چراغ راهنمایی و رانندگی

اختراع چراغ راهنمایی و رانندگی

US1475024
گرت مورگان

تقریباً تمامی افرادی که در شهرهای بزرگ و شلوغ زندگی می‌کنند، تجربه ناخوشایند ترافیک‌های طولانی را دارند. ماندن در پشت چراغ قرمز، بوق زدن‌های پشت سر هم و سبز و قرمز شدن‌های متوالی چراغ همراه با حرکت میلی‌متری خودروها، بدون آن‌که شما بتوانید از چهارراه عبور کنید. در این لحظات، اغلب راننده‌ها با خود فکر می‌کنند که: «کاش چراغ راهنمایی و رانندگی وجود نداشت»، «این چراغ‌ها فقط ترافیک را طولانی‌تر می‌کنند» و جملاتی از این قبیل.

با این حال، تنها لازم است یک‌بار با این وضعیت مواجه شوید که برق خیابان قطع شده باشد. طبیعتاً چراغ راهنمایی و رانندگی نیز کار نمی‌کند و شما با منظره‌ای از چندین خودرو گیر کرده در سر چهارراه مواجه می‌شوید که ممتد و پشت سر هم بوق می‌زنند و همدیگر را به ایجاد این وضعیت متهم می‌کنند. جالب اینجا است که این شرایط نه تنها در چهارراه‌های شلوغ و پر رفت‌وآمد که در خیابان‌های عمدتاً خلوت نیز وجود خواهد داشت و در صورت قطع چراغ، همان چهارراه خلوت هم به یک ترافیک بزرگ مبدل می‌شود.

چراغ کنترل ترافیک یا «Traffic Lights»، نقش هماهنگ‌کننده در خیابان‌ها را ایفا نموده و با کنترل تعداد روزافزون خودروها و عبور و مرور منظم آن‌ها در خیابان‌های متقاطع، یک ابزار مؤثر برای جلوگیری از تصادفات رانندگی است. برای درک بهتر نقش چراغ‌های کنترل ترافیک، مجموعه‌ای از افراد را در نظر بگیرید که در یک اتاق در بسته در حال صحبت و مجادله هستند. اگر یک هماهنگ‌کننده برای کنترل صحبت‌ها و دادن اجازه به افراد برای ابراز نظر وجود نداشته باشد، دیگر گفتگویی در کار نیست و تنها همهمه، فریاد و سروصدا است که می‌شنوید. در چنین شرایطی، هر کسی بدون آن‌که به دیگران توجهی داشته باشد، سعی می‌کند تا نظر خود را زودتر ابراز نماید. این هرج‌ومرج کامل، در غیاب چراغ‌های راهنمایی و رانندگی، برای خودروهای حاضر در خیابان نیز می‌تواند رخ دهد.

شاید این پرسش برایتان پیش آمده باشد که چراغ‌های کنترل ترافیک از چه زمانی در خیابان‌ها ظاهر شده‌اند. چه کسی اولین چراغ راهنمایی و رانندگی را اختراع کرد و این چراغ چه تفاوت‌هایی با نمونه‌های فعلی آن دارد؟

اگر در این فکر هستید که ظهور چراغ‌های کنترل ترافیک، به سال‌های پس از تجاری‌سازی و عرضه گسترده اختراع اتومبیل باز می‌گردد، کاملاً در اشتباهید. برای پاسخ به این سؤالات، باید به سال‌های میانی قرن نوزدهم میلادی بازگردیم. در نهم دسامبر سال ۱۸۶۸ میلادی، اولین چراغ کنترل ترافیک، در لندن و در کنار ساختمان پارلمان انگلیس نصب شد. این مدل اولیه که توسط یک مهندس راه‌آهن انگلیسی، به نام جان پیک نایت «J.P Knight» طراحی و ساخته شده بود، وظیفه کنترل تردد واگن‌های اسب در منطقه و همچنین عبور و مرور ایمن عابران پیاده را بر عهده داشت.

این چراغ‌های گازسوز، توسط افسران پلیس کنترل می‌شد؛ به‌طوری که در طول روز، از بازوهای مکانیکی با توانایی بالا و پایین بردن پرچم، برای نشان‌دادن ایست یا اجازه حرکت استفاده می‌شد و در طول شب نیز، از چراغ‌های قرمز و سبز روشن شده از طریق گاز، برای کنترل عبور و مرور استفاده می‌گردید. قرمز به معنای توقف و سبز به معنای ادامه حرکت بود. علت استفاده از این دو رنگ، معنای خطر و احتیاطی است که در رنگ قرمز نهفته بوده و همچنین مفهوم اطمینان بخشی است که رنگ سبز در اغلب فرهنگ‌ها دارد.

یک نکته جالب در مورد چراغ‌های ابداعی جان نایت، انفجار ناشی از گاز در برخی از آن‌ها بود که منجر به زخمی شدن بسیاری از افسران پلیس می‌شد. همین ایمن نبودن چراغ‌های مذکور، عاملی کلیدی برای توسعه‌های آتی و نوآوری‌های جدید در چراغ‌های راهنمایی و رانندگی محسوب می‌شود.

در اوایل دهه ۱۹۰۰ میلادی، جهان با سرعتی خارق‌العاده در حال پیشرفت بود و رشد صنعتی در کنار ظهور فناوری‌های جدید، شهرها را شلوغ‌تر کرده بود. در این میان، اختراع اتومبیل، میزان تردد در جاده‌ها و خیابان‌ها را به شدت افزایش داده و نیاز به یک سیستم ترافیکی کاراتر، کاملاً حس می‌شد. در سال ۱۹۱۲ میلادی، یک پلیس آمریکایی به نام لستر وایر «Lester Wire» که افزایش ترافیک را به‌عنوان چالشی فزاینده دریافته بود، ایده‌ای جدید برای کنترل این ترافیک عرضه نمود: «چراغ کنترل ترافیک برقی». این چراغ راهنمایی برقی، فقط چراغ‌های قرمز و سبز داشت و به جای چراغ‌های زرد موجود در مدل‌های فعلی، نوعی صدای خاص (مانند علامت هشدار) پخش می‌شد که به رانندگان و عابران پیاده، نشان می‌داد که وضعیت به زودی تغییر نموده و چراغ از حالت سبز به قرمز و یا بالعکس تغییر می‌کند.

طراحی ابداعی «وایر»، در تاریخ پنجم آگوست سال ۱۹۱۴ میلادی، در تقاطع خیابان ۱۰۵ و «Euclid» واقع در «اوهایو» نصب گردید. این اختراع که تحولی بزرگ در زمینه سیستم‌های کنترل ترافیک و مدیریت تردد در شهرهای پر ازدحام محسوب می‌شد، پایه و اساس سیستم ترافیک مدرن فعلی را بنیان نهاد؛ تا جایی که در پنجم آگوست ۲۰۱۵ میلادی، ۱۰۱ سالگی چراغ‌های راهنمایی و رانندگی توسط «Google Doodle» جشن گرفته شد.

گام بعدی در تکامل چراغ‌های کنترل ترافیک، ساخت و عرضه چراغ‌های سه رنگ و چهار طرفه بود که در سال ۱۹۲۰ میلادی، توسط یک پلیس اهل «دیترویت»، به نام ویلیام پاتس «William Potts» اختراع شد. وی رنگ کهربایی یا زرد را به‌عنوان رنگ سوم، به رنگ‌های سبز و قرمز قبلی اضافه کرد و آن را برای نخستین بار در شهر دیترویت نصب نمود. پس از این اختراع و در طی سال‌های دهه ۱۹۲۰ میلادی، کم‌کم شهرهای بزرگ به استفاده از آن رو آوردند و ساختار «T» شکل این چراغ و رنگ‌های مشهور آن، هنوز هم پس از گذشت یک قرن، در تمامی شهرها و خیابان‌های کشورهای مختلف، مورد استفاده قرار گرفته و عملاً به یک استاندارد جهانی بدل شده است.

اگر از منظر پتنت به نوآوری‌های صورت گرفته در زمینه چراغ‌های کنترل ترافیک بنگریم، شاهد یک رقابت شدید و فزاینده طی دهه‌های ابتدایی قرن بیستم هستیم. از این منظر و با فرض اختراع «جان نایت» به‌عنوان ایده اصلی، چندین پتنت در سال‌های پس از ۱۹۰۰ میلادی به ثبت رسید که هر یک، نوآوری متفاوتی نسبت به این ایده داشتند. برای مثال در سال ۱۹۱۰، ارنست سیرین «Ernest Sirrine»، یک سیگنال ترافیکی با کنترل اتوماتیک معرفی نمود که با شماره «US0976939»، در سیستم پتنت آمریکا گرنت شده است. این چراغ، متشکل از یک بازوی صلیب مانند تعبیه شده بر روی یک محور عمودی بود که علائم «Stop» و «Proceed» بر روی این بازو قرار می‌گرفتند. نوآوری بعدی، از آن «لستر وایر» بود که البته پتنت نشده است. یک سال پس از «وایر» و به موازات فعالیت‌های وی برای توسعه اختراع خود، پتنتی از سوی جیمز هوگ «James Hoge» به ثبت رسید که عملاً اعتبار نخستین چراغ کنترل ترافیک برقی را برای این مخترع به همراه داشت. این پتنت، در سپتامبر ۱۹۱۳ به ثبت رسید و گواهی آن، پنج سال بعد در اول ژانویه سال ۱۹۱۸ و با شماره «US1251666»، از سوی دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا به وی اعطا شد. ویژگی منحصربه‌فرد چراغ کنترل ترافیک «جیمز هوگ»، این بود که در مواقع اضطراری، پلیس و آتش‌نشانی می‌توانستند  ریتم و نحوه تغییر سیگنال (رنگ چراغ‌ها) را تنظیم نمایند.

پتنت بعدی که در این حوزه به ثبت رسید، متعلق به ویلیام گیگلیری «William Ghiglieri» است که به‌عنوان نخستین سیگنال ترافیکی خودکار به حساب می‌آید. این اختراع که در ژانویه ۱۹۱۵ به ثبت رسیده و گواهی آن با شماره «US1224632»، در سال ۱۹۱۷ صادر گردید، شامل دو چراغ قرمز و سبز و قابلیت انتخاب حالت‌های خودکار و دستی بود.

همان‌طور که مشاهده می‌کنید، مخترعین زیادی در توسعه اولیه چراغ‌های راهنمایی نقش داشته‌اند، اما کسی که نامش به‌عنوان مخترع چراغ کنترل ترافیک جاودانه شده است، یک سیاه‌پوست آمریکایی به نام گرت مورگان «Garrett Morgan» است. وی یک چراغ کنترل ترافیک خودکار و البته کم‌هزینه اختراع نمود که علاوه بر دو جهت «توقف» و «حرکت»، سیگنالی برای متوقف نمودن تردد در تمامی جهات داشت. این نوآوری که به تعبیری یک ایده اولیه از چراغ زرد امروزی است، همچون یک نشانگر احتیاط در جریان ترافیک عمل نموده و ایمنی را بالا می‌برد. وی اختراع ارزشمند خود را که در ۲۷ فوریه سال ۱۹۲۲ به ثبت رسیده و گواهی آن در تاریخ ۲۰ نوامبر سال ۱۹۲۳، با شماره «US1475024» از سوی دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا صادر گردید را، به مبلغ ۴۰۰۰۰ دلار به شرکت «جنرال الکتریک» واگذار نمود. گفتنی است، «گرنت مورگان» به دلیل خلاقیت‌های چشمگیر در حوزه امنیت عمومی، یک مخترع شناخته شده است. وی در سال ۱۹۱۲، موفق به اختراع ماسک گاز (US1113675) شد که برای محافظت از سربازان در طول جنگ جهانی اول، مورد استفاده قرار گرفت. در سال ۱۹۱۶، از این ماسک برای نجات مردانی که در اثر انفجار گاز در یک تونل زیر دریاچه «Erie» گرفتار شده بودند، استفاده شد و مقامات «کلیولند»، به پاس تلاش‌های قهرمانانه «مورگان»، با یک مدال طلا از وی تجلیل نمودند.

یک پتنت جالب دیگر که در سال ۱۹۴۷ میلادی به ثبت رسیده است، متعلق به جان آلن «John S. Allen» می‌باشد. وی پیشنهاد داد که سیگنال‌های کنترل ترافیک، می‌توانند همراه با تبلیغات باشند؛ به‌طوری که کلمات «Stop» و «Go» با کلمه «for» ادامه یافته و یک نام تجاری در پس آن‌ها قرار گیرد. گواهی ثبت اختراع این دستگاه، تحت عنوان «دستگاه ترکیبی سیگنال ترافیک و ابزار تبلیغاتی» و با شماره «US2503574» صادر گردید.

گفتنی است که با پیشرفت فناوری، چراغ‌های کنترل ترافیک نیز با تغییرات جدیدی مواجه شدند. برای مثال، چراغ‌های فعلی قادر به تشخیص میزان ترافیک موجود در هر یک از خیابان‌های منتهی به چهارراه بوده و می‌توانند به صورت خودکار، وضعیت عبور و مرور را تغییر دهند. به عبارت دیگر، به جای تغییر رنگ چراغ در فواصل زمانی مشخص و ثابت، بنا به میزان خودروها و وضعیت ترافیک خیابان، بازه زمانی چراغ قرمز یا سبز، تغییر می‌کند. این فناوری، باعث می‌شود تا در زمان‌هایی که در یک طرف چهارراه خودرویی وجود ندارد، چراغ برای دیگر سمت چهارراه قرمز نبوده و موجب انتظار بی‌مورد خودروها نشود.

گام بزرگ بعدی در توسعه و تکامل چراغ‌های کنترل ترافیک، ظهور کامپیوتر و استفاده از آن برای کنترل چراغ‌های راهنمایی در دهه ۱۹۶۰ میلادی بود. امروزه پیشرفت صنعت کامپیوتر و توانمندی در محاسبات دقیق ترافیک، موجب شده است تا چراغ‌ها به صورت هوشمند و با استفاده از نرم‌افزارهای پیشرفته کنترل شده و حتی با پیش‌بینی موج ترافیک شهر در ساعات مختلف شبانه‌روز، از چراغ‌های راهنمایی و رانندگی برای هدایت این موج ترافیک استفاده شود.

در کنار این پیشرفت بزرگ، برخی نوآوری‌های جانبی نیز در گسترش قابلیت‌های چراغ‌های کنترل ترافیک اثرگذار بوده‌اند که از آن جمله، می‌توان به «تایمر شمارش معکوس» اشاره نمود که در دهه ۱۹۹۰ میلادی معرفی شد. این تایمرها، به عابران و رانندگان کمک می‌کند تا از وضعیت چهارراه و زمان دقیق تغییر رنگ چراغ آگاه شده و ایمنی تردد افزایش یابد. علاوه بر این، برخی اقدامات کاملاً خلاقانه برای بهبود کنترل ترافیک در نقاط مختلف جهان انجام گرفته است که به عنوان مثال، می‌توان به افزودن سنسور باران در شهر روتردام هلند، برای ایجاد تغییرات کنترلی در شرایط آب و هوایی خاص، اشاره نمود.

در پایان باید به آینده چراغ‌های کنترل ترافیک اشاره نمود. با افزایش بیش از پیش خودروها و وسایط نقلیه و گسترش بزرگراه‌ها و خیابان‌ها در شهرهای بزرگ و کوچک، نیاز به نسل جدیدی از چراغ‌های کنترل ترافیک کارآمدتر احساس می‌گردد. با پیشرفت‌های فنی جدید و ظهور فناوری‌های ارتباطی در خودروها، احتمالاً در آینده شاهد وسایط نقلیه مرتبط با سیگنال‌های چراغ‌های کنترل ترافیک خواهیم بود که به رانندگان این امکان را می‌دهند که احتمال رسیدن به چهارراه و عبور از آن قبل از قرمز شدن چراغ را، با توجه به سرعت، خودروهای کناری و ایمنی، برآورد نمایند.