3. Светофоры
|
|
3.1. Значение и чередование сигналов
Светофоры предназначены для поочередного пропуска участников движения через определенный участок улично-дорожной сети, а также для обозначения опасных участков дорог. В зависимости от условий светофоры применяются для управления движением в определенных направлениях или по отдельным полосам данного направления: в местах, где встречаются конфликтующие транспортные, а также транспортные и пешеходные потоки (перекрестки, пешеходные переходы); по полосам, где направление движения может меняться на противоположное; на железнодорожных переездах, разводных мостах, причалах,паромах, переправах; при выездах автомобилей спецслужб на дороги с интенсивным движением; для управления движением транспортных средств общего пользования.
Порядок чередования сигналов, их вид и значение, принятые в России, соответствуют международной Конвенции о дорожных знаках и сигналах. Сигналы чередуются в такой последовательности: красный красный с желтым - зеленый - желтый - красный...
При отсутствии дополнительной секции красный немигающий сигнал запрещает движение по всей ширине проезжей части. остальные разновидности красного сигнала имеют специальное назначение: контурная черная стрелка на красном фоне круглой формы запрещает движение в сторону, указанную стрелкой; косой красный крест на черном фоне квадратной формы запрещает въезд на полосу движения, над которой он расположен; красный силуэт стоящего человека запрещает движение пешеходам; красный мигающий сигнал или два красных попеременно мигающих сигнала запрещают выезжать на железнодорожный переезд, разводной мост, причал паромной переправы и в другие места, представляющие особую опасность для движения.
Желтый немигающий сигнал обязывает к остановке перед стоп-линией всех водителей, за исключением тех, которые уже не могли бы остановиться с учетом требований безопасности движения. Желтый сигнал, подключенный к красному, предупреждает о незамедлительном включении зеленого сигнала. Желтый мигающий сигнал не запрещает движение и применяется для обозначения перекрестков, которые могут быть не замечены водителями на расстоянии, достаточном для остановки транспортного средства.
Зеленый немигающий сигнал при отсутствии каких-либо дополнительных ограничений, а также дополнительной секции светофора разрешает движение по всей ширине проезжей части во всех направлениях. Зеленый мигающий сигнал предупреждает о конце разрешающего такта.
Разновидности зеленого сигнала и их назначение следующие: контурная черная стрелка на зеленом фоне круглой формы, а также зеленая стрелка на черном фоне круглой формы - разрешают движение в сторону стрелки; зеленая стрелка, на черном фоне квадратной формы направленная вниз, разрешает движение по полосе, над которой расположен светофор; сигнал в виде зеленого силуэта идущего человека разрешает движение пешеходов.
Зеленая стрелка дополнительной секции светофора разрешает движение в сторону, указываемую стрелкой, независимо от сигнала основного светофора. При этом красный сигнал основного светофора лишает водителей, движущихся в сторону включенной зеленой стрелки дополнительной секции, преимущественного права проезда. Выключенная секция запрещает движение в направлении стрелки этой секции даже при включенном зеленом сигнале основного светофора.
Разрешенное направление движения для транспортных средств зависит от сочетания включенных сигналов верхнего и нижнего ряда специального светофора (в случае его применения). При выключенном нижнем сигнале движение запрещено во всех направлениях.
3.2. Типы светофоров.
Светофоры можно классифицировать по их функциональному назначению (транспортные, пешеходные); по конструктивному исполнению (одно-, двух- или трехсекционные, трехсекционные с дополнительными секциями); по их роли, выполняемой в процессе управления движением (основные, дублеры и повторители).
В приложении 1 показаны некоторые светофоры, применяемые в нашей стране для управления дорожным движением. В соответствии с ГОСТ 25695-83 "Светофоры дорожные. Общие технические условия" они делятся на две группы: транспортные и пешеходные. Светофоры каждой группы, в свою очередь, подразделяются на типы и разновидности исполнения. Имеются семь типов транспортных светофоров и два типа пешеходных. Каждый светофор имеет свой номер. Первая цифра номера означает группу (1 - транспортный светофор, 2 - пешеходный), вторая цифра - тип светофора, третья цифра (или число) - разновидность его исполнения.
Транспортные светофоры типа 1 (без учета сигналов дополнительных секций) и типа 2 имеют три сигнала круглой формы диаметром 200 или 300 мм, расположенных вертикально. Как исключение, для светофоров типа 1 допускается горизонтальное расположение сигналов. Последовательность расположения сверху вниз (слева направо): красный, желтый, зеленый.
Дополнительные секции применяются только со светофорами типа 1 с вертикальным расположением сигналов и имеют сигнал в виде стрелки на черном фоне круглой формы.
Для лучшего распознавания водителем дополнительной секции (особенно в темное время суток) на линзе основного зеленого сигнала светофора наносят контуры стрел, указывающих разрешенные этим сигналом направления движения. С этой же целью при наличии дополнительных секций светофор оборудуется белым прямоугольным экраном, выступающим за габариты светофора. Расположение секций зависит от направления стрелки.
Для транспортных светофоров типа 2 контуры стрелок, указывающих разрешенное (запрещенное) направление движения, наносят на всех линзах. При этом в отличие от красного и желтого сигналов зеленый сигнал светофоров этого типа представляет собой зеленую стрелку на черном фоне. Под светофорами или над ними располагают таблички белого цвета с изображением стрелок, указывающих то же направление, что и контуры стрелок на линзах.
Светофоры типа 1 применяются для регулирования всех направлений движения на перекрестке. Допускается их использование и перед железнодорожными переездами, пересечениями с трамвайными и троллейбусными линиями, сужениями проезжей части и т.д. Светофоры типа 2 применяются для регулирования движения в определенных направлениях (указанных на линзах стрелками) и только в тех случаях, когда транспортный поток в этих направлениях не имеет пересечений или слияний с другими транспортными или пешеходными потоками (бесконфликтное регулирование). При достаточно широкой проезжей части с числом полос на подходе к перекрестку более четырех целесообразно светофоры этого типа использовать для регулирования движения по полосам.
Специфика использования светофоров типа 2, связанная с бесконфликтным регулированием, не позволяет их совместную установку со светофорами типа 1 на одном подходе к перекрестку. Исключение составляет случай, когда транспортные потоки отделены друг от друга приподнятыми островками, или разделительными полосами. Таким образом в пределах одной проезжей части водитель должен видеть светофоры одного типа.
Транспортные светофоры типа 3 применяются в качестве повторителей сигналов светофоров типа 1. По своему внешнему виду они напоминают светофоры этого типа, однако в отличие от них имеют меньшие габаритные размеры и диаметры сигналов 100 мм. Если основной светофор (типа 1) имеет дополнительную секцию то светофор-повторитель также оборудуется дополнительной секцией естественно уменьшенного размера.
Светофоры типа 3 размещают под основным светофором на высоте 1,5-2 м от проезжей части, если затруднена видимость сигналов основного светофора для водителя, остановившегося у стоп-линии. Светофоры этого типа могут применяться также для управления велосипедным движением в местах пересечения дороги с велосипедной дорожкой. В этом случае над ними укрепляют табличку белого цвета с изображением символа велосипеда.
Транспортные светофоры типа 4 применяют для управления въездами на отдельные полосы движения. Такая необходимость возникает, например, при организации реверсивного движения. Светофоры этого типа устанавливают над каждой полосой в ее начале. Они имеют горизонтальное расположение сигналов: слева - в виде косого красного креста; справа - в виде зеленой стрелки, направленной острием вниз. Оба сигнала выполняются на черном фоне прямоугольной формы.
Габаритные размеры каждого символа 450 500 мм.
Светофоры типа 4 могут применяться со светофорами типа 1, если реверсивное движение организовано не по всей ширине проезжей части. В этом случае действие светофоров типа 1 не распространяется на полосы с реверсивным движением. Запрещается въезд а полосу, ограниченную с обеих сторон двойной прерывистой линией (разметка 1.9), при отключенном светофоре типа 4, расположенного над этой полосой. В противном случае возникает возможность выезда навстречу движения (например, при перегорании ламп красного сигнала одного из светофоров полосы).
Транспортный светофор типа 5 имеет четыре сигнала бело-лунного цвета круглой формы диаметром 100 мм. Подобный светофор применяют в случае бесконфликтного регулирования движения транспортных средств общего пользования (трамваев, маршрутных автобусов, троллейбусов), движущихся по специально выделенной полосе. Однако даже в этих случаях необходимость в установке светофоров типа 5 нередко отпадает: схема организации движения на перекрестке обеспечивает бесконфликтный пропуск транспортных средств указанных видов вместе с общим потоком, и светофоры типа 5 лишь повторяют значения сигналов светофоров типа 1 или 2.
При отсутствии специально выделенных полос для транспортных средств общего пользования или возможности их бесконфликтного пропуска применение светофоров типа 5 становится бессмысленным. Управление движением осуществляется светофорами типа 1 или 2.
Транспортные светофора типа 6 имеют два (реже один) красный сигнал круглой формы диаметром 200 или 300 мм, расположенных горизонтально и работающих в режиме попеременного мигания. При разрешении движения транспортных средств сигналы выключаются. Светофоры этого типа устанавливаются перед железнодорожными переездами, разводными мостами, причалами железнодорожных переправ, в местах выезда на дорогу транспортных средств спецслужб.
Светофор типа 7 имеет один сигнал желтого цвета, постоянно работающий в режиме мигания. Его применяют на нерегулируемых перекрестках повышенной опасности.
Транспортные светофоры типа 8 имеют два расположенных вертикально сигнала красного и зеленого цветов круглой формы диаметром 200 и 300 мм. Их применяют при временном сужении проезжей части, когда организуют попеременное движение по одной полосе, а использование для этих целей знаков приоритета затруднено в силу ограниченной видимости на этом участке дороги. Кроме этого, светофоры типа 8 применяют также для управления малоинтенсивным движением на внутренних территориях гаражей, предприятий и организаций, где, как правило, введены ограничения скорости. В перечисленных случаях допускается и использование наиболее распространенных светофоров типа 1, однако светофоры типа 8, отличающиеся от них отсутствием желтого сигнала, указывают на специфику условий движения.
Пешеходные светофоры имеют два вертикально расположенных сигнала круглой или квадратной формы с диаметром круга или стороной квадрата 200 или 300 мм. Верхний сигнал - красный силуэт стоящего пешехода, нижний - зеленый силуэт идущего пешехода. Оба силуэта выполняются на черном фоне.
Согласно ГОСТ 23457-86, пешеходными светофорами оборудуют все пешеходные переходы на управляемом светофорами перекрестке. При этом, если не обеспечен бесконфликтный пропуск пешеходов, зеленый сигнал должен работать в мигающем режиме, предупреждая пешеходов и водителей о возможности просачивания транспортных средств через пешеходные потоки.
Для всех типов светофоров при наличии двух вариантов сигнала (200 или 300 мм) светофоры с большим размером сигнала устанавливают на магистральных улицах и площадях, на дорогах с максимально допустимой скоростью движения более 60 км/ч, а также при неблагоприятных условиях видимости. Таким образом обеспечивается лучшее восприятие сигналов участниками движения. Кроме этого, увеличенные размеры сигналов подчеркивают характер дороги, на которой находится водитель. С этой же целью перед пересечениями с указанными дорогами со стороны, где были светофоры с диаметром сигнала 200 мм, устанавливают светофор с увеличенным диаметром (300 мм) красного сигнала.
3.3. Критерии ввода светофорной сигнализации.
Введение светофорного регулирования ликвидирует наиболее опасные конфликтные точки, что способствует повышению безопасности движения. Вместе с тем появление светофора на перекрестке, вызывает транспортные задержки даже на главной дороге, порой весьма значительные из-за характерной для этой дороги высокой интенсивности движения и господствующего в настоящее время жесткого программного регулирования. Таким образом, введение светофорного регулирования является не всегда оправданным и зависит прежде всего от интенсивности конфликтующих потоков и от числа и тяжести ДТП.
В соответствии с ГОСТ 23457-86 "Технические средства организации дорожного движения. Правила применения" транспортные светофоры типов 1 и 2, а также пешеходные светофоры следует устанавливать на перекрестках и пешеходных переходах при наличии хотя бы одного из следующих условий.
Условие 1 задано в виде сочетаний критических интенсивностей движения на главной и второстепенной дорогах (табл. 1). Введение светофорного регулирования считается оправданным, если наблюдаемая на перекрестке интенсивность конфликтующих транспортных потоков в течении каждого из любых 8 часов обычного рабочего дня не менее заданных сочетаний.
Условие 2 задано в виде сочетания критических интенсивностей конфликтующих транспортного и пешеходного потоков. Введение светофорного регулирования считается оправданным, если в течении каждого из любых 8 часов рабочего дня по дороге в двух направлениях движется не менее 600 ед./час (для дорог с разделительной полосой 1000 ед./час) транспортных средств и в то же время эту улицу переходят в одном, наиболее загруженном направлении не менее 150 чел. в час.
Для населенных пунктов с населением менее 10000 человек, значения критических интенсивностей движения, оговоренные условиями 1 и 2, снижаются на 30%.
Условие 3 заключается в том, что светофорное регулирование вводится, когда условия 1 и 2 целиком не выполняются, но оба выполняются не менее чем на 80%.
Условие 4 задано определенным числом ДТП. Введение светофорного регулирования считается оправданным, если за последние 12 месяцев на перекрестке произошло не менее 3 ДТП (которые могли бы быть предотвращены при наличии светофорной сигнализации) и хотя бы одно из условий 1 и 2 выполняется не менее чем на 80%.
Перевод светофоров на режим желтого мигающего сигнала (или применение для этих целей специального транспортного светофора типа 7) осуществляют при снижении интенсивности движения до 50% от норм, оговоренных условиями 1 и 2. Кроме этого, светофоры типа 7 могут применяться и при более низкой интенсивности на опасных участках, где не обеспечена видимость на расстоянии, достаточном для остановки транспортного средства в случае необходимости.
Табл.1. Сочетание критических интенсивновностей потоков на главной и второстепенной дорогах, необходимых для установки светофоров.
г===============================T================T===============¬
¦ Число полос движения ¦Интенсивность ¦Интенс. движ. ¦
¦ в одном направлении ¦движения по ¦по второстеп. ¦
¦---------------T---------------¦главной дороге ¦дороге в одном ¦
¦ Главная ¦ Второстепенная¦в двух направле-¦наиболее загр. ¦
¦ дорога ¦ дорога ¦ниях ед./час ¦напр. ед./ч ¦
¦===============+===============+================+===============¦
¦ 1 ¦ 1 ¦ 750 ¦ 75 ¦
¦ ¦ ¦ 670 ¦ 100 ¦
¦ ¦ ¦ 580 ¦ 125 ¦
¦ ¦ ¦ 500 ¦ 150 ¦
¦ ¦ ¦ 410 ¦ 175 ¦
¦ ¦ ¦ 380 ¦ 190 ¦
¦---------------+---------------+----------------+---------------¦
¦ 2 или более ¦ 1 ¦ 900 ¦ 75 ¦
¦ ¦ ¦ 800 ¦ 100 ¦
¦ ¦ ¦ 700 ¦ 125 ¦
¦ ¦ ¦ 600 ¦ 150 ¦
¦ ¦ ¦ 500 ¦ 175 ¦
¦ ¦ ¦ 400 ¦ 200 ¦
¦---------------+---------------+----------------+---------------¦
¦ 2 или более ¦ 2 или более ¦ 900 ¦ 100 ¦
¦ ¦ ¦ 825 ¦ 125 ¦
¦ ¦ ¦ 750 ¦ 150 ¦
¦ ¦ ¦ 675 ¦ 175 ¦
¦ ¦ ¦ 600 ¦ 200 ¦
¦ ¦ ¦ 525 ¦ 225 ¦
¦ ¦ ¦ 480 ¦ 240 ¦
L===============¦===============¦================¦===============-
Перечисленные положения разработаны с учетом зарубежного опыта и специфики наших условий. Соблюдение этих положений в принципе должно обеспечить экономическую целесообразность введения светофорного регулирования. Вместе с тем, в каком бы виде не были представлены указанные нормативы, они не смогут охватить всего многообразия случаев, встречающихся на практике. Поэтому, рассматривая условия 1 - 4 в качестве критериев введения светофора, необходимо в каждом конкретном случае проводить технико-экономический анализ. При соответствующем обосновании светофоры могут быть установлены на перекрестке и при невыполнении условий 1 - 4.
Сущность технико-экономического анализа заключается в сравнении годовых суммарных приведенных затрат, связанных с движением через перекресток конфликтующих транспортных потоков для случаев отсутствия и наличия на том же перекрестке светофорного регулирования.
На нерегулируемом перекрестке суммарные, приведенные к году затраты (ПЗн) складываются из потерь народного хозяйства, связанных с транспортными задержками на второстепенной дороге, и ущерба от ДТП. При наличии светофорной сигнализации суммарные затраты (ПЗр) складываются из потерь от транспортных задержек на главной и второстепенной дорогах, ущерба от ДТП а также затрат, связанных со стоимостью, установкой и эксплуатацией технических средств.
Введение светофорного регулирования на перекрестке является целесообразным, если отношение ПЗн/ПЗр>1.
3.4. Конструкция светофоров.
Светофор состоит из отдельных секций, каждая из которых предназначена для определенного сигнала. В зависимости от типа светофора секции могут иметь различные конструктивные особенности (форма и размеры сигнала, особенности символа, источника света, светофильтра и т.д.). Общим для всех секций является наличие оптического устройства.
Светофор состоит из секций, соединенных между собой резьбовыми пустотелыми втулками, через которые пропущены провода. Секция представляет собой корпус с крышкой и противосолнечным козырьком.
В крышке смонтировано оптическое устройство, состоящее из отражателя, цветного светофильтра, резинового кольца-уплотнителя и подвижного стакана с электролампой. При перемещении стакана нить лампы устанавливается в фокусе отражателя.
Тенденция развития современных конструкций светофоров заключается в совершенствовании основных элементов светооптической системы: источника света, светофильтра, отражателя, а также надежности конструкции в целом.
В качестве источников света применяют лампы накаливания общего и специального назначения. Известны конструкции, где в качестве источника света используют газосветные трубки или излучающие диоды. Основным недостатком ламп накаливания общего назначения являются большая протяженность нити, которая плохо поддается фокусировке, и низкая виброустойчивость ламп. Кроме того, они имеют сравнительно малый срок службы (500-800 ч.), обусловленный специфическим режимом работы. Повышение срока службы ламп идет по пути применения специальных наполнителей (криптон), усложнения технологии изготовления нити накаливания, увеличения числа держателей нити.
В некоторых конструкциях светофоров в качестве источника света используются низковольтные галогенные лампы. Обладая при малых размерах повышенной удельной светоотдачей и компактной нитью, эти лампы хорошо фокусируются. Однако широкого распространения они не получили вследствие их сравнительно высокой стоимости и необходимости применения повышающих трансформаторов.
В светофорах применяются светофильтры-рассеиватели и светофильтры-линзы. Первые обеспечивают необходимое перераспределение светового потока в пространстве. Для этих целей на их внутренней стороне формируется узорчатый, призматический, ромбический или каплевидный рисунок. Важной характеристикой является угол светорассеяния - наибольший угол, в пределах которого сила света уменьшается вдвое по сравнению с ее осевым значением.
Светофильтры-линзы способствуют концентрации светового потока. Их использование позволяет отказаться от использования отражателя и уменьшить размер сигнала (транспортные светофоры типов 3 и 5). Светофоры с такими светофильтрами применяют, когда видимость сигнала должна быть обеспечена в достаточно узких пределах - на одной-двух полосах движения.
Конструкция отражателя характеризуется двумя основными внутренними поверхностями: параболоидной, обеспечивающих концентрацию светового потока, и конической (или цилиндрической), предназначенной для увеличения глубины отражателя и тем самым уменьшения выгорания красителя светофильтра. В конструкции современных светофоров фокальную плоскость отражателя максимально приближают к плоскости светового отверстия, за которой начинается балластная (нерабочая) коническая поверхность.
Самым распространенным антифантомным устройством является противосолнечный козырек. Однако при низком положении солнца (в направлении восток-запад, запад-восток) может возникнуть одновременное свечение всех сигналов светофора. Известно несколько методов, позволяющих устранить фантомный эффект и получивших распространения в практике регулирования. Как правило, они связаны с некоторыми изменениями в конструкции отражателя или светофильтра. Отражатель с так называемым антифантомным крестом представляет собой взаимно перпендикулярные сегментные пластины с прорезями для размещения галогенной лампы. Луч света, попадающий от постороннего источника на отражатель, отклоняется и поглощается зачерненной поверхностью пластин. В то же время пластины практически полностью пропускают лучи от лампы светофора. Други решением является установка перед светофильтром рассеивателем специальной антифантомной линзы, имеющей пилообразный профиль. Луч солнца, попадая на на наклонную поверхность, отбрасывается на зачерненную горизонтальную ступеньку и поглощается. Известны также методы устранения фантомного эффекта путем установки перед внутренней поверхностью светофильтра перегородки сотовой конструкции, которая пропускает горизонтальный световой поток оптического устройства светофора, однако задерживает солнечные лучи, если они имеют хотя бы небольшое отклонение по горизонтали.
