S problemom urejanja prometa so imeli težave že v času konjskih vpreg. Na najbolj obremenjenih križiščih velikih mest, so morali policisti od jutra do večera usmerjati kočije, jezdece in pešce. Da bi razbremenili policiste, so leta 1868, še pred izumom avtomobila, na nekem londonskem križišču postavili prvi semafor. Sestavljen je bil iz plinske luči ter zelene in rdeče leče. Upravljali so ga s pomočjo vzvoda, s katerim so zavrteli celotni semafor, tako da sta se prometna tokova izmenično sproščala. Rdeča luč je pomenila »stop«, zelena pa »pazljivo«. Na žalost pa je 2. januarja 1869 ta »prasemafor« razneslo, pri čemer je bil ranjen policist, ki ga je takrat upravljal.
Zgodovina
Po tem nesrečnem dogodku se je eksperimentiranje s svetlobno signalnimi napravami za nekaj časa ustavilo, vendar so se prometne razmere s prihodom avtomobilov tako poslabšale, da so se morali v večjih mestih ponovno lotiti iskanja novih rešitev. Policist William Potts iz Detroita je tako nadgradil že obstoječe signalne naprave za železniški promet in razvil prvi pravi električni semafor. Ker železniški promet poteka le vzporedno, ulični tokovi se pa sekajo predvsem pravokotno, je moral že uveljavljeni sistem malo prilagoditi. S pomočjo železniške signalizacije, z nekaj žice in električnimi kontrolerji je sestavil prvi moderni semafor, ki so ga leta 1920 postavili na križišču Woodwardove in Michiganske avenije v Detroitu. Že v enem letu pa so s podobnimi napravami opremili 15 križišč.
Prvi prometno odvisni semaforni sistem, ki se je prilagajal trenutnemu prometu, so uvedli že leta 1928, a upravljali so ga še vedno ročno. Detektorje prometa, ki so omogočali avtonomno spremljanje in urejanje prometa, pa so preizkusili že ob koncu 1930-ih let, vendar so lahko z njimi kontrolirali le eno samo križišče.
Naslednjo stopnjo v razvoju koordinacije prometa v križiščih je prinesla iznajdba računalnika, ki je prevzel funkcijo koordinatorja med sosednjimi križišči. Tako so lahko medsebojno povezali v sistem tudi samostojna, a prometno odvisna križišča. Danes mreže signaliziranih križišč, ki jih krmilijo računalniki, v odvisnosti od prometa računajo in optimizirajo določene prometne količine (obhodni čas, faze, časovne pomike med križišči) in skrbijo tudi za varnost, minimalno onesnaževanje okolja, zmanjševanje hrupa.
Vloga avtomobila in križišč
Avtomobil nudi danes prilagodljiv, hiter in neodvisen transport in je, kljub vse večjim stroškom, še vedno najbolj priljubljeno prevozno sredstvo. Velike količine avtomobilov v urbanih naseljih seveda zelo obremenijo mestne ceste in ulice. Največja ozka grla na prometni mreži pa so seveda križišča. Tu največkrat prihaja do zastojev in edini varen ter sprejemljiv način, da se promet odvija nemoteno, je namestitev svetlobno signalnih naprav. V križišču tako prevzame funkcijo vodenja prometa semafor. Ko so pred leti ugotovili, da se povprečno pred semaforji čaka letno v svetu tudi 100 milijonov ur, so posvetili vse več pozornosti tudi boljšemu reguliranju semafornih naprav.
Problemi urejanja prometa
Verjetno se je vsakdo že kdaj jezno spraševal, zakaj se mu na vsakem križišču prižge rdeča luč? Ali ne morejo prometni strokovnjaki urediti zelenega vala, da bi se lahko peljali čez celo mesto brez vstavljanja? Res je, da je ureditev zelenega vala preprosta, vendar velja to samo za enosmerno cesto, ki nima križanj z drugimi močnimi prometnimi tokovi. Problemi se pojavijo, ker so mesta večinoma sestavljena iz zapletenih mrež dvosmernih ulic.
V Evropi in v vseh starejših mestih je težava še v geometriji ulic, ker mesta niso načrtovali za čim lepše odvijanje prometa, ampak so hiše večinoma gradili spontano brez posebne urbanistične zasnove. Zato so mreže ulic lahko tudi precej zmedeno povezane, tako da lahko najdemo križišča vseh mogočih oblik in križanja tudi do šest ali več prometnih tokov. V ZDA in v novejših naseljih teh problemov ni, ker so ulice postavljene pravokotno ena na drugo in tvorijo kvadratne mreže. Optimizacija in krmiljenje prometnih mrež in tokov, ki se odvijajo po njih, je danes stvar računalniških programov, ki upoštevajo veliko različnih faktorjev.
Računalniška koordinacija križišč
Vsako semaforizirano križišče ima svoje signalne programe, ki vsebujejo dolžine ciklusov (trajanje celega kroga do ponovitve prve faze), zaporedje faz in dolžine zelenih faz.
Na sliki je primer grafične ponazoritve signalnega programa. Signali, ki so ponazorjeni eden pod drugim gorijo istočasno. Temnejše puščice pomenijo neovirano smer, sive pa dovoljeno. Dolžina ciklusa je čas od začetka do konca diagrama (v tem primeru 60s)
Signalni programi se čez dan spreminjajo v odvisnosti od spremembe prometnih tokov (zjutraj v mesto, popoldne iz mesta). Ponavadi ima križišče tri do pet signalnih programov (jutranji, vmesni, popoldanski, večerni in nočni), ki jih izračunamo s posebnimi programi. Z njimi lahko optimiziramo dolžine ciklusov, zelenih faz glede na čim krajše dolžine kolon, krajši čas čakanja, manj ustavljanj… Ponavadi optimiziramo dolžine kolon, ker je to v mrežah z manjšimi razmaki med križišči najpomembneje, saj v primeru, če kolona sega do naslednjega križišča, nastane prometni kaos.
Ko križišča povezujemo v mrežo s skupnim krmiljenjem, si najprej izberemo glavno arterijo in glavno (najbolj obremenjeno) križišče. Vsa križišča na glavni arteriji morajo imeti enako trajanje ciklusa, trajanje faz pa je lahko različno. Nato določimo zamike med križišči glede na čim boljšo pretočnost arterije v obeh smereh. Tako dobimo zeleni val, ki poteka v smeri največjega prometnega toka.
Problemi se pojavljajo tudi zaradi preobremenitve križišč in s tem celotnih mrež. Z optimizacijo krmiljenja križišč lahko njihovo pretočnost povečamo samo do neke mere, od tam naprej pa je to že stvar prometne politike.
Na sliki je ponazorjen časovno potni diagram neke prometne arterije. Po vodoravni osi teče čas, na navpični pa so razporejena križišča in razmiki med njimi. Ob vsakem križišču je ponazorjen signalni program glavne smeri. Modre in rdeče črte pomenijo vozila, ki potujejo skozi obravnavano območje. Naklon črt ponazarja hitrost (vodoravne črte pomenijo stoječa vozila). Če se vozila pojavijo v križišču pri rdeči luči, to pomeni da prihajajo iz stranske smeri. Optimizacija zamikov pomeni premikanje signalnih programov posameznih križišč z namenom da dobimo čim manj vodoravnih črt (stoječih vozil).
Prometno odvisna križišča
Ste se že kdaj vprašali, zakaj so pred križišči v asfalt vrezani pravokotniki? To so detektorji (indukcijske zanke), ki v operativni center pošljejo signal, vsakič ko jih prevozi vozilo. Z njihovo pomočjo pridobivamo podatke o prometnih obremenitvah in hitrostih vozil, njihova primarna naloga pa je krmiljenje križišč.
Ker vozniki neradi stojijo na rdeči luči, če v drugi smeri ni prometa, so strokovnjaki razvili prometno odvisno krmiljenje. To pomeni, da se krmiljenje križišča prilagaja trenutnemu prometu v križišču. Če detektorji ne zaznajo prihoda vozil iz smeri, za katero gori zelena luč, se prižge zelena luč v drugi smeri. Za tako križišče določimo minimalne in maksimalne zelene čase in v okviru teh se lahko križišče samo prilagaja prometu. Paziti pa moramo, da ciklus križišča ostane enak kot ciklusi sosednjih križišč, s katerimi tvorijo mrežo. Minimalni zeleni čas lahko seveda nastavimo tudi na nič, kar pomeni, da se v primeru, če iz neke smeri ni prometa, zanjo zelena luč sploh ne prižge. V tem primeru moramo postaviti tudi najavne tipke za pešce, saj drugače ne morejo prečkati cestišča, dokler iz te smeri ne pripelje vozilo.
Najavne tipke za pešce (kolesarji in pešci prosimo pritisnite) največkrat namestijo na samostojnih prehodih za pešce, saj lahko tako promet nemoteno teče, če nihče noče prečkati prehoda. Ko pešec pritisne tipko, se semafor ponovno vklopi v mrežo križišč. Pešcem se zelena luč prižge v odvisnosti od koordinacije s sosednjimi križišči, zato po pritisku tipke čakamo enkrat dlje drugič pa spet manj.
Prednosti prometno odvisnega krmiljenja se izkažejo predvsem izven konic. Ob preseženi mejni kapaciteti križišča se namreč bolje obnese fiksno krmiljenje, saj so tako vse smeri zapolnjene z vozili.
Vendar tudi križišča, ki so opremljena z detektorji, reagirajo šele, ko se promet poveča, takrat pa je za nastanek kolone že prepozno. Današnji trendi v razvoju gredo predvsem v smer predvidevanja prometnih tokov. Dobro bi bilo, če bi prometna mreža vedela kakšen promet se bo po njej odvijal čez nekaj minut, da bi lahko najbolj optimalno reagirala. Teorija se tu opira predvsem na statistiko in modele znane iz ekonomskih znanosti (predvidevanja borznih indeksov…), ki uporabljajo modele na podlagi nevronskih mrež, da bi na podlagi izkušenj, trenutne situacije na cesti in pa predvidevanj glede na zunanje faktorje (ura, dan v tednu, vremenske razmere, bližina praznikov…) predvidevale prometne tokove. Vendar pa se je pri vsem tem treba vprašati, ali se bo prometna situacija po vseh teh izboljšavah res toliko popravila, da se splača razvijati take sisteme.
Krožna križišča
Krožna križišča so se začela razvijati v začetku 19. stoletja v vseh večjih mestih v Evropi in Ameriki. V času, ko še ni bilo motornega prometa, so jih postavljali predvsem iz estetskih vzgibov, zato so bila dvosmerna (promet v krožišču je potekal v obeh smereh). Na idejo enosmernega prometa v krožišču so prišli v začetku 20. stoletja v Parizu, kjer so postavili prvo enosmerno krožno križišče »Rond-point de le toile«. Tako se je začel razvoj krožnih križišč, ki so jih začeli graditi po vsej Evropi in Ameriki.
Pojavilo se je tudi vprašanje prednosti na enosmernih krožnih križiščih. Ali ima prednost vozilo v krožišču ali vozilo na dovozu? V državah z desnim prometom so uvedli desno prednost, kar pomeni, da ima prednost vozilo na dovozih. V tem primeru se pojavi problem samoblokiranja prometa v močno obremenjenih križiščih. Da ne bi rušili enotnega prometnega režima v Evropi, so dolgo časa nobena država ni odločila za uvedbo leve prednosti. Šele leta 1966 so v Veliki Britaniji prvi uvedli levo prednost, kmalu pa so jim sledili še Francozi in nato tudi druge države. Ko so se pravila »obnašanja« v krožnih križiščih tudi zakonsko določila, se je njihov razvoj močno pospešil. Danes so v Evropi aktualna majhna in mini krožna križišča z visoko frekvenco vozil. Raziskave v državah z večjim odstotkom krožnih križišč so pokazale, da so jih vozniki sprejeli.
V prid krožnim križiščem govorijo mnogi dejavniki:
- Velika zmogljivost, saj so krožišča visoko frekventna.
- Povečanje prepustnosti zaradi zmanjšanja števila konfliktnih točk.
- Zmanjšan čakalni čas, saj ni semaforjev in ni umetne prekinitve kontinuirnega toka prometa.
- Zmanjšanje emisij izpušnih plinov v zrak zaradi: nižje hitrosti, manj agresivne vožnje brez močnih zaviranj in pospeševanj ter manjšega nihanja prometa.
- Večja varnost.
- Možnost križanja več cest.
Seveda pa obstajajo tudi razlogi proti gradnji krožnih križišč:
- Če zgradimo krožišče na križanju cest, kjer se število vozil v posameznih smereh močno razlikuje, z gradnjo močno vplivamo na promet.
- Kadar imamo kontinuirana semaforizirana križišča izgubimo možnost za zeleni val.
- Otežen je avtobusni promet, saj imajo do križišča avtobusi svoj pas, nato pa se morajo razvrstiti kot ostala vozila.
- Zanje potrebujemo kar nekaj prostora.
Predstavljajte si, da se vozite po Angliji, kjer imate že tako probleme z vožnjo po levi, ko nenadoma zagledate tole:
Že nekaj metrov kasneje pa se znajdete na nenavadnem sistemu krožnih križišč
Takemu križišču pravijo »magic roundabout«, deluje pa baje odlično.
Zaključek
Če se vozite po mestu in se pred vami prižge rdeča luč ni rečeno da semaforji niso koordinirani, ampak je verjetno koordinacija postavljena za največjo pretočnost celotne mreže in ne samo vaše smeri. Če bi hoteli, da se pred vami nenehno prižigajo zelene luči, bi morali prav za vašo smer izdelati posebne signalne programe in pa koordinacijo, kar so si privoščili v Pekingu za prevoz »velepomembnežev«. Ko se VIP oseba odpravi od doma, v koordinacijskem centru vklopijo poseben program, ki je nastavljen tako, da v VIP smeri ni nobenih ustavljanj. Podobne programe naj bi uporabljali tudi pri nas v primeru pomembnih obiskov, saj bi bila tako prometna zmeda manjša.
Zastoji v prometu so danes problem v večini mest. S koordinacijo, prometno odvisnim krmiljenjem in drugimi tehnikami prometnih strokovnjakov lahko ta problem omilijo, ne pa preprečijo. Če je vozil v mestu preveč, to in več stvar prometnega vodenja, pač pa prometne politike. Problemov ne bomo rešili z gradnjami novih cestnih vpadnic in razširitvami križišč, pač pa jih bomo tako samo še povečali. Avtomobil v mestu mora postati luksus, ki si ga povprečen državljan ne more privoščiti vsak dan. Seveda pa mora mesto poskrbeti za dober javni prevoz.
Jure Dolenc: “Že spet rdeča!?” ali kako deluje promet v mestih
Kvarkadabra – številka 14, (april 2002)
