التاريخ المبكر لإشارات المرور
قبل ظهور إشارات المرور الكهربائية، تم تطوير إشارات المرور المبكرة للمساعدة في تنظيم العدد المتزايد من المركبات في شوارع المدينة. منذ روما القديمة، كان يتم التحكم في حركة المرور من قبل "مراقبي المرور" المواطنين الذين يستخدمون إيماءات اليد والأبواق لتوجيه العربات والعربات.
تم تركيب أول إشارة مرور حديثة في لندن، إنجلترا في ديسمبر 1868 بالقرب من مجلسي البرلمان. لقد كانت إشارة مضاءة بالغاز يتم تشغيلها يدويًا بواسطة ضابط شرطة يقوم بإدارة الرافعة لتغيير الضوء. كان للضوء ذراعان يمتدان أفقيًا للإشارة إلى "توقف" وبزاوية للإشارة إلى "تابع بحذر". لم تدم إشارة المرور الأولى طويلاً، إذ انفجرت في يناير 1869 مما أدى إلى إصابة العامل. ومع ذلك، فقد ترسخ هذا المفهوم.
بحلول أوائل القرن العشرين، كانت إشارات المرور اليدوية مستخدمة في المدن الكبرى مثل نيويورك وديترويت وكليفلاند. استخدمت هذه الإشارات أذرع الإشارة أو المجاذيف وكان يديرها رجال الشرطة. وعلى الرغم من كونها مفيدة، إلا أن هذه الإشارات المبكرة كانت محدودة في إدارة حركة مرور السيارات المتزايدة. لقد فتح تطوير إشارات المرور الكهربائية الآلية الباب أمام أنظمة التحكم في حركة المرور التي نعرفها اليوم.
أول إشارات المرور الكهربائية
في أوائل القرن العشرين، مع زيادة عدد المركبات على الطرق بشكل مطرد، بدأت إشارات المرور التي يتم تشغيلها يدويًا تشكل تحديات في تنظيم تدفق حركة المرور بكفاءة. قاد هذا المخترعين إلى البدء في استكشاف إشارات المرور الكهربائية الآلية.
تم تطوير أول إشارات مرور كهربائية في عام 1912 وتم تركيبها في سولت ليك سيتي وديترويت. تم بناء هذه الأضواء الآلية بواسطة شركة إشارات المرور الأمريكية، وتستخدم الأضواء الحمراء والخضراء للإشارة إلى التوقف والانطلاق. تم تشغيل الأضواء يدويًا بواسطة شرطي يقوم بدفع رافعة داخل حجرة التحكم لتغيير الأضواء. على الرغم من أن نطاقها محدود للغاية، إلا أن إشارات المرور الكهربائية الأولى هذه كانت علامة بارزة في إدارة حركة المرور من خلال إدخال الإشارات الآلية.
على مدى العقد التالي، تم إجراء تحسينات مختلفة، مثل إدخال الجرس لتنبيه ضباط الشرطة قبل تغيير الضوء. بحلول عشرينيات القرن العشرين، بدأت المزيد من المدن الأمريكية في تركيب إشارات المرور الآلية التي طورتها مجموعة متنوعة من المخترعين والمصنعين. على الرغم من أنها لا تزال بدائية وفقًا لمعايير اليوم، إلا أن إشارات المرور الكهربائية المبكرة هذه مهدت الطريق لأنظمة إشارات المرور المحوسبة الحديثة المستخدمة في جميع أنحاء العالم.
أتمتة إشارات المرور
في أوائل القرن العشرين، كان لا يزال يتم التحكم في إشارات المرور يدويًا من قبل ضباط الشرطة أو منظمي المرور. وأدى ذلك إلى تناقضات، وكان على الضباط في كثير من الأحيان الوقوف في منتصف التقاطعات طوال اليوم لتوجيه حركة المرور. لقد كانت مهمة خطيرة ومملة.
وبحلول عشرينيات القرن العشرين، كانت التكنولوجيا قد تقدمت بما يكفي للبدء في تطوير إشارات مرور آلية يمكن تشغيلها على توقيتات ثابتة دون مشغلين بشريين. تم تركيب واحدة من أولى إشارات المرور الأوتوماتيكية في هيوستن، تكساس في عام 1922. استخدمت هذه التقنية الجديدة دوائر ترحيل موقوتة تعمل على تدوير الأضواء من الأخضر إلى الأصفر إلى الأحمر. وقد ساعد ذلك في توفير الاتساق في توقيت إشارات المرور وسمح للتقاطعات بالعمل بأمان دون وجود ضابط مرور دائم.
كما أدى تركيب إشارات المرور الأوتوماتيكية إلى تحرير موارد الشرطة للقيام بواجبات أخرى. وعلى مدى العقد التالي، بدأت المدن الأمريكية الكبرى في تركيب أنظمة الإشارات الآلية. أدى هذا إلى تخفيف الازدحام المروري وتحسين السلامة حيث لم تعد التقاطعات المزدحمة تتطلب التحكم اليدوي. وعلى الرغم من النظرة الأولية بشيء من الشك، إلا أنه تم اعتماد إشارات المرور الآلية بسرعة باعتبارها ابتكارًا لا غنى عنه.
لقد مهد اعتماد إشارات المرور الآلية الطريق لأنظمة التحكم المرورية الحديثة الموجودة لدينا اليوم. لقد أدت الإمكانيات المحددة التوقيت والآلية التي قدمها المبتكرون الأوائل مثل إشارة المرور المثبتة في هيوستن، تكساس إلى تحويل التقاطعات المزدحمة وشوارع المدينة.
أول إشارة مرور ثلاثية الألوان
في عام 1920، اخترع ضابط الشرطة ويليام بوتس من ديترويت بولاية ميشيغان إشارة المرور ثلاثية الألوان. في ذلك الوقت، لم يكن لدى ديترويت سوى نظام إشارات مرور بدائي يتكون من إشارة يدوية باللونين الأحمر والأخضر. وبينما كان بوتس يوجه حركة المرور، أدرك الحاجة إلى ضوء تحذير ثالث "أصفر" لتحسين تدفقات حركة المرور والسلامة.
بفضل خلفيته في الهندسة الكهربائية وتصميم الإشارات، وضع بوتس خططًا لإشارة مرور آلية ثلاثية الألوان. قام ببناء وتركيب أول إشارة مرور ثلاثية الألوان عاملة في ديترويت عند تقاطع شارع ميشيغان وشارع وودوارد. كان لتصميم إشارات المرور الخاصة ببوتس تأثيرًا حاسمًا، حيث قدم النظام القياسي باللون الأحمر والأصفر والأخضر المستخدم في إشارات المرور حول العالم اليوم.
أصبح تسلسل الضوء المرمز بالألوان الخاص ببوتس باللون الأحمر للتوقف، والأخضر للانطلاق، والأصفر لمسح التقاطع معتمدًا عالميًا. أدى هذا إلى جلب النظام والسلامة إلى التقاطعات المزدحمة، مع إرساء الأساس لأنظمة إشارات المرور الآلية. على الرغم من التحسينات التي تم إجراؤها على مر العقود، إلا أن نظام الألوان الثلاثة الذي ابتكره ويليام بوتس، مبتكر ديترويت، يظل هو المعيار لإشارات المرور على مستوى العالم.
انتشار إشارات المرور في الولايات المتحدة
بحلول أواخر عشرينيات القرن العشرين، أصبحت إشارات المرور عنصرًا مقبولًا وحيويًا لإدارة حركة مرور المركبات والمشاة في المدن الأمريكية الكبرى. مع استمرار نمو عدد السيارات على الطريق بشكل كبير، كان التحكم في التقاطعات المزدحمة أمرًا بالغ الأهمية. في حين ظهرت إشارات المرور لأول مرة في المدن الكبرى مثل نيويورك وديترويت، فإنها سرعان ما انتشرت إلى مدن أصغر ولكنها تتوسع بسرعة في جميع أنحاء البلاد.
بحلول عام 1930، كانت كل مدينة رئيسية في الولايات المتحدة تقريبًا قد قامت بتركيب إشارات مرور تعمل بالكهرباء، ذات ألوان حمراء وصفراء وخضراء، لتنسيق التدفق المنظم لحركة المرور. تسارع اعتماد هذه الفكرة بشكل كبير خلال عشرينيات القرن العشرين، حيث قامت أكثر من 700 مدينة أمريكية بتثبيت إشارات مرور متعددة عند التقاطعات المزدحمة. وسرعان ما حذت مدن مثل لوس أنجلوس، وشيكاغو، وفيلادلفيا، وسان فرانسيسكو حذو نيويورك في تنفيذ الإشارات الآلية. أصبحت إشارات المرور جزءًا مميزًا من المشهد الحضري، مما أدى إلى إرساء النظام في الشوارع الفوضوية. لقد قاموا بتنظيم كل شيء بدءًا من العربات المتقاطعة وحتى حركة مرور السيارات الكثيفة.
ساعد توحيد أنظمة إشارات المرور في تسهيل انتشارها السريع عبر الولايات المتحدة. مع اعتماد المزيد من المدن للنموذج الأحمر والأصفر والأخضر، أصبح السائقون معتادين على الإشارات المتسقة، مما جعل الامتثال أمرًا بديهيًا. ساعدت الرابطة الأمريكية لمسؤولي الطرق السريعة بالولاية في تشجيع التصاميم القياسية. بحلول بداية ثلاثينيات القرن العشرين، أصبحت إشارات المرور جزءًا لا يتجزأ من الحياة الحضرية الحديثة في جميع أنحاء البلاد.
تطوير أنظمة إشارات المرور
في الأيام الأولى لإشارات المرور، كانت الإشارات عند كل تقاطع تعمل بشكل مستقل دون أي تنسيق. تسبب هذا في إحباط السائقين لأنهم غالبًا ما يصطدمون بأضواء حمراء عند تقاطعات متعددة على التوالي. كان من الواضح أن هناك حاجة إلى نوع من النظام الآلي لمزامنة إشارات المرور.
في الخمسينيات والستينيات، تم تطوير أنظمة التحكم المحوسبة التي يمكن أن تنسق توقيت إشارات المرور. سمح ذلك للمهندسين ببرمجة الإشارات لإنشاء موجات خضراء، مما يعني إشارات خضراء مؤقتة تسمح بتدفق حركة المرور بسلاسة على شريان رئيسي. تم تطوير أول نظام تحكم بإشارات المرور المحوسبة في تورونتو، كندا في الخمسينيات.
بحلول الستينيات، كانت معظم إشارات المرور في الولايات المتحدة مرتبطة بأنظمة التحكم المحوسبة. تستخدم هذه الأنظمة حلقات كهرومغناطيسية مدفونة تحت الرصيف للكشف عن وجود المركبات عند التقاطعات. تقوم أجهزة الكشف عن الحلقات بإرسال البيانات إلى كمبيوتر مركزي يمكنه ضبط توقيت الأضواء وفقًا لذلك للحفاظ على حركة المرور بكفاءة. يمكن برمجة الأنظمة لتغيير خطط التوقيت حسب الوقت من اليوم.
ظهرت أنظمة التحكم في حركة المرور الأكثر تقدمًا في وقت لاحق. يمكنها اكتشاف ظروف حركة المرور بشكل فعال على جميع الطرق المؤدية إلى التقاطع والاستجابة في الوقت الفعلي للتغيرات في تدفق حركة المرور. ومع ظهور المدن الذكية، أصبح بإمكان إشارات المرور الآن التواصل مع المركبات، وضبط التوقيت بناءً على الحوادث أو إغلاق الطرق، والتكامل مع البنية التحتية الأخرى للمدينة.
مميزات اشارات المرور الحديثة
لقد قطعت إشارات المرور اليوم شوطا طويلا منذ الأيام الأولى للإشارات الضوئية اليدوية باللونين الأحمر والأخضر. تشتمل إشارات المرور الحديثة على مجموعة من الميزات المبتكرة:
- إشارات المشاة: تشتمل العديد من إشارات المرور الآن على ضوء إضافي وزر مخصص للمشاة. عند الضغط على الزر، فإنه سيتم تغيير الأضواء للسماح للمشاة بالسير بأمان عبر التقاطع. تحتوي بعض الأضواء أيضًا على نغمة مسموعة للإشارة إلى الوقت الآمن لعبور المشاة ضعاف البصر.
- مؤقتات العد التنازلي: تتضمن العديد من أضواء عبور المشاة مؤقتًا رقميًا للعد التنازلي يشير إلى عدد الثواني المتبقية قبل أن يتغير الضوء. يتيح ذلك للمشاة معرفة ما إذا كان لديهم الوقت للعبور بأمان. تحتوي بعض إشارات مرور السيارات أيضًا على عد تنازلي يوضح الثواني حتى يتغير الضوء.
- أجهزة الاستشعار: يتم تركيب أجهزة استشعار ذكية للكشف عن وجود المركبات المنتظرة عند التقاطعات. يسمح ذلك لنظام إشارات المرور بضبط أنماط الإضاءة وتحسينها ديناميكيًا بناءً على تدفق حركة المرور الفعلي بدلاً من جدول زمني ثابت. تساعد المستشعرات في تقليل أوقات الانتظار.
- الكاميرات: يمكن ربط كاميرات المرور بأنظمة المرور الذكية لمراقبة التقاطعات وتغذية البيانات لتحسين أنماط إشارات المرور. تسمح الكاميرات أيضًا للسلطات بتحديد المخالفات المرورية.
- الاستباقية لمركبات الطوارئ: يمكن أن تتلقى إشارات المرور إشارات من مركبات الطوارئ المقتربة لتغيير الأضواء على الفور للسماح بالمرور السريع. وهذا يساعد سيارات الإسعاف وسيارات الإطفاء وسيارات الشرطة على التحرك بأمان عبر التقاطعات.
- التحكم التكيفي: تعمل أنظمة المرور "الذكية" الجديدة على تكييف أنماط الإضاءة ديناميكيًا باستخدام الخوارزميات التي تأخذ في الاعتبار ظروف حركة المرور والازدحام والحوادث والمتغيرات الأخرى لتحسين تدفق حركة المرور في الوقت الفعلي . هذا هو الجيل القادم من التحكم في حركة المرور سريع الاستجابة.
- مصابيح LED: أصبحت مصابيح LED الموفرة للطاقة وطويلة الأمد معيارًا لإشارات المرور. بعض إشارات المرور LED تعمل بالطاقة الشمسية بالكامل.
ويهدف التطور المستمر لقدرات الإشارات الضوئية إلى جعل التقاطعات أكثر أمانًا وتقليل الازدحام وأوقات الانتظار لكل من المركبات والمشاة.
ابتكارات إشارات المرور
في حين أن تصميم إشارة المرور القياسية ثلاثية الألوان ظل دون تغيير إلى حد كبير لعقود من الزمن، فإن بعض الابتكارات الحديثة تعمل على تحسين إشارات المرور بطرق جديدة.
أحد الابتكارات الرئيسية هو تطوير إشارات المرور الذكية، والتي يمكنها التكيف والاستجابة لظروف المرور المتغيرة في الوقت الحقيقي. تستخدم هذه أجهزة الاستشعار والكاميرات والذكاء الاصطناعي لمراقبة حجم حركة المرور وضبط توقيت الإشارة حسب الحاجة لتحسين تدفق حركة المرور. وهذا يساعد على تقليل الازدحام وأوقات القيادة.
ومن التطورات الحديثة الأخرى الاستخدام المتزايد للأسهم الصفراء الوامضة في إشارات المرور. تشير هذه إلى أنه يمكن لسائقي السيارات الانعطاف إلى اليسار دون حماية بعد الخضوع لحركة المرور القادمة والمشاة. توفر الأسهم الصفراء الوامضة مرونة أكبر من الأسهم الخضراء أو الصفراء الصلبة.
بالإضافة إلى ذلك، يتم اعتماد أنظمة جديدة للتحكم في الإشارات التكيفية في بعض المدن. تعمل إشارات المرور هذه على التحسين الذاتي بناءً على متطلبات حركة المرور في الوقت الفعلي. يستخدمون الذكاء الاصطناعي لمزامنة الأضواء والتفاعل مع الازدحام والحوادث والمناسبات الخاصة. يمكن للإشارات التكيفية أن تحسن بشكل كبير كفاءة حركة المرور.
وفي حين أن إشارة المرور الأساسية ظلت دون تغيير، فإن هذه الابتكارات توضح كيف يمكن للتقنيات الناشئة أن تعزز البنية التحتية التقليدية لخدمة الاحتياجات المتطورة لوسائل النقل في القرن الحادي والعشرين بشكل أفضل. يهدف الجيل القادم من إشارات المرور إلى أن يكون أكثر ذكاءً وأمانًا واستجابة من أي وقت مضى.
التأثير والإرث
أصبحت إشارات المرور جزءًا لا يتجزأ من البنية التحتية للنقل لدينا، مما أدى إلى تحسين السلامة على الطرق وتدفق حركة المرور في المدن والبلدات في جميع أنحاء العالم. على الرغم من أن إشارات المرور المبكرة كانت بدائية للغاية، إلا أن نظام إشارات المرور ثلاثي الألوان الذي تم اختراعه في عام 1920 أصبح هو المعيار، مما يسمح بإشارات واضحة للسيارات والمشاة.
سمح ظهور أنظمة التحكم في حركة المرور الآلية والرقمية في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي للمدن بتحسين توقيت إشارات المرور، مما أدى إلى تحسين تدفق حركة المرور. ميزات مثل أجهزة الاستشعار للكشف عن السيارات المنتظرة وإشارات عبور المشاة تعزز السلامة والراحة. تستخدم أنظمة اليوم الكاميرات وأجهزة الاستشعار المدمجة والذكاء الاصطناعي للاستجابة ديناميكيًا لظروف حركة المرور في الوقت الفعلي.
من خلال الإشارة بوضوح إلى حق الطريق والتحكم في التدفق المتناوب لحركة المرور، جعلت إشارات المرور التقاطعات المزدحمة أكثر أمانًا. وجدت إحدى الدراسات أن التقاطعات ذات إشارات المرور تشهد حوادث أقل بنسبة 36% من تلك التي لا يمكن التحكم فيها. كما أنها خفضت الازدحام والتأخير مقارنة بالاعتماد على اتجاه حركة المرور البشرية. يُنسب الفضل إلى أنظمة إشارات المرور الفعالة في إنقاذ العديد من الأرواح حول العالم كل عام.
على الرغم من أن إشارات المرور تعتبر أمرا مفروغا منه في كثير من الأحيان، إلا أنها كان لها تأثير عميق على تدفق المركبات في مدننا. لقد مكنت من ظهور السيارات من خلال السماح لكميات كبيرة من حركة المرور بالتدفق بأمان. لا تزال إشارات المرور تمثل تقنية متطورة تتكيف مع الاحتياجات المتغيرة للنقل الحضري.
حقائق رئيسية
لقد شارك في تطوير إشارات المرور العديد من المبتكرين على مدار الـ 150 عامًا الماضية. فيما يلي بعض الحقائق الأساسية:
- تم تركيب أول إشارة مرور خارج مبنى البرلمان البريطاني في لندن عام 1868. وكانت تعمل بالغاز ويتم تشغيلها يدويًا بواسطة ضابط شرطة.
- في عام 1912، تم تركيب أول إشارات مرور كهربائية في سولت ليك سيتي وكليفلاند. كان المخترع هو ليستر واير، وهو ضابط في قسم شرطة مدينة سولت ليك.
- تم تركيب أول إشارات المرور الآلية في هيوستن، تكساس في عام 1922. وقد تم تطويرها من قبل ضابط الشرطة ويليام بوتس، واستخدمت أجهزة ضبط الوقت بدلا من شخص يقوم بتشغيلها يدويا.
- تم إنشاء أول إشارات مرور ثلاثية الألوان بواسطة ضابط شرطة ديترويت ويليام بوتس في عام 1920. واستخدمت الأضواء الألوان الأحمر والعنبر والأخضر.
- بحلول أواخر عشرينيات القرن العشرين، كانت إشارات المرور تنتشر بسرعة في المدن الأمريكية الكبرى مثل نيويورك وشيكاغو ولوس أنجلوس للتعامل مع أعداد متزايدة من المركبات على الطرق.
- في الستينيات، بدأ التحكم في أنظمة إشارات المرور بواسطة أجهزة الكمبيوتر لضبط التوقيت بناءً على ظروف حركة المرور.
- تتضمن إشارات المرور الحديثة ابتكارات مثل شاشات العد التنازلي وإشارات المشاة وأجهزة الاستشعار للكشف عن المركبات المنتظرة.
- على الرغم من بساطة مفهومها، إلا أن إشارة المرور كان لها تأثير عميق على السلامة على الطرق وإدارة حركة المرور في جميع أنحاء العالم.
