211service.com
En ersättare för trafikljus får sitt första test
Världens första trafikljussystem började fungera nära Houses of Parliament i London 1868. Det bestod av en uppsättning gasljus som manövrerades av en polis och konstruerade för att kontrollera flödet av hästdragen trafik över Themsen.
Rättegången var en framgång, åtminstone vad gäller trafikledning. Men experimentet blev kortlivat. Några månader efter att lamporna installerats exploderade de efter en gasläcka och skadade polisen som kontrollerade dem.
Sedan dess har fotgängare och bilister haft ett oroligt förhållande till trafikljus. När de fungerar bra ger de ett effektivt, neutralt system för att bestämma prioritet på vägarna. Men när de fungerar dåligt kan resultatet bli trafikstockningar milsvida.
Så bilingenjörer, bilister och fotgängare skulle verkligen älska att veta om ett alternativ är genomförbart. Idag får de ett slags svar, tack vare Rusheng Zhangs arbete vid Carnegie Mellon University i Pittsburgh och några kollegor. De här killarna har testat ett sätt att befria våra gator från trafikljus helt och hållet och ersätta dem med ett virtuellt system istället, och säger att deras system har potential att dramatiskt minska pendlingstiderna.
Först lite bakgrund. Problemet som Zhang och co tacklar är att koordinera trafikflödet genom en korsning där två vägar möts i rät vinkel. Dessa är ofta okontrollerade, så bilister måste följa strikta regler om när de får passera, som de som gäller vid fyrvägsstoppskyltar. Detta orsakar förseningar och stopp.
För att lösa problemet använder Zhang och co de direkta kortdistansradiosystemen som alltmer byggs in i moderna fordon. Dessa fungerar som ett kommunikationssystem mellan fordon och fordon som delar data som GPS-koordinater, hastighet och riktning. Dessa data skickas till en omborddator som är programmerad med teamets virtuella trafikljusprotokoll, vilket ger föraren ett grönt eller rött ljus som visas i kabinen.
Det virtuella trafikljussystemet är i princip enkelt. När två bilar närmar sig en korsning på olika vägar väljer de ett ledande fordon som kontrollerar korsningen. Ledaren får rött ljus och ger sedan den andra bilen företräde med grönt ljus. Ledaren får då sitt eget gröna ljus och när den går av lämnar den över kontrollen till nästa fordonsvalda ledare i korsningen.
Zhang och co testade detta tillvägagångssätt genom att sätta upp ett vägsystem på en parkeringsplats i Pittsburgh. Detta system är baserat på en standardväglayout hämtad från Open Maps, vald på grund av dess likhet med väglayouten i många amerikanska städer. Teamet körde sedan två bilar runt detta nätverk i motsatta riktningar och mätte hur lång tid det tog att navigera i 20 korsningar med de virtuella trafikljusen och sedan igen med hjälp av vanliga fyrvägsstoppskyltar.
Resultaten ger intressant läsning. Zhang och co säger att det virtuella systemet dramatiskt förbättrar pendlingstiderna. Resultaten visar att [virtuella trafikljus] minskar pendlingstiden med mer än 20 % på rutter med osignaliserade korsningar, säger de. Och ytterligare förbättringar är möjliga, vilket ger upp till 30 procent kortare pendlingstider.
Arbetet lämnar dock betydande utmaningar framför sig. På många ställen reglerar exempelvis trafiksignaler bilar och fotgängare. Zhang och co föreslår att fotgängare kan inkluderas i protokollet med hjälp av en smartphone-app.
Detta väcker många frågor om människor som inte kan komma åt appar, som unga, gamla och funktionshindrade användare. Dessa personer är bland dem som har mest nytta av vanliga trafikljus, så de måste vara med från början i att utforma alternativ.
Sedan är det frågan om hur man ska inkludera äldre bilar, motorcyklar och cyklar som inte är utrustade med fordon-till-fordon kommunikationssystem. Det kan mycket väl hända att kommunikation mellan fordon och fordon snabbt kommer att bli standard i nya bilar. Men enklare fordon kommer sannolikt att vara en del av våra vägar i decennier framöver. Hur kommer dessa nya fordon att klara av de som inte använder det virtuella trafikljussystemet?
Och slutligen, en rutnätsliknande vägstruktur är vanlig i amerikanska städer, av vilka många expanderade först efter uppfinningen av bilen. Raster är dock mycket sällsynta i europeiska och asiatiska städer, där vägarna ofta är ostrukturerade och kaotiska. Hur virtuella trafikljus kan klara sig där är inte klart.
Ändå kommer automatiseringen. Många bilar har redan betydande nivåer av körautomatisering. Nästa steg är uppenbarligen samordning där det sannolikt kommer att vara betydande fördelar. Virtuella trafikljus är sannolikt bara en del av denna trend. De borde åtminstone vara säkra från gasläckor.
Ref: arxiv.org/abs/1807.01633 : Virtuella trafikljus: Systemdesign och implementering