Za mene osobno, nema boljeg pitanja / problema /diskusije / izazova / dileme / (umetnite što god hoćete) od semaforiziranog raskrižja gdje se na jednom mjestu susreću i prikazuju sve osnovne veličine prometa: populacijska (sudionici u prometu), prostorna (infrastruktura) i vremenska (crveno – žuto, zeleno).

Semafori u Hrvatskoj su određeni sa dva temeljena propisa (aktualne verzije lako se nađu na Webu):

• Zakon o sigurnosti prometa na cesta,
• Pravilnik o prometnim znakovima, signalizacije i opremi na cestama,

te jednim stručnim dokumentom:

• Smjernice za prometnu svjetlosnu signalizaciju na cestama – uređaji svjetlosne signalizacije (semafori).

Zakon o sigurnosti prometa na cestama jasno definira:

• semafor je uređaj za davanje znakova prometnim svjetlima kojim se upravlja prometom na raskrižju i na drugom mjestu,
• prometna svjetla su prometni znakovi za upravljanje prometom, prometom pješaka i biciklista, javnim gradskim prometom, označavanje prijelaza ceste preko željezničke pruge i obilježavanje radova na cesti i drugih zapreka i oštećenja kolnika (članak 18. stavak 2. i članak 59. stavak 1. Zakona o sigurnosti prometa na cestama, članak 2. Pravilnika o prometnim znakovima, signalizaciji i opremi na cestama)

U inženjerskoj praksi u upotrebi su pojmovi:

• semafor za toponim (raskrižje) te kao cijela tehnička tvorevina (instalacija) na raskrižju,ž
• semaforski uređaj u smislu tehničke tvorevine (HW opreme u zaštitnom ormaru);
• laterna za tehničku tvorevinu koja služi za prikazivanje prometnih svjetala
• signalna grupa za sadržaj koji prikazuje laterna; ne koristi se izraz prometna svjetla.

Postoje milijuni stavova (znanstvenih, stručnih, laičkih, medijskih, političkih, …) o semaforima, a najčešći pro et contra stavovi su:

Kratka povijest s motrišta Hrvatske prikazana je vremenskom crtom.

Što je toliko dobro, loše, fascinantno, izluđujuće, frustrirajuće, … u tom neprekidnom slijedu: zeleno – žuto – crveno. Pogledajmo jedno malo trokrako raskrižje.

Na sjeveru prometom upravlja semaforska laterna oznake V4, na zapadu V1 i na jugu V2. Pješačkim tokovima preko zapadnog privoza upravlja signalna grupa P1, a preko južnog privoza P2. Prisutne su zelene strelice: na sjeveru desna zelena strelica V4D, na zapadu desna oznake V1D, a lijevim skretačima na jugu upravlja zelena lijeva strelica V2L. Ukupno na raskrižju postoji osam signalnih grupa.

Na desnoj strani je plan izmjene signala (signalni plan). Pravokutnici označavaju zelena vremena, kose crte žuta, a vodoravne crvena. Signalnoj grupi V1 se zeleno upali u 40. sekundi i traje do 54. sekunde. Prije toga se upali dvije sekunde istovremeno crveno i žuto svjetlo (od 38. do 40.) te nakon zelenog tri sekunde žutog (od 54. do 57.).

Prometni proces na raskrižju se odvija u ciklusima. Na ovom raskrižju je ciklus duljine 60 s (C = 60 s ili C60). Ciklus se dijeli na faze, faze na intervale, intervali na prometne slike. Najvažnija je podjela na faze. Ona se može iščitati iz plana izmjene signala ili posebno prikazuje.

Na raskrižju se promet odvija u tri faze. Usporedbom plana izmjene signala i ovog prikaza može se pročitati da:

prva faza traje od 0. do 24. sekunde,
druga faza od 24. do 40 sekunde, a
treća faza od 40 do 60 sekunde.

• prva faza traje od 0. do 24. sekunde,
• druga faza od 24. do 40 sekunde, a
• treća faza od 40 do 60 sekunde.

I sada ono najvažnije. Iz razloga sigurnosti, i jedino iz razloga sigurnosti, kada završi zeleno vrijeme jedne signalne grupe ne smije odmah početi zeleno vrijeme druge signalne grupe s kojim je u koliziji. Mora se omogućiti sigurno napuštanje raskrižja, a tek tada omogućiti ulazak drugima. Da bi semaforski uređaj znao što smije, a što ne smije, potrebno je izračunati sva zaštitna međuvremena. Zaštitna međuvremena osiguravaju da svi sudionici pod jednakim (sigurnim) uvjetima mogu proći raskrižjem, od onog koji je došao na početku zelenog pa do onog koji u zadnjoj sekundi ulazi u raskrižje ili stupa na pješački prijelaz.

Za izračun zaštitnih međuvremena propisan je točan postupak sa svim kritičnim vrijednostima i veličinama: dozvoljen ulazak na žuto, brzine, kako mjeriti puteve pražnjenja i naleta, specifičnosti javnog, pješačkog i biciklističkog prometa). Postupak je prikazan u Smjernicama (spomenutim početku teksta). Međuvremena se upisuju u matricu zaštitnih međuvremena i ta matrica se programira u semaforskom uređaju. Za ovo (malo) raskrižje treba napraviti 26 izračuna. Za raskrižje Slavonska avenija – Marohnićeva – Vrbik III u Zagrebu (prosječno veće Zagrebačko raskrižje – ništa posebno) treba napraviti točno 100 izračuna.

Matrica se jednostavno čita. Kada završi zeleno svjetlo za signalnu grupu V1, signalna grupa V2 smije početi najranije 6 s nakon toga, signalna grupa V2L 4s nakon, V4 6 s nakon i pješačka signalna grupa P1 4s nakon. V1 nije u koliziji sa signalnim grupama V1D, V4D i P2.

Matrica se ne smije i ne može daljinski mijenjati. Iz prometnog centra mogu se promijeniti svi parametri rada semaforskog uređaja, ali ne i matrica. To je prvi način osiguranja od istovremenog paljenja konfliktnih signalnih grupa. Možemo zamisliti što bi se desilo istovremenim paljenjem zelenog za pješake P2 (pješački prijelaz na južnom privozu) i za vozila V2 na južnom privozu. Drugi način osiguranja istovremenog paljenja signalnih grupa u koliziji je program pohranjen u semaforskom uređaju. Paralelni proces rada signalnog programa u semaforskom uređaju će osigurati da ne dođe do kolizije; ako dođe do vremenske razlike stanja paralelnih procesa veće od 100 ms, signalni uređaj se mora isključiti – preći u rad treptajućeg žutog svjetla. Treći način zaštite je elektrotehnički. Konfliktne signalne grupe se na uređaj povezuju preko istog izlaznog modula. U slučaju istovremenog rada zelenog svjetla dolazi do isključenja (pregaranja) zaštitnog osigurača jer tom žilom teče dvostruko jača struja od dozvoljene.

Semaforski uređaj na tri načina štiti sudionike u prometu da ne dođe do opasnih situacija. Film u kojem mladi lumen putem lap-topa uključuje na semaforima kolizijske signalne grupe pa dolazi do nesreća i “junaci” pobjegnu policiji predstavlja bedastoću. Film u kojem mladi lumen na jednom ili više raskrižja forsira dugačka zelena vremena dok ne dođe do zagušenja raskrižja i okolnih ulica (koridora) pa nakon isteka zaštitnih međuvremena upali druga zelena svjetla pa dolazi do situacije potpunog zagušenja raskrižja i mreže je malo vjerojatan, ali i mogući scenarij. Zato u prometnim centrima rade prometni operateri koji imaju dvije ili tri razine sigurnosne zaštite (autorizacije), visok stupanj osobne i krivične odgovornost, pa je do tih razina upravljanja putem vanjske mreže vrlo teško doći (osim u filmovima sa par klikova). Kao i pljačka banke, ako želite nešto loše napraviti morate imati “suradnju iznutra”.

Zaštitno međuvrijeme određuje koliko minimalno mora trajati zeleno svjetlo pojedine signalne grupe, a maksimalno je određeno količinom prometa. I to je sva priča o semaforima. Nakon toga, svatko razuman će pitati: gdje je problem? Zašto semafori rade tako kako rade i zašto je to najistraživaniji, najspominjaniji, najosporavaniji, naj… objekt i/ili problem (cestovnog) prometa?

Da li ima ili nema problema, najbolje je pokazati primjerom. Izračun zaštitnog međuvremena za pješake je razumljiv i intuitivan i ne zahtijeva neko posebno inženjersko znanje. Za brzinu kretanja pješaka propisana je vrijednost od 1,2 m/s (4,32 km/h). Pješaku uvijek treba osigurati siguran prelazak cijelog pješačkog prijelaza pa je lako izračunati zaštitno međuvrijeme. Na primjer, ako je pješački prijelaz dugačak 9 m, onda je zaštitno međuvrijeme 9/1,2 = 7,5 s. Iz razloga sigurnosti zaštitno međuvrijeme se zaokružuje uvijek na višu vrijednost. U ovom slučaju u uređaju će se programirati zaštitno međuvrijeme od 8 s. Preporuka je (a najčešće i obveza) uvijek osigurati zeleno svjetlo barem u trajanju zaštitnog međuvremena pa će u ovom slučaju cijela faza trajati 16 s (8 s zelenog svjetla i 8 s zaštitnog međuvremena).

Što to znači u praksi? Pogledajmo raskrižje u Zagrebu na Zagrebačkoj aveniji s Rudeškom cestom. Cijeli koridor Zagrebačke avenije je širine 33,5 m, središnji pojas je širine 2,00 m i pješacima treba omogućiti prelazak cijelog koridora širine 33,5 m. Potrebno 33,5/1,2 = 27,9 => 28 s zelenog svjetla.

Zbog sigurnosti treba računati zaštitno međuvrijeme duljeg pješačkog prijelaza od 17,3 m pa je zaštitno međuvrijeme: 17,3/1,2 = 14,4 => 15 s. Cijela faza na Zagrebačkoj aveniji za prelazak pješaka mora trajati minimalno 28 + 15 = 43 s. Ako pretpostavimo da lijevim skretačima na Zagrebačkoj aveniji treba osigurati minimalno 12 s zelenog i pri tome još 7 sekundi zaštitnog međuvremena, dolazimo do minimalnog intervala od 62 s tijekom kojeg nećemo moći propuštati vozila Zagrebačkom avenijom. Nije ni počela prava analiza raskrižja (prometni tokovi, broj i namjena prometnih traka, raspored faza, optimizacija izgubljenog vremena u ciklusu, tehnologija te broj i položaj senzora, funkcije senzora, logički i vremenski uvjeti, logika rada uređaja – dijagram toka, potreban broj signalnih planova …), a već znamo da će minimalno jednu minutu sigurno trajati crveno svjetlo za vozila koja prometuju Zagrebačkom avenijom. I to uvijek, bez obzira radi li se o jednom ili 50 pješaka.

Osobno mislim da je u Zagrebu rekorder raskrižje Branimirova – Držićeva, južni privoz.

Na ovom raskrižju samo faza za pješake za prelazak južnog privoza mora trajati 53 s; 10 s više od Zagrebačke avenije.

Osiguranje kvalitetnog i sigurnog prelaska pješaka jedan je od, a ponekad i jedini limit postizanja dobrog odnosa zelenih svjetala za ostale sudionike u prometu. Zato mnogi EU gradovi deniveliraju ili ukidaju pješačke prijelaze na raskrižjima gdje bi to znakovito povećalo učinkovitost ostalog, poglavito javnog prometa.

Neko moje znanje i iskustvo daju mi za pravo izreći sljedeću tvrdnju: ako odaberemo neku grupu od deset (zaista) problematičnih semaforiziranih raskrižja u Zagrebu, na barem pet od njih će se potvrditi nemogućnost dobrog odnosa zelenih vremena zbog zahtjeva sigurnosti pješačkog prometa.

Sada je jasno je da u praktičnom smislu zeleno svjetlo ne znači “slobodan prolaz raskrižjem” već znači “slobodan ulazak u raskrižje”, a siguran prolazak i izlazak jamči zaštitno međuvrijeme. Mnogi moji poznanici i prijatelji postavljaju logično pitanje: zašto se ne smanji zeleno za pješake, jer zeleno znači samo dozvolu stupanja na pješački prijelaz, a sve ostalo osigurava preostalo zeleno i zaštitno međuvrijeme pa se na taj način može povećati propusna moć za ostale sudionike? Zanimljivo je da i Smjernice (naše, njemačke i ostale EU) to omogućuju; to se zove “prelazak pod zaštitom”. Odgovor je uvijek isti: ne mogu i ne smijem.

Zašto ne mogu? Jer svako takvo rješenje odmah izaziva medijsku pozornost, uvijek u negativnom smislu pa naknadno prepravljanje takvog plana izmjene signala izaziva (ne mali) dodatan trošak. Zato ne mogu jer sebi stvaram negativan image, a investitoru uzrokujem dodatne troškove.

Zašto ne smijem? Jer redovito (barem zadnjih 15-tak godina) u projektnim zadatcima stoji obvezan uvjet trajanja zelenog svjetla za prelazak pješaka pod 100 % zelenim. Drugi razlog zašto ne smijem je sljedeći. Iako se stupanj sigurnosti prometa iz godine u godinu poboljšava, na semaforiziranim raskrižjima, i kod nas i u EU, stradava sve više pješaka. Današnji život je u prometu ubrzan i netolerantan. Kada vozači opaze pješaka na pješačkom prijelazu pod crvenim svjetlom, bez obzira što je stupio na prijelaz pod zelenim – ima pravo proći, primjenjuju pravdu jačeg što završava incidentima (skoro nesrećama) i prometnim nesrećama naleta na pješaka. Kada pješak prelazi cijeli pješački prijelaz pod zelenim takva vjerojatnost takve situacije je manja, barem za pješake na početku zelenog.

Mnoge zemlje (SAD od 1970-tih, a EU zadnjih 10-tak godina) taj problem rješavaju dodatnim signalnim pojmovima koji istovremeno signaliziraju pješacima i vozačima na pravo završetka prelaska pješačkog prijelaza pa se može smanjiti duljina zelenog svjetla za pješake.

Koga više zanima tema o semaforima, upućujem na prezentaciju objavljenu na Youtube: Mitovi o semaforima.

Prezentacija je izvedena u sklopu događanja “Skeptici u pabu” u organizaciji Društva za promociju znanosti i kritičkog mišljenja, na čemu im još jednom zahvaljujem, a posebno dr.sc. Saša Ceci koji je organizirao prezentaciju.