La sincronización de las señales es la técnica que utilizan los ingenieros de tránsito para distribuir el derecho de paso en una intersección señalizada. El proceso incluye la selección de valores apropiados para el tiempo, que se implementan en controladores de señales de tráfico especializados. La sincronización de las señales implica decidir cuánto tiempo en verde la señal de tránsito proporciona una intersección por movimiento o aproximación (dependiendo de la configuración del carril), cuánto tiempo debe durar la señal de PASEO para peatones , si se debe priorizar a los trenes o autobuses y muchos otros factores.
En los fundamentos de la sincronización de la señal, existen diferentes modos de operación por los que puede pasar el controlador de señal, que controla la señal. Las señales de tráfico pueden dividirse en dos grandes grupos según su método de funcionamiento. Pueden ser preprogramados o accionados. Las señales preprogramadas proporcionan a cada aproximación a una intersección una cantidad de tiempo fija sobre una base predeterminada, sirviendo a cada aproximación consecutivamente y repitiendo el patrón. En funcionamiento normal no se salta ningún movimiento. Un semáforo accionado se basa en algún mecanismo para detectar vehículos cuando se acercan a la intersección. Cuando se ha producido una detección, se proporciona tiempo verde para ese enfoque. Se omiten las aproximaciones sin detección. Estos dos esquemas también se conocen como temporización de señal basada en intervalos y basada en fases.
La Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) ha definido un esquema estándar mediante el cual cada movimiento de intersección puede ser atendido sin permitir que movimientos conflictivos ingresen a la intersección simultáneamente. Este esquema se conoce comúnmente como diagrama de fases NEMA.
Uno de los métodos de detección más utilizados son los bucles de inducción . Otros métodos incluyen detección por magnetómetros, vídeo, infrarrojos, radar y microondas. Una instalación típica de detector de bucle puede tener hasta seis pies cuadrados o seis pies de ancho por diez metros de largo. También se pueden utilizar otras formas, incluidos bucles circulares y hexagonales. Estos se cortan o entierran debajo de la superficie de la carretera. El cable preferido es cobre trenzado con una cubierta aislante, que luego está rodeada holgadamente por una funda protectora. Eléctricamente, se trata de una bobina "plana" en la estructura del pavimento que detecta vehículos mediante cambios en el campo de inductancia magnética de la bobina cuando el metal ferroso de un vehículo pasa a través del campo. El sensor electrónico en el gabinete del controlador detecta el cambio en el campo magnético. La salida de la electrónica del sensor es un cierre de "interruptor". Puede ser un relé electromecánico o de estado sólido. El 'interruptor' normalmente está cerrado (NC) en el estado desactivado pero se mantiene abierto cuando se aplica energía al circuito. Esto se denomina 'Llamada fallida', de modo que si hay una falla en la electrónica del sensor, la salida realizará una 'Llamada' al controlador como si hubiera un vehículo presente en el detector de circuito.
El vídeo (tanto normal como infrarrojo) utiliza un cambio de contraste de la zona de detección de la imagen para detectar el tráfico. Todos los métodos de detección, excepto los detectores de bucle inductivo y los magnetómetros, pierden precisión como resultado del concepto de oclusión. Esto limita la vista de las cámaras en ciertos casos.
Existen diferentes categorías de señales accionadas. Para ahorrar dinero en mantenimiento, algunas agencias optan por diseñar una intersección como semiactuada. Semiactuado significa que la intersección tiene detección en los accesos a calles menores y en los giros a la izquierda en calles principales únicamente. Luego, toda la intersección se programa para operar a un tiempo fijo en cada ciclo, pero el controlador atenderá los demás movimientos sólo cuando haya una "llamada" o demanda. Se puede hacer que funcione de manera coordinada una serie arterial de señales que funcionan en modo semiactuado o fijo y, lo que es más importante, que funcionan con la misma duración de ciclo. Durante la coordinación de señales, la mayoría de los sistemas de señales suelen estar diseñados para funcionar en modo semiactuado.
En funcionamiento fijo, un controlador tiene un tiempo establecido para atender todos los movimientos en cada ciclo. El controlador atenderá todos los movimientos, haya o no demanda del vehículo. Cuando un detector se rompe en una señal activada, ese movimiento tendrá que funcionar como fijo hasta que se repare el detector.
Hay tres formas generales de funcionamiento de una señal: funcionamiento LIBRE, COORDINADO y FLASH. En funcionamiento LIBRE, la señal se ejecuta en función de su propia demanda y parámetros de temporización basados en la información proporcionada por sus detectores. No funciona bajo ninguna duración de ciclo en segundo plano. En la operación COORD, abreviatura de coordinación, la señal ejecuta un ciclo de fondo. Los movimientos de calles no principales generalmente todavía se activan y el controlador descansará en la calle principal hasta que se cumpla la duración del ciclo de fondo. El modo final es la operación FLASH en la que todos los semáforos del vehículo muestran continuamente un color rojo parpadeante, o la calle principal muestra un color amarillo parpadeante mientras que otras muestran un color rojo parpadeante. Las cabezas de los peatones están oscuras.
Cuando el volumen de vehículos en una intersección ya no garantiza que la señal esté activa, la señal puede cambiar al modo FLASH. Cuando el volumen vuelve a subir, la señal vuelve a funcionar como FREE o COORD. Por ejemplo, el funcionamiento diario de una señal puede implicar que esté en modo FLASH temprano en la mañana, COORD durante el día, LIBRE en la tarde y nuevamente en FLASH a última hora de la noche. También se puede configurar para que parpadee hasta que deje de hacerlo, lo que permite esencialmente convertirlos en balizas si el semáforo está lo suficientemente obsoleto.
Hay varias funciones básicas de sincronización que deben programarse para que funcione el controlador de tráfico.
El tiempo MIN determina la duración mínima del intervalo verde para cada movimiento. Los giros a la izquierda, las calles secundarias y las calles principales suelen tener tiempos MIN diferentes . Los giros a la izquierda y los intervalos de calles secundarias suelen estar en el rango de 4 a 10 segundos, mientras que las calles principales suelen ser superiores a 15.
El intervalo, la extensión o el tiempo de paso determina la porción extensible del tiempo verde para un movimiento. El movimiento permanece en la parte extensible mientras esté presente un accionamiento y no haya expirado el temporizador de paso . Si el intervalo se establece en tres segundos y no hay ningún vehículo presente después de esos tres segundos, el movimiento terminará.
Límites de tiempo MAX de un tiempo máximo del intervalo verde. Si no hay demandas conflictivas en la intersección, el controlador ignorará el MAX y se detendrá en el movimiento principal de la calle.
La autorización amarilla determina el tiempo amarillo para el movimiento asociado.
La autorización roja determina el tiempo completamente rojo para el movimiento asociado.
El tiempo de caminata proporciona la indicación de la duración de la caminata.
El parpadeo de No caminar es la duración del paso de peatones parpadeante. Esto se calcula como la longitud del cruce de peatones dividida por una velocidad de 3,5 pies por segundo, menos el espacio libre amarillo para el movimiento del vehículo adyacente.
La longitud del ciclo controla el tiempo desde una calle principal amarilla hasta la siguiente calle principal amarilla para fines de coordinación. A menudo lo establece el controlador maestro para el plan particular utilizado. Esto también se utiliza si la señal no tiene detectores conectados.
La compensación controla el momento del inicio del green de la calle principal y/o del final del green de la calle principal, para mantener la señal en coordinación con otras señales en el plan de cronometraje general. Este tiempo puede ser establecido por el controlador maestro para el plan particular utilizado.
Coordinación (el término más correcto es progresión) se refiere a la sincronización de las señales para que un "pelotón" de automóviles que circulan por una calle llegue a una sucesión de semáforos en verde y avance a través de múltiples intersecciones sin detenerse. Un sistema de señales bien coordinado puede mejorar el flujo del tráfico, reducir los retrasos y minimizar la contaminación. Sin embargo, no siempre es posible mantener la progresión a lo largo de una red de señales. También es difícil mantener la progresión de la señal en una calle de doble sentido. Uno de los primeros ingenieros de tráfico , Henry Barnes , que se desempeñó como Comisionado de Tráfico en muchas ciudades, incluidas Baltimore, Maryland y la ciudad de Nueva York , desarrolló tiempos coordinados de señales de tráfico, de modo que se pudieran acomodar grandes cantidades de tráfico en las principales arterias de tráfico.
La sincronización de las señales de tráfico es un tema muy complejo. Por ejemplo, sincronizar una señal de 'CAMINAR' para un paso de peatones ancho y peatones más lentos (por ejemplo, los ancianos) podría resultar en esperas muy largas para los vehículos y, por lo tanto, aumenta la probabilidad de que los automóviles se pasen el semáforo, lo que podría causar accidentes. Por lo tanto, optimizar la seguridad de las intersecciones implica múltiples factores como el ancho de la calle, el ancho de los carriles, el número de calles que se cruzan, la disponibilidad de electricidad para una señal, el número de automóviles por unidad de tiempo y la naturaleza uniforme/desigual del flujo, número y tipo de peatones. y muchos otros factores.
Los semáforos se pueden programar para que tengan diferentes planes de sincronización de señales, según la hora del día. Algunos sistemas de control de señales adaptan los tiempos de las señales dependiendo de las condiciones del tráfico medidas.
La estandarización de los procedimientos, estándares y mejores prácticas de sincronización de señales se ha completado en forma del Manual de sincronización de señales, patrocinado por la Administración Federal de Carreteras . El Manual de sincronización de señales es un recurso de escritorio compilado por Kittelson & Associates, Inc., el Instituto de Transporte de Texas , el Instituto de Ingenieros de Transporte (ITE) y la Universidad de Maryland .
En marzo de 2020, el ITE adoptó las recomendaciones del consultor de ingeniería Mats Järlström de Beaverton, Oregón, sobre la sincronización de la luz amarilla. Järlström había comenzado a investigar el asunto después de que su esposa recibiera una multa por una cámara de semáforo en rojo en 2013. Después de publicar sus hallazgos, el estado de Oregón lo multó por ejercer ingeniería sin licencia . Järlström, licenciado en ingeniería eléctrica , presentó una demanda ante el Tribunal Federal de Distrito alegando violación de sus derechos de la Primera Enmienda . El tribunal estuvo de acuerdo con él y dictaminó que el Estado no podía restringir el uso de la palabra "ingeniero". [1]