицы перед перекрестком устанавливают транспортный детектор - чувствительный элемент, реагирующий на движение транспортных средств. Наибольшее применение получили индуктивные и ультразвуковые детекторы. На главной магистрали постоянно включен зеленый сигнал, а со стороны второстепенного направления - красный. Если по второстепенной улице к магистрали приблизится автомобиль, то транспортный детектор пошлет сигнал в контроллер, который через заданный промежуток времени для второстепенного направления включит сначала желтый, а затем зеленый сигналы, обеспечивающие выезд автомобиля на главную магистраль. После проезда автомобиля восстанавливается обычное положение - зеленый сигнал на основной магистрали, красный - на второстепенной.

Устройства вызывного действия могут применяться и для пешеходов в местах, где их движение носит эпизодический характер (например, на пешеходных переходах, расположенных возле школ, детских учреждений и т. п.). На таких пешеходных переходах устанавливают кнопочный датчик, с помощью которого сами пешеходы включают для себя зеленый, а для транспортных средств - красный сигнал. При нажатии кнопки на табло для пешеходов включается надпись "Ждите", после чего транспортный светофор переключается на желтый, а затем на красный сигнал. Одновременно на пешеходном светофоре включается разрешающий сигнал, длительность которого обеспечивает безопасный переход улицы. Применение пешеходных вызывных устройств существенно повышает безопасность движения пешеходов и способствует сокращению задержек транспортных средств.

Гибкие системы управления светофорной сигнализацией для отдельного перекрестка. Автоматы, работающие по заранее заданным программам, не имеют обратной связи от объекта управления, то есть от транспортного потока. Последовательность сигналов и их длительность остаются постоянными независимо от наличия или отсутствия транспортных средств на подходах к перекрестку. Чтобы повысить эффективность регулирования, на сложных транспортных узлах используются более совершенные контроллеры, снабженные счетно-решающими устройствами. Принцип работы такого контроллера заключается в следующем (рис. 24). На всех подходах к перекрестку устанавливаются детекторы 2, собирающие информацию о наличии и количестве прибывающих с различных направлений транспортных средств, которая по каналу связи поступает в счетно-решающее устройство 1. Контроллер включает зеленый сигнал для того направления, с которого раньше появились автомобили.

Одновременно собирается информация о прибывающих к перекрестку автомобилях с других направлений. Если по истечении установленного времени горения зеленого сигнала B данном направлении больше не прибывают автомобили, то контроллер автоматически переключает зеленый сигнал на то направление, по которому к перекрестку раньше прибыла группа транспортных средств. Если транспортный поток не закончился, то действие зеленого сигнала продлевается на определенную величину. Таким образом, переключение сигналов светофоров 3 осуществляется с учетом загрузки каждого направления и очередности прибытия автомобилей к перекрестку.

Рис. 24. Гибкая система управления светофорной сигнализацией на перекрестке: 1 - контроллер со счетно-решающим устройством; 2 - транспортные детекторы индуктивного типа; 3 - светофоры; 4 - управляемый знак со сменным изображением

Система может управлять знаками 4, на которых счетно-решающим устройством выбирается то изображение, которое требуется в конкретной ситуаций (например, ограничение скорости, запрещение поворотов). Контроллеры со счетно-решающим устройством для гибкого регулирования на сложных перекрестках выпускаются отечественными предприятиями и успешно функционируют во многих городах нашей страны.