Control y coordinación de semáforos

Los ciclos de semáforos más cortos permiten tiempos de espera más cortos para los peatones. ^{[ 15 ] : 2}

Los tiempos de espera más cortos para los peatones en los cruces con semáforos reducen la probabilidad de que las personas crucen con el semáforo en rojo, lo que mejora la seguridad. ^{[ 16 ] : 32}

En zonas propensas a cortes de energía, la incorporación de baterías de respaldo a los sistemas de control de tráfico puede mejorar la seguridad de conductores y peatones. Anteriormente, se requería una mayor capacidad de alimentación ininterrumpida para mantener el funcionamiento completo de los semáforos con luces incandescentes . El costo de un sistema de este tipo era prohibitivo. Con las nuevas generaciones de semáforos que utilizan luces LED , las cuales consumen entre un 85 % y un 90 % menos de energía, ahora es posible incorporar baterías de respaldo a los sistemas de semáforos. Estas baterías se instalarían en el gabinete del controlador de tráfico o en un gabinete independiente junto al controlador.

Las baterías de respaldo pueden operar el controlador en modo de emergencia con la luz roja parpadeando o en modo completamente funcional. En 2004, la Comisión de Energía de California recomendó que los gobiernos locales convirtieran sus semáforos a LED con baterías de respaldo. Esto reduciría el consumo de energía y mejoraría la seguridad en las intersecciones principales. La recomendación fue para un sistema que proporcionara semáforos completamente funcionales durante dos horas después del corte de energía. Luego, los semáforos tendrían luces rojas intermitentes durante otras dos horas. ^{[ 20 ]}

En el control de tráfico, los controladores de señales más sencillos y antiguos se conocen como controladores electromecánicos. A diferencia de los controladores computarizados, los electromecánicos se componen principalmente de piezas móviles (levas, diales y ejes) que controlan las señales conectadas directamente a ellos. Además de las piezas móviles, también se utilizan relés eléctricos. En general, los controladores electromecánicos emplean temporizadores de dial con planes de sincronización fijos para intersecciones semaforizadas. La duración de los ciclos de las intersecciones semaforizadas se determina mediante pequeños engranajes ubicados dentro de los temporizadores de dial. Estos engranajes, como se les conoce comúnmente, tienen una duración de entre 35 y 120 segundos. Si un engranaje de un temporizador de dial falla, se puede reemplazar por otro adecuado. Dado que un temporizador de dial solo tiene un plan de sincronización para intersecciones semaforizadas, solo puede controlar las fases en una intersección semaforizada de una sola manera. Muchas intersecciones semaforizadas antiguas todavía utilizan controladores electromecánicos, y las señales controladas por ellos son efectivas en redes de un solo sentido, donde a menudo es posible coordinarlas con el límite de velocidad establecido. Sin embargo, resultan desventajosos cuando la sincronización de los semáforos de una intersección se beneficiaría de una adaptación a los flujos dominantes que cambian a lo largo del día. ^{[ 21 ]}

A menudo se intenta colocar los semáforos en un sistema coordinado para que los conductores encuentren una onda verde , una progresión de luces verdes. La distinción entre semáforos coordinados y semáforos sincronizados es muy importante. Los semáforos sincronizados cambian al mismo tiempo y se utilizan solo en casos especiales o en sistemas más antiguos. Los sistemas coordinados (de progresión) están controlados por un controlador maestro y están configurados para que las luces "en cascada" (progresen) en secuencia, lo que permite que los convoyes de vehículos avancen a través de una serie continua de luces verdes. Una representación gráfica del estado de fase en un plano de distancia versus tiempo de dos ejes muestra claramente una "banda verde" establecida en función del espaciamiento de las intersecciones semaforizadas y las velocidades esperadas de los vehículos. ^{[ 22 ]} En algunos países (por ejemplo, Alemania , Francia y los Países Bajos ), este sistema de "banda verde" se utiliza para limitar las velocidades en ciertas áreas. Los semáforos están sincronizados para que los automovilistas puedan pasar sin detenerse si su velocidad es inferior a un límite establecido, normalmente 50 km/h (30 mph) en áreas urbanas. Este sistema se conoce como «grüne Welle» en alemán, «vague verte» en francés o «groene golf» en neerlandés (en español: « onda verde »). Estos sistemas se utilizaban comúnmente en las zonas urbanas de Estados Unidos desde la década de 1940, pero hoy en día son menos frecuentes. En el Reino Unido, se experimentó con este sistema en un tramo de la A4 en Slough , Berkshire . Muchas ciudades estadounidenses configuran la onda verde en calles de doble sentido para que funcione en la dirección de mayor tráfico, en lugar de intentar regular el tráfico en ambas direcciones. Sin embargo, la reciente introducción de la flecha amarilla intermitente (véase el artículo «Señalización y funcionamiento de los semáforos ») permite utilizar la señal de avance/retroceso, una ayuda para la progresión, en los giros protegidos/permisivos. ^{[ 22 ] [ 23 ]}  

En los sistemas de señalización coordinados modernos, los conductores pueden recorrer largas distancias sin encontrarse con un semáforo en rojo. Esta coordinación se logra fácilmente solo en calles de un solo sentido con niveles de tráfico relativamente constantes. Las calles de doble sentido suelen estar diseñadas para coincidir con las horas pico y así agilizar el tráfico en la dirección más densa. Sin embargo, la congestión a menudo puede alterar cualquier coordinación. Por otro lado, algunos semáforos están coordinados para evitar que los conductores se encuentren con una larga secuencia de luces verdes. Esta práctica desalienta el alto volumen de tráfico al provocar demoras, pero evitando la congestión o desalentando el uso de una carretera en particular. Esto se suele hacer a petición de los residentes en áreas con mucho tráfico de paso. La velocidad se autorregula en los sistemas de señalización coordinados; los conductores que circulan demasiado rápido llegarán a una luz roja y se detendrán, y los que circulan demasiado lento no llegarán al siguiente semáforo a tiempo para usar la luz verde. Sin embargo, en los sistemas sincronizados, los conductores a menudo circulan a velocidades excesivas para pasar por la mayor cantidad de semáforos posible.

Más recientemente, se han empleado métodos aún más sofisticados. Los semáforos a veces se controlan centralmente mediante monitores o computadoras para coordinarlos en tiempo real y gestionar los cambios en los patrones de tráfico. ^{[ 24 ]} Se pueden usar cámaras de video o sensores enterrados en el pavimento para monitorear los patrones de tráfico en toda la ciudad. Los sensores no coordinados a veces obstaculizan el tráfico al detectar una pausa y cambiar a rojo justo cuando llegan autos desde el semáforo anterior. Los sistemas más avanzados utilizan docenas de sensores y cuestan cientos de miles de dólares por intersección, pero pueden controlar los niveles de tráfico con gran precisión. Esto elimina la necesidad de otras medidas (como nuevas carreteras), que son aún más costosas.

Los beneficios incluyen: ^{[ 25 ] [ 26 ]}

• Aumentar la capacidad de gestión del tráfico de las carreteras
• Reducción de colisiones y tiempo de espera tanto para vehículos como para peatones ^{[ 27 ]}
• Fomentar la circulación dentro del límite de velocidad para encontrar los semáforos en verde.
• Reducir las paradas y arranques innecesarios del tráfico reduce, a su vez, el consumo de combustible, la contaminación atmosférica y acústica , y el desgaste de los vehículos.
• Reducción del tiempo de viaje
• Reducir la frustración y la ira al volante.

Ejemplos:

• Ciudad de Nueva York : 7.660 (de un total de 12.460) intersecciones semaforizadas están controladas por una red informática central y supervisadas por centros de gestión de tráfico. ^{[ 18 ] [ 28 ]}
• Toronto : El 83% de sus semáforos están controlados por el Sistema Principal de Semáforos (MTSS). El 15% también utiliza SCOOT (Técnica de Optimización de Ciclo Dividido y Desfase), un sistema de control de semáforos adaptativo. ^{[ 29 ]}
• Sídney : 3400 semáforos coordinados por el Sistema de Tráfico Adaptativo Coordinado de Sídney (SCATS). Diseñado y desarrollado por la RTA, el sistema se introdujo por primera vez en 1963 y se ha desarrollado progresivamente desde entonces. En octubre de 2010, SCATS contaba con licencia para 33 200 intersecciones en 144 ciudades de 24 países de todo el mundo, incluyendo Singapur, Hong Kong, Dublín, Teherán, Minneapolis y Detroit. ^{[ 26 ] [ 30 ] [ 31 ]}
• Melbourne : 3200 semáforos en toda Victoria, incluyendo áreas regionales como Geelong y Ballarat, utilizan SCATS. Unas 500 intersecciones también tienen prioridad para tranvías y autobuses. ^{[ 32 ]}
• Adelaida : 580 conjuntos de semáforos coordinados en toda la región metropolitana gestionados por el Sistema de Señalización de Tráfico Coordinado de Adelaida (ACTS). ^{[ 25 ]}

• Sistema de señalización adaptativa de Meadowlands para la reducción del tráfico (MASSTR) - La Comisión de Meadowlands de Nueva Jersey supervisa en su administración de Lyndhurst la construcción de este " sistema de transporte inteligente ", el primero de su tipo en el estado, con intersecciones controladas por tráfico y detectores de vehículos en Meadowlands . A partir de 2013, está en funcionamiento y planea cubrir 128  intersecciones para 2014. Para reducir las demoras debido al cierre planificado de dos años de los carriles en dirección norte del Pulaski Skyway que comenzará alrededor de marzo de 2014, este sistema sincronizará los semáforos en 15  intersecciones adicionales a lo largo de la US  1/9 Truck y la Ruta  440 en Kearny Point y Jersey City . ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}
• Midtown in Motion: el sistema de control de tráfico adaptativo de la ciudad de Nueva York que emplea múltiples tecnologías. Se utilizan cámaras, sensores de movimiento por microondas y lectores de etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) E-ZPass como entradas para monitorear el flujo de tráfico. Los datos se transmiten a través de la infraestructura inalámbrica de banda ancha dedicada por el gobierno al centro de gestión de tráfico para su uso en el control adaptativo de los semáforos. ^{[ 37 ]}
• Control de tráfico urbano escalable
• Sistema de Tráfico Adaptativo Coordinado de Sídney

• El control aislado se da cuando la sincronización de la intersección o el cruce no está vinculada a ninguna otra intersección o cruce.
• Fallos : Si aún hay energía disponible, se utiliza una luz ámbar intermitente para advertir de una intersección. Los métodos para distinguir la vía principal de la secundaria (y, por lo tanto, la prioridad de paso) incluyen señales de ceda el paso, señales de stop o una luz roja intermitente en la vía secundaria, así como señalización escrita. En algunos países, como Australia, las normas de circulación establecen procedimientos como ceder el paso a la derecha. Este sistema se utiliza ocasionalmente cuando un semáforo queda obsoleto por falta de necesidad.
• Funcionamiento a tiempo parcial : Algunos semáforos no funcionan de noche ni cuando el tráfico es muy ligero. Otros solo funcionan en horarios específicos (por ejemplo, durante el horario laboral de una fábrica importante) o solo durante eventos especiales, como competiciones deportivas o exposiciones. Cuando no funcionan, se aplican las mismas medidas que en caso de avería. El funcionamiento a tiempo parcial tiene ventajas y desventajas. ^{[ 38 ] [ 39 ]}
• Prioridad ferroviaria : Los semáforos se activan para coincidir con la llegada de un tren, a menudo cuando la intersección está cerca de un cruce ferroviario. Véase también Prioridad ferroviaria.
• Prioridad para autobuses y transporte público : Los semáforos se activan para coincidir con la llegada de un autobús o tranvía a lo largo de una vía exclusiva para autobuses, carril bus o vía de tranvía. Véase también Prioridad para autobuses.
• Vehículos de emergencia Algunos semáforos en el exterior de las estaciones de bomberos o de rescate no tienen luz verde, ya que pueden ponerse ámbar y luego rojo cuando los camiones de bomberos , ambulancias u otros vehículos de emergencia salen de la estación en dirección a una emergencia. Véase también Prioridad de los semáforos
• Las señales de límite de velocidad son una variante poco utilizada para indicar a los conductores la velocidad recomendada para acercarse al siguiente semáforo en verde.