Pentru a îmblânzi traficul, mergi cu fluxul

Semafoarele care acționează la nivel local pot îmbunătăți traficul la nivel global, sugerează o nouă cercetare. Prin reducerea la minimum a congestionării, abordarea ar putea economisi bani, reduce emisiile și poate chiar atenua furia șoferilor frustrați.

Noua abordare face ca semafoarele să meargă cu fluxul, mai degrabă decât să înrobească șoferii tiraniei semnalelor cronometrate. Măsurând intrarea și ieșirea vehiculelor prin fiecare intersecție pe măsură ce se produce și coordonând luminile doar cu vecinii lor cei mai apropiați, apare o netezime la nivel de sistem, raportează oamenii de știință într-un document de lucru al Institutului Santa Fe din septembrie.

„Este foarte interesant – abordarea este adaptativă și sistemul poate reacționa”, spune inginerul mecanic Gábor Orosz de la Universitatea din Michigan din Ann Arbor. „Așa ar trebui să fie – așa putem obține la maximum din sistemul nostru actual.”

Un obiectiv ultim în reglementarea traficului este „valul verde”, bam, bam, bam of greens care permite plutoane de vehicule să se deplaseze fără probleme prin intersecție după intersecție. Când se întâmplă acest lucru, niciun șofer nu trebuie să aștepte foarte mult, iar porțiunile de drum nu devin atât de pline de mașini încât să nu mai fie loc pentru a intra în vehicule când semaforul devine verde.

Pentru a obține această fericire rară, semafoarele sunt de obicei controlate de sus în jos, funcționând pe un ciclu „optim” care maximizează fluxul de trafic așteptat pentru anumite momente ale zilei, cum ar fi ora de vârf. Dar chiar și pentru o perioadă obișnuită dintr-o zi obișnuită, există atât de multă variabilitate a numărului de mașini la fiecare semafor și a direcției pe care o ia fiecare mașină pentru a părăsi o intersecție, încât drumurile se pot umple. Combină această condiție cu șoferii prea zeloși, iar intersecțiile devin ușor blocate. La fel de frustrant este și extrema opusă, în care un șofer stă la un semafor roșu câteva minute, chiar dacă nu se vede nicio mașină pentru a profita de verdele care se intersectează.

„De fapt, nu este un control optim, pentru că acea situație medie nu apare niciodată”, spune omul de știință în sisteme complexe Dirk Helbing de la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie din Zurich, coautor al noului studiu. „Din cauza variabilității mari a numărului de mașini din spatele fiecărui semafor roșu, înseamnă că, deși avem o schemă optimă, este optimă pentru o situație care nu apare.”

Helbing și colegul său Stefan Lämmer de la Universitatea de Tehnologie din Dresda din Germania au decis să renunțe la abordarea de sus în jos și să înceapă de jos. Ei au observat că atunci când mulțimile de oameni încearcă să se deplaseze printr-un spațiu îngust, cum ar fi printr-o ușă care leagă două holuri, există o oscilație naturală: o masă de oameni dintr-o parte se va deplasa prin ușă în timp ce ceilalți oameni așteaptă, apoi brusc. fluxul schimbă direcția.

„Se pare că poate există un semafor, dar nu există. De fapt, acumularea de presiune pe partea în care oamenii trebuie să aștepte este cea care în cele din urmă schimbă direcția fluxului”, spune Helbing. „Ne-am gândit că am putea aplica același principiu la intersecții, adică fluxul de trafic controlează semaforul și nu invers.”

Dispunerea lor pune doi senzori la fiecare intersecție: unul măsoară fluxul de intrare și unul măsoară fluxul de ieșire. Luminile sunt coordonate cu fiecare lumină vecină, astfel încât o lumină avertizează următoarea: „Hei, o sarcină grea care trece”.

Această anticipare pe termen scurt oferă luminilor la următoarea intersecție suficient timp pentru a se pregăti pentru plutonul de vehicule care vine, spune Helbing. Ideea este să evitați oprirea unui pluton care vine. „Funcționează surprinzător de bine”, spune el. Decalajele dintre plutoane sunt oportunități de a servi fluxuri în alte direcții, iar această coordonare locală se răspândește în mod natural în întregul sistem.

„Este un efect paradoxal care apare în sistemele complexe”, spune Helbing. „În mod surprinzător, procesele de întârziere pot îmbunătăți complet sistemul. Este un efect mai lent este mai rapid. Puteți crește debitul – accelerați întregul sistem – dacă întârziați procesele individuale în cadrul sistemului la momentul potrivit, pentru perioada potrivită.”

Cercetătorii au efectuat o simulare a abordării lor în centrul orașului Dresda. Zona are 13 intersecții controlate de semafoare, 68 de treceri de pietoni, o gară care deservește peste 13.000 de pasageri într-o zi medie și șapte linii de autobuz și tramvai care traversează rețeaua la fiecare 10 minute în direcții opuse. Abordarea flexibilă de autocontrol a redus timpul blocat în trafic cu 56% pentru tramvaie și autobuze, cu 9% pentru mașini și camioane și cu 36% pentru pietoni care traversează intersecții. Dresda este acum aproape de implementarea noului sistem, spune Helbing, iar Zurich are, de asemenea, în vedere abordarea.

Blocajele în trafic nu sunt doar enervante, ci costă timp și bani, spune Orosz. Estimările sugerează că într-un an, populația americană care conduce șoferă petrece 500.000 de ani în trafic, la un cost de aproximativ 100 de miliarde de dolari. Și drumurile vor deveni mai aglomerate. Modul optim de a face față unei astfel de aglomerații este să adoptați o abordare precum cea a lui Helbing și să o combinați cu tehnologii care se ocupă de comportamentul șoferului, spune Orosz. Senzorii mașinii care detectează distanța dintre bara de protecție și mașina din fața ta pot preveni o strângere de frânare care poate bloca traficul, de exemplu.

„În general, acești algoritmi îmbunătățesc traficul, dar poate nu la fel de mult ca pe hârtie, deoarece suntem încă oameni”, spune el. „Încă sunt oameni care conduc mașinile.”