Sciencemag.cz
Doporučujeme
Rozvoj semaforů kopíruje silniční dopravu. Se zvyšujícím se množstvím automobilů vzrůstal počet světelných signalizačních zařízení a z jednoduchých, dálkově ovládaných návěstidel se po nástupu elektronických obvodů postupně stala automatizovaná zařízení propojená do systémů, které umožňují projet na zelenou několik křižovatek za sebou. U světelné signalizace, podobně jako u automobilů, hraje klíčovou roli spotřeba, spolehlivost a bezpečnost. Vědci společnosti Siemens, nyní vyvinuli nejúspornější semafor na světě.
První elektrický semafor začal fungovat 5. srpna 1914 v Clevelandu v americkém státě Ohio. Zařízení se rychle rozšířilo a stalo se jedním z klíčových bezpečnostních prvků silniční dopravy. První semafor dálkově ovládal policista, který tak nemusel stát uprostřed křižovatky. Semafor měl pouze červenou a zelenou barvu a změnu mezi světly oznamoval bzučák. Žlutá barva se přidala až o několik let později zatímco první automatizovaný semafor měl premiéru v roce 1927 v britském Wolverhamptonu. Nejmodernější provedení od vývojářů Siemens pak představuje energeticky nejefektivnější systém světelných křižovatek na světě.
Jednowattová technologie
Vývojáři se zaměřili především na spotřebu energie, která se nyní pohybuje v rozmezí 1 až 2 wattů na jeden světelný bod. To znamená, že všechny návěstidla na křižovatce spotřebují tolik energie ročně jako například lednička. Díky nové technologii dosáhl Siemens zlepšení energetické účinnosti semaforů o více než 85 procent, v porovnání se současnou standardní LED technologií, což znamená obrovský přínos pro rozpočty měst a především pro životní prostředí. Nasazení těchto světel je základním kamenem efektivního řízení křižovatek i v tzv. chytrých městech, která do své infrastruktury integrují inteligentní řešení a posilují tak efektivitu nejen dopravy, ale i energetických systémů nebo budov. Pro srovnání, typická křižovatka s žárovkovými semafory má kolem 55 světelných signálů (červený, žlutý a zelený) a s novými semafory by mohla uspořit až 6 000 kilogramů škodlivých emisí oxidu uhličitého ročně.
Za výraznými úsporami stojí několik technologických vylepšení. Tím prvním je nahrazení elektronických systémů, které ovládaly LED světla, digitálními ovládacími moduly. Výsledkem je zjednodušení elektroniky uvnitř semaforu (spínací prvky a rezistory), která až dosud spotřebovávala většinu energie. Ve srovnání s příkonem 60 wattů, který potřebují tradiční žárovky, je u nového semaforu elektřina potřebná pro jednotlivé světelné signály zredukována na jeden až dva watty. Současně nejmodernější LED diody s extrémně nízkou spotřebou elektrické energie dodávají potřebnou světelnou intenzitu.
Nový systém přináší i úsporu servisních nákladů. Optické kontrolní přijímače přímo v návěstidle průběžně kontrolují stav LED diod – měří množství vyzařovaného světla a tuto informaci přenáší do ovladače LED světel. Lze předpokládat, že v budoucnu bude možné i předpovídat selhání některé z jednotek, což umožní preventivní údržbu. Siemens je vůbec první výrobce na světě, který sleduje nejen napětí a proud, ale také svítivost semaforů. Díky tomuto několikanásobnému monitoringu dosahuje tzv. jednowattová technologie nejvyšší úrovně bezpečnosti provozu na pozemních komunikacích SIL 3 (Safety Integrity Level).
Nový signalizační systém je také odolnější vůči kolísání napětí v elektrické síti, které se vyskytuje stále častěji v souvislosti se zapojováním obnovitelných zdrojů energie. Speciální obvod v signalizačním systému odděluje a chrání napájecí zdroj světel od distribuční sítě, díky čemuž je semafor výrazně méně poruchový. Minimalizací tepelného namáhání komponentů se podařilo zvýšit celkovou životnost zařízení a opětovně snížit náklady na údržbu. V současnosti jsou v provozu první instalace v Bolzanu v Itálii a v Bietigheim-Bissingenu nedaleko Stuttgartu v Německu.
Skutečně zelený semafor
Představte si město velké jako Berlín. Kdyby se vybavilo touto technologií, ušetřilo by přibližně 2 000 tun emisí a namísto nákladů na energii by v městském rozpočtu zůstalo uspořených 13,5 milionu korun. Pokud by se šetrné semafory nepoužily, ve městě by se v rámci kompenzace emisí oxidů uhlíku mělo vysadit na 2 000 listnatých stromů. Vzhledem k tomu, že typická životnost semaforu je více než 10 let, teprve les s dvěma desítkami tisíc stromů by dokázal potlačit škodlivý vliv křižovatek s konvenčními světly. U měst, která ve velké míře používají v semaforech žárovky s vláknem namísto LED technologií, jsou úspory ještě vyšší. Investice do semaforů na typické křižovatce se vrátí za méně než 5 let a upgrade se vyplatí i v případě, že signální zařízení využívá 230 voltovou LED technologii.
