В условиях пробок сложно рассчитать время пути на транспорте. Опаздывающие водители начинают использовать любые ухищрения чтобы успеть проскочить до запрещающего (красного) сигнала светофора, или же как можно раньше тронуться на разрешающий (зелёный). Для этого многие водители стараются подсмотреть "боковой" сигнал светофора для перпендикулярного (пересекаемого) направления, чтобы получить дополнительную более точную информацию о том когда загорится разрешающий/запрещающий сигнал.
Это не решает проблему точного определения состояния светофора, увеличивает стрессы водителей, отвлекает их от контроля дорожной ситуации, повышает опасность ДТП столкновения движущего в основном направлении транспорта с транспортом, совершающим поворот налево и пропускающим все автомобили основного направления. Кроме этого, водители зачастую вынуждены применять экстренное торможение при подъезде к перекрёстку на большой скорости и неожиданном включении запрещающих сигналов. Так же водители не могут эффективно экономить топливо на оптимизации режима движения автомобиля чтобы рассчитывать скорость движения до светофора, не прибегая к разгону чтобы успеть на разрешающий сигнал, затем если не успели то торможению у светофора при действии запрещающего сигнала, и вновь последующему разгону при включении разрешающего, и не могут обеспечить комфортное равномерное движение.
Проблема усугубляется так же и тем, что сейчас почти все светофоры переключают сигналы с одного состояния на другой совершенно по-разному: где-то переключение происходит быстрее, где-то медленнее, где-то при переходе с красного на зелёный (и наоборот) фактически не задействуется жёлтый. Где-то используется “мигание”, предупреждающее о скором переключении, где-то нет. Даже оборудование светофоров таймерами действия сигнала не решит проблему, так как таймер не виден издалека. К тому же применение таких светофоров обходится значительно дороже обычных, поэтому они весьма редки.
Ещё одна проблема - переключение светофора может произойти в момент, когда светофор был загорожен впереди идущим крупногабаритным транспортом, что чревато выездом на перекрёсток на запрещающий сигнал светофора. Это особо актуально на загруженных участках и пробок. Если бы светофор сигнализировал о переключении фазы заблаговременно, то этот сигнал ввиду его продолжительности был бы с намного бОльшей степенью вероятности замечен водителем, следующим за крупногабаритным транспортом, и водитель более внимательно будет подъезжать к перекрёстку, зная что скоро произойдёт переключение.
Поэтому, необходим более надёжный и заметный источник информации состояния светофора, благодаря которому водитель издалека, заблаговременно и более точно сможет определять фазу светофора. Это особенно актуально на скоростных участках автотрасс, чтобы заблаговременно подготовиться к смене скоростного режима: начать притормаживать, или смело ехать с прежней скоростью чтобы успеть на разрешающий сигнал.
Возможно, более удачным решением было бы использование на светофорах радиомаяков, например, на WiFi. Достоинств этого может быть множество:
- Радиомаяк вообще и WiFi в частности не будет менять стандартную работу светофоров и не будет перегружать визуальной информацией водителей, привыкших к обычной световой индикации светофоров.
- Радиус действия WiFi сигнала достигает 100-200 метров и более - т.е. ровно столько, сколько необходимо для своевременного реагирования на дополнительные сигналы светофора, а так же на распознавание и обработку сигнала. Радиус действия иных видов радиомаяков может быть значительно больше.
- По идентификатору сети (или точки доступа) светофора можно однозначно идентифицировать и сам светофор, определив его расположение на карте. Так же идентификаторы и информацию о состоянии фаз можно располагать в заголовочной части сигнала WiFi, не прибегая к необходимости установления связи и передачи данных по каналу связи (на что уходит дополнительное время).
- Информацию о состоянии и смене фаз светофор сможет транслировать постоянно, независимо от состояния световой индикации. Это полезно, если, например, лампочки светофора сломались, или если светофор загорожен деревьями, другим автотранспортом, находится в плохо обозреваемом месте, или при наличии плохой видимости из-за погоды (дождь, снегопад, туман).
- Сигнал могут принимать все смартфоны, и интерпретировать и представлять водителю в удобной для восприятия форме, или передавать информацию навигатору, связанному со смартфоном. Это может выглядеть так: смартфон (или принимающее сигнал устройство) ловит сигнал светофора, идентифицирует светофор, определяет его географическое расположение, и одновременно распознаёт информацию о предстоящей смене фазы и вообще о характере работы светофора. Эту информацию смартфон интерпретирует при помощи соответствующего приложения и представляет на экране: на карте будет показан данный светофор и в виде заметного сигнала с таймером показано когда произойдёт смена фаз. При связи с навигатором эту информацию смартфон может передать программному обеспечению навигатора, которое отобразит состояние светофора на экране навигатора. Кроме того, навигатор и смартфон могут отслеживать скорость движения транспортного средства, и при определении того, что транспортное средство слишком быстро приближается к светофору, на котором скоро произойдёт переключение на запрещающий сигнал или уже произошло - смартфон или навигатор подадут воителю сигнал тревоги - графический и звуковой.
Систему можно интегрировать с компьютером автомобиля (или спидометром), располагающими самыми точными данными о скорости движения автомобиля. Тогда система сможет предупреждать водителя и о том, когда автомобиль начал движение во время действия запрещающего сигнала.
Можно пойти ещё дальше: интегрировать систему таким образом, чтобы она ограничивала скорость автомобиля неким безопасным для пешеходов порогом скорости (например, 20 км/ч) во время действия запрещающего сигнала. Водитель должен иметь возможность настраивать скоростные ограничения. Во избежание последствий сбоев водитель должен иметь возможность отключить систему.
- Система сможет быть полезна не только автомобилистам, но и пешеходам: людям с плохим зрением, детям. Родители смогут контролировать детей: не нарушали ли дети правила дорожного движения и не перебегали дорогу на запрещающий сигнал светофора.
- Система может быть дополнением к видеорегистратору в качестве доказательной базы, если будет сохранять информацию о движении во время действия определённых фаз светофора.
Ещё преимущество установки радиопередатчика на перекрёстке:
- Можно установить один передатчик на весь перекрёсток, а не на каждый светофор.
Передатчик может и должен работать лишь на передачу данных: излучать сигнал, содержащий информацию о местоположении перекрёстка, текущем состоянии фаз и интервале времени, через который произойдёт последующая смена фаз. Можно даже передавать информацию сразу о нескольких последующих сменах фаз. В качестве дополнительной уточняющей информации можно отсылать идентификатор перекрёстка, так как иногда перекрёстки расположены вплотную друг ко другу. В двустороннем соединении нет необходимости. Важно просто транслировать определённый пакет информации от передатчика к приёмнику с интервалом не чаще 0,5 сек и размером не более 200 байт. Желательно, чтобы для приёма задействовать стандартное оборудование (смартфоны и мобильники) и каналы: WiFi и GPRS. Малую скорость идентификации и подключения можно компенсировать увеличением дальности передачи и установкой дополнительных предварительных передатчиков на пути следования (на высокоскоростных трассах). В Wi-Fi есть возможности протокола быстрой идентификации и начала обмена данными, если не применять защищённых сетей и не использовать особые варианты протоколов. Можно усиливать зону приёма до 500м чтобы успеть соединять базу и приёмник, передать информацию и успевать её обработать. Но, вероятно, как было сказано ранее, в заголовочную часть пакетов WiFi поместится вся необходимая информация по состоянию светофоров, без необходимости соединения и передачи данных по каналу связи.
Возможно, жизнеспособна совершенно иная технология информирования при условии точной синхронизации времени систем управления светофорами и приёмников сигнала (устройств мобильной связи). Система управления светофорами может предоставлять информацию о светофорах на каком-либо ресурсе (сервисе), в частности информацию о смене фаз. Одновременно приложение мобильного телефона по каналу передачи данных GSM периодически синхронизируется с сервисом, чтобы выяснить и учесть расхождение во времени между часами мобильного устройства и часами системы управления перекрёстками. Таким образом, можно очень точно синхронизировать время. Это позволит использовать данные сервиса для представления на мобильном устройстве и на навигаторе без каких-либо дополнительных систем, устанавливаемых на светофорах. Система радиопередатчиков на светофорах и сервис системы управления перекрёстками смогут дополнять друг друга, повышая надёжность и точность информирования. При движении автомобиля (точнее, любого объекта) приложение может запрашивать информацию сразу о нескольких ближайших светофорах по ходу движения.
Кроме визуальной информации на экране навигатора программа сможет обеспечить звуковое сопровождение, например: "Не разгоняйтесь", "Успеете на зелёный", "Скоро красный".
Было бы хорошо, чтобы системы управления светофорами использовали информацию с навигаторов автомобилей, и точнее подстраивались под поток, оптимизируя движение, осуществляя таким образом постоянную обратную связь с потоком автомобилей.
Практический результат
Повышение безопасности движения при проезде через перекрёсток водителей и проходе перекрёстка пешеходами.
Повышение уровня комфорта езды, уменьшение стрессовых ситуаций.
Оптимизация характера движения и достижение экономии горючего и преждевременного износа тормозных систем и покрышек.
Родительский контроль родителей за детьми и их безопасным движением.
Удобство и безопасность для людей с ограниченными возможностями.
Обеспечение функционирования светофора при выходе из строя какого-либо из цветных световых индикаторов.
Точность установления вины участников ДТП на перекрёстке.
В будущем создание предпосылок безопасного использования беспилотных транспортных средств, аналогичных тем, которые внедрены корпорацией Google.
Установление эффективной обратной связи между потоками транспортных средств и системами управления светофорами с целью внедрения систем оптимизации движения.