Prelación de señales de tráfico

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La prelación de señales de tráfico (también llamada priorización de señales de tráfico ) es un sistema que permite a un operador anular el funcionamiento normal de los semáforos . El uso más común de estos sistemas manipula las señales de tráfico en la trayectoria de un vehículo de emergencia , deteniendo el tráfico conflictivo y permitiendo que el vehículo de emergencia tenga derecho de paso, reduciendo así los tiempos de respuesta y mejorando la seguridad del tráfico. La prelación de señales también se puede utilizar en sistemas de tranvía , tren ligero y autobús de tránsito rápido , para permitir el acceso prioritario del transporte público a través de intersecciones, y en sistemas ferroviarios en cruces para evitar colisiones.

La prelación del tráfico se implementa de diversas maneras. Los dispositivos de activación de semáforos se pueden instalar en vehículos de carretera, integrar con sistemas de gestión de redes de transporte o manejar por control remoto desde una ubicación fija, como una estación de bomberos o por un operador de llamadas de emergencia . Los semáforos están equipados para recibir una señal de activación que interrumpe el ciclo normal. Los semáforos que no están equipados para recibir una señal de prelación del tráfico no reconocerán una activación y continuarán funcionando en el ciclo normal.

Los dispositivos vehiculares se pueden encender o apagar según sea necesario, pero en el caso de los vehículos de emergencia, con frecuencia se integran con las luces de advertencia de emergencia del vehículo . Cuando se activa, el dispositivo de preferencia de tráfico hará que los semáforos equipados adecuadamente en la trayectoria del vehículo se enciendan y apaguen de inmediato, otorgando derecho de paso en la dirección deseada, después de permitir demoras de tiempo programadas para los cambios de señal necesarios y para que se despejen los cruces de peatones .

Los sistemas de prelación de señales de tráfico integrados con las redes de transporte ferroviario suelen extender su control del tráfico desde los típicos cruces y luces de advertencia a una o más intersecciones de tráfico cercanas, para evitar que el tráfico vehicular excesivo se acerque al cruce, al tiempo que se obtiene el derecho de paso para que el tráfico vehicular pueda despejar rápidamente el cruce. Esto también permite que los autobuses y vehículos que transportan mercancías peligrosas avancen a través de la intersección sin detenerse en las vías del tren.

Los sistemas de ubicación fija pueden variar ampliamente, pero una implementación típica es la de un solo semáforo frente o cerca de una estación de bomberos para detener el tráfico y permitir que los vehículos de emergencia salgan de la estación sin impedimentos. Alternativamente, un corredor completo de semáforos a lo largo de una calle puede operarse desde una ubicación fija, por ejemplo, para permitir que los vehículos de bomberos respondan rápidamente en una zona céntrica abarrotada o para permitir que una ambulancia acceda más rápido cuando transporta a un paciente crítico a un hospital en una zona con mucho tráfico.

Los sistemas de prelación de señales de tráfico a veces incluyen un método para comunicar al operador del vehículo que solicitó la prelación (así como a otros conductores) que una señal de tráfico está bajo el control de un dispositivo de prelación, por medio de un notificador. Este dispositivo se conoce comúnmente en la industria como una "baliza de confirmación". Por lo general, es una luz adicional ubicada cerca de las señales de tráfico. Puede ser una sola bombilla LED visible para todos, que parpadea o permanece encendida, o puede haber una luz dirigida hacia cada dirección desde la que el tráfico se acerca a la intersección. En el caso de múltiples luces notificadoras en una intersección controlable, parpadearán o permanecerán encendidas según la configuración local, para comunicar a todos los conductores desde qué dirección se está recibiendo una señal de prelación. Esto informa a los conductores habituales en qué dirección puede ser necesario despejar el paso e informa a los conductores de vehículos activadores si tienen el control de la luz (especialmente importante cuando más de un vehículo activador se acerca a la misma intersección). Una instalación típica proporcionaría un notificador sólido para indicar que un vehículo activado se acerca por detrás, mientras que un notificador intermitente indicaría que el vehículo de emergencia se acerca lateralmente o en sentido contrario. Existen variaciones de los métodos de notificación en uso, que pueden incluir una o más luces de colores en distintas configuraciones. Algunos de los sistemas de alta tecnología más nuevos tienen una pantalla en la cabina, lo que eliminará la necesidad de una baliza de confirmación. Esto también puede reducir considerablemente el costo de un proyecto de prevención.

Los conductores no experimentan a diario los eventos que conducen a una activación y notificación, y la educación y el conocimiento de estos sistemas por parte de los conductores pueden desempeñar un papel en la eficacia de los sistemas para acelerar los tiempos de respuesta. También pueden ocurrir circunstancias inusuales que pueden confundir a los operadores de vehículos con equipos de prevención de tráfico que carecen de la capacitación adecuada. Por ejemplo, el 2 de enero de 2005, un camión de bomberos se anticipó con éxito a un semáforo en una intersección que incluía un cruce de tren ligero (LRT) en Hillsboro, Oregon , pero el camión de bomberos fue golpeado por un LRT en el cruce. Una investigación posterior determinó que el operador del LRT fue el culpable. El accidente ocurrió en medio de una red de intersecciones señalizadas muy espaciadas donde las señales y los semáforos otorgaban derecho de paso al LRT simultáneamente, en TODAS las intersecciones. El operador del LRT estaba viendo las indicaciones de derecho de paso de las señales aguas abajo y no se dio cuenta de que se había producido la prevención en la intersección más cercana. El camión de bomberos, al que se le dio luz verde antes de llegar a la intersección, siguió adelante mientras que el operador del LRT, al no notar la señal inesperada de detenerse, chocó contra el camión de bomberos y lo destruyó. ^{[ cita requerida ]}

Algunos sistemas utilizan un sensor acústico vinculado al sistema de prelación. Este puede utilizarse solo o en combinación con otros sistemas. Los sistemas de este tipo anulan la señal de tráfico cuando se detecta un patrón específico de pitidos o aullidos de la sirena de un vehículo de emergencia. Las ventajas de un sistema como este son que son bastante económicos de integrar en las señales de tráfico existentes y la capacidad de utilizar equipos de sirena ya instalados en los vehículos de emergencia, lo que evita la necesidad de equipos especiales. Una desventaja importante es que las ondas sonoras pueden reflejarse fácilmente en los edificios u otros vehículos grandes presentes en una intersección o cerca de ella, lo que hace que la onda "reflejada" active un evento de prelación en la dirección incorrecta. Las ondas reflejadas también pueden crear eventos de prelación colaterales innecesarios a lo largo de las calles cercanas a la ruta del vehículo de emergencia. Otra desventaja es que los sensores acústicos a veces pueden ser lo suficientemente sensibles como para activar la prelación en respuesta a una sirena que suena demasiado lejos o de un vehículo no autorizado con una bocina que supera los 120 dB (muchas bocinas de camiones y autobuses superan este umbral "a corta distancia"). ^[1]

Un vehículo que utiliza un sistema de supresión de semáforos con línea de visión está equipado con un emisor que normalmente envía una señal dirigida de forma estrecha hacia delante, hacia los semáforos que se encuentran delante del vehículo, en un intento de obtener el derecho de paso a través de una intersección controlable antes de llegar. Estos sistemas con línea de visión generalmente utilizan una señal infrarroja invisible o una luz estroboscópica visible como emisor. En el caso de una luz estroboscópica, también puede cumplir una doble función como luz de advertencia adicional. Para comunicarse con el semáforo, el emisor transmite destellos de luz visibles o pulsos infrarrojos invisibles a una frecuencia específica. Los semáforos deben estar equipados con un receptor de supresión de semáforos compatible para responder. Una vez que el vehículo con el emisor activo ha pasado la intersección, el dispositivo receptor ya no detecta la señal del emisor y se reanuda el funcionamiento normal. Algunos sistemas se pueden implementar con diferentes frecuencias asignadas a tipos específicos de usos, lo que permitiría entonces que el equipo de preferencia de una intersección diferencie entre un camión de bomberos y un autobús que envían una señal simultáneamente, y luego otorgue acceso prioritario primero al camión de bomberos.

Los inconvenientes de los sistemas de línea de visión incluyen obstrucciones, condiciones ambientales y de iluminación , y activaciones no deseadas. Las obstrucciones pueden ser edificios en una carretera con curvas que bloquean el contacto visual con una señal de tráfico hasta que están muy cerca, o quizás un gran camión de carga . En el caso de un coche de policía, dicho bloqueo serviría para evitar que la señal de tráfico reciba la señal del emisor del coche de policía. Modificar la posición del receptor o incluso ubicarlo separado del equipo de señales de tráfico a veces puede corregir este problema. La luz solar directa en un receptor puede evitar que detecte un emisor, y las condiciones ambientales severas, como lluvia intensa o nieve, pueden reducir la distancia a la que funcionará un sistema de línea de visión. Pueden ocurrir activaciones no deseadas si la señal de un emisor es captada por muchos semáforos a lo largo de un tramo de carretera, todos dirigidos a cambiar a rojo en esa dirección, antes de que el vehículo activador se salga de la carretera o se estacione sin que se desactive su emisor.

Los emisores de línea de visión pueden utilizar diodos IR. Se les aplica un pulso con una señal de baja prioridad (10 Hz) o una señal de alta prioridad (14 Hz). ^[2]

Los sistemas de prelación de tráfico basados ​​en radio que utilizan una señal de radio local de corto alcance en la banda de 900 MHz , por lo general pueden evitar las debilidades de los sistemas de línea de visión ( 2,4 GHz y ópticos ). Un sistema basado en radio todavía utiliza una señal direccional transmitida desde un emisor, pero al estar basado en radio, su señal no se ve bloqueada por obstrucciones visuales, iluminación o condiciones climáticas. Hasta hace poco, el principal inconveniente de los sistemas de prelación de señales de tráfico basados ​​en radio era la posibilidad de interferencia de otros dispositivos que pudieran estar usando la misma frecuencia en un momento y lugar determinados. La llegada de la radiodifusión FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) ha permitido que los sistemas basados ​​en radio no solo superen esta limitación, sino también las limitaciones antes mencionadas asociadas con los sistemas acústicos y de línea de visión (ópticos). No fue hasta hace poco que se introdujeron sistemas de preempción GPS rentables, reemplazando a la preempción basada en radio FHSS como el método de preempción preferido, particularmente para ciudades que habían experimentado la gran cantidad de problemas asociados con otros sistemas de preempción (acústicos y ópticos).

Los sistemas basados ​​en radio también comenzaron a ofrecer algunos beneficios adicionales: alcance ajustable y prevención de colisiones. El alcance operativo se ajustaba variando la intensidad de la señal de radio para que los semáforos pudieran activarse solo cerca (si se deseaba) o a mayores distancias. La desventaja de estos sistemas de prevención (que también realizaban prevención de colisiones) era que mostraban la dirección de las colisiones inminentes, pero no podían calcular de manera efectiva (o precisa) la distancia hasta la colisión con ningún otro método que no fuera la intensidad de la señal de radiofrecuencia, que era solo una estimación aproximada en el mejor de los casos.

Con la aparición de aplicaciones generalizadas del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) se introdujo un sistema de prevención de colisiones basado en GPS. Recientemente, algunos sistemas de prevención de colisiones GPS han encontrado una forma de superar el molesto problema que "ciega" a muchos sistemas GPS: cómo evitar que el sistema quede "ciego" por la pérdida de una señal GPS. En ciudades densamente pobladas con edificios altos, los receptores GPS pueden tener dificultades para obtener las cuatro señales de satélite GPS necesarias para la trilateración a fin de determinar la ubicación. Si los sistemas del vehículo no están diseñados con una "IMU" (Unidad de Medición Inercial) de respaldo, la falta de disponibilidad del GPS puede afectar negativamente el rendimiento del sistema. Una nubosidad extremadamente densa o condiciones meteorológicas severas también pueden afectar negativamente la capacidad del receptor GPS para obtener los cuatro satélites necesarios.

Algunos sistemas ofrecen un sistema GPS compatible con sistemas ópticos con funciones que también incluyen una unidad de medición inercial (IMU). El precio de algunos sistemas es comparable al de los sistemas ópticos. Por lo tanto, las ciudades que no tienen prelación pueden obtener un sistema basado en GPS por el precio de los sistemas ópticos (normalmente, 1/3 del precio de muchos sistemas GPS). Además, las ciudades que ya tienen sistemas ópticos pueden empezar a actualizarse a un sistema basado en GPS manteniendo la compatibilidad con sus emisores ópticos para vehículos existentes. Estos sistemas también incluyen prevención de colisiones.

Los sistemas GPS suelen transmitir su información de una de tres maneras: a través de FHSS de 900 MHz, a través de FHSS de 2,4 GHz o mediante un módem celular. Cada una de estas metodologías tiene un conjunto diferente de ventajas/desventajas. La FHSS de 900 MHz parece ser la mejor opción, porque es capaz de alcanzar el mayor alcance (a menudo más de 4,8 km o 3 millas para un transceptor de 1 vatio). La banda de 2,4 GHz puede comunicar más datos, pero normalmente se considera más "direccional" o "de línea de visión". Solo tiene un alcance máximo de aproximadamente 1,2 km ( 3 ⁄ 4  millas). Esto a menudo puede impedir que el sistema se anticipe lo suficientemente pronto para garantizar una intersección despejada al llegar. La telefonía celular supera el problema de la "distancia", pero puede ser bastante costosa cuando se tienen en cuenta las tarifas celulares. Durante una emergencia que afecta a toda una zona, también es bien sabido por quienes trabajan en la industria que la red celular a menudo se cae. Esto puede dificultar la prelación (a menos que existan otros sistemas de respaldo) durante un momento (de crisis) en el que la prelación puede ser más necesaria. La telefonía celular también conlleva una cierta cantidad de "latencia". Se ha documentado que a veces los sistemas de prelación basados ​​en telefonía celular pueden tardar 10 segundos o más en liberar la prelación de una señal de tránsito, incluso si el vehículo de emergencia ya ha despejado la intersección.

• Prioridad de autobús
• El aumento vertiginoso del sistema de transporte rápido por autobús
• Transmisor infrarrojo móvil

• "Administración de Bomberos de Estados Unidos, Iniciativa de seguridad de vehículos de emergencia, FA-336/febrero de 2014"
• Guía para la prioridad de las señales de tráfico cerca de los pasos a nivel de las vías del tren ( PDF ) (del Instituto de Transporte de Texas )
• Sección 4D.13 del Manual de Estados Unidos sobre dispositivos uniformes de control del tráfico
• Informe del Instituto de Sistemas de Transporte Inteligente de la Universidad de Minnesota sobre la autorización dinámica de rutas
• "Los piratas informáticos atacan los semáforos" en TMCnet