運転中に赤信号に遭遇すると、なぜすべての信号が赤のままになるのでしょうか?実は、それはそんなに不運なことではないようです！

車を運転したり自転車に乗っているとき、青信号をスムーズに通過すると、ずっと青信号になるというような状況に遭遇したことはありませんか。それどころか、あなたを止めてくれる赤信号がある限り、次に出会う信号はすべて赤信号になります...トゥルーマンショーにでも入ったのか、それとも最近水星が逆行していて外出に適していないのかと思わずにはいられないほど正確に止められます。

これには科学的な根拠があるのでしょうか?

ガスランプの停止

信号機は、一般的に信号機として知られており、赤、黄、緑の光（一部のヨーロッパ諸国では​​オレンジ色と黄色の光も使用）または音声信号を使用して、車両や歩行者に停止、注意、前進を指示します。世界初の信号機は1868年12月に誕生しました。発明の主な理由は、ロンドンのウェストミンスター橋の前を大量の馬が通っていたことでした。何千人もの歩行者がウェストミンスター宮殿の横を歩かざるを得なくなり、交通渋滞や混乱が頻繁に発生しました。

腕を水平に伸ばすと「停止」を意味し、腕を水平に45度の角度で下向きにすると「前進」を意味します。夜間、赤いガス灯は「停止」を意味し、緑のガス灯は「進む」を意味します。画像出典: wiki

この信号機は高さ6.7メートルで、回転アームに接続された2つの可動式標識と、夜間に使用するための柱上部のガス灯で構成されています。当時は「自動化」という概念がなく、信号の変化はすべて手動で制御されていました。

これは交通の流れを規制するための成功した発明であったが、ガス灯が24日間の稼働後に爆発し、信号を制御していた警察官が負傷したため、信号機は廃止された。電気が普及して初めて、米国クリーブランドで最初の電気信号機が使用されるようになりました。 ‍‍‍‍

信号灯を制御するにはどうすればいいですか?

‍社会のペースが加速するにつれて、効率性は徐々に人々が考慮すべき重要な問題となり、交差点での交通効率を効果的に誘導し、改善することがますます重要になっています。一般的な信号機設計システムでは、表示時間が固定されているため、道路交通リソースを有効に活用することができません。

この問題を解決するために、交通量の大きさに応じて信号機の表示時間を自動的に調整する交通量監視が導入されました。

最も一般的なのは、誘導ループ システムとビデオ カメラ システムです。前者はリング状のコイルセンサーを地面に設置します。車両がコイルを通過すると、車両の鉄殻により磁気コイルのインダクタンスが変化し、車両を監視します。誘導ループシステムはそのシンプルさから広く使用されています。

後者は、私たちがこれまでに見た信号機の中で最も複雑なシステムです。ポールに取り付けられたビデオ監視カメラは、ビデオ技術を利用して車両を監視し、複数の交通ステーションとネットワーク化されています。車両を識別し、停止中の車両の数をリアルタイムでカウントできるだけでなく、車と歩行者を区別することもできます。

画像出典: インターネット

では、冒頭で述べた「一度赤信号に遭遇すると、ずっとすべての信号が赤になる」という現象は、信号機の車の流れの監視にバグがあるためでしょうか?実はこれは偶然ではなく、道路設計者が交通渋滞を防ぐために何十年もかけて研究してきた方法なのです。

交通管制システムの中心的な課題は、いかにして最短時間でできるだけ多くの車両が道路区間を通過できるようにするかということです。原則としては、前方の道路が空いている場合は、新しい車をより速く走らせるということです。前方の道路が混雑している場合は、新しい車をゆっくり走らせてください。そこで、人々は「グリーンウェーブベルト」と呼ばれる方法を思いつきました。つまり、車両が一定の速度で走行し、最初の信号がグリーンウェーブベルトエリアに入ると青になり、次の交差点も青信号になるというものです。車両が交差点に到着したときに信号が緑になっていることを確認し、駐車時間を最小限に抑えます。

緑波帯道路の交差点の信号機には通常、緑波速度標識があり、時速50～55kmで緑波帯に追いつくのが最も簡単です。しかし、極端な道路状況、交通事故、赤信号無視などに遭遇し、青波速度を維持できない場合は、緑波帯の「宿敵」である赤波帯に遭遇する可能性があり、その場合、途中で停止して速度を落とさざるを得なくなります。

もちろん、すべての道路にグリーンウェーブベルトを設置できるわけではありません。グリーン ウェーブ ベルトの設計に適した道路区間は、主要道路ではない (主要道路の交通量が多すぎて、有効な青信号内で交差点を通過できないほど車両の列が長い)、干渉要因が少ない (歩行者や非動力車が信号無視をしない)、道路状況が類似している (交通量も同様) など、多くの条件を満たす必要があります。

2011 年の研究では、グリーン ウェーブ ベルトにより、自動車からの二酸化炭素排出量が削減され、燃料消費が減り、車両部品の摩耗が減り、製造プロセス中の間接的なエネルギー消費が削減されることが示されました。

そのため、青波制御は、中心市街地から外郭市街地に向かう幹線道路で一般的に使用され、中心市街地の車両が中心市街地からできるだけ早く退出できるようにすることを目的としています。それに応じて、緑地帯は中心市街地に入る方向には設置されないことが多い。逆に、一部の場所では赤色の波帯が設置され、市内中心部の交通混雑を緩和するために、中心エリアに入る車両はより多くの赤信号を待たなければならないことになります。

画像ソース: unsplash.com

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参考文献

[1]https://auto.howstuffworks.com/car-driving-safety/safety-regulatory-devices/how-does-a-traffic-light-detect-that-a-car-has-pulled-up-and-is-waiting-for-the-light-to-change.htm

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Green_wave[3]https://www.cdccic.com/cdjt/show_38942.htm[4]https://www.mdpi.com/2071-1050/13/10/5411

企画・制作

出典: Bringing Science Home (id: steamforkids)

著者: Ah Xian、「Everything」誌編集者

編集者：イヌオ