הנדסת תנועה -רמזור

אופן התפעול של רמזורים :

מונחים חשובים :

1. גלאי – מתקן בדרך המגלה ומודיע על הימצאות רכב מעליו מבחינת פעילות הגלאים יש להבחין בין שני סוגי פעולות : דרישה למופע או פסיחה עליו , הארכת הזמן הירוק של המופע.

2. הצדק – נפח-תנועה מזערי המצדיק רימזור .

3. יום מייצג – אחד הימים ב' עד ה' (למעט חגים , מועדים והימים שלפניהם ואחריהן ולמעט ימי פגרת בתי-הספר) שבו אין מאורעות מיוחדים או מזג אויר חריג או כל גורם שאינו שגרתי .

4. מהירות – מהירות אופיינית , אשר 85% מכלי-הרכב נוסעים בה או לאט ממנה .

5. מופע – חלק מן הזמן הכללי במחזור הרמזור , המוקצה להתנהגות מסוימת (כגון : נסיעה או עמידה) , לתנועה מסוימת או לקבוצת תנועות המתקיימות ביחד .

6. מחזור – משך הזמן הכללי הנדרש להשלמת מהלך מלא של אותות הרמזור (מהתחלת מופע מסוים ועד להתחלתו מחדש בפעם הבאה)

7. פרוגרמה (תכנית-זמנים) – תכנית לקביעת סדר המופעים ברמזור ולקציבת משך הזמן של כל אחד מהם .

8. רמזור – אמצעי לבקרת התנועה , המורה לתנועה בצומת לעצור או להתקדם בהתאם למערכת זמנים קצובה מראש או מופעלת ע"י התנועה או מרחוק . מרכיביו התפעוליים , כגון אורך מחזור , פילוג למופעים וכו' , ניתנים לשינוי לפי תוכנית זמנים אחת או יותר המוגדרות מראש .

אותות הרמזור ומאפייניהם :

1. המופע הירוק – מורה לנהג שעתה תורו לנסוע . בשביל כל תנועה יש לקבוע את אורך המופע הירוק אשר יספיק להעברת מספר כלי-הרכב המתקרבים לצומת במחזור אחד של הרמזור באותה שעה . קביעת מופע ירוק ארוך מידי תגרום לאי-ניצול זמן זה ולבזבוז זמן על חשבון התנועות האחרות .

קביעת מופע ירוק קצר מדי תגרום להצטברות כלי-רכב בסוף המופע שלא הספיקו לעבור . וכן זמן קצר מידי באופן עקבי מעודד כניסה לצומת באור אדום ואיתה בעיות בטיחות חמורות .

2. המופע הירוק המהבהב – מודיע לנהג על סופו הקרוב של מופע הירוק , והוא מותקן בכל הרמזורים שבהם מהירות ההתקרבות בפועל של כלי-הרכב היא 60 קמ"ש ומעלה . ההבהוב נמשך 3 שניות ביחס אור חושך 1:1 ומייד אחריו תם הירוק ובא המופע הצהוב .

3. המופע הצהוב – מתחיל מיד אחרי הירוק , תכליתו אזהרה מפני המופע האדום הקרוב ומתן אפשרות נאותה לפינוי הצומת בטרם יחלו התנועות העוינות להיכנס לצומת .

1. המופע האדום – אוסר כל כניסה לצומת באופן מוחלט . משך האור תלוי באורך המופעים הירוקים לתנועות העוינות ובאורך הרמזור . לעיתים ניתן אור אדום לכל הכיוונים ולכל התנועות , למשך שניה או שתיים כדי לאפשר פינוי מוחלט של הצומת (בעיקר בצמתים גדולים) . מופע כזה נקרא "אדום כולל" או "כל אדום" .

2. המופע האדום-צהוב – מתריע על הופעתו הקרובה של המופע הירוק . תכליתו לתת לנהג שהות לשלב הילוך ראשון ולהתכונן לנסיעה . משך המופע הזה הוא עד 2 שניות .

3. זמן-פינוי ברמזור – הוא משך הזמן הקצר ביותר העובר מכניסת רכב לאזור-קונפליקט עם תנועה אחרת ועד לכניסתו הבטוחה של הרכב מהתנועה העוינת לאותו אזור-קונפליקט .

4. זמן בין-ירוק – משך הזמן העובר מסוף המופע הירוק ועד תחילת המופע הירוק הבא של תנועה עוינת .

סוגי רמזורים עקרוניים :

1. רמזורים קצובי זמן – פועל על-פי תכניות-זמנים מתוכננות מראש שבהן נקבעו : סדר המופעים , משך הזמן של כל מופע , משך הזמנים הבין-ירוקים , משך זמן המחזור . התוכניות האלה נקבעות לפי ספירות-תנועה שבוצעו בעבר . שעון אוטומטי מחליף את התוכניות לפי סדר שנקבע מראש . יתרונות :

א. פשוט ונוח לתפעול .

ב. ניתן להתאמה טובה לתפעול במסגרת גל ירוק .

ג. זול ופשוט להתקנה ולאחזקה .

ד. מתאים ביותר לתפעול בצמתים סמוכים צפופים .

ה. מתאים במיוחד לצמתים בהם נפחי-תנועה גבוהים וקבועים פחות או יותר .

חסרונות :

א. אין הוא יכול להתאים עצמו לתנועה משתנה בטווח קצר .

ב. אין הוא יכול להגיב על אירועים חריגים .

ג. יש בו מידה של בזבוז זמן כאשר התנועה בפועל שונה מזו שלפיה הוא תוכנת .

2. רמזור מופעל-תנועה – מתפקד לפי תכנית שנקבעה מראש , אך מותאמת להתערבות ולשינוים תכופים לפי התנועה הזורמת בפועל בצומת על ידי גלאים .

בתוכניות המקוריות , המאוחסנות במנגנון הרמזור , נקבעים מראש : סדר המופעים , משך הזמנים הבין-ירוקים , משך המופעים הירוקים , יחידת-הזמן להארכת המופע הירוק .

רמזור מופעל-תנועה במלואו – כשיש גלאים בכל הגישות לצומת ולכל התנועות , מקבל המנגנון מידע בזמן אמיתי מכל הכיוונים ובהתאם לו מחליט על תכנית הרמזור .

רמזור מופעל-תנועה חלקית – כשהגלאים מותקנים רק בציר המשני או בתועות משניות יינתן אור ירוק לזרועות המשניות רק במידה שתהיה דרישה לכך מכוונים אלה . ביתר הזמן ייתן הרמזור לציר הראשי .

3. רמזורים בבקרה אזורית – כשיש צורך לתאם את פעולתם של כמה רמזורים בצמתים סמוכים באזור אחד , אפשר להתחבר למנגנון אחד השולט במנגנוניהם של 10 עד 20 רמזורים . באמצעות גלאים , ניתן להשיג מידע בזמן אמיתי על התנועה באזור ולפיו לתפעל את המנגנון בכל אחד מן הרמזורים כשמתקיים תיאום מיטבי בין הצמתים המרומזרים .

4. תפעול מרחוק : בקרה מרכזית לרמזורים – היא מערכת המתקשרת באורח קבוע עם עשרות או מאות רמזורים בכל שטח העיר , מתוך כוונה לפקח עליהם ולהפעילם באופנים מסוימים . זאת לפי עדיפויות קבועות שנקבעו מראש או לפי החלטות אד-הוק של מפעלים , לפי הנסיבות הקיימות באותו רגע .התוצאה היא תפעול מיטבי של עשרות ומאות רמזורים . קיים גם פיקוח שוטף על תקינות הרמזורים ולאסוף נתוני תנועה שוטפים במערכת .

1. תפעול ידני של רמזורים – בתפעול ידני ניטלת הבקרה האוטומטית על הרמזור מן המנגנון ועוברת לשליטת מפעיל אנושי , על פי רוב שוטר . תפעול ידני נעשה בדרך כלל בעת תקלות בצומת או בשעות שיא תנועה . בכל ארון-מנגנון של רמזור יש תא פיקוד נפרד וממנו ניתן לתפעל את הרמזור באופן שונה מהרגיל – ע"י הבהוב הצהוב , ע"י כיבויו כליל או ע"י תפעול ידני . ההפעלה הידנית גורמת לרמזור לעבור ממופע מסוים למופע הבא אחריו ולהיעצר שם . השוטר המתפעל את הרמזור יכול להאריך את המופע הירוק של תנועה מסוימת כרצנו בלבד .אין הוא יכול לשנות את הרכב התנועות , אין הוא יכול לשנות את סדר המופעים ואין הוא יכול לשנות את הזמן הבין-ירוק .

יתרונות הרמזורים ב"גל ירוק" :

1. הקטנת מספר העצירות והזינוקים , ואיתם הקטנת מספר התאונות חזית-אחור .

2. צמצום השונות במהירות הנסיעה של כלי-רכב הנעים בחברות .

3. קיצור זמני הנסיעה הקטנת מספר העיכובים ומשך העיכובים .

4. צמצום מפגעי-רעש וזיהום-אוויר וחיסכון באנרגיה .

עקרונות מנחים לתכנון גל ירוק :

1. זמן המחזור המיטבי חיוני שיהיה זהה בכל הצמתים ולרוב יוכתב על פי האילוצים הנגזרים מן הצומת הקריטי בגל .

2. יש להתאים ככל האפשר את מהירות התכן של הגל למהירות הנסיעה בפועל .

3. קל להתקין גל ירוק לכוון אחד קשה ,ולעיתים בלתי אפשרי , ליצור גל טוב בשני הכיוונים . יש לבחור כיוון מעודף הוא יהיה תמיד הכוון שבו נפח התנועה גבוה יותר באותה תקופה . הכיוון המועדף ניתן לשינוי בתקופות זמן שונות .

4. ניתן ורצוי לתאם בגל ירוק גם צמתים סמוכים , המופעלים ע"י התנועה בעזרת גלאים .

5. כאשר לא ניתן להגיע לתפעול יעיל של גל ירוק לאורך ציר שלם , ניתן לפצלו לקטעים במקרים אלה יש לבחור בצמתים הקריטיים כצמתי-מעבר בין הקטעים .

מאפייני גל ירוק מתרשים הגל :

· קטע ח'-ט' : מראה את המופע האדום לציר הראשי כל הקטעים השחורים בשאר הצמתים מראים את המופע האדום .

· קטע ז'-ח' : מראה את המופע הירוק לציר בצומת בכלל זה המופע הצהוב . כל הקטעים הלבנים בשאר הצמתים מראים את המופע הירוק .

· קטע ז'-ח'-ט' : מראה את אורך המחזור של רמזור בצומת A בצומת J מסומן באות ה' .

· הסחת הגל : הפרש הזמן שבין כ' ו-ל' וכן בין ל' ו-מ' מאפשר לרכב לנסוע מצומת A לצומת C וליהנות מאור ירוק בציר הנדלק בדיוק לפני הגיעו לצומת . והוא נקבע לפי המרחק בין הצמתים ולפי מהירות הגל הרצויה . דוגמא : במהירות גל 60 קמ"ש תידרש הסחה של 30 שניות בין צמתים שהמרחק ביניהם 500 מ' . 60 קמ"ש / 3.6 = 16.66 מטר/לשניה . 500 מ' / 16.66 = 30 שניות .

· נקודות א'-ב' : הפס הזה מתאר לנו את המופע הירוק לאורך הציר מצומת A לצומת J , את התחלתו ואת סופו . והוא גם מתאר לנו מתי יהיה המופע האדום לתנועה בציר . נקבל זאת אם נסדר את המופעים הירוק והאדום לפי הסעיף הקודם .

· שיפוע הפס יחסי והפוך למהירות הנסיעה : ככל שהפס א'-ב' תלול יותר המהירות קטנה יותר וככל שהוא שטוח יותר המהירות גדולה . מכאן שניתן ללמוד על מהירות הגל וגם על כוון הגל לפי הציור (לפי זווית הקו המתאר את הגל) .

· תנועה איטית יחסית בגל הירוק :הפס א'-ב' מבטא מהירות מסוימת אך בגלל עובי הפס ברור שבתוך הגל תיתכנה מהירויות אחרות , איטיות מהגל או מהירות מהגל . הקו נ'-ס' מתאר תנועה איטית יחסית בגל שלפני הגל קטע א'-ב' .ולכן בנקודה ס' יגיע הרכב הנוסע במהירות נ'-ס' לרמזור אדום ויצטרך לחכות עד ב' כדי להמשיך .

אבחון מאפייני מחזור-הרמזור מתרשים- המופעים :

עיקרם של המשטרים השונים הפרדה רבה יותר ויותר בין זרמי-תנועה ניגודיים .

1. משטר צהוב חופף : יש הפרדה קלה ביותר בזמן בין זרמי התנועה בצומת מהשניה 0 עד 27 דולק הירוק למזרח/מערב .בשניה זו נדלק הצהוב למשך 3 שניות ואז נדלק האדום בשניה מס' 30 (הצהוב שלפני האדום נמשך תמיד 3 שניות בארץ) . במשך 3 השניות האלה נמשך האדום לצפון/דרום ובמשך שתי שניות (29-30) דולק המופע אדום-צהוב .אחריו מתחלף הרמזור לירוק לצפון/דרום . במשטר זה של הרמזור בשניות 29-30 יש צהוב לכל הכיוונים בצומת אחד לבדו ובשני עם אדום . הפרדה בין זרמי התנועה הניגודיים בצומת קטנה ולכאורה עלולים כלי רכב לעבור בצומת מכוונים שונים .

2. משטר צהוב עוקב : יש ירוק למזרח/מערב בין השניות 0 עד 25 ומשם עד 28 צהוב ואז אדום . אך בניגוד למשטר הקודם נדלק האדום-צהוב לכוון צפון/דרום רק בשניה 28 בסופה . לכן אין אף לשניה אחת צהוב לשני הכיוונים בבת אחת .הצהוב-אדום בא בעקבות הצהוב שבכוון הניצב . ההסתברות ששני כלי רכב יעברו בצומת בבת אחת באופן חוקי יורדת מאוד במשטר צהוב עוקב . המחיר אותו משלמת התנועה בצומת על הבטיחות הנוספת הוא הפסד 2 שניות אור ירוק בהשוואה למשטר הקודם .

3. משטר כל-אדום : הירוק למזרח/מערב מסתיים כבר בתום השניה 24 . אחריו 3 שניות צהוב ואח"כ אדום עד לשניה 60 . הצהוב-אדום לצפון/דרום נדלק רק בסוף השניה 28 למשך 2 שניות כרגיל . התוצאה היא שבשניה 28 יש למשך שניה אחת אור אדום לכל הכיוונים . בצורה זאת יש הפרדה מרבית בין זרמי התנועה העוינים בצומת .

4. זמן בין ירוק : פרק הזמן שבין סוף הירוק לתנועה אחת בצומת לבין התחלת הירוק לתנועה העוינת הבאה . ברור שככל שהזמן הבין-ירוק יגדל מתבזבז יותר מזמן המחזור . מכיוון שאי-אפשר בדרך כלל לצמצם את הזמן הבין ירוק , הדרך היחידה ליעל את מחזור הרמזור (ולהקטין את איבודי הזמן יחסית לאורך הרמזור) היא להאריך את מחזור הרמזור וכך אכן נעשה בשעות השיא . לעומת זה בשעות שפל התנועה מקצרים את מחזור הרמזור ומשיגים זמן המתנה קצר יותר בצומת . ע"י שימוש נבון בגלאים ניתן לבטל לחלוטין את בעיית בזבוז הזמן בשעות השפל . במיוחד במשטר של רמזור מופעל-תנועה במלואו .