Когда вы едете по городу в автомобиле, вам наверняка приходится останавливаться перед красным светом светофора почти на каждом перекрестке. Машина еле движется, безвозвратно уходит время, и все реальнее становится угроза надолго застрять в «пробке». Невольно приходит мысль, что если бы сигналы светофора вдоль дороги менялись синхронно с вашей скоростью, то вы могли бы двигаться почти без остановок. В действительности, сейчас в большинстве крупных городов на дорогах с оживленным транспортным движением установлены системы синхронизированного переключения светофоров, особенно в часы пик.
Частота их переключения рассчитана так, что если водитель едет на определенной скорости, то при приближении к каждому перекрестку загорается зеленый свет. При интенсивном потоке такая последовательность смены сигналов обеспечивает движение машин колоннами. В промежутках между колоннами продвигаются машины по улицам, расположенным перпендикулярно основной трассе, пересекая ее или выстраиваясь в колонну. Если периодичность смены сигналов на дороге отрегулирована правильно, движение будет почти без задержки как на основной трассе, так и на дорогах, пересекающих ее.
Чтобы разобраться, как работает система синхронного переключения светофоров, я исследовал смену световых сигналов на улице Карнеги в Кливленде. Разумеется, я бы мог получить необходимые сведения из официальных источников, но это было бы не так интересно. Кроме того, при самостоятельном анализе всегда есть возможность извлечь некоторую пользу для себя. Попробуйте сами провести подобный анализ в вашем городе. Светофоры на улице Карнеги управляются электронной системой с заданной программой, а не системой с обратной связью, автоматически реагирующей на интенсивность транспортного потока.
Эта улица является основной дорогой между центром Кливленда и восточной пригородной зоной, и поэтому на ней очень оживленное движение утром и вечером в часы пик. В утренние часы машины, идущие в западном направлении, движутся в четыре ряда, а в восточном — в два; в вечерние часы движение одностороннее — только из города. В остальное время движение двустороннее — по три ряда в каждом направлении. Улица Карнеги проходит через район, где расположены городской театр, крупные магазины и жилые дома. Примыкающие к ней улицы, каждая с трехрядным движением, соединяют Карнеги с параллельными улицами, на которых в часы пик движение тоже интенсивное.
Поскольку оживленные потоки движущегося транспорта перекрещиваются на главных магистралях, красные сигналы светофоров на примыкающих к ним улицах не могут задерживаться надолго, иначе там скопится такое количество машин, что они блокируют движение на главных магистралях. Я изучал работу системы переключения на улице Карнеги в начальные часы послеполуденного пика. Начиная с перекрестка Карнеги и 71-й Восточной улицы, я шел в направлении движения транспорта и измерял шагами расстояние от одного перекрестка до другого. На каждом перекрестке я замерял длительности красного, желтого и зеленого сигналов. Кроме того, я фиксировал интервалы между моментами зажигания зеленого света на одном перекрестке и на следующем за ним.
Для замеров я пользовался цифровыми часами с задержкой показаний и секундомером. На каждом перекрестке я включал секундомер, когда загорался желтый свет. Как только загорался красный или зеленый свет, я нажимал кнопку остановки показаний секундомера, показание на короткое время задерживалось и я заносил его в блокнот. Но отсчет времени при этом продолжался, и примерно через 5 с на циферблате вновь появлялись меняющиеся показания. Полученные в процессе наблюдения многократные замеры длительностей каждого светового сигнала я усреднил, чтобы уменьшить ошибку, которая неизбежна вследствие того, что моя реакция на переключение светофора была неодинаковой и поэтому затрачивалось разное время на манипулирование кнопками на часах. Я также рассчитал среднее значение интервала между моментами зажигания зеленого света на каждом перекрестке и следующем за ним.
Расстояния между перекрестками я измерял шагами последовательно от линий «стоп». Затем я проходил такое же количество шагов во дворе своего дома и измерял расстояние складным метром, определяя таким образом протяженность участков на улице Карнеги в метрах. Измерение пройденных во дворе расстояний, а не длины одного шага уменьшало ошибку. Но и при таком подсчете ошибка в определении расстояний между перекрестками составляла 10 — 20 %. Наблюдения, конечно, могли бы быть и более точными, но это не оправдало бы дополнительных усилий.