Eliminera oförklarliga trafikstockningar

Alla har upplevt det: en eländig backup på motorvägen, som du tror måste orsakas av en olycka eller konstruktion tills den tunnas ut någon gång utan någon uppenbar anledning.

Sådana trafikflödesinstabiliteter har studerats sedan 1930-talet, men även om det finns ett halvdussin sätt att modellera dem matematiskt, har lite gjorts för att förhindra dem.

Berthold Horn, professor i datavetenskap och teknik, har utvecklat en ny algoritm för att lindra instabilitet i trafikflödet. Han tror att det skulle kunna implementeras med en modifierad version av de adaptiva farthållarsystemen som finns i många avancerade bilar.

Instabilitet i trafikflödet uppstår, förklarar Horn, eftersom variationer i hastighet förstoras när de passerar genom ett körfält. Anta att du introducerar en störning genom att bara bromsa rejält ett ögonblick, säger han. Det kommer att fortplanta sig uppströms och öka i amplitud när det går bort från dig.

En bil med adaptiv farthållare använder sensorer för att övervaka hastigheten och avståndet för bilen framför den. När trafiken backas saktar bilen automatiskt ned och återgår till sin programmerade hastighet när det är möjligt.

En bil utrustad med Horns system skulle, kontraintuitivt, också övervaka bilen bakom den. Att stanna ungefär halvvägs mellan bilarna framför och bakom betyder att en bil inte behöver sakta ner lika kraftigt om den framför bromsar – och gör att bilen mindre benägna att passera störningar uppströms.

Horn fann att detta tillvägagångssätt kunde modelleras med hjälp av något som kallas dämpad vågekvation, som beskriver hur svängningar, som vågor som fortplantar sig genom en tung vätska, dör ut över avstånd. När han väl hade en matematisk beskrivning av sitt dynamiska system använde han standardtekniker inom kontrollteori för att visa att hans algoritm kunde stabilisera strängen av rörliga fordon.

Trafikstockning i Singapore

Naturligtvis fungerar Horns algoritm bara om en stor andel av bilarna använder den. Och laseravståndsmätare och radarsystem som används i befintliga adaptiva farthållare är relativt dyra.

Men digitalkameror är billiga, och många bilar använder dem redan för att övervaka förarens döda vinklar. Horns främsta forskningsområde är datorseende, och hans grupp har tidigare publicerat arbete med att extrahera information om avstånd och hastighet från en enda kamera.

Konstigt, säger han, även om det är svårt för en monokulär kamera att få avstånd exakt utan ytterligare information, och det är svårt att få hastighet exakt utan ytterligare information, kan förhållandet uppnås. Horn undersöker om hans algoritm bara kunde använda det förhållandet, snarare än absolut information om hastighet och avstånd.

Dölj