Для того чтобы увидеть по-настоящему, надо убедить себя,
что ты видишь это впервые в жизни.
К. Г. Паустовский. Желтый свет.
Множество вариантов автодорожных светофоров, появившихся
в последние десятилетия, должно служить повышению безопасности дорожного движения. Однако это разнообразие привело
к определенному ухудшению различимости и быстроты восприятия
сигналов водителями автотранспорта. Но с появлением эффективных
светодиодов, которые, впрочем, используются еще недостаточно
системно, все же открылись перспективы существенного улучшения
этих характеристик. Хотя полуторавековая история развития свето-
форов подтверждает, что каждое нововведение, предназначенное
для повышения безопасности, с немалым трудом пробивало себе
дорогу, претерпевая по пути причудливые трансформации.
Рождение светофора
Три цвета есть у светофора.
Они понятны для шофера:
Красный свет — проезда нет,
Желтый — будь готов к пути,
А зеленый свет — кати!
С. Маршак. Веселый счет, 1958
Не всегда у светофора было три цвета.У первого светофора-семафора, установленного в Лондоне в 1868 году, было всего два цветных сигнала: зеленый и красный. Этот опытный прибор установили на проблемном перекрестке, на съезде с недавно реконструированного Вестминстерского
моста, и использовали для регулирования движения конных экипажей и обеспечения прохода пешеходов возле здания парламента. Свет давала горелка встроенного газового фонаря, а переключал цвета регулировщик-полисмен, нажимая на специальный рычаг, который через
механическую передачу перемещал светофильтры (рис. 1).
Выбор красного и зеленого цвета обоснован их повышенной видимостью, что было установлено еще в конце XVIII века по результатам опытов изобретателя оптического телеграфа Клода Шаппа (Claude Chappe). В дневное время тусклый свет встроенного газового фонаря не использовался, поскольку не был виден, и кучерам приходилось ориентироваться на поднимающиеся и опускающиеся крылья, совсем как у хорошо тогда известных железнодорожных семафоров. В одной из столичных газет первый светофор- семафор, машущий крыльями в лондонском тумане, прозвали ужасным видением (terrific apparition). Вполне возможно, что именно эта конструкция, запечатлевшаяся в воспоминаниях старшего брата писателя Герберта Уэллса, и послужила прототипом боевых машин марсиан в посвященном ему романе «Война миров». Первая попытка автоматизированного регулирования движения конных экипажей и пешеходов смогла несколько упорядочить первобытный хаос уличного движения. Однако закончилась она весьма печально. Светофор не проработал и месяца, как в основании опоры произошла утечка газа. Взрыв, инициированный, по всей видимости, вечерним зажиганием фонаря, разрушил конструкцию и ранил регулировщика. Это происшествие на десятилетия отбило охоту у изобретателей заниматься вопросами автоматизации регулирования дорожного движения. В отсутствие светофоров полисменам приходилось регулировать дорожное движение «врукопашную»; при этом живые лошадиные силы уже начали вытесняться с улиц железными конями, чадящими выхлопными газами. В туманную погоду и ночью регулировщики надевали белые плащи и подсвечивали себя теми же небезопасными газовыми светильниками, подключаемыми к газовым баллонам или же непосредственно к газопроводу (рис. 2).
Мировой технический прогресс в это время неостановимо шел вперед в эру электричества и лампочек накаливания. Первые электрические светофоры также управлялись вручную. Они появились в стремительно автомобилизирующихся США в Кливленде в 1914 году. Североамериканский автопарк дорос к этому времени до 1,3 млн штук, что превышало количество авто в остальном мире. Важно отметить, что простейшую двухцветную коммутацию в ряде конструкций светофоров (рис. 3) приходилось сопровождать сменой поясняющих надписей STOP («стоп») и GO («иди»).
Способ светофорного регулирования, заимствованный у железных дорог, не имеющих по своей природе перекрестков, довольно быстро столкнулся с серьезной проблемой. В момент переключения с зеленого на красный свет у водителей не хватало времени для того, чтобы аккуратно и безопасно остановиться, особенно при высокой скорости движения, что приводило к тяжелым дорожно-транспортным происшествиям. В ряде американских городов ставились эксперименты по введению промежуточной фазы с одновременным включением зеленой и красной секций перед включением «полновесного» красного сигнала. Эта дополнительная фаза должна была предупреждать водителя о скорой смене права проезда, однако попытки такой простейшей модернизации не были признаны успешными. Был испробован и вариант с подачей звукового сигнала (свистка регулировщика) — но он также не прижился в отличие от аналогичного сигнала на железнодорожных переездах. В 1917 году инспектор полиции Детройта Вильям Потс (William Potts), прозванный позднее Мистер светофор, предложил ввести третий, дополнительный, переходный желтый сигнал светофора, в 1920 году эта идея была реализована и стала активно тиражироваться.
Дальнейшие модернизации
Всюду и всегда форма
должна следовать за функцией.
Луис Салливен,
архитектор и философ
Повышение скорости и интенсивности движения приводило к тому, что длительность желтого сигнала приходилось увеличивать. В результате выявилась необходимость получения водителем знания об остающемся времени горения каждого сигнала. Эта не до конца осознанная потребность создавала благоприятную почву для изобретательского процесса, имеющего существенные особенности в каждом регионе мира. Первоначально различия касались порядка размещения сигналов,
их цвета, горизонтального/вертикального расположения и пр.
До Второй мировой войны был подписан ряд международных протоколов
и конвенций об унификации дорожной сигнализации, однако лишь в 1949 году был выработан Женевский протокол о дорожных знаках и сигналах, окончательно закрепивший цвета и расположение сигналов светофора. Документ подписали несколько десятков стран. Затем в 1968 году
Протокол был заменен международной Венской конвенцией о дорожных знаках и сигналах. Работа по совершенствованию этого документа продолжается и в XXI веке. Последние два свода поправок к Конвенции вступили в силу в 1995 и в 2006 годах.
В процессе происходящих модернизаций изобретались варианты коммутации сигналов, призванные дать водителю более точную информацию о динамике их переключения. Среди последовательно
появлявшихся усовершенствований, опробованных на глазах ныне живущего поколения водителей, отметим следующие:
1. На переходе с красного сигнала на зеленый стали одновременно зажигать красный сигнал вместе с желтым (К+Ж), чтобы
водитель мог мгновенно отличать эту фазу от обратного (желтого) перехода с зеленого на красный и предпринимать адекватные действия — обеспечить своевременную остановку авто (на Ж) или вовремя переключить передачу, отжать сцепление и поставить ногу на педаль газа
для старта с перекрестка (на К+Ж).
2. В последние три секунды горения зеленый сигнал был сделан мигающим для обеспечения принятия водителем своевременного решения по плавному торможению либо по безостановочному
проезду перекрестка.
3. Введено табло (таймер) обратного отсчета времени (ТОО) для показа
секунд, оставшихся до выключения основного сигнала.
Чаще всего ТОО представляет собой двухразрядный семисегментный индикатор; его введение позволило предельно сократить длительность промежуточного желтого сигнала. Отдельно следует отметить, что, например, в США ТОО были разрешены только для пешеходных светофоров.
В поддержку этих модернизаций появились простейшие релейные автоматы управления светофорами, сменившие регулировщиков.
В дальнейшем автоматизация развилась до сложных контроллеров с адаптивным управлением и систем управления дорожным движением, охватывающих большое количество перекрестков. Подводя промежуточный итог, отметим, что в результате многодесятилетнего
развития сложился следующий порядок чередования основных фаз современного отечественного светофора: зеленый сигнал (+ ТОО) с его миганием в течение последних 3 с — желтый сигнал на время
≈3 с — красный сигнал (+ТОО) с горением желтого сигнала в последние ≈3 с — и далее снова зеленый. При этом в любой момент нахождения авто на подъезде или перед светофором водителю понятно, сколько
времени остается до переключения сигнала. Однако для этого ему приходится одновременно считывать состояние нескольких (до трех) секций светофора (включая ТОО).
Для облегчения данной процедуры в более поздних модификациях светофоров ТОО из одноцветного (белого или желтого) был преобразован в двухцветный, чтобы горящие цифры соответствовали цвету
основного включенного сигнала. Затем ТОО был и вовсе интегрирован в центральную желтую секцию, что упростило ускорило считывание сигналов. Однако получившееся при этом переносе уменьшение размера цифр отнюдь не улучшило их различимость на больших расстояниях.
В самых последних модификациях светофоров центральная секции с ТОО имеет форму квадрата со стороной, равной диаметру круга желтого сигнала (рис. 4), что существенно укрупнило размер цифр
и улучшило их восприятие.
Параллельно с процессом усовершенствования фазовых переходов шла работа по модернизации функциональных характеристик светофоров для возможности работы на самых разнообразных перекрестках и с разными видами транспорта. Появились светофоры для общественного транспорта
(трамваев), дополнительные стрелки для регулирования движения на сложных перекрестках, светофоры для пешеходов и для велосипедистов, светофоры для железнодорожных переездов, светофоры для реверсивных полос движения, светофоры для автоспорта и т. д. На рис. 5, заимствованном из отечественного пособия по изучению правил дорожного движения (ПДД), показаны основные варианты отечественных автодорожных светофоров.
Непредвзятому наблюдателю (где,
правда, найти такого?) это разнообразие сигналов вполне может показаться эклектическим нагромождением результатов творчества дизайнеров разных периодов, стран и школ. Действительно, возьмем
хотя бы запрещающий сигнал движения в каком-либо направлении. Он может отображаться в целом ряде вариаций: простой красный кружок, красное колечко вокруг погасшей боковой зеленой стрелки, красный косой крест (на реверсивном светофоре), перемигивающиеся красные кружки на железнодорожных переездах, красная вертикальная стрелка (!) и даже линейка светодиодов, подсвечивающая прилегающую к светофору часть опоры.
Если учесть еще и изображения запрещающих дорожных знаков с красным кольцом и косой чертой, то количествообразов, запрещающих движение, которые должен оперативно воспринимать
водитель, становится чрезмерным.
Тем не менее прослеживается довольно очевидная тенденция отхода от сигналов традиционных круглых огней, предписанных Конвенцией, — сегодня им придают индивидуальную форму, имеющую легко определяемое функциональное назначение. Известно, что для железнодорожных светофоров, ввиду необходимости считывания сложных
сигналов на дистанциях 1 км и более, применяется только сочетание разнесенных круглых огней. При этом еще в исследованиях Клода Шаппа было установлено, что огни одного цвета сливаются для зрителя, смотрящего на них с расстояния, примерно в 10 000 раз превосходящего промежуток между ними. Для автодорожных же светофоров, сигналы которых должны считываться с существенно меньших дистанций,
геометрическая форма секции может иметь значение, что неоднократно использовалось изобретателями. Ярким примером такого подхода служат
варианты светофоров, придуманные для облегчения восприятия сигналов водителями с нарушением цветового зрения.
На рис. 6 представлены проекты корейских и североамериканских дизайнеров, не нашедшие, правда, широкого признания. Существуют и аналогичные отечественные решения (рис. 7 и 8), которые, насколько
известно автору, не были опробованы даже на пилотных проектах.
Суть этих предложений заключается в том, чтобы снять часть ограничений
на вождение для людей с отклонениями в восприятии цвета (дальтонизмом). Как известно, доля мужчин с различными
нарушениями цветового восприятия может доходить до 8%, у женщин же дальтонизм встречается гораздо реже — менее 0,5%.
Медики выделяют четыре вида дальтонизма в зависимости от неразличения разных цветов: красных цветов — протанопия,
зеленых — дейтеранопия, синих — тританопия и ахроматопсия — полное отсутствие цветового зрения. При этом чаще всего не воспринимаются именно красный и зеленый цвета.
При проектировании светофоров важно также учитывать, что постановлением Правительства РФ от 29 декабря 2014 года
из всех видов дальтонизма в список противо показаний к управлению транспортными средствами включена только врожденная
полная цветовая слепота.
Поскольку интенсивность движения городского транспорта растет постоянно, то, по всей видимости, стоило бы пересмотреть существующие графические представления сигналов светофоров. При этом необходимо введение определенной систематизации, учитывающей многолетнюю дизайнерскую практику в данной области.
продолжение следует...