Verkeerssignaal

Achtergrond

Een verkeerslicht, of stoplicht zoals het ook wordt genoemd, regelt het voertuigverkeer dat door de kruising van twee of meer wegen rijdt door bestuurders een visuele indicatie te geven wanneer ze moeten doorgaan, wanneer ze moeten vertragen en wanneer ze moeten stoppen. In sommige gevallen geven verkeerslichten ook aan bestuurders wanneer ze mogen afslaan. Deze signalen kunnen handmatig worden bediend of door een eenvoudige timer die het verkeer gedurende een vaste tijdsperiode op de ene rijbaan laat stromen, en vervolgens op de andere weg gedurende een andere vaste tijdsperiode voordat de cyclus wordt herhaald. Andere signalen kunnen worden bediend door geavanceerde elektronische controllers die de tijd van de dag en de verkeersstroom detecteren om de volgorde van de werking van de signalen continu aan te passen. Verkeersingenieurs gebruiken signalen om verkeersopstoppingen te vermijden en de veiligheid voor zowel automobilisten als voetgangers te verbeteren.

Het eerste verlichte verkeerslicht werd in 1868 in Londen, Engeland geïnstalleerd. Het werd handmatig gedraaid en bestond uit twee gaslampen, een rode en een groene, met semafoorarmen bovenop een paal. Kort na de inhuldiging ontplofte het terwijl de lampen werden aangestoken en doodde een politieagent. Het eerste elektrische verkeerslicht werd in 1914 geïnstalleerd in Cleveland, Ohio. Het bestond uit een groen en rood licht met een waarschuwingszoemer om aan te geven wanneer het licht op het punt stond te veranderen. Het eerste sein dat de bekende groene, gele en rode lichten gebruikte, werd in 1918 in New York City geïnstalleerd. Het werd handmatig bediend vanaf een verhoogde observatiepost in het midden van de straat. In Los Angeles bestonden verkeerslichten uit groene en rode lichten die werden gebruikt in combinatie met een waarschuwingsgong en een paar semafoorarmen met de letters "stop" en "go".

Een modern verkeerssignaalsysteem bestaat uit drie basissubsystemen:de signaallichten in hun behuizing, de draagarmen of palen en de elektrische controller. De signaallampen en behuizing staan ​​bekend als de signaallichtstapel. Een enkele stapel bestaat meestal uit drie lampjes:een groen lampje aan de onderkant om aan te geven dat het verkeer mag doorgaan, een geel lampje in het midden om het verkeer te waarschuwen om te vertragen en zich voor te bereiden om te stoppen, en een rood lampje aan de bovenkant om aan te geven dat het verkeer moet stoppen. Omdat sommige mensen rood-groen kleurenblind zijn, is er een poging gedaan om te standaardiseren op een verticale stapel lichten met rood aan de bovenkant, zodat deze mensen de signaalconditie kunnen waarnemen door de positie van het licht in plaats van de kleur. Elke lamp heeft een fresnel-lens die kan worden omgeven of afgedekt door een vizier om het licht in fel zonlicht gemakkelijker te kunnen zien. Een fresnel-lens bestaat uit een reeks concentrische schuine richels op het buitenoppervlak van de lens die het licht buigen om het in een parallelle bundel te concentreren. De lichtstack kan een donkergekleurde achterplaat hebben om de signalen beter te onderscheiden door omringende lichten van gebouwen en borden te blokkeren. Er zijn een of meer signaallichtzuilen voor elke richting van elke rijbaan. De elektrische regelaar wordt meestal gemonteerd in een weerbestendige doos op een van de hoeken van het kruispunt. Meer uitgebreide verkeerssignalen kunnen ook elektromagnetische sensoren hebben die in de rijbaan zijn begraven om de verkeersstroom op verschillende punten te detecteren.

Grondstoffen

De behuizing of het lichaam van elke signaallamp is meestal gemaakt van corrosiebestendig aluminium. Sommige behuizingen zijn gemaakt van gegoten polypropyleen plastic. De lens voor elke lamp is gemaakt van getint glas of kunststof. De lamp, ook wel de lamp genoemd, is ontworpen voor een lange levensduur. Het is gekocht bij een fabrikant van gloeilampen. De lamp is gedeeltelijk. omgeven door een gepolijste metalen reflector om het licht naar voren te richten. De kap of het vizier is gemaakt van aluminium of gegoten kunststof.

De draagarmen of palen zijn meestal gemaakt van gegalvaniseerd staal voor sterkte en corrosiebestendigheid. Ze kunnen ook gemaakt zijn van glasvezel. De controller is ondergebracht in een stalen of aluminium behuizing. De elektrische componenten in de controller - schakelaars, relais en timers - worden gekocht bij verschillende fabrikanten van elektrische componenten. De bedrading tussen de componenten is van koper met een zware neopreenrubber of plastic isolatie.

Het fabricageproces

Een verkeerslicht wordt gefabriceerd in de fabriek van de fabrikant en vervolgens geïnstalleerd en bedraad op de plaats van het kruispunt.

Geïnstalleerd in Detroit in 1920, was dit het eerste driekleurige vierrichtingsverkeerslicht van het land . (Uit de collecties van Henry Ford Museum &Greenfield Village.)

De introductie van de auto aan het begin van de eeuw was vooral een kwestie van nieuwigheid, en vroege straten waren niet geplaveid, ontworpen of gecontroleerd voor auto's. De eerste auto's voegden zich bij paardenkoetsen, handkarren, paarden, fietsen en voetgangers op straat.

Verkeersregelingen waren er aanvankelijk niet. Mensen en voertuigen baanden zich een weg door kruispunten zonder controle. In stedelijke gebieden probeerden politieagenten uiteindelijk het verkeer te regelen en gebruikten al snel "Stop-Go"-handtekens. Er ontstonden voortdurend problemen toen agenten de signalen veranderden zonder waarschuwing vooraf, en automobilisten merkten dat ze halverwege de kruising stopten of bijna stopten elke keer dat ze een kruising naderden. Hoe dan ook, het verkeer stroomde niet zo veel als het slingerde.

Morgan Garrett, een Afro-Amerikaanse ondernemer en uitvinder, experimenteerde begin jaren twintig met automatische verkeerslichten. Zijn eerste versie, die in het midden van de kruising was geplaatst, werkte als een semafoor voor een spoorweg, waarbij de armen naar verschillende posities bewogen om machinisten te signaleren die uit verschillende richtingen kwamen. De belangrijkste innovatie van Garrett was de introductie van een tussenpositie, het equivalent van geel op een modern verkeerslicht. Hierdoor konden automobilisten anticiperen op een verandering en alleen vertragen als dat nodig was. Garrett verkocht zijn uitvinding later aan de General Electric Co., die later elektrische, drielichts, vierrichtingsverkeerslichten maakte.

William S. Pretzer

De signaalstapel maken

• 1 De behuizing of het lichaam van elke signaalstapel is gegoten, net als de lensdeur en de lampdeur die aan het lichaam worden bevestigd. Ze kunnen worden gegoten als afzonderlijke behuizingen en deuren voor elke lamp, of als grotere eenheden voor elke stapel. Het spuitgietproces maakt gebruik van een grote, tweedelige stalen mal die een matrijs wordt genoemd. In de mal, de holte genaamd, bevindt zich het omgekeerde beeld van het te gieten onderdeel. De matrijs wordt in een machine geplaatst die de twee helften samenklemt met een kracht van 2.400.000 pond (1.090.000 kg). Gesmolten aluminium wordt in het "shot end" van de matrijs gegoten en een plunjer duwt het metaal in de holte onder een druk van ongeveer 2000 pond per vierkante inch (138 bar). Het gesmolten metaal wordt in elk deel van de holte geperst en koelt af. Na ongeveer 15 seconden wordt de matrijs geopend en wordt het hete deel uitgeworpen. Het onderdeel wordt vervolgens ongeveer 30 minuten afgekoeld. Onder normale omstandigheden kan zo'n spuitgietmachine zo'n 30 onderdelen per uur produceren.
• 2 Als het gegoten onderdeel is afgekoeld, wordt het bijgesneden. Het trimproces maakt gebruik van een stempelmatrijs om overtollig metaal af te scheren. Het onderdeel wordt vervolgens visueel geïnspecteerd en een handvijl wordt gebruikt om eventuele scherpe bramen te verwijderen. De punten waar de deuren op moeten worden gemonteerd Slechte componenten van een verkeerslicht. de behuizing zijn machinaal bewerkt om ervoor te zorgen dat ze goed passen. De deuren zijn met scharnierpennen aan de behuizing bevestigd en worden vastgehouden door veergrendels. Als de behuizingen en deuren afzonderlijk zijn gegoten, worden ze samengevoegd tot de stapel. De gaten die worden gebruikt om de stapel aan de draagstructuur te bevestigen, zijn geboord. De stapel wordt schoongemaakt, geverfd en in een droogoven geplaatst.
• 3 De geverfde stapel wordt overgebracht naar een eindmontageruimte waar de lampen, lamphouders, reflectoren en lenzen worden geïnstalleerd. Er worden roestvrijstalen schroeven en bevestigingsmiddelen gebruikt. De lenzen zijn afgedicht tegen de lamphouder met weerbestendige pakkingen. De plaatstalen vizieren, die in een andere bewerking zijn vervaardigd, zijn aan elke lamp bevestigd. De bedrading van elk licht wordt door de holle stapelbehuizing naar het montagepunt van de stapel geleid.

De controller maken

• 4 De behuizing voor de elektrische regelaar kan gegoten of gefabriceerd zijn. Het is bijgesneden, machinaal bewerkt en geverfd op vrijwel dezelfde manier als de signaalstapel. Binnenin heeft het bevestigingspunten waaraan de elektrische besturingskaarten zijn bevestigd. De fabrikant van verkeerslichten kan de elektrische componenten monteren of door een ander bedrijf laten doen.

De steunen maken

• 5 De steunen kunnen gegoten, gesponnen of gefabriceerd zijn. De steunen zijn hol met een elektrische aansluitdoos ingebouwd in de basis om te verbinden met de draden die ondergronds uit de controller komen. Sommige steunen bevatten decoratieve details om de signalen te laten passen in de architectuur van de omgeving. In sommige signaalinstallaties worden de lichtmasten opgehangen aan zware staalkabels die het kruispunt overspannen.

Installatie

• 6 Ondergrondse elektrische leidingen tussen de controller en elke locatie voor signaalondersteuning worden geplaatst en verbindingsdraden worden door de leidingen getrokken. De voeding voor het signaal wordt naar de locatie van de controller gebracht. Als er sensoren in de weg worden geplaatst, worden deze ook aangesloten op de controller. De steunen worden op hun plaats geschroefd en draden worden door de holle steunen tussen de basis en het bevestigingspunt van de signaalstapel getrokken. De signaalstapels zijn bevestigd aan de steunen. De bedrading wordt dan tussen alle elementen van het systeem aangesloten. Elk afzonderlijk licht krijgt een laatste aanpassing om het goed te richten, de sequentietimers in de controller worden ingesteld op de specificaties die zijn bepaald door de verkeersingenieurs en het systeem wordt meerdere keren gefietst om te testen op de juiste werking van elk element.

Kwaliteitscontrole

Het fabricageproces voor verkeerslichten is onderworpen aan de standaard inspectie- en controlepraktijken die in gelijkaardige productiefaciliteiten worden aangetroffen. Deze omvatten zowel conventionele als statistische methoden. De installatie op de bouwplaats wordt beoordeeld door een elektrische inspecteur van het bureau dat het signaal plaatst. De bedrading moet voldoen aan de National Electrical Code. De locatie van het licht en eventuele andere structurele overwegingen moeten ook voldoen aan verschillende federale, staats- en lokale verordeningen. Een geregistreerde professionele ingenieur moet de plannen beoordelen en goedkeuren om ervoor te zorgen dat de installatie voldoet aan de nationale vereisten voor verkeersregelapparatuur.

De Toekomst

Met het steeds toenemende gebruik van computers zullen verkeerslichten in de toekomst geavanceerder worden. Veel systemen beschikken al over een op afstand bedienbaar activeringssysteem waarmee brandweerauto's en andere hulpverleningsvoertuigen het signaal in hun richting op groen kunnen zetten als ze een kruispunt naderen. Sommige steden ontwikkelen netwerken van verkeerslichtregelaars die samenwerken om het verkeer door zwaar overbelaste gebieden te laten rijden of om het verkeer tijdens de spitsuren om te leiden. Andere verbeteringen zijn onder meer de integratie van snelheidswaarschuwingsapparatuur en -systemen om te controleren op vastgelopen verkeer of ongevallen.