Кіріспе

Сигналды уақытты реттеу – жол инженерлері сигналдық қиылыста жол беру құқығын бөлу үшін қолданатын техника. Бұл процеске уақытты реттеу үшін тиісті мәндерді таңдау кіреді, олар арнайы жол сигналдарын басқару құрылғыларында іске асырылады. Сигналды уақытты реттеуге қиылысқа қозғалыс немесе бағыт бойынша қанша уақыт жасыл сигнал берілетінін (жолақтың орналасуына байланысты), жаяу өткелдерге арналған «ЖОЛ БЕРІЛЕДІ» сигналының қанша уақытқа қосылатыны, пойыз немесе автобустарға басымдық берілуі керек пе, және көптеген басқа факторларды шешу кіреді.

Сигналды уақыттандырудың негізгі операциясы

Сигналды уақыттандыру негіздерінде сигналды басқаратын сигнал контроллерінің әртүрлі жұмыс режимдері бар. Жол сигналдары олардың жұмыс істеу әдісіне қарай екі негізгі топқа бөлінеді. Олар алдын ала уақытталған немесе қосылған болуы мүмкін. Алдын ала уақытталған сигналдар әр қиылысқа жақындау үшін белгіленген уақытты бөліп, әр жақындауды тізбектеп қызмет көрсетеді және үлгіні қайталайды. Қалыпты жағдайда ешқандай қозғалыс жіберіліп қалмайды. Қосылған жол сигналы қиылысқа жақындаған көліктерді анықтау үшін бірнеше механизмдерге сүйенеді. Анықтау болған жағдайда, сол бағытқа жасыл жарық беріледі. Анықталмаған бағыттар жіберіліп қалдырылады. Бұл екі схеманы интервалдық және фазалық сигналды уақыттандыру деп те атайды. Ұлттық электр өндірушілер қауымдастығы (NEMA) кез келген қиылыс қозғалысына бір мезгілде қарама-қарсы қозғалыстардың кіруіне жол бермей, қызмет көрсетуге мүмкіндік беретін стандартты схеманы анықтады. Бұл схема көбінесе NEMA фазалық диаграммасы деп аталады. Анықтаудың ең көп қолданылатын әдістерінің бірі – индукциялық оралымдар. Басқа әдістерге магнитометрлер, бейне, инфрақызыл, радар және микротолқынды детекторлар жатады. Типик оралым детектор орнатылуы алты футқа шаршы немесе алты фут енімен отыз футқа дейін ұзын болуы мүмкін. Дөңгелек және алтыбұрышты оралымдарды қоса, басқа пішіндер де қолданылуы мүмкін. Олар жолдың бетіне кесіліп немесе төмен қазылып орнатылады. Арнайы сым – оқшаулағыш қаптамасы бар және сыртынан қорғаныш қаптамасымен оралған бақыраған мыс. Электрлік тұрғыдан, бұл жол төсемесіндегі «жатық» оралым болып табылады, ол көлік құралының темір металлы бөлігі өрістен өтетін кезде оралымның магниттік индукциялық өрісінің өзгеруі арқылы көліктерді анықтайды. Бақылаушы шкафындағы электронды сенсор магниттік өрістің өзгеруін сезеді. Сенсорлық электроникадан шығатын сигнал – «контактінің» жабылуы. Бұл электромеханикалық реле немесе жартылай өткізгіш болуы мүмкін. «Контакт» әдетте жабық (NC) күйде болады, бірақ тізбекке қуат берілген кезде ашылады. Бұл «Қате шақыруы» деп аталады, сондықтан сенсорлық электроникада ақаулық туындаса, шығыс сигнал контроллерге көлік оралымда бар сияқты «шақыру» жібереді. Бейне (қалыпты және инфрақызыл) трафикті анықтау үшін бейне анықтау аймағының контрастының өзгеруін пайдаланады. Индукциялық оралымдар мен магнитометрлерден басқа барлық анықтау әдістері тұйықталғандық салдарынан дәлдігін жоғалтады. Бұл кейбір жағдайларда камералардың көріс бұрышын шектейді. Қосылған сигналдардың әртүрлі санаттары бар. Кейбір агенттіктер жөндеуге жұмсалатын қаражатты үнемдеу үшін қиылысты жартылай қосылған етіп жобалауды таңдайды. Жартылай қосылған қиылыста тек екінші дәрежелі көшелерге және басты көшенің солға бұрылыстарына анықтағыштар орнатылады. Содан кейін қиылыстың барлық бөлігі әр циклда белгіленген уақыт бойынша жұмыс істеуге бағдарламаланады, бірақ басқа қозғалыстарды тек «шақыру» немесе сұраныс болған кезде ғана басқарады. Жартылай қосылған немесе тұрақты режимде жұмыс істейтін және ең бастысы бірдей цикл ұзындығында жұмыс істейтін артериялық сигналдар сериясын үйлесімді түрде жұмыс істеуге болады. Сигналды үйлестіру кезінде көптеген сигнал жүйелері жартылай қосылған режимде жұмыс істеуге арналған. Тұрақты режимде контроллердің барлық қозғалыстарға қызмет көрсету үшін белгіленген уақыты болады. Контроллер көлікке сұраныс болса да, болмаса да барлық қозғалыстарға қызмет көрсетеді. Қосылған сигналдың анықтағышы бұзылса, анықтағыш жөнделгенше, бұл қозғалыс тұрақты режимде жұмыс істеуі керек. Сигналдың жұмыс істеуінің үш негізгі тәсілі бар: FREE, COORD және FLASH режимі. FREE режимінде сигнал өзінің қажеттілігіне және детекторлары ұсынған ақпаратқа негізделген уақыт параметрлеріне сәйкес жұмыс істейді. Ол ешқандай фонолық цикл ұзындығында жұмыс істемейді. COORD режимі, координацияның қысқартылған түрі, сигнал фонолық цикл ұзындығын орындайды. Басты емес көшелердегі қозғалыстар әдетте әлі де қосылған болады, ал контроллер негізгі көшеде фонолық цикл ұзындығы орындалғанша күтеді. Соңғы режим – FLASH режимі, онда барлық көлік сигналдары үнемі қызыл түспен жанады немесе басты көше сары түспен жанады, ал қалғандары қызыл түспен жанады. Жаяу өткелдері қараңғы болады. Қиылыстағы көліктердің саны сигналының белсенді болуын қажет етпегенде, сигнал FLASH режиміне ауыса алады. Көлік саны артып кеткенде, сигнал қайтадан FREE немесе COORD режиміне ауысады. Мысалы, сигналдың күнделікті жұмысы таңғы ерте сағаттарда FLASH режимінде, күндіз COORD режимінде, кешке FREE режимінде және түнгі уақытта қайтадан FLASH режимінде жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, оны трафик шамдары жеткілікті ескірген жағдайда, оларды сигнал шамдарына айналдыруға мүмкіндік беретіндей етіп, қосылғанша жандырып қоюға да баптауға болады.

Негізгі уақыт функциялары

Жол қозғалысын басқарушыны іске қосу үшін бірнеше негізгі уақыт функцияларын бағдарламалау қажет. MIN уақыты әрбір қозғалыс үшін жасыл интервалдың ең аз ұзақтығын анықтайды. Сол жақ бұрылыстар, екінші дәрежелі көшелер, басты көшелер әдетте әртүрлі MIN уақытына ие. Сол жақ бұрылыстар мен екінші дәрежелі көшелердегі интервалдар көбінесе 4-тен 10 секунд аралығында болады, ал басты көшелерде бұл көрсеткіш көбінесе 15 секундтан жоғары болады. Gap, extension немесе passage time қозғалыстың жасыл уақытының ұзартылатын бөлігін анықтайды. Қозғалыс, иелік ету болғанда және passage таймері біткенше, ұзартылатын бөлікте қалады. Егер интервал үш секундқа орнатылса және осы үш секундтан кейін көлік болмаса, қозғалыс тоқтатылады. MAX уақыты жасыл интервалдың максималды уақыт шектерін белгілейді. Егер қиылыста қайшы талаптар болмаса, басқарушы MAX уақытын елемейді және басты көшедегі қозғалыста күйін сақтайды. Сары клиренс – тиісті қозғалыс үшін сары уақытты анықтайды. Қызыл клиренс – тиісті қозғалыс үшін қызыл уақытты анықтайды. Жүру уақыты – жаяу өтудің ұзақтығын көрсетеді. Жыпылықтанған «Жолауды тоқтату» – жаяу өтуге арналған рұқсаттың ұзақтығы. Бұл уақыт жаяу өту жолының ұзындығын секундына 3,5 фут жылдамдықпен бөлу арқылы есептеледі, содан кейін жанындағы көлік қозғалысы үшін сары клиренс уақыты алынып тасталады. Цикл ұзындығы – координация мақсатында бір басты көшедегі сары сигналдан келесі басты көшедегі сары сигналға дейінгі уақытты басқарады. Оны көбінесе басқарушы қолданатын нақты жоспар үшін белгілейді. Сигналда детекторлар болмаған жағдайда да бұл қолданылады. Оффсет – басты көшедегі жасыл сигналдың басталу және/немесе аяқталу уақытын басқарады, бұл сигналды жалпы уақыт жоспарындағы басқа сигналдармен үйлестіреді. Бұл уақытты басқарушы қолданылатын нақты жоспар үшін белгілей алады.

Үйлестіру

Координация (дәлірек айтқанда, прогрессия) – сигналдардың уақытын реттеу, соның арқасында көшемен келе жатқан автомобильдердің "тобы" бір-бірінше кезегімен жасыл жарыққа жетіп, бірнеше қиылыстан тоқтамай өтеді. Жақсы үйлестірілген сигнал жүйесі жол қозғалысын жақсартады, кешігуді азайтады және ластануды төмендетеді. Дегенмен, сигналдар желісінде прогрессияны сақтау әрқашан мүмкін болмайды. Екі бағытты көшеде сигналдың прогрессиясын ұстап тұру да қиын. Алғашқы жол инженері Генри Барнс, Балтимор (Мэриленд штаты) және Нью-Йорк сияқты көптеген қалаларда Көлік комиссары болып қызмет еткен, ірі көлік артерияларында үлкен көлемде көлік қозғалысын қамтамасыз ету үшін үйлестірілген жол сигналдарын уақытын әзірледі. Жол сигналдарын уақытын анықтау – өте күрделі мәселе. Мысалы, кең жаяу өткелінде және жаяу жүргіншілердің баяу қозғалуында ("ЖОЛ ЖҮРУ" сигналы, мысалы, қарт адамдар үшін) көліктердің ұзақ күтуіне алып келуі мүмкін, бұл жарыққа өтпей қалу қаупін арттырады, ол апатқа себеп болуы мүмкін. Сондықтан, қиылыстардың қауіпсіздігін оңтайландыру көше ені, жолақ ені, қиылысатын көшелердің саны, сигналға электр қуатының болуы, уақыт бірлігіне автомобильдер саны, қозғалыс ағынының біркелкілігі/біркелкісіздігі, жаяу жүргіншілердің саны мен түрі және тағы да басқа факторларды қамтиды. Жол сигналдарын күнің уақытына байланысты әртүрлі сигнал уақытын жоспарлауға болады. Кейбір сигнал басқару жүйелері өлшенген жол қозғалысының жағдайына байланысты сигнал уақытын өзгертеді.

Зерттеу

Федералдық автомобиль жолдары басқармасының қолдауымен сигнал беру уақытын регламенттеу процедуралары, стандарттары және ең жақсы тәжірибелер "Сигнал беру уақыты жөніндегі нұсқаулық" түрінде стандартизацияланды. "Сигнал беру уақытын басқару жөніндегі нұсқаулық" – Kittelson & Associates, Inc., Техас көлік институты, Көлік инженерлері институты (ITE) және Мэриленд университеті құрастырған анықтамалық материал. 2020 жылдың наурыз айында ITE Орегон штатының, Beaverton қаласының инженерлік консультанты Mats Järlström-нің сары шамның уақытын анықтау бойынша ұсыныстарын қабылдады. Järlström 2013 жылы қызыл шам камерасынан айыппұл алғаннан кейін бұл мәселені зерттеуді бастады. Ол нәтижелерін жариялағаннан кейін Орегон штаты оған лицензиясыз инженерлік қызмет атқарғаны үшін айыппұл салды. Электротехника саласындағы білімі бар Järlström, өзінің Бірінші поправкадағы құқықтары бұзылғанын айтып, федералдық округтік сотқа шағымданып арыз берді. Сот оның пікірін қолдап, штаттың "инженер" деген сөзді қолдануды шектеуге құқығы жоқ деп шешті.