چراغ‌های ترافیک یا چراغ‌های راهنمایی در اکثر خیابان‌های همه‌ی شهرهای بزرگ و کوچک جهان وجود دارند. رنگ‌های قرمز، زرد و سبز این چراغ این امکان را به ما می‌دهند که از بی‌خطر بودن عبور از تقاطع آگاه شویم و همچنین نوبت عبور را به عابران، رانندگان و دوچرخه‌سواران بدهیم.
اولین علامت ترافیکی
قبل از اختراع خودرو هم ترافیک یک معضل بود. بنا به گزارش‌های موجود؛ در دهه‌ی ۷۰ قرن بیستم، مسیرهای عبوری لندن در ازدحام درشکه‌هایی بود که با اسب حرکت می‌کردند و عابرانی که قصد گذر از معابر را داشتند. در آن زمان، یک مدیر راه‌آهن بریتانیایی به نام جان پیک نایت برای کنترل ترافیک روشی مشابه کنترل حرکت قطار پیشنهاد داد.
در راه‌آهن‌ها از یک سیستم سمافور یا نشان‌بر استفاده می‌کردند که مجهز به دو دسته‌ی کوچک بود؛ این دسته‌ها اجازه‌ی عبور قطار را مشخص می‌کردند. در مدل پیشنهادی نایت، سمافورها در طول روز علامت‌های «ایست» و «عبور» را نشان می‌دادند و در شب هم از چراغ‌های «سبز» و «قرمز» استفاده می‌کردند. این لامپ‌ها گازی بودند و شب‌ها توسط افسرهای پلیس روشن می‌شدند.
به این ترتیب، اولین نشان ترافیکی دنیا در ۹ دسامبر ۱۸۶۸ در تقاطع بریج استریت و گریت جرج استریت بخش وست‌مینستر لندن، در نزدیکی کاخ وست‌مینستر نصب شد. بعد از این موفقیت، نایت پیش‌بینی کرد که پس از این، چراغ‌های راهنمایی بیشتری در سطح شهر نصب خواهد شد.
با این حال، تنها پس از گذشت یک ماه؛ در اثر نشت گاز، یکی از چراغ‌ها در مقابل صورت یک افسر پلیس منفجر شد و او را مجروح کرد. بنابراین این پروژه خطرناک اعلام شد و گسترش آن بلافاصله کاهش پیدا کرد.
شروع رقابت پتنت‌ها
پس از این حادثه، حدود چهار دهه طول کشید تا نشانه‌های ترافیکی محبوبیت دوباره‌ی خود را پیدا کنند. به‌خصوص در ایالات متحده که تعداد وسایل نقلیه‌ی بیشتری در جاده‌ها تردد داشتند. در اوایل سال‌های ۱۹۰۰ بود که چندین پتنت مختلف در این خصوص به ثبت رسید و در هر یک از آن‌ها ایده‌ی متفاوتی مطرح می‌شد.
در سال ۱۹۱۰، ارنست سیرین که یک مخترع آمریکایی بود، علامت ترافیکی خودکار را در شیکاگو پیشنهاد داد. در نشانه‌ی ترافیکی سیرین، از دو دستک غیر نوری صلیب مانند استفاده می‌شد که روی یک محور می‌چرخیدند و علامت‌های «ایست» و «حرکت» را نشان می‌دادند.
اولین چراغ راهنمای نوری با رنگ‌های قرمز و سبز، در سال ۱۹۱۲ توسط لستر فرانس وورس وایر که یک افسر پلیس در سالت لیک سیتی بود، اختراع شد. این علامت یک خانه‌ی پرنده‌ی چهارطرفه بود که روی یک دسته‌ی بلند سوار شده بود. این چراغ راهنما در وسط چهارراه‌ها نصب می‌شد و یک افسر پلیس وظیفه‌ی تنظیم جهت آن را بر عهده داشت.
به هر حال این جیمز هوگ بود که توانست اعتبار اختراع اولین چراغ راهنمایی الکتریکی را از آن خود کند و سیستمی مبتنی بر طراحی پیشنهادی وی در آگوست ۱۹۱۴ در کلیولند طراحی شد. چراغ راهنمایی هوگ به‌طور متناوب از کلمات ایست «Stop» و حرکت «Move» به‌صورت نوری در چهار طرف چهارراه‌ها استفاده می‌کرد. از آنجا که این سیستم سیمی بود، پلیس و سازمان‌های آتش‌نشانی می‌توانستند در موارد اضطراری ریتم نور چراغ‌ها را تنظیم کنند.
در سال ۱۹۱۷، ویلیام گیگلیری در سان‌فرانسیسکو، پتنتی ثبت کرد که در آن اولین چراغ راهنمایی خودکار پیشنهاد شد که از دو رنگ سبز و قرمز استفاده می‌کرد. ضمن اینکه امکان تنظیمات دستی برای این چراغ راهنمایی فراهم بود.
در سال ۱۹۲۰، ویلیام پاتس که یک افسر پلیس دیترویت بود، پیشنهاد داد در چراغ‌های راهنمایی خودکار رنگ زرد هم به‌عنوان علامت احتیاط اضافه شود.
در سال ۱۹۲۳، گرت مورگان یک چراغ راهنمای الکتریکی اتومات به ثبت رساند. مورگان اولین فرد آمریکایی-آفریقایی بود که در کلیولند خودرو داشت. ضمن اینکه او ماسک گاز را هم اختراع کرد. طرح مورگان بر روی یک ستون T مانند که سه موقعیت مختلف را نشان می‌داد، قابل استفاده بود؛ به این صورت که علاوه بر گزینه‌های «ایست» و «برو»، اولین چراغ راهنمایی بود که زمانی برای توقف یا عبور رانندگان در تقاطع‌ها لحاظ می‌کرد. یکی دیگر از امتیازات این طراحی، این بود که بر خلاف افزایش تعداد سیگنال‌های آن، هزینه‌ی تولید ارزانی داشت. مورگان حق اختراع خود را به قیمت ۴۰ هزار دلار به جنرال الکتریک فروخت.
اولین چراغ راهنمای الکتریکی در اروپا، در سال ۱۹۲۴ در برلین نصب شد. این چراغ راهنمای پنج طرفه روی یک برج بلند قرار داشت. در حال حاضر این چراغ راهنما به یکی از جاذبه‌های توریستی منطقه تبدیل شده است.
در دهه‌ی ۱۹۳۰ بود که علایم مربوط به حرکت عابران هم به چراغ‌های راهنمایی اضافه شد. در سال ۱۹۳۴، نشانه‌های «Walk» و «Don’t Walk» برای اولین بار در نیویورک به‌صورت آزمایشی مورد استفاده قرار گرفت.
جان اس آلن، یک مخترع آمریکایی بود که اولین پتنت مربوط به چراغ راهنمای عابران را در سال ۱۹۴۷ ارائه داد. ضمن اینکه آلن پیشنهاد کرد سیگنال نمایشی می‌تواند شامل عبارت‌های تبلیغاتی هم باشد!
بهبود ایمنی و کارایی
علایم راهنمایی و رانندگی روز به روز پیشرفته‌تر می‌شوند. به‌طوری‌که بیشتر این نشانه‌ها «هوشمند» شده‌اند و می‌توانند در هر زمان شرایط ترافیکی از جمله جهت، حجم و سنگینی ترافیک را نمایش دهند.
به عنوان مثال، شرکت زیمنس در حال اجرای پروژه‌ای در تمپای فلوریدا است تا فناوری اتصال به وسایل نقلیه را پیاده‌سازی کند. این سیستم اجازه می‌دهد چراغ‌های راهنمایی بتوانند به‌طور مستقیم با اتومبیل‌ها وارد ارتباط شوند و به دنبال آن ایمنی و بهره‌وری را بهبود دهند. این پیام‌های ارتباطی از طریق ۴۰ چراغ راهنمایی به خودروهای مجهز به این فناوری ارسال و روی آینه‌ی دید عقب خودرو یا صفحه نمایش روی داشبورد نمایش داده می‌شوند. این پروژه کارایی بالایی در ترافیک موجود در تقاطع‌ها از خود نشان داده است.
آینده چراغ‌های راهنمایی
با روی کار آمدن خودروهای بدون سرنشین، پیشرفت بیشتری در زمینه‌ی علایم و چراغ‌های راهنمایی شکل خواهد گرفت. محققان آزمایشگاه City Lab دانشگاه MIT به‌تازگی یک سناریوی توصیفی در ژورنال PLoS ONE منتشر کرده‌اند که در آن خبری از چراغ‌های راهنمایی نیست؛ چرا که در آینده، تمام خودروها در ارتباط با یکدیگر هستند. از این‌رو برای گذر از یک تقاطع نیازی به توقف خودرو نیست و می‌توان با تنظیم سرعت به‌صورت خودکار و حفظ فاصله‌ی ایمنی از بین دیگر وسایل نقلیه عبور کرد. این سیستم انعطاف‌پذیر است و می‌تواند در مورد عابران و دوچرخه‌سواران هم اعمال شود.
نوآوری جدیدی که در توسعه‌ی چراغ‌های راهنما صورت گرفته، استفاده از هوش مصنوعی است و پروژه‌ای به نام Surtrac روی این موضوع کار می‌کند. شرکت سازنده ادعا دارد که استفاده از این فناوری در چراغ‌های راهنمایی باعث می‌شود زمان عبور و مرور ۲۵ درصد کاهش پیدا کند؛ ضمن اینکه مصرف گازهای گلخانه‌ای به علت کاهش انتظار در پشت چراغ قرمز ۴۰ درصد کم‌تر خواهد شد. این سیستم می‌تواند منطقه‌ی بیشتری را تحت پوشش خود قرار دهد و در هر تقاطع تصمیم‌گیری لازم را داشته باشد.