Сучасні світлофори можуть керуватися різноманітними системами – від стандартних комп’ютерів для контролю дорожнього руху до високорозвинених систем зі штучним інтелектом, які настільки «розумні», що здатні передбачати події та адаптуватися в реальному часі. Але як функціонували ці пристрої, що часом викликають роздратування через затори, до появи комп’ютерів? Розпочнімо з самого початку.
Перший автомобіль, що приводився в рух бензиновим двигуном потужністю 0.75 кінських сил, виїхав на вулиці Мангайма, Німеччина, у 1886 році. Однак перші світлофори використовувалися майже за 20 років до цього на перехресті Бридж-стріт і Грейт Джордж-стріт, що поблизу Вестмінстерського мосту в Лондоні, Англія. Це був 1868 рік, і сотні тисяч карет, запряжених справжніми кіньми, рухалися перевантаженими вулицями міста. Минуло понад 80 років, перш ніж перші комп’ютеризовані сигнали почали працювати у 1950-х роках (залежно від джерела, або в Торонто, Канада, або в Денвері, Колорадо).
Ті перші лондонські світлофори були створені залізничним інженером Дж.П. Найтом, який запозичив базову концепцію із залізничної галузі. Кожен світлофор керувався вручну єдиним поліцейським. У світлий час доби вони піднімали та опускали стрілки, встановлені на 6.7-метрових стовпах, які вказували водіям, чи можна їхати далі, чи слід зупинитися і поступитися дорогою зустрічному транспорту. Вночі полум’я, що живилося природним газом, освітлювало кольорове скло – зелене для руху, червоне для зупинки – щоб усі могли бачити сигнали. Виявилося, що ранні газові лінії були надзвичайно небезпечними, і вся система могла (і справді) вибухнути видовищно, завдаючи шкоди будь-якому офіцеру, що стояв біля основи стовпа, тому потрібні були зміни.
Червоне світло, зелене світло
Незважаючи на труднощі з початковою концепцією Найта, його геніальна ідея почала поширюватися. Невдовзі численні інтерпретації з’явилися у великих містах, що страждали від заторів, більшість з них використовували певне поєднання слів та/або кольорів і вимагали ручного управління офіцером, який стояв на вулиці весь день (і ніч). Все це змінилося на початку XX століття з поширенням електрики.
У 1910 році американський інженер Ернест Е. Сіррін отримав патент на «Систему дорожнього руху». Вона також базувалася на системі Найта, але нова система усувала необхідність людського втручання. Кожен стовп був обладнаний хрестоподібними скляними стрілками; одна показувала слово «Стоп», а інша – «Проїхати». Вони освітлювалися електрикою та були розроблені для обертання завдяки мотору, закопаному в землю безпосередньо під стовпом. Знаки вздовж одного маршруту були підключені для синхронної роботи і ефективно контролювали потік транспорту.
Два роки потому (1912), Лестер Фарнсворт Вайр, поліцейський у Солт-Лейк-Сіті, штат Юта, сконструював дерев’яну коробку, оснащену червоними та зеленими пофарбованими лампочками. Вона була встановлена на 3-метровому стовпі, а вся ця конструкція була приєднана до сусідніх кабелів трамвая для живлення. Кнопкове управління, яке все ще потрібно було активувати вручну, знаходилося в закритій будці та захищало офіцерів від несприятливих погодних умов. Вайр ніколи не патентував цю ідею, але вона стала зразком для численних майбутніх систем. Протягом наступних кількох років еволюція світлофорів прискорилася експоненціально, в першу чергу завдяки американцям.
Електрика оживляє світлофори
У 1914 році винахідник з Клівленда, штат Огайо, на ім’я Джеймс Годж створив набагато досконалішу версію розробок Вайра, яку назвали «першим у світі електричним світлофором». Його встановили на перехресті в Клівленді, штат Огайо (105-та вулиця та Юклід-авеню), 5 серпня 1914 року. На відміну від Вайра, Годж подав заявку на патент у 1913 році, ставши першою людиною, яка це зробила, але отримав його лише у 1918 році.
Ці «взаємопов’язані сигнали з високим відбивачем» складалися з 4.5-метрових стовпів на кожному куті перехрестя. На вершині були хрестоподібні стрілки з написами «Стоп» та «Рух», а також вже звичні червоні та зелені ліхтарі. Поліцейський сидів у піднесеній будці на тротуарі над натовпами пішоходів, що дозволяло йому бачити в усіх напрямках. Будка була обладнана опаленням і була безпосередньо підключена до місцевих відділів поліції та пожежної охорони, тому в разі надзвичайної ситуації офіцер міг вручну розчистити рух, дозволяючи екстреним службам швидше дістатися до місця призначення. Коли люди або транспортні засоби наближалися до перехрестя, офіцер активував миготливе червоне світло «стоп», щоб зупинити рух, або зелене світло, щоб «рухати» їх далі. Крім того, дзвіниці дзвонили відповідно до сигналів – один довгий дзвінок був для руху по Східній 105-й вулиці, а два – для мандрівників по Юклід-авеню. Безумовно, це було заплутано, відчуття, з яким водії стикаються навіть сьогодні.
У 1917 році Солт-Лейк-Сіті став місцем першої інтегрованої системи світлофорів, де шість перехресть були з’єднані та контролювалися одночасно. Але й ця система керувалася вручну.
Час – це все
У 1920 році поліцейський Вільям Поттс створив першу автоматичну чотиристоронню систему для Детройта, штат Мічиган, з’єднавши всі світлофори на одному перехресті так, щоб вони змінювалися одночасно. І ще одна новація – вона також була оснащена жовтим світлом, щоб попередити водіїв про майбутню зміну сигналу. (Цікаво, що додавання ще одного кольору до існуючих сигналів може бути на горизонті.) Тим часом у Лос-Анджелесі, штат Каліфорнія, п’ять світлофорів, встановлених уздовж Бродвею, вперше використовували червоне світло зі словом «Стоп» та зелене світло зі словом «Рух». Як і у випадку зі світлофорами Годжа, перед зміною сигналу дзвонили дзвіниці.
Х’юстон, штат Техас, у 1922 році став першим містом, де встановили таймери для світлофорів, нарешті усунувши необхідність ручного управління. Це швидко поширилося, особливо у великих містах, таких як Нью-Йорк, зменшивши кількість дорожніх регулювальників з 6000 до кількох сотень. У 1923 році афроамериканський винахідник Гарретт Морган з Клівленда, штат Огайо, запатентував автоматизований тристоронній світлофор Т-подібної форми, який додав всеспрямовану зупинку на перехресті та негайно зменшив кількість зіткнень. Компанія General Electric була настільки вражена, що, як повідомляється, заплатила 40 000 доларів за винахід Моргана.
Наприкінці 1920-х років системи дорожнього руху включали інші види датчиків, що зрештою призвело до встановлення сенсорних пластин у 1950-х роках. При підключенні до тодішніх новітніх комп’ютерів система могла визначати, коли транспортні засоби зупинялися на перехресті, і відповідно вмикати світло, що було значним покращенням порівняно зі застарілими попередньо встановленими таймерами. Комп’ютери дозволили збирати точні дані, що, в свою чергу, покращило схеми дорожнього руху і призвело до сьогоднішніх «розумних» та повністю автоматизованих систем.
