Светофоры за чистоту воздуха

Активно пропагандируемая и повсеместно применяемая дорожными службами в работе светофоров «красная волна»– это не только жутко неудобно и долго, но еще и очень вредно.

Вредно для окружающей среды и нашего с вами, а равно и наших детей, дыхания. Почему? Да потому что плохо синхронизированные светофоры увеличивают выбросы парниковых газов и вредных для здоровья человека веществ в огромных количествах. Масштабы бедствия оценили аналитики американской компании Inrix.

Массовое внедрение «зеленых» (как нас пытаются убедить) электромобилей происходит медленно. Однако чтобы нам всем точно дышалось гораздо чище, определенные меры можно (и нужно) предпринять уже сейчас. Например, довольно ощутимо сократить выбросы отработанных газов со всем содержащимся в них вредоносным контентом, можно посредством оптимизации режимов работы светофоров. Эта оптимизация должна проводиться  на основе не только предварительно полученных обобщенных данных о дорожном движении и трафике в зависимости от дней недели и времени суток, но и учитывая текущую загрузку конкретного участка дороги или перекрестка в каждый конкретный момент времени.

Удар по легким

Так по данным Inrix стандартный автомобиль с 3,0-литровым двигателем внутреннего сгорания за каждые 10 минут тарахтения на холостом ходу производит в среднем более 900 г углекислого газа (CO2)! Вот и считайте. В городах с большим количеством остановок и стартов мы получаем катастрофически негативное воздействие на окружающую среду и здоровье граждан, поскольку в пробках автомобили теряют не минуты, а часы. Соответственно и СО2 со всей прочей гадостью они выкидывают в воздух килограммами!

Если это время сократить, хотя бы на секунду, можно достичь впечатляющих результатов. В частности, грамотно рассчитав циклы светофоров, в городе размером с Атланту («америкосы» оперировали своими населенками, что, в общем, понятно, поскольку вряд ли подозревают о существовании какого-нибудь Урюпинска или Бердянска и винить их в этом, пожалуй, не стоит) можно предотвратить выброс 269 000 тонн CO2. Это эквивалентно поглощению углекислого газа лесом в 3,3 раза превышающим размер Атланты. А в Чикаго светофоры, переключающиеся в наиболее оптимальном режиме, избавят природу от 655 000 тонн CO2, в мегаполисе размером с Нью-Йорк — от 14 миллионов тонн CO2.

На другой стороне океана

В Европе подобные исследования не носили настолько глобального контекста, но в том или ином виде также проводились отдельными энтузиастами. В их числе была компания BMW, одной из первых начавшая настаивать на модернизации дорожной инфраструктуры, обращаясь именно к теме светофоров.

«Сегодня у светофоров очень ограниченные возможности,–  говорит Дирк Кесслер, руководитель отдела BMW Traffic Technology and Traffic Management, – но в наших силах их расширить, наделив необходимыми нам способностями адаптации к спонтанным и регулярным заторам».  

В своих первоначальных опытах специалисты компании изучили так называемые «зеленые волны» — минимум четыре сигнала в последовательности, которые можно синхронизировать для улучшения пропускной способности. Просто изменив время работы светофора на тестовом участке дороги в Мюнхене, инженеры смогли почти удвоить топливную экономичность автомобиля BMW 530d — с 10,7 л на 100 км до 5,6 л на 100 км. Учитывая, что автомобили потребляют около 700 миллионов литров топлива в год, а городские агломерации составляют значительную часть пройденных расстояний, это огромное потенциальное улучшение.

Проезжаем быстрее

Естественно, идея «умного» светофора далеко не нова. Более десяти лет назад хорошо известная в нашей отрасли компания Denso предложила концепцию интеллектуального устройства, в основе функционирования которого лежит обмен информацией между собственно светофором (точнее, его контроллером) и  транспортными средствами. Такой обмен по замыслу разработчиков должен позволить светофору принимать более правильные решения о том, когда переключаться, не только максимизируя общую пропускную способность перекрестка (участка улицы), но и сокращая расход топлива, а, следовательно, и эмиссию вредных веществ.

Предлагаемая Denso система использует беспроводные передатчики ближнего действия (вспомните свой Wi-Fi-маршрутизатор) в автомобилях и элементах дорожной инфраструктуры. Эта концепция широко известна как коммуникации V2V и V2I (vehicle-to-vehicle – от транспортного средства к транспортному средству и vehicle-to-infrastructure – от транспортного средства к объектам дорожной сети).

Благодаря происходящему в постоянном режиме обмену данными, светофоры получают все необходимые сведения о проезжающих транспортных средствах и могут динамически переключать сигналы в зависимости от скорости их приближения, направления движения, сочетания типов транспортных средств (компактный седан, тягач с прицепом, микроавтобус на 8 посадочных мест и проч.) и количества автомобилей. Причем, информация о том, ускоряется ли машина, тормозит или, допустим, собирается поворачивать, учитывается в продолжительности сигналов и включении дополнительных секций, таких как стрелка на поворот.

Вы спросите, как это реализуется на практике? Элементарно! Например, зная, что только одна из машин идет налево под стрелку, светофор мог бы быстрее включить разрешающий сигнал для встречного потока – сразу после того как она проехала. Или же наоборот отдать приоритет встречному транспорту, если его скопилось уже достаточно много и надо пропустить как можно больше машин. А «узнав», что на перекрестке два груженых длинномера с полуприцепами, дольше держать «зеленый», чтобы без проблем пропустить пару.

«Умный» поток

Некоторые городские экспресс-автобусы в Европе уже оснащены оборудованием, которое позволяет им упреждать изменение светофора, чтобы сократить время ожидания на красный свет. Согласитесь это вполне справедливо: автобус с 50-70 пассажирами на борту может и должен иметь преимущество перед 20 легковушками, чаще всего перевозящими только своего водителя.

И хорошо бы не только автотранспорту, но и мотоциклам, а возможно, и велосипедам, равно как и всем прочим новомодным средствам индивидуальной мобильности (электросамокатам, моноколесам и т. д.) нести сигнальные передатчики. Ведь им тоже надо занять свое место в потоке данных, поскольку и их движение оказывает заметное влияние на напряженность городского трафика.

Технология Audi

Альтернативное решение разработала компания Audi. Ее специалисты пошли от обратного – от автомобиля: созданная ими технология обеспечивает подключение транспортных средств к системам дорожного движения в городе. Это позволяет водителю и модулю управления автомобиля получать актуальную информацию о циклах светофоров, расположенных на маршруте следования. То есть автомобиль всегда заранее знает, что его ждет на очередном перекрестке. Исходя из этого знания, он предлагает водителю совершить те или иные действия (в зависимости от того, что дальше будет со светофором).

Например, если машина приближается к светофору, который должен загореться красным, прежде чем она до него доберется, на комбинации приборов появится сообщение, призывающее водителя начать снижать скорость, а не тормозить в последнюю минуту при смене сигналов. В более продвинутой версии технологии замедление происходит автоматически без участия человека.

Точно так же, уже стоящий на перекрестке автомобиль точно знает, когда загорится зеленый. Если эту информацию передать системе управления и блоку старт-стоп, он сможет запустить двигатель заранее, скажем, за 3 секунды, опять же, чтобы не терять лишнее время и четко после переключения тронуться с места.

По мнению представителей компании, данная технологи потенциально способная сэкономить огромное количество горючего, поскольку типичная городская спешка от зеленого до зеленого будет в значительной степени нивелирована. Более того, если мы говорим об электромобилях, она так же будет полезна и им – для аккумуляторных транспортных средств поддержание стабильной скорости и экономия энергии не менее актуальна, чем для машин, работающих на ископаемом топливе, потому что эти аспекты напрямую влияют на запас хода.

Минимум 17% экономии

Тестирование технологии Audi проходило в Берлине и Вероне, где было задействовано 60 светофорных комплексов в центре города. Выводы очевидны: поскольку автомобиль с двигателем, молотящим на холостом ходу, покрывает 0 миль, а для разгона требуется гораздо больше топлива, чем для поддержания постоянной скорости, экономия даже на скромных будничных пробегах достигает эмоционально поражающих цифр. От одного до нескольких литров в день, особенно увеличиваясь на привычных маршрутах «дом-работа-дом» и «дом-магазин-дом».  В среднем же серия испытаний показала снижение расхода топлива минимум на 17%.

Автопроизводитель утверждает, что технология по существу совместима со всеми автомобилями, которые Audi производит прямо сейчас, и запуск в США, по-видимому, является лишь вопросом окончательной финализации даты.

«Зеленая волна» от Honda

Технология «Зеленой волны» японского производителя во многом аналогична немецкой, но подразумевает еще более предективное движение в принципе избегая остановок на «красном» свете. Но только не подумайте ничего крамольного, нет не пролетая сквозь него с ветерком, а таким образом тормозя и разгоняя транспортные средства, чтобы на пути им встречался только «зеленый».

Остается только догадываться, что произойдет, если весь мировой автопарк поддержит эту новацию – кто тогда вообще будет стоять на светофорах, кроме пешеходов? Но как бы там ни было, испытания «Зеленой волны» от Honda прошли вполне успешно.

В ее пользу и технологическая простота. Она работает в инфракрасном спектре, как обычный пульт дистанционного управления от телевизора или музыкального центра. На коротких расстояниях непогода никоим образом не сокращают ее эффективности, а себестоимость заметно ниже, чем у разработки Audi. Плюс несравненно более легкая интеграция в уже существующую дорожную инфраструктуру.

В Японии, по словам одного из инженеров, участвовавших в проекте, на дорожной сети островного государства уже установлены десятки тысяч перекрестных транспондеров для мониторинга дорожного движения и автомобилей экстренных служб. Поэтому чтобы полномасштабно внедрить концепцию «Хонды» достаточно лишь разместить рядом второй транспондер, поддерживающий «Зеленую волну». В США также заминки не возникнет – «Волну» можно интегрировать в систему оптических маяков, находящихся рядом со светофорами и предназначенных для сбора информации о дорожном движении и подачи сигналов машинам экстренных служб.

Экономно и безопасно, но медленно

Результаты проведенной обкатки системы показали почти 7-процентный прирост такого показателя (часто используемого в Северной Америке и Японии, но мало распространенного в Старом Свете), как количество пройденных километр на литр израсходованного топлива. Что является довольно существенным преимуществом.

К тому же согласно данным Японского Института изучения дорожных происшествий «Зеленая волна» способствует существенному снижению количества столкновений сзади, особенно в сегменте тех инцидентов, которые связаны с быстрыми остановками из-за невнимательности или ошибки водителя.

Однако не все так радужно, как видится в первом приближении. По отзывам тест-пилотов, следование в ритме «Зеленой волны» для неподготовленного человека, может отказаться еще более раздражающим, чем незнание времени включения разрешающих сигналов светофоров. К тому же зачастую кажется, что машины движутся несколько хаотично или необъяснимо медленно.

Впрочем, это, конечно же, не повод опускать руки и отказываться от продолжения разработок. Нет никакого сомнения – вектор развития абсолютно верен. Причем технологии очень перспективны – как уже было отмечено они актуальны не только для автомобилей с ДВС, но и для электрического транспорта. За которым, как говорят в последнее время все чаще и больше – будущее мировой мобильности (не все же в след за Россией возвращаются к «Евро-2» без ABS, ESP и полушек безопасности).