信号機の歴史

信号機は、道路の交差点、横断歩道、その他の場所に設置され、交通の流れを制御する信号装置です。信号機の歴史は、自動車の歴史的な成長と関連しています。^[1]

交通信号は、警察官による交通整理の必要性を減らすために、 1868年12月にロンドンのパーラメント広場に初めて導入されました。 ^[2]それ以来、電気とコンピューター制御によって信号技術が進歩し、交差点の容量が増加しました。^{[3] : 141}

信号機が設置される前は、交通警察が交通の流れを管理していました。よく知られている例としては、1722年のロンドン橋での出来事があります。 ^{[3] 3人の警官が}ロンドンまたはサザークに出入りする交通を誘導する任務を与えられました。各警官はサザークからロンドンに出入りする交通を誘導し、すべての交通が橋の西側にとどまるようにしました。2人目の警官は橋の東側で交通を誘導し、ロンドンを出てサザークに入る人々の流れを管理しました。

1868年12月9日、^[4]最初の非電気式ガス信号機がロンドンの国会議事堂の外に設置され、ブリッジ ストリート、グレート ジョージ ストリート、パーラメント ストリートの交通を制御しました。^[2]これらは、鉄道信号システムの設計からこのアイデアを採用した鉄道技術者のノッティンガムのJP ナイトによって提案され、 ^[5]サックスビー& ファーマーの鉄道信号技術者によって建設されました。信号機の主な理由は、ウェストミンスター橋に馬車が溢れ、何千人もの歩行者が国会議事堂の横を歩かなければならなかったことでした。^[6]この設計は、3 本の腕木式信号機と、夜間使用のための赤と緑のガス灯を柱の上に組み合わせたもので、警察官によって操作されました。ガス灯は、交通警察官がベースにあるレバーで手動で回転させ、適切な光が交通に向くようにしました。^[7]信号機の高さは 22 フィート (6.7 メートル) でした。この信号機はセマフォと呼ばれ、水平に伸びる腕が付いていて、運転手に「停止」を指示し、その後、腕が45度の角度に下がって「注意」しながら進むよう指示する。夜間は赤信号が「停止」を指示し、緑信号が「注意」を意味する。^[3]交通整理には効果的だったと言われていたが、運用期間は短かった。1869年1月2日、舗道下のガス管の漏れにより爆発し^[8]、操作していた警官が負傷した。^[9]

1869年にロンドンで世界初の信号機が失敗したにもかかわらず、世界中の国々は依然として信号機を製造していました。1880年までに信号機は世界中に広まり、それ以来ずっとその状態が続いています。しかし、19世紀後半の初期の信号機は、現在存在するものとは大きく異なっていました。20世紀の最初の20年間は、ロンドンのもののような腕木式信号機が全米で使用されており、各州が独自の装置の設計を持っていました。1つの例は、1908年のオハイオ州トレドのものです。緑色の背景に「停止」と「進む」の文字が白で書かれ、ライトには夜間の旅行者のために灯油ランプで照らされた赤と緑のレンズがあり、アームは地上8フィート（2.4メートル）上にありました。^{[3] : 22}これは交通警官によって制御され、この信号の指示を変更する前に笛を吹き、旅行者に変化を知らせるのを助けました。この設計はフィラデルフィアやデトロイトでも使用されました。 ^{[3] : 23}オハイオ州の例は、アメリカが腕木式信号機を使用した、より目に見える交通管制方式を採用しようとした最初の例でした。オハイオ州で使用された装置は、鉄道信号機の使用に基づいて設計されました。^{[1] : 382}

1912年、パリのモンマルトル通りとモンマルトル大通りの交差点にある塔の上に交通管制装置が設置された。この塔の信号は女性警官によって操作され、彼女はガラスのショーケースの上にある回転する四面の金属箱を使用していた。その上には「停止」の文字が赤で、「進む」の文字が白で描かれていた。^{[3] : 33}

1912年、ユタ州ソルトレイクシティの警察官レスター・ワイヤーによって最初の電気信号機が開発されました。^{[10]これはアメリカ交通信号会社によってオハイオ州}クリーブランドのイースト105番街とユークリッド・アベニューの角に設置されました。^{[3] : 27–28  [11] [12]}この信号機には赤と緑の2色があり、ジェームズ・ホーグの設計に基づいたブザーが付いていて、色の変化を警告しました。ジェームズ・ホーグの設計^[13]により、警察と消防署は緊急時に信号を制御できました。最初の相互接続された交通信号システムは1917年にソルトレイクシティに設置され、接続された6つの交差点が手動スイッチから同時に制御されました。^{[3] : 32}

最初の4方向3色信号機は、1920年にミシガン州デトロイトの警察官ウィリアム・ポッツによって作られました。[ 14 ] [ 15 ]^彼は、4つの異なる信号機を担当する警察官が同時に信号を変えることができないことに懸念を抱いていました。その解決策として、鉄道で使用されているのと同じ色の琥珀色の3つ目の信号機を設置しました。^[6]ポッツは、信号の調整を容易にするために、信号機にタイマーも取り付けました。信号機が設置された交差点は、1日に2万台以上の車両が行き交う、世界でも最も交通量の多い交差点の1つであったため、信号機の設置には塔が使用されました。^{[3] : 35}

ロサンゼルスは1920年10月にブロードウェイの5か所に最初の自動交通信号機を設置した。アクメ交通信号社が製造したこれらの初期の信号機は、「停止」と「開始」の腕木式信号機と小さな赤と緑のライトを組み合わせたものだった。ベルは今日の黄色の信号機の役割を果たし、旗が変わると鳴った。このプロセスは5秒かかった。1923年までに、市は31のアクメ交通管制装置を設置した。^[16]

1922年、交通監視塔は自動タイマーで制御され始めた。信号機にタイマーを追加した最初の会社は、クローズ・ハインズ社であった。同社は鉄道信号機を建設し、本拠地であるヒューストンで信号機にタイマーを設置した最初の会社であった。 ^{[1] : 385}タイマーを使用する主な利点は、交通警官を入れ替えることで都市の費用を節約できることであった。ニューヨーク市は、交通班に勤務する6,000人の警官のうち500人を除く全員を再配置することができ、これにより市は12,500,000ドルを節約した。^{[1] : 385} ウォルバーハンプトンは、1927年にリッチフィールド・ストリートとプリンセス・ストリートの交差点にあるプリンセス・スクエアに試験的に自動信号機を導入したイギリス初の都市であった。^{[17]イギリス初の常設自動信号機は、1928年3月16日に}リーズのパーク・ロウとボンド・ストリートの角に開設された。 ^{[18] [19]}

自動信号機の導入には、歩行者の行動の変化が必要だった。都市部のほとんどの人々は信号を歓迎した。信号機は、人種差別や交通会社への不信感などの潜在的な人間の偏見の影響を受けないため、警察官による統制に有利であると多くの人に考えられていた。^{[1] : 386–7}自動車と馬車の事故を目撃した後、発明家のギャレット・モーガンは、信号機に関する米国特許を申請した。^[20]モーガンの3位置信号機に対して、1923年11月20日に特許番号1,475,024が付与された。^[21]

交通信号のさらなる発展は、ずらし信号システムでした。これにより、初期のグリーンウェーブの導入が可能になり、特定の速度で単一の道路を走行する車両は、緑信号のみに遭遇するようになりました。最初のずらし信号システムは、1926年にワシントンDCの16番街に設置され、通勤速度が2倍になりました。^{[1] ：388}

12灯システムは1928年まで利用できませんでしたが、このシステムのもう1つの特徴は、ライトの上にフードが置かれ、各レンズがサンドブラスト加工されて昼間の視認性が向上したことです。^{[1] : 383}塔と腕木信号機は1930年までに段階的に廃止されました。塔は大きすぎて交通の妨げになり、腕木信号機は小さすぎて運転手が夜間に見ることができませんでした。^{[1] : 382}

オハイオ州アッシュビルは、世界最古の現役信号機があると主張している。この信号機は1932年から1982年まで公道の交差点で使用されており、その後地元の博物館に移された。^{[22] [23]} ギネス世界記録は、この主張を裏付け、この信号を「最古の現役信号機」と名付けた。^[24]

1949年、アジア大陸で最初の信号機がイスラエルのハイファに設置されました。^[25]南インドで最初の信号機は1953年にチェンナイのエグモアジャンクションに設置されました。バンガロール市は1963年にコーポレーションサークルに最初の信号機を設置しました。^[26]

1950年代にアメリカでコンピュータが普及すると、信号機の制御は大きく変わった。コンピュータのおかげで、信号が変わることでコンピュータによる検知が可能になり、交通の流れがさらに良くなった。交差点に圧力板が設置され、コンピュータが赤信号で車が待っていることを認識できるようになった。 ^{[3] : 135}この検知機能には、赤信号で待っている車の台数や、最初の車が赤信号で待っている時間の長さなどが含まれていた。^{[3] : 141}信号のコンピュータ制御の歴史的に最も優れた例の1つは、 1952年のデンバーでのものだ。1台のコンピュータが、入口と出口の交通量を測定する6つの圧力感知検出器を備えた120個の信号を制御していた。システムを担当するコンピュータを収容する制御室は、市郡庁舎の地下にあった。^{[3] : 141}コンピュータが進化し始めると、信号機の制御も改善され、より容易になった。1967年、トロント市は、車両検知能力に優れたより高度なコンピュータを初めて導入した。^{[3] : 141}コンピュータは電話回線を通じて都市内の159の信号を制御していた。^{[3] : 143}

信号機のカウントダウン タイマーは1990 年代に導入されました。タイマーは、歩行者にとっては歩行フェーズの終了前に交差点を渡るのに十分な時間があるかどうかを計画するのに役立ち、ドライバーにとっては信号が切り替わるまでの時間を知るのに便利です。米国では、車両交通用のタイマーは禁止されていますが、歩行者用タイマーは、幅の広い道路の新しい信号機やアップグレードされた信号機には現在必須です。歩行者用タイマーの中には、緑のサイクルの残り時間を知るために自動車ドライバーが使用できるものもあります。歩行者用タイマーがゼロになると、信号が同時に黄色に変わることが多いためです。^{[引用が必要]}

白熱灯がガス灯に取って代わったとき、白熱電球は白色光しか出せないため、信号を出すために赤、黄、緑の色付きレンズを組み込む必要がありました。特にフランスでは、ユニットには反射板とフレネル、プリズムなどの異なる色のレンズが装備されていました。^[27]これらの欠点は、寿命が短いことと、色付きレンズに太陽が当たったときのグレア効果です。どの信号が作動しているかを判別できないことがよくありました。そのため、それ以来、信号機にはバイザーが装備されることが多くなりました。^[28]

1960年代には、放電管を使用した新しい照明源が導入され始めました。1957年に出願されたSilec Societyの特許は、この技術を説明しています。^[29]この技術の利点は、光源に色付きレンズが不要で、グレア効果を解消し、エネルギー消費を減らし、白熱光源と比較して寿命を延ばすことでした。^[要出典]

1980年には白熱電球が改良され、電圧が12Vに下がり、寿命が延び、エネルギー消費が削減されました。^[30]

1980年末、大きな転機となったのは、交換サイクルがさらに長くなり、エネルギー消費量も少なくなるというメリットがある発光ダイオード（LED）ライトの導入でした。最初のLEDメイン信号機は1989年にカリフォルニアで運用が開始されました。このシステムは、レイモンド・ディースが1981年に設立したカリフォルニア州コロナのエレクトロテック社によって開発されました。^[31]