الموجة الخضراء

عند ضبط توقيت الموجة الخضراء، يجب أن يشترك النظام بأكمله في طول دورة موحد، مع العلم أنه في بعض الحالات النادرة، قد يتطلب حجم المرور المرتفع ضعف طول الدورة عند بعض التقاطعات. ثم يتم حساب إزاحة الإشارة المثالية، والتي تُعرَّف بأنها الوقت اللازم لتحول إشارة المرور المعنية إلى اللون الأخضر بمجرد وصول أول مركبة من مجموعة المركبات إلى الإشارة التالية، لكل تقاطع: ^{[ 1 ] : 674-675}$${\displaystyle t_{ideal}={\frac {L}{S}}}$$ أين:

• ${\textstyle t_{ideal}}$= الإزاحة المثالية
• ${\textstyle L}$= المسافة بين تقاطعين مزودين بإشارات ضوئية
• ${\textstyle S}$= متوسط ​​سرعة الفصيلة

مع ذلك، يفترض الوضع المثالي عدم وجود طوابير انتظار في اتجاه السير، وهو ما قد يحدث عندما لا تعبر جميع المركبات من المجموعة السابقة الإشارة الحمراء ("المتأخرون")، وعندما تدخل مركبات من خارج الطريق المعني إلى حركة المرور. ونتيجة لذلك، يتم تعديل الإزاحة: ^{[ 1 ] : 691}

$${\displaystyle t_{adjust}=t_{ideal}-(Qh+l_{1})={\frac {L}{S}}-(Qh+l_{1})}$$

أين:

• ${\textstyle t_{adjust}}$= الإزاحة المثالية المعدلة، بالثواني
• ${\textstyle Q}$= عدد المركبات المنتظرة في كل مسار
• ${\textstyle h}$= الفاصل الزمني بين المركبات المنتظرة، بالثواني لكل مركبة
• ${\textstyle l_{1}}$= الوقت الضائع في بدء التشغيل، بالثواني

نتيجةً لهذا التعديل، تتقدم "الموجة الخضراء" للإشارة بشكل أسرع من وصول قافلة المركبات لالتقاط المركبات المنتظرة. ^{[ 1 ] : 692}

يُعرَّف عرض النطاق الترددي بأنه الفرق الزمني بين مرور أول مركبة عبر النظام بأكمله دون توقف ومرور آخر مركبة، وهو بمثابة "نافذة خضراء" تتبع مسار المركبة. أما كفاءة عرض النطاق الترددي، فتُعرَّف بأنها نسبة عرض النطاق الترددي إلى طول دورة النظام، وتُحسب على النحو التالي: ^{[ 1 ] : 689-690}

$${\displaystyle EFF_{BW}={\frac {BW}{C}}}$$ أين:

• ${\textstyle EFF_{BW}}$= كفاءة عرض النطاق الترددي، كنسبة مئوية (%)
• ${\textstyle BW}$= عرض النطاق الترددي، بالثواني
• ${\textstyle C}$= طول الدورة، بالثواني

تتراوح كفاءة النطاق الترددي الجيدة بين 40 و55%. تُحسب سعة النطاق الترددي، المُعرَّفة بأنها عدد المركبات التي يمكنها المرور عبر الإشارات دون توقف، على النحو التالي: ^{[ 1 ] : 690-691}

$${\displaystyle c_{BW}={\frac {3600(sec/hr)\times BW\times L}{C\times h}}}$$ أين:

• ${\textstyle c_{BW}}$= سعة النطاق الترددي، داخل المركبة في الساعة
• ${\textstyle BW}$= عرض النطاق الترددي، بالثواني
• ${\textstyle L}$= عدد المسارات المباشرة في الاتجاه المعني
• ${\textstyle C}$= طول الدورة، بالثواني
• ${\textstyle h}$= الفاصل الزمني عند التشبع، وهو الفرق الزمني بين مركبتين متجاورتين في طابور مرورهما بإشارات المرور الخضراء، بالثواني لكل مركبة

فيما يتعلق بإشارات المرور المنسقة لشوارع متعددة الاتجاهات، بما في ذلك الشوارع ذات الاتجاهين والشوارع الشبكية، يتمثل النهج العام في تغيير مدة الإشارة الخضراء الفعالة، بحيث تتحول الإشارة إلى اللون الأخضر في الوقت المناسب تمامًا عند انتهاء مجموعة من السيارات من الدوران وعودتها إلى موقعها الأصلي. بالنسبة للشوارع ذات الاتجاهين ، يعني هذا: ^{[ 1 ] : 694}

$${\displaystyle n\times C=t_{12}+t_{21}}$$ أين:

• ${\textstyle n}$= عدد صحيح ≥ 1
• ${\textstyle C}$= طول الدورة، بالثواني
• ${\textstyle t_{12}}$= إزاحة اتجاه حركة المرور من التقاطع 1 إلى التقاطع 2، بالثواني
• ${\textstyle t_{21}}$= إزاحة اتجاه حركة المرور من التقاطع 2 إلى التقاطع 1، بالثواني

بالنسبة لشبكة من الشوارع ذات الاتجاه الواحد، مثل شبكة مربعة بسيطة تمتد من التقاطع 1 إلى التقاطع 2 إلى التقاطع 3 إلى التقاطع 4 ثم تعود إلى التقاطع 1، يمكن التعبير عن الصيغة على النحو التالي: ^{[ 1 ] : 697}$${\displaystyle n\times C=t_{12}+g_{2}+t_{23}+g_{3}+t_{34}+g_{4}+t_{41}+g_{1}}$$ أين:

• ${\textstyle n}$= عدد صحيح ≥ 1
• ${\textstyle C}$= طول الدورة، بالثواني
• ${\textstyle t_{ij}}$= إزاحة لاتجاه حركة المرور القادمة من التقاطع${\textstyle i}$إلى التقاطع${\textstyle j}$في ثوانٍ
• ${\textstyle g_{i}}$= الوقت الأخضر عند التقاطع${\textstyle i}$في ثوانٍ

يشير مصطلح "التتابع" إلى كيفية تحرك "النافذة الخضراء" في نظام الإشارات المرورية. في التتابع البسيط، تُضبط جميع إشارات المرور باستخدام إزاحة إشارة مثالية، حيث تصل مجموعة المركبات بالتزامن مع تحول الإشارة إلى اللون الأخضر. يصف التتابع الأمامي موجة خضراء تتقدم مع المركبات. أما التتابع العكسي، فيحدث عندما يجب أن تتحول الإشارة في اتجاه المصب إلى اللون الأخضر قبل الإشارة في اتجاه المنبع لتخفيف الازدحام المروري المتراكم عند التقاطع في اتجاه المصب. هذا يعني أن إزاحة الإشارة سالبة، وتتحرك الموجة الخضراء في الاتجاه المعاكس لحركة المركبات. يشير التتابع المرن إلى تعديل إشارات المرور عدة مرات خلال اليوم لتتوافق مع تغيرات حركة المرور الرئيسية. في التتابع المتناوب، تتناوب إشارات المرور على طول الشارع بين الأحمر والأخضر، وهكذا. يناسب هذا التتابع عندما يكون طول الشارع منتظمًا، ويتم تقسيم وقت الإشارة الخضراء الفعال بالتساوي. وبالمثل، في التتابع المتناوب المزدوج، يمكن لحركة المرور أن تقطع مسافة كتلتين سكنيتين في دورة مرور واحدة. يعني التتابع المتزامن أن جميع إشارات المرور تتحول إلى اللون الأخضر/الأحمر في الوقت نفسه، ويمكن استخدامه للإشارات المتقاربة و/أو عند سرعات المركبات العالية. يُعد هذا التتابع مفيدًا لمنع الازدحام المروري الشديد عند ازدياد كثافة حركة المرور. ^{[ 1 ] : 699-702}

يتم تنسيق الإشارات أحيانًا بشكل ديناميكي، وفقًا لبيانات أجهزة الاستشعار الخاصة بحركة المرور الحالية، أو بشكل ثابت باستخدام المؤقتات. في بعض الحالات، يمكن دمج موجات الضوء الأخضر ، لكن هذا يزيد من تعقيدها ويقلل من كفاءتها، لذا في الأنظمة التقليدية، تُمنح هذه الأولوية فقط للطرق والاتجاهات ذات الأحمال المرورية الأعلى.

تُستخدم الإشارات الضوئية الخضراء أحيانًا لتسهيل حركة الدراجات . ففي كوبنهاغن ^{[ 2 ]} ، وأمستردام ^{[ 3 ]} ، وسان فرانسيسكو [ ^{4 ]، وغيرها من المدن ،} يتم مزامنة إشارات المرور لتوفير الضوء الأخضر لتدفق الدراجات. في شارع فالنسيا بسان فرانسيسكو ، أُعيد ضبط توقيت الإشارات في أوائل عام 2009 لتوفير إشارة خضراء في كلا الاتجاهين، وربما يكون هذا أول شارع في العالم مزود بإشارة خضراء ثنائية الاتجاه للدراجات. في كوبنهاغن، تُسهّل الإشارة الخضراء في شارع نوربروغاد الرئيسي مرور 30,000 دراج بسرعة 20 كم/ساعة (12 ميل/ساعة) لمسافة 2.5 كم (1.6 ميل) . أما في أمستردام، فيمكن للدراجين الذين يسيرون بسرعة تتراوح بين 15 و18 كم/ساعة (9.3 إلى 11.2 ميل/ساعة) المرور دون أن تتوقفهم الإشارة الحمراء.      

بمعنى أضيق، يُستخدم مصطلح "الموجة الخضراء" أيضاً لوصف السفر بالسكك الحديدية. فعلى مدى سنوات عديدة بدءاً من ستينيات القرن الماضي، أطلقت السكك الحديدية الفيدرالية الألمانية حملة إعلانية تحمل شعار " الموجة الخضراء المضمونة " (بالألمانية: garantiert grüne Welle ) ، والذي أوصل فكرة السرعة، والحد الأدنى من التأخير، وإمكانية إغلاق المسارات للعملاء المحتملين الذين يختارون بين السفر بالقطار أو السيارة، وقد ظهر هذا الشعار بشكل بارز في المواد الترويجية المختلفة، من الملصقات إلى الأغاني الإذاعية.