Feux de signalisation

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Contexte

Un feu de circulation, ou feu stop, comme on l'appelle également, contrôle la circulation des véhicules passant à l'intersection de deux ou plusieurs routes en indiquant visuellement aux conducteurs quand continuer, quand ralentir et quand s'arrêter. Dans certains cas, les feux de circulation indiquent également aux conducteurs quand ils peuvent tourner. Ces signaux peuvent être actionnés manuellement ou par une simple minuterie qui permet au trafic de circuler sur une chaussée pendant une durée déterminée, puis sur l'autre chaussée pendant une autre durée déterminée avant de répéter le cycle. D'autres signaux peuvent être actionnés par des contrôleurs électroniques sophistiqués qui détectent l'heure du jour et le flux de trafic pour ajuster continuellement la séquence de fonctionnement des signaux. Les ingénieurs de la circulation utilisent des signaux pour éviter les embouteillages et améliorer la sécurité des automobilistes et des piétons.

Le premier feu de circulation lumineux a été installé à Londres, en Angleterre, en 1868. Il était tourné manuellement et se composait de deux lampes à gaz, une rouge et une verte, avec des bras sémaphores au sommet d'un poteau. Peu de temps après son inauguration, il a explosé alors que les lampes étaient allumées et a tué un policier. Le premier feu de circulation électrique a été installé à Cleveland, Ohio, en 1914. Il consistait en un feu vert et rouge avec un avertisseur sonore pour indiquer quand le feu était sur le point de changer. Le premier signal à utiliser les feux verts, jaunes et rouges familiers a été installé à New York en 1918. Il était actionné manuellement à partir d'un poste d'observation surélevé au milieu de la rue. À Los Angeles, les feux de circulation se composaient de feux verts et rouges utilisés conjointement avec un gong d'avertissement et une paire de bras de sémaphore portant les lettres « stop » et « go ».

Un système de feux de circulation moderne se compose de trois sous-systèmes de base :les feux de signalisation dans leur boîtier, les bras ou poteaux de support et le contrôleur électrique. Les feux de signalisation et le boîtier sont connus sous le nom de pile de feux de signalisation. Une seule pile se compose généralement de trois feux :un feu vert en bas pour indiquer que la circulation peut continuer, un feu jaune au milieu pour avertir la circulation de ralentir et de se préparer à s'arrêter, et un feu rouge en haut pour indiquer que la circulation doit arrêter. Parce que certaines personnes sont daltoniennes rouge-vert, des efforts ont été déployés pour normaliser une pile verticale de lumières avec du rouge en haut afin que ces personnes puissent percevoir l'état du signal par la position de la lumière plutôt que par la couleur. Chaque lumière a une lentille de Fresnel qui peut être entourée ou masquée par une visière pour faciliter la vision de la lumière en plein soleil. Une lentille de Fresnel se compose d'une série de crêtes angulaires concentriques sur la surface extérieure de la lentille qui courbent la lumière pour la concentrer dans un faisceau parallèle. La pile lumineuse peut avoir une plaque d'appui de couleur foncée pour rendre les signaux plus distinguables en bloquant les lumières environnantes des bâtiments et des enseignes. Il y a une ou plusieurs piles de feux de signalisation pour chaque direction de chaque chaussée. Le contrôleur électrique est généralement monté dans un boîtier étanche à l'un des coins de l'intersection. Des feux de circulation plus élaborés peuvent également avoir des capteurs électromagnétiques enterrés dans la chaussée pour détecter le flux de trafic à divers points.

Matières premières

Le boîtier ou le corps de chaque colonne de feux de signalisation est généralement en aluminium résistant à la corrosion. Certains boîtiers sont en plastique polypropylène moulé. La lentille de chaque lampe est en verre teinté ou en plastique. L'ampoule, connue sous le nom de lampe, est conçue pour une longue durée de vie. Il est acheté auprès d'un fabricant d'ampoules. L'ampoule est partiellement. entouré d'un réflecteur en métal poli pour diriger la lumière vers l'avant. La cagoule ou la visière est en aluminium ou en plastique moulé.

Les bras ou poteaux de support sont généralement en acier galvanisé pour plus de solidité et de résistance à la corrosion. Ils peuvent également être en fibre de verre. Le contrôleur est logé dans un boîtier en acier ou en aluminium. Les composants électriques du contrôleur (interrupteurs, relais et minuteries) sont achetés auprès de divers fabricants de composants électriques. Le câblage entre les composants est en cuivre avec un épais caoutchouc néoprène ou une isolation en plastique.

Le processus de fabrication

Un feu de circulation est fabriqué dans l'usine du constructeur, puis installé et câblé sur le site de l'intersection.

Installé à Detroit en 1920, ce fut le premier feu tricolore à quatre voies du pays . (Provenant des collections du Henry Ford Museum &Greenfield Village.)

L'introduction de l'automobile au tournant du siècle était principalement une question de nouveauté, et les premières rues n'étaient pas pavées, conçues ou contrôlées pour les automobiles. Les premières voitures ont rejoint les calèches, les charrettes, les chevaux, les vélos et les piétons dans les rues.

Au départ, le contrôle de la circulation était tout simplement inexistant. Les gens et les véhicules ont négocié leur propre chemin à travers les intersections sans contrôle. Dans les zones urbaines, les policiers ont finalement essayé de diriger la circulation et ont rapidement utilisé des signes de la main « Stop-Go ». Des problèmes survenaient constamment lorsque les agents modifiaient les signaux sans avertissement préalable, et les automobilistes se retrouvaient à s'arrêter au milieu de l'intersection ou à s'arrêter presque à chaque fois qu'ils approchaient d'une intersection. Quoi qu'il en soit, le trafic n'a pas tellement coulé qu'il a titubé.

Morgan Garrett, un entrepreneur et inventeur afro-américain, a expérimenté les feux de circulation automatiques au début des années 1920. Sa première version, placée au milieu de l'intersection, fonctionnait comme un sémaphore de chemin de fer, les bras se déplaçant dans différentes positions pour signaler aux conducteurs venant de différentes directions. La principale innovation de Garrett était l'introduction d'une position intermédiaire, l'équivalent du jaune sur un feu de circulation moderne. Cela a permis aux automobilistes d'anticiper un changement et de ne ralentir qu'en cas de besoin. Garrett vendit plus tard son invention à la General Electric Co., qui fabriqua plus tard des feux de circulation électriques à trois feux et à quatre voies.

William S. Pretzer

Faire la pile de signaux

• 1 Le boîtier ou le corps de chaque pile de signaux est moulé sous pression, de même que la porte de l'objectif et la porte de l'ampoule qui se fixent au corps. Ils peuvent être moulés sous forme de boîtiers et de portes individuels pour chaque lampe, ou sous forme d'unités plus grandes pour chaque pile. Le processus de moulage sous pression utilise un grand moule en acier en deux pièces appelé matrice. A l'intérieur du moule, appelée cavité, se trouve l'image inversée de la pièce à couler. La matrice est placée dans une machine qui serre les deux moitiés ensemble avec une force de 2 400 000 livres (1 090 000 kg). De l'aluminium fondu est versé dans "l'extrémité grenue" de la matrice, et un piston enfonce le métal dans la cavité sous une pression d'environ 2 000 livres par pouce carré (138 bars). Le métal en fusion est forcé dans chaque partie de la cavité et se refroidit. Après environ 15 secondes, la matrice est ouverte et la partie chaude est éjectée. La pièce est ensuite refroidie pendant environ 30 minutes. Dans des conditions normales, une machine de moulage sous pression comme celle-ci peut produire environ 30 pièces par heure.
• 2 Une fois la pièce coulée refroidie, elle est ébarbée. Le processus de coupe utilise une matrice d'emboutissage pour cisailler tout excès de métal. La pièce est ensuite inspectée visuellement et une lime manuelle est utilisée pour éliminer les bavures tranchantes. Les points où les portes doivent être montées Composantes incorrectes d'un feu de circulation. les boîtiers sont usinés pour s'assurer qu'ils s'adaptent correctement. Les portes sont fixées au boîtier avec des axes de charnière et retenues par des loquets à ressort. Si les boîtiers et les portes ont été coulés individuellement, ils sont assemblés pour former l'empilement. Les trous utilisés pour la fixation de la pile à la structure de support sont percés. La pile est nettoyée, peinte et placée dans une étuve de séchage.
• 3 La pile peinte est transférée vers une zone d'assemblage final où les lampes, douilles, réflecteurs et lentilles sont installés. Des vis et des fixations en acier inoxydable sont utilisées. Les lentilles sont scellées contre l'ensemble douille avec des joints étanches. Les visières en tôle, qui ont été fabriquées dans une autre opération, sont fixées à chaque feu. Le câblage de chaque lampe est acheminé à travers le boîtier creux de la pile jusqu'au point de montage de la pile.

Réalisation du contrôleur

• 4 Le boîtier du contrôleur électrique peut être moulé ou fabriqué. Il est taillé, usiné et peint de la même manière que la pile de signaux. À l'intérieur, il y a des points de montage auxquels les tableaux de commande électriques sont fixés. Le fabricant des feux de circulation peut assembler les composants électriques ou peut le faire faire par une autre entreprise.

Réalisation des supports

• 5 Les supports peuvent être coulés, filés ou fabriqués. Les supports sont creux avec une boîte de jonction électrique intégrée dans la base pour se connecter aux fils venant du sous-sol du contrôleur. Certains supports comportent des détails décoratifs pour que les signaux s'intègrent dans l'architecture de l'environnement. Dans certaines installations de signalisation, les colonnes lumineuses sont suspendues à de lourds câbles d'acier enjambant l'intersection.

Installation

• 6 Des conduits électriques souterrains entre le contrôleur et chaque emplacement de support de signal sont mis en place et les fils de connexion sont tirés à travers les conduits. L'alimentation pour le signal est amenée à l'emplacement du contrôleur. Si des capteurs doivent être placés sur la route, ils sont également connectés au contrôleur. Les supports sont boulonnés en place et les fils sont tirés à travers les supports creux entre la base et le point de montage de la pile de signaux. Les piles de signaux sont fixées aux supports. Le câblage est alors connecté entre tous les éléments du système. Chaque lumière individuelle reçoit un ajustement final pour l'orienter correctement, les minuteries de séquence dans le contrôleur sont réglées selon les spécifications déterminées par les ingénieurs de la circulation, et le système est cyclé plusieurs fois pour tester le bon fonctionnement de chaque élément.

Contrôle qualité

Le processus de fabrication des feux de circulation est soumis aux inspections standard et aux pratiques de contrôle que l'on trouve dans toute installation de production similaire. Il s'agit de méthodes conventionnelles et statistiques. L'installation sur le chantier est soumise à l'examen d'un inspecteur électrique de l'agence plaçant le signal. Le câblage doit être conforme au Code national de l'électricité. L'emplacement de la lumière et toute autre considération structurelle doivent également répondre à diverses ordonnances fédérales, étatiques et locales. Un ingénieur professionnel agréé doit examiner et approuver les plans pour s'assurer que l'installation répond aux exigences nationales pour les dispositifs de contrôle de la circulation.

Le futur

Avec l'utilisation toujours croissante des ordinateurs, les feux de circulation deviendront à l'avenir plus sophistiqués. De nombreux systèmes disposent déjà d'un système d'activation télécommandé qui permet aux camions de pompiers et autres véhicules d'urgence de changer le signal en vert dans leur direction à l'approche d'une intersection. Certaines villes développent des réseaux de contrôleurs de feux de circulation qui interagissent pour maintenir le trafic dans les zones fortement encombrées ou pour rediriger le trafic pendant les heures de pointe. D'autres avancées pourraient inclure l'intégration de dispositifs et de systèmes d'avertissement de vitesse pour vérifier la circulation bloquée ou les accidents.