Современными светофорами можно управлять с помощью компьютеров или искусственного интеллекта. ИИ сегодня настолько «умен», что может предсказывать, что произойдет, и корректировать движение в режиме реального времени. Но как функционировали эти «повелители» пробок до появления компьютеров? Давайте вспомним историю.
Первый бензиновый автомобиль проехал по улицам немецкого Мангейма в 1886 году. Однако первые светофоры появились почти за 20 лет до этого события на пересечении Бридж-стрит и Грейт-Джордж-стрит возле Вестминстерского моста в Лондоне. Шел 1868 год, и сотни тысяч экипажей, запряженных лошадьми, разъезжали по извилистым улицам.
Первые лондонские светофоры были созданы железнодорожным инженером Дж. П. Найтом, который позаимствовал идею у железнодорожной отрасли. Каждый светофор управлялся вручную полицейским. В светлое время суток они поднимали и опускали руки, сидя на 7-метровых столбах. Так они сообщали водителям, что они могут продолжать движение или должны остановиться и уступить дорогу встречному транспорту. Когда на улице темнело, пламя, питаемое природным газом, освещало разноцветное стекло — зеленое для движения, красное для остановки. Линии подачи газа были небезопасны и могли взорваться в любой момент, поэтому пришлось что-то менять в этой несовершенной и опасной конструкции.
Несмотря на неудачи с первоначальной концепцией Найта, его блестящая идея получила распространение. Вскоре в крупных городах, страдающих от пробок на дорогах, появилось множество интерпретаций, в большинстве из которых использовались различные сочетания слов и/или цветов и требовалось ручное управление со стороны офицера, стоящего под открытым небом весь день (и ночь). Все изменилось на заре 20-го века с распространением электричества.
В 1910 году американский инженер Эрнест Э. Сиррин получил патент на «Систему уличного движения». Она также была основана на системе Найта, но это новое решение устранило необходимость вмешательства человека. Каждый столб был снабжен поперечными рычагами из стекла: на одном из них было написано «Стоп», а на другом — «Двигайтесь». Они освещались электричеством и вращались благодаря двигателю, вмурованному в землю прямо под столбом. Знаки, расположенные вдоль одного и того же маршрута, были подключены таким образом, чтобы они работали в унисон и позволяли эффективно управлять транспортным потоком.
Два года спустя (1912) Лестер Фарнсворт Уайр, офицер полиции Солт-Лейк-Сити, соорудил деревянный ящик, в который были вмонтированы красные и зеленые лампочки. Коробка была установлена на 3-метровом столбе, и все это хитроумное устройство было присоединено к кабелям близлежащего троллейбуса для подачи электроэнергии. Кнопочное управление, которое все равно приходилось запускать вручную, находилось в закрытой будке и защищало сотрудников от непогоды. Лестер Фарнсворт Уайр так и не запатентовал эту идею, но она стала образцом для множества будущих систем. В течение следующих нескольких лет эволюция светофоров ускорилась в геометрической прогрессии.
В 1914 году изобретатель из Кливленда по имени Джеймс Хог создал гораздо более совершенную версию конструкции, которая получила название «первый в мире электрический светофор». Джеймс Хог подал заявку на патент в 1913 году.
Эти светофоры, установленные на 5-метровых столбах, устанавливались на каждом углу перекрестка. Вверху были скрещенные рычаги с надписями «Стоп» и «Движение», а также ставшие уже привычными красные и зеленые сигналы. Полицейский сидел в будке на возвышении на тротуаре над толпами пешеходов, что позволяло ему видеть всю обстановку вокруг. Будка была оснащена обогревом и подключена напрямую к местной полиции и пожарным службам.
Когда люди или транспортные средства приближались к перекрестку, полицейский либо включал мигающий красный сигнал «стоп», чтобы остановить движение, либо зеленый, чтобы «пропустить» их вперед. Кроме того, в соответствии с указателями подавался звуковой сигнал — один длинный звонок предназначался для движения по 105-й улице, а два — для пассажиров, проезжающих по проспекту Евклида.
Позже, в 1920 году, офицер полиции Уильям Поттс создал первую автоматическую систему, соединив все светофоры на одном перекрестке так, чтобы они переключались одновременно. Тогда же был задействован желтый свет, предупреждающий водителей о смене сигнала светофора.
Современные светофоры работают на основе сложных систем, которые включают датчики движения, видеокамеры и микроконтроллеры. Они анализируют интенсивность автомобильного и пешеходного трафика, время суток, погодные условия и автоматически регулируют длительность зеленого, желтого и красного сигналов для оптимизации движения и повышения безопасности. Они могут работать в разных режимах — обычном, час пик и ночном, а также координироваться с другими светофорами для создания «зеленой волны», пропуская транспорт без излишних задержек. Локальные или адаптивные светофоры принимают решения в реальном времени, увеличивая зеленый свет на более загруженных направлениях и уменьшая его на менее загруженных. Управлением занимается встроенный компьютер — контроллер, который получает данные с датчиков и формирует план управления светофорным циклом.
