Il primo progetto nel 1868 esplose in un’esplosione di gas e il design moderno non è cambiato molto in 100 anni. Ora, i veicoli a guida autonoma potrebbero aver bisogno di un quarto colore.
Il semaforo universalmente conosciuto non ha subito una riprogettazione significativa in quasi 100 anni, da quando William Pott, un agente di polizia di Detroit, creò il primo semaforo a tre sezioni negli Stati Uniti nel 1921. Ora, dicono gli esperti, l’ascesa del semaforo senza conducente automobili significa che è necessaria una nuova serie di linee guida di sicurezza per garantire che interagiscano correttamente con i segnali stradali.
I semafori di tutto il mondo utilizzano tipicamente luci rosse, gialle e verdi per segnalare ai conducenti se devono fermarsi, andare o prepararsi a fermarsi o andare agli incroci e ai passaggi pedonali. Ali Hajbabaie, professore di ingegneria della North Carolina State University (NCSU), sta guidando un team per progettare un sistema di traffico che consideri il modo in cui le auto senza conducente rispondono ai segnali stradali.
Hajbabaie ha detto all’agenzia di stampa The Associated Press che propone di aggiungere un’altra luce, possibilmente bianca.
I segnali stradali non riguardano solo la sicurezza. Consentono un migliore flusso del traffico, riducendo la congestione, e possono anche essere vantaggiosi per l’economia poiché le persone sprecano meno tempo e carburante sulle strade.
Secondo la Global Traffic Scorecard 2022 di INRIX, una società che crea prodotti e servizi legati al settore dei trasporti e ai veicoli autonomi, il costo combinato per l’economia della congestione stradale nel Regno Unito, Germania e Stati Uniti è stato di 2,2 miliardi di dollari. I semafori contribuiscono in modo significativo a contenere questi costi.
Ma cos’altro possiamo imparare dal passato per informare il futuro?
Quando è stato inventato il semaforo?
Il primo semaforo al mondo fu installato in Parliament Square, di fronte al Parlamento di Londra, nel Regno Unito, il 10 dicembre 1868.
La crescente congestione delle carrozze trainate da cavalli in quello specifico incrocio stava rendendo la zona sempre più pericolosa per i pedoni.
L’installazione del semaforo era caratterizzata da un pilastro con una sezione superiore simile a una croce. Aveva bracci di segnalazione del semaforo, che si muovevano su e giù per ordinare al traffico di muoversi o fermarsi, e luci a gas rosse o verdi.
Progettato per replicare i gesti di un vigile urbano, il traffico doveva fermarsi quando entrambe le braccia erano perpendicolari e proseguire quando formavano un angolo di 45 gradi. Di notte venivano usate le lampade a gas rosse e verdi.
Basato su un sistema di segnalamento ferroviario, necessitava della presenza di un poliziotto per operare. Il gas veniva immesso nel meccanismo da un tubo interrato per alimentare le luci.
Sfortunatamente, il primo progetto del semaforo ha avuto un inizio difficile. Una perdita di gas dal tubo di alimentazione sottostante ha provocato un’esplosione nel meccanismo del semaforo, ferendo il poliziotto che lo azionava.
Considerato un pericolo per la sicurezza, il semaforo fu rapidamente rimosso e i semafori furono banditi del tutto per i successivi 60 anni. Alla fine tornarono nelle strade britanniche nel 1929, in seguito all’invenzione del 1921 del sistema di segnalazione a tre luci a Detroit.
Il primo semaforo alimentato dall’elettricità fu inventato nel 1923 dall’inventore afroamericano Garrett Morgan. Alla fine vendette il suo progetto alla General Electric per $ 40.000 ($ 730.000 in valuta odierna, adeguati all’inflazione).
Perché i semafori sono rossi, gialli e verdi?
Il primo sistema di colori utilizzato nei sistemi di segnaletica stradale era basato sul sistema di luci di navigazione utilizzato sulle navi in mare.
Attraverso l’uso delle luci rosse e verdi, gli equipaggi delle navi in avvicinamento possono immediatamente capire in quale direzione sta viaggiando una nave. Questo sistema di illuminazione fungeva da sistema di prevenzione precoce delle collisioni, soprattutto di notte in condizioni di scarsa visibilità.
La luce color ambra utilizzata sui semafori moderni non fu introdotta fino al 1921, quando l’inventore William Potts portò il semaforo a tre colori a Detroit.
Questa innovazione ha aggiunto una luce gialla di “attenzione” ai segnali rossi e verdi esistenti, segnalando agli automobilisti che le luci stavano per cambiare e avvisandoli di rallentare. Il primo semaforo a quattro vie e tre colori fu installato all’incrocio tra Woodward Avenue e Fort Street a Detroit nel 1921 e, verso la metà degli anni ’30, questo standard si era diffuso in tutto il paese.
Perché abbiamo bisogno di un quarto colore adesso?
Gli esseri umani e le auto autonome utilizzano diversi set di segnali visivi quando si tratta di interpretare i sistemi di illuminazione. Colori diversi – a volte lampeggianti per indicare che un cambiamento è imminente – funzionano meglio per il cervello umano, mentre una singola luce funziona meglio per le auto autonome.
Pertanto, una quarta luce – molto probabilmente bianca – verrebbe aggiunta a vantaggio delle auto a guida autonoma. La luce bianca verrebbe interpretata da un’auto a guida autonoma come un’istruzione di “andare avanti se non diversamente indicato”.
Hajbabaie, professore della NCSU, ha spiegato: “Se la luce bianca è attiva, basta seguire il veicolo davanti a te”.
Quali diversi tipi di sistemi semaforici esistono?
Sebbene esistano vari tipi di tecnologia dei segnali stradali, la maggior parte dei sistemi di traffico rientra in due categorie: semafori che operano secondo un programma fisso; e segnali stradali che possono regolare i tempi in base al volume del traffico.
Alcuni diversi modelli di segnaletica stradale sono:
- Segnali stradali a tempo fisso: non si basano sul volume del traffico. Il pianificatore del traffico imposta i tempi di ciascun semaforo in base alla ricerca generale che farà avanzare il traffico a un orario predeterminato.
- Segnali stradali di rilevamento: noti anche come “segnali stradali attivati”, funzionano con dispositivi incorporati nella strada che rilevano la presenza e il volume dei veicoli in attesa a un incrocio e quindi si sincronizzano con il segnale stradale, indicando quando il traffico deve muoversi o fermarsi.
- Tecnica di ottimizzazione dell’offset a ciclo suddiviso (SCOOT): questo sistema di gestione del traffico mira a ottimizzare il volume del traffico agli incroci utilizzando dati sul traffico in tempo reale. SCOOT regola automaticamente la sequenza delle luci in base ai dati raccolti dai segnali stradali. Ciò aiuta a ridurre la congestione e a migliorare il flusso del traffico.
- Segnali stradali attivati dai pedoni: vengono attivati tramite un pulsante manuale o un sensore che identifica un pedone all’incrocio e cambia le luci per fermare il traffico.
L’intelligenza artificiale potrebbe essere utilizzata nei sistemi di traffico?
Henry Liu, professore di ingegneria civile all’Università del Michigan, ha ideato un approccio diverso per risolvere i problemi di congestione del traffico utilizzando l’intelligenza artificiale (AI).
Dopo aver vinto una sovvenzione di 15 milioni di dollari per istituire il Centro per i trasporti connessi e automatizzati dal Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti nel febbraio dello scorso anno, Liu e il suo team stanno testando come segnalare i semafori utilizzando la posizione in tempo reale e i dati di velocità delle auto dotate di Global Positioning System (GPS) nel sobborgo di Birmingham, a Detroit.
Questo particolare quartiere di Detroit è stato scelto perché tutti i 34 semafori di Birmingham si basano su un orario fisso. Non ricevono informazioni da telecamere o sensori per adattarsi al flusso del traffico, il che significa che possono essere adattati per ricevere informazioni esclusivamente dalle auto, ha spiegato Liu, senza alcuna interferenza.
