211service.com
Pierwszy test zamiennika sygnalizacji świetlnej
Pierwszy na świecie system sygnalizacji świetlnej zaczął działać w pobliżu Houses of Parliament w Londynie w 1868 roku. Składał się z zestawu świateł gazowych obsługiwanych przez policjanta i zaprojektowanych do kontrolowania przepływu konnego ruchu przez Tamizę.
Próba zakończyła się sukcesem, przynajmniej jeśli chodzi o kontrolę ruchu. Ale eksperyment był krótkotrwały. Kilka miesięcy po zainstalowaniu świateł, eksplodowały po wycieku gazu, raniąc policjanta, który je kontrolował.
Od tego czasu piesi i kierowcy mają niełatwą relację z sygnalizacją świetlną. Gdy działają dobrze, zapewniają sprawny, neutralny system określania priorytetów na drogach. Ale kiedy działają źle, wynikiem mogą być korki na kilometry.
Tak więc inżynierowie motoryzacyjni, kierowcy i piesi bardzo chcieliby wiedzieć, czy alternatywa jest wykonalna. Dziś otrzymują pewnego rodzaju odpowiedź dzięki pracy Rushenga Zhanga z Carnegie Mellon University w Pittsburghu i kilku współpracownikom. Ci faceci przetestowali sposób na całkowite pozbycie się świateł ulicznych i zastąpienie ich systemem wirtualnym, twierdząc, że ich system może znacznie skrócić czas dojazdu.
Najpierw trochę tła. Problemem, z którym zmagają się Zhang i spółka, jest koordynacja przepływu ruchu przez skrzyżowanie, na którym dwie drogi spotykają się pod kątem prostym. Są one często niekontrolowane, więc kierowcy muszą przestrzegać ścisłych zasad dotyczących tego, kiedy mogą przejechać, takich jak te, które obowiązują przy czterokierunkowych znakach stopu. Powoduje to opóźnienia i zacięcia.
Aby rozwiązać ten problem, Zhang i spółka korzystają z bezpośrednich systemów radiowych bliskiego zasięgu, które coraz częściej montuje się w nowoczesnych pojazdach. Działają one jako system komunikacji między pojazdami, który udostępnia dane, takie jak współrzędne GPS, prędkość i kierunek. Dane te są przekazywane do komputera pokładowego zaprogramowanego za pomocą protokołu wirtualnego sygnalizacji świetlnej zespołu, który emituje kierowcy zielone lub czerwone światło wyświetlane w kabinie.
Wirtualny system sygnalizacji świetlnej jest w zasadzie prosty. Kiedy dwa samochody zbliżają się do skrzyżowania na różnych drogach, wybierają pojazd prowadzący, który kontroluje skrzyżowanie. Lider dostaje czerwone światło, a następnie daje pierwszeństwo drugiemu samochodowi zielonym światłem. Lider otrzymuje wtedy swoje własne zielone światło, a kiedy odjeżdża, przekazuje kontrolę następnemu wybranemu liderowi pojazdu na skrzyżowaniu.
Zhang i współpracownicy przetestowali to podejście, tworząc system drogowy na parkingu w Pittsburghu. System ten opiera się na standardowym układzie dróg zaczerpniętym z Open Maps, wybranym ze względu na podobieństwo do układu dróg w wielu miastach USA. Następnie zespół przejechał dwoma samochodami po tej sieci w przeciwnych kierunkach, mierząc, ile czasu zajęło pokonanie 20 skrzyżowań przy użyciu wirtualnych świateł drogowych, a następnie ponownie przy użyciu zwykłych czterokierunkowych znaków stopu.
Wyniki stanowią ciekawą lekturę. Zhang i spółka twierdzą, że wirtualny system znacznie skraca czas dojazdu. Wyniki pokazują, że [wirtualne światła drogowe] skracają czas dojazdu o ponad 20% na trasach z nieoznakowanymi skrzyżowaniami. Możliwe są także dalsze ulepszenia, prowadzące do 30-procentowego skrócenia czasu dojazdu.
Jednak praca pozostawia przed sobą poważne wyzwania. Na przykład w wielu miejscach sygnalizacja drogowa reguluje ruch samochodów i pieszych. Zhang i spółka sugerują, że pieszych można by włączyć do protokołu za pomocą aplikacji na smartfona.
Rodzi to wiele pytań dotyczących osób, które nie mają dostępu do aplikacji, takich jak młodzi, starzy i niepełnosprawni użytkownicy. Osoby te należą do osób, które najbardziej czerpią korzyści ze zwykłych sygnalizacji świetlnej, dlatego należy ich od początku uwzględniać w projektowaniu alternatyw.
Następnie pojawia się pytanie, jak uwzględnić starsze samochody, motocykle i rowery, które nie są wyposażone w systemy komunikacji pojazd-pojazd. Możliwe, że komunikacja między pojazdami szybko stanie się standardem w nowych samochodach. Jednak prostsze pojazdy prawdopodobnie będą cechą naszych dróg przez dziesięciolecia. Jak te nowe pojazdy poradzą sobie z tymi, które nie korzystają z wirtualnego systemu sygnalizacji świetlnej?
I wreszcie, struktura dróg przypominająca siatkę jest powszechna w amerykańskich miastach, z których wiele rozwinęło się dopiero po wynalezieniu samochodu. Jednak siatki są znacznie rzadsze w miastach europejskich i azjatyckich, gdzie układy dróg są często nieuporządkowane i chaotyczne. Nie jest jasne, jak wirtualne światła drogowe mogą sobie z tym poradzić.
Niemniej jednak nadchodzi automatyzacja. Wiele samochodów ma już znaczny poziom automatyzacji jazdy. Następnym krokiem jest oczywiście koordynacja, w przypadku której prawdopodobnie przyniesie ona znaczne korzyści. Wirtualne sygnalizacje świetlne to prawdopodobnie tylko jeden z elementów tego trendu. Przynajmniej powinny być zabezpieczone przed wyciekami gazu.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1807.01633 : Wirtualne światła drogowe: projektowanie i wdrażanie systemu