交通信号

背景

交通信号灯（也称为红绿灯）通过向驾驶员提供视觉指示何时行进、何时减速以及何时停止来控制通过两条或多条道路交叉口的车辆交通。在某些情况下，交通信号还会向驾驶员指示他们何时可以转弯。这些信号可以手动操作或通过一个简单的计时器操作，该计时器允许交通在一条道路上流动一段固定的时间，然后在另一条道路上流动另一段固定的时间，然后重复循环。其他信号可能由复杂的电子控制器操作，这些控制器感知一天中的时间和交通流量，以不断调整信号的操作顺序。交通工程师使用信号来避免交通拥堵并提高驾驶者和行人的安全性。

第一个照明交通信号灯于 1868 年在英国伦敦安装。它是手动转动的，由两盏煤气灯组成，一红一绿，灯杆上有信号灯臂。就职典礼后不久，它在点灯时爆炸，炸死一名警察。第一个电动交通信号灯于 1914 年在俄亥俄州克利夫兰安装。它由一个绿灯和红灯组成，并带有一个警告蜂鸣器，用于指示何时灯光即将改变。 1918 年在纽约市安装了第一个使用熟悉的绿色、黄色和红色灯的信号灯。它是从街道中间的高架观察哨手动操作的。在洛杉矶，交通信号灯由绿灯和红灯与警告锣和一对标有“停止”和“走”字样的信号灯组成。

现代交通信号系统由三个基本子系统组成：外壳中的信号灯、支撑臂或杆以及电子控制器。信号灯和外壳称为信号灯堆栈。单个栈道通常由三个灯组成：底部的绿灯表示车辆可以通行，中间的黄灯警告车辆减速并准备停车，顶部的红灯表示交通必须停止。因为有些人是红绿色盲，所以一直在努力标准化顶部为红色的垂直堆叠的灯，以便这些人可以通过灯的位置而不是颜色来感知信号状况。每盏灯都有一个菲涅尔透镜，它可以被遮阳板包围或遮住，以便在明亮的阳光下更容易看到光线。菲涅耳透镜由透镜外表面上的一系列同心角脊组成，这些脊使光弯曲以将其聚焦成平行光束。灯组可能有一个深色的背板，通过阻挡建筑物和标志周围的灯光，使信号更容易区分。每条道路的每个方向都有一个或多个信号灯堆栈。电控器通常安装在路口某一角的防风雨箱内。更复杂的交通信号灯也可能在道路中埋设电磁传感器，以检测各个点的交通流量。

原材料

每个信号灯堆栈的外壳或主体通常由耐腐蚀的铝制成。一些外壳由模制聚丙烯塑料制成。每盏灯的透镜由有色玻璃或塑料制成。灯泡，被称为灯，专为长寿命而设计。它是从灯泡制造商处购买的。灯泡是部分的。周围环绕着抛光金属反射器，将光线引导到前方。头罩或遮阳板由铝或模制塑料制成。

支撑臂或支柱通常由镀锌钢制成，以提高强度和耐腐蚀性。它们也可以由 玻璃纤维制成。 控制器安装在钢制或铝制外壳中。控制器内的电气元件——开关、继电器和定时器——是从各种电气元件制造商处购买的。组件之间的接线是带有重氯丁橡胶或塑料绝缘层的铜线。

制造
过程

交通信号灯在制造商的工厂制造，然后在交叉路口安装和接线。

1920 年安装在底特律，这是美国第一个三色四路交通灯. （来自亨利福特博物馆和格林菲尔德村的收藏。）

在世纪之交引入汽车主要是一个新事物，早期的街道并不是为汽车铺设、设计或控制的。最早的汽车加入了马车、手推车、马匹、自行车和街道上的行人。

最初，交通管制根本不存在。人和车辆在不受控制的情况下通过十字路口自行协商。在城市地区，警察最终试图指挥交通，并很快使用了“Stop-Go”手势。问题不断出现，因为警察在没有提前警告的情况下改变了信号，驾车者发现他们每次接近十字路口时都会停在十字路口的中间或几乎停下来。无论哪种方式，交通都没有像它那样倾斜。

非裔美国企业家和发明家摩根·加勒特 (Morgan Garrett) 在 1920 年代初期试验了自动交通信号灯。他的第一个版本放置在十字路口的中间，就像铁路信号灯一样工作，手臂移动到不同的位置，以向来自不同方向的司机发出信号。 Garrett 的主要创新是引入了中间位置，相当于现代交通灯上的黄色。这使驾驶者能够预测变化并仅在必要时减速。加勒特后来将他的发明卖给了通用电气公司，后者制造了电动、三灯、四路交通信号灯。

威廉 S. Pretzer

制作信号栈

• 1 每个信号堆栈的外壳或主体都是压铸的，连接到主体上的镜头门和灯泡门也是如此。它们可以作为每个灯的独立外壳和门，或作为每个堆栈的更大单元。压铸过程使用称为模具的大型两件式钢模具。在模具内部，称为型腔，是要铸造零件的反向图像。将模具放入机器中，用 2,400,000 磅（1,090,000 公斤）的力将两半夹在一起。将熔融铝倒入模具的“射出端”，柱塞在大约每平方英寸 2,000 磅（138 巴）的压力下将金属压入型腔。熔融金属被迫进入型腔的每个部分并冷却。大约 15 秒后，模具打开，热部件弹出。然后将部件冷却约 30 分钟。在正常情况下，像这样的压铸机每小时可以生产大约 30 个零件。
• 2 铸件冷却后进行修整。修整过程使用冲压模具剪掉任何多余的金属。然后对零件进行目视检查，并使用手动锉去除任何尖锐的毛刺。门要安装到的点 交通信号灯的不良成分。外壳经过机械加工以确保它们能够正确安装。门通过铰链销连接到外壳并由弹簧闩锁固定。如果外壳和门是单独铸造的，则将它们组装起来形成堆叠。用于将堆叠固定到支撑结构的孔是钻出来的。烟囱被清洁、涂漆并放入干燥炉中。
• 3 涂漆的堆叠被转移到安装灯、灯座、反射器和透镜的最终组装区。使用不锈钢螺丝和紧固件。透镜用防风雨垫圈密封在灯座组件上。在另一个操作中制造的金属板遮阳板连接到每盏灯。每盏灯的布线通过空心灯组外壳到达灯组安装点。

制作控制器

• 4 电气控制器的外壳可以铸造或制造。它的修剪、加工和涂漆方式与信号堆栈大致相同。它内部有安装点，电气控制板连接到这些安装点。交通信号灯制造商可能会组装电气组件，也可能由另一家公司完成。

制作支架

• 5 支撑物可以是铸造、旋转或制造的。支架是空心的，底座内置有一个电气接线盒，用于连接从控制器进入地下的电线。一些支持包括装饰细节，使信号适合周围地区的建筑。在一些信号装置中，灯塔悬挂在跨越交叉路口的重型钢缆上。

安装

• 控制器和每个信号支持位置之间的 6 根地下电线导管已就位，并将连接线拉过导管。信号的电源被带到控制器位置。如果传感器要放置在道路上，它们也连接到控制器。支架用螺栓固定到位，电线穿过底座和信号堆栈安装点之间的空心支架。信号堆栈连接到支架上。然后将接线连接在系统的所有元件之间。每个单独的灯都经过最终调整以正确瞄准，控制器中的序列计时器设置为交通工程师确定的规格，系统循环多次以测试每个元件的正常运行。

质量控制

交通信号灯的制造过程受任何类似生产设施中的标准检查和控制实践的约束。这些包括传统方法和统计方法。工作现场的安装需要接受来自放置信号的机构的电气检查员的审查。接线必须符合国家电气规范。灯的位置和任何其他结构考虑也必须符合各种联邦、州和地方条例。注册专业工程师必须审查和批准计划，以确保安装符合国家对交通控制设备的要求。

未来

随着计算机使用的不断增加，未来的交通信号将变得更加复杂。许多系统已经配备了远程控制激活系统，允许消防车和其他紧急车辆在接近十字路口时将其方向的信号更改为绿色。一些城市正在开发交通信号控制器网络，它们相互作用以保持交通通过严重拥挤的地区或在交通高峰时段重新安排交通。其他进步可能包括集成速度警告设备和系统，以检查交通停滞或事故。