Nguồn gốc của các đèn báo hiệu giao thông

Trong cuộc sống hiện đại, hầu như ai cũng bắt gặp đèn giao thông mỗi ngày. Luật quy định rằng “đèn đỏ phải dừng lại, đèn xanh được đi” đã trở thành thông lệ phổ biến tại khắp nơi trên thế giới buộc mọi người tham gia giao thông phải tuân thủ.

Vậy tại sao đèn đỏ thì phải dừng lại còn đèn xanh thì được chạy mà không phải là ngược lại? hoặc tại sao lại không chọn các màu khác đỏ và xanh lá?

Để tìm câu trả lời, mời các bạn trở lại khoảng thời gian những năm 80 của thế kỷ trước.

Tại sao đèn giao thông có màu xanh, đỏ vàng?

Quy định tín hiệu màu sắc giao thông hiện nay bắt nguồn từ hệ thống dùng trong ngành công nghiệp đường sắt vào những năm 1830. Vào thời điểm bấy giờ, các công ty đường sắt đã phát triển một hệ thống đèn báo hiệu để người điều khiển tàu biết khi nào dừng hoặc tiếp tục đi. Mỗi màu sắc sẽ đại diện cho các hành động khác nhau. Màu đỏ được chọn để biểu thị tín hiệu dừng lại, màu trắng cho phép đi tiếp và màu xanh lá để cảnh báo phải thận trọng hơn.

Nguyên nhân màu đỏ, màu của máu, đã là một tín hiệu của sự nguy hiểm từ thời xa xưa. Một số sử gia còn cho rằng các binh đoàn La Mã còn sử dụng các “lá cờ màu đỏ” như biểu tượng của chiến tranh vào những trận chiến cách đây hơn 2000 năm.

Rõ ràng, màu đỏ hoàn toàn phù hợp để ra hiệu dừng lại do nó khá kích thích thị giác của con người. Tuy nhiên, việc dùng màu trắng để ra hiệu cho phép được đi tiếp lại xuất hiện nhiều vấn đề.

Điển hình như một vụ tai nạn hồi năm 1914, nguyên nhân là do chiếc kính lọc màu đỏ đã bị rơi ra ngoài và để lộ ra bóng đèn màu trắng bên trong. Khi đó, người điều khiển đèn vẫn nghĩ là hệ thống đèn hoạt động bình thường, trong khi người lái tàu lại nhìn thấy màu trắng và nghĩ là mình có thể đi tiếp. Kết quả, đoàn tàu đó đã đâm vào toa xe lửa phía trước.

Trước tai nạn nghiêm trọng này, ngành đường sắt quyết định chuyển màu xanh lá thành tín hiệu “có thể đi” và màu vàng được chọn để ra hiệu cảnh báo cẩn thận. Họ cho rằng 3 màu đỏ, vàng, xanh hoàn toàn khác nhau và có thể dễ dàng phân biệt bằng mắt thường.

Hệ thống đèn báo hiệu trên được mang từ đường sắt đến đường bộ như thế nào?

Vào năm 1865, tại London nước Anh, một mối quan tâm được dấy lên trong cộng đồng do lượng xe ngựa kéo ngày càng tăng nhanh và gây nguy hiểm cho người đi bộ khi họ băng qua đường.

Khi đó, một kỹ sư và nhà quản lý đường sắt tên là John Peake Knight, người có vai trò quan trọng trong việc thiết kế hệ thống đường sắt tại Anh, đã đến sở cảnh sát London và đề xuất ý tưởng dùng hệ thống trụ đèn tín hiệu trên đường ray xe lửa (semaphore) để trang bị cho đường giao thông bình thường.

Theo ý tưởng của John, trụ đèn giao thông sẽ có 1 hoặc nhiều nhánh có thể nâng thẳng đứng lên và hạ xuống theo chiều ngang để chắn ngang đường.

Vào ban ngày, các nhân viên cảnh sát sẽ điều khiển đèn giao thông nâng lên hạ xuống để báo cho những chiếc xe ngựa biết khi nào họ phải dừng lại và đứng tránh sang một bên.

Vào ban đêm, chiếc trụ được trang bị màu xanh lá và đỏ để báo cho người điều khiển xe biết khi nào được đi hoặc phải dừng lại.

Sự kiện này đánh dấu việc đèn tín hiệu giao thông đã chuyển từ đường sắt lên đường bộ thông thường. Ngay khi đó, đề xuất của John đã nhanh chóng được chấp nhận và vào ngày 10/12/1868, hệ thống trụ đèn đầu tiên được lắp đặt tại giao lộ Great George và Bridge Street ở London.

Và hệ thống này đã làm việc rất hiệu quả… cho đến vài tháng sau đó: Một trong những ống dẫn cung cấp khí gas thắp sáng đèn bị rò rỉ. Thật không may, người cảnh sát đang đứng gần đó để điều khiển các nhánh của trụ đèn không nhận thấy  việc này. Kết quả là bóng đèn phát nổ và nhân viên cảnh sát đó đã bị thiêu cháy.

Vì vậy, mặc dù có những thành công ban đầu, nhưng sau đó trụ đèn giao thông lập tức bị hủy bỏ tại Anh.

Sự phát triển của đèn tín hiệu giao thông tại Mỹ

Ở phía bên kia bờ đại dương vào những năm 1910 và 1920, các cảnh sát tại Hoa Kỳ cũng sử dụng một cái tháp cao để quan sát tình hình giao thông thuận lợi hơn.

Trong suốt khoảng thời gian này, nhân viên cảnh sát có thể dùng hệ thống đèn xanh lá và màu đỏ từ ngành đường sắt để báo hiệu cho các phương tiện biết khi nào được đi hoặc phải dừng lại. Một cách khác cũng được sử dụng là viên cảnh sát sẽ vẩy cánh tay của họ để ra hiệu điều khiển giao thông.

Vào năm 1920 tại thành phố Detroit, Michigan, một cảnh sát tên là William L. Potts đã phát minh ra mô hình tín hiệu giao thông 4 mặt, 3 màu, sử dụng cả 3 màu đỏ, vàng, xanh lá để điều khiển giao thông tại các giao lộ.

Việc này đánh dấu sự kiện thành phố Detroit trở thành nơi đầu tiên trên thế giới sử dụng đèn giao thông 3 màu đỏ, vàng, xanh và vẫn còn áp dụng rộng rãi cho đến ngày nay.

Thời gian sau đó, nhiều nhà phát minh đã tiếp tục thiết kế lại những mẫu đèn giao thông khác nhau, một số vẫn sử dụng 3 màu đỏ vàng xanh, một số thiết kế khác lại chọn những màu khác. Khi đó, trụ đèn giao thông cần một người thực hiện thao tác đóng cầu dao, ấn nút,… để đổi màu đèn. Dĩ nhiên, chi phí áp dụng và vận hành đèn giao thông với phương thức trên là khá tốn kém.

Vào cuối những năm 1920, một số đèn giao thông tự động bắt đầu được phát minh. Mô hình đầu tiên sử dụng phương pháp đơn giản là đổi màu đèn sau các khoảng thời gian cụ thể.

Tuy nhiên, nhược điểm của của phương pháp này là gây ra tình trạng một số xe phải dừng lại, trong khi đường cắt ngang lại không có phương tiện nào băng qua giao lộ.

Khi đó, một nhà phát minh có tên Charles Adler Jr. đã đề xuất ý tưởng nhằm khắc phục tình trạng trên. Theo đó, Alder đã phát minh ra mô hình đèn giao thông có thể phát hiện ra tiếng còi xe hơi. Một microphone được lắp trên điểm giao nhau của 2 con đường. Khi có phương tiện dừng lại, tất cả những gì người lái cần làm là bấm còi để đèn giao thông chuyển màu.

Để giữ cho người lái không liên tục bấm còi khiến màu đèn chuyển quá nhanh, Alder còn quy định rằng một khi đèn đã đổi màu thì 10 giây sau nó mới có thể đổi màu lần nữa. Ông cho rằng với khoảng thời gian này thì ít nhất 1 chiếc xe cũng có thể băng qua đường an toàn. Và dĩ nhiên, hệ thống này cũng gây không ít phiền toái cho người đi bộ và các hộ gia đình gần giao lộ bởi tiếng kèn liên tục.

Đồng thời, nhà phát minh Henry A. Haugh đã đề xuất ý tưởng về hệ thống đèn giao thông mới nhằm khắc phục các nhược điểm trước đó.

Hệ thống của Haugh sử dụng 2 dải kim loại để phát hiện ra khi nào có xe chạy lên. Khi một chiếc xe đi qua sẽ làm cho cho 2 thanh kim loại chạm vào nhau, ánh đèn sẽ sớm đổi màu để cho phép xe tiếp tục di chuyển về phía trước.

Tuy nhiên, mô hình của Haugh đã bộc lộ nhược điểm, một số trường hợp xe không chạy vào đúng điểm cần thiết và hệ thống đổi đèn không thể hoạt động được.

Mãi tới những năm 1950, nhờ sự phát triển của máy tính nên việc đổi màu đèn giao thông đã có bước cải tiến rõ rệt. Đèn giao thông đã hoạt động chính xác, nhanh chóng hơn.

Vào năm 1952, 120 chiếc đèn giao thông tại thành phố Denver đã được điều khiển bằng máy tính. Tiếp theo đó vào năm 1967, các thành phố Toronto và Ontario đã chính thức sử dụng hệ thống máy tính chuyên dụng để điều khiển tín hiệu đèn giao thông.

Không lâu sau đó, hệ thống máy tính đã có thể kiếm soát tín hiệu giao thông ở 159 thành phố khắp nước Mỹ thông qua đường dây điện thoại. Đồng thời, người điều khiển cũng có thể điều chỉnh thời gian đèn xanh và đèn đỏ một cách nhanh chóng bằng máy tính.