Συμβαίνει σε κάθε οδηγό πιο συχνά απ 'ότι θα ήθελε πιθανότατα: Ταξιδέψτε κατά μήκος μιας προγραμματισμένης διαδρομής και κατά κάποιον τρόπο καταφέρνει να χτυπήσει κάθε φως στην πορεία. Όχι μόνο είναι απογοητευτικό, αλλά αυτό το stop-and-go σπατάλη καυσίμου, χρόνου και μπορεί ακόμη και να προκαλέσει τσιμπήματα, λειοτρίβοντας μια ολόκληρη πόλη για να σταματήσει.
Το νέο λογισμικό προσομοίωσης που αναπτύχθηκε από την Carolina Osorio, βοηθός καθηγητή αστικής και περιβαλλοντικής μηχανικής στο MIT, υπόσχεται να εξομαλύνει την κυκλοφορία με πιο αποτελεσματικό τρόπο από οποιοδήποτε λογισμικό πριν από αυτό. Με τη βελτιστοποίηση του χρονισμού των φωτεινών σηματοδοτών πέρα από τις δυνατότητες των σημερινών συστημάτων, τα μοντέλα της έχουν αποδειχθεί ότι μειώνουν το χρόνο ταξιδιού κατά 22%.
Τα συστήματα χρονισμού κυκλοφορίας συνήθως λειτουργούν με έναν από τους δύο τρόπους. Σε μια μεγάλη πόλη ή σε μια περιφερειακή κλίμακα, τα συστήματα ρυθμίζουν το φωτισμό βάσει της παρατηρούμενης κίνησης. αυτά ονομάζονται μοντέλα με βάση τη ροή. Άλλοι προσομοιωτές λειτουργούν σε μικρότερη κλίμακα, λαμβάνοντας υπόψη τις ενέργειες και τις συνήθειες των επιμέρους οδηγών. Αυτοί οι προσομοιωτές λειτουργούν ως ένα είδος τεχνητής νοημοσύνης για να βοηθήσουν να προβλέψουμε πώς οι συμπεριφορές και οι αποφάσεις των οδηγών μπορεί να αλλάξουν σε δεδομένες συνθήκες κυκλοφορίας. Είναι αυτές οι μικρές διαφορές και οι μεμονωμένες αποφάσεις που ρίχνουν τα μοντέλα που βασίζονται στη ροή εκτός λειτουργίας.
«Πρέπει να υπολογίσω πώς θα αντιδράσουν οι άνθρωποι στις αλλαγές μου. Αν οι χρόνοι ταξιδιού αυξάνονται σε έναν αρτηριακό δρόμο, τότε οι άνθρωποι μπορεί να εκτρέψουν », εξηγεί ο Osorio.« Το μεγαλύτερο μέρος του λογισμικού για το χρονόμετρο σήματος εξετάζει τα τρέχοντα ή ιστορικά μοντέλα κυκλοφορίας και δεν λαμβάνει υπόψη το πώς μπορεί να αλλάξει το ταξίδι ».
Αυτό το πρόβλημα μπορεί να συνδυαστεί καθώς όλο και περισσότερες αλλαγές σήματος εφαρμόζονται. Για παράδειγμα, έχετε δύο πιθανές διαδρομές για να μετακινηθείτε για να εργαστείτε: Διαδρομή Α και Διαδρομή Β. Διαφορετικά επιλέγετε τη Διαδρομή Α, αλλά μια μέρα αλλάζει ο χρονοδιακόπτης της κυκλοφορίας, οπότε αποφασίζετε να μεταβείτε στη Διαδρομή Β. έχει αλλάξει η ροή της κυκλοφορίας στη Διαδρομή Α, αλλά εκείνοι που έκαναν ήδη τη Διαδρομή Β ίσως έχουν την τάση να επανεξετάσουν τις επιλογές τους. Περαιτέρω περίπλοκα ζητήματα είναι πώς αυτές οι αλλαγές και οι εκτροπές μπορεί να κυμανθούν προς τα έξω και να επηρεάσουν τους υπόλοιπους δρόμους και τις διασταυρώσεις στην περιοχή.
Η προφανής λύση είναι να λειτουργούν μοντέλα με βάση τη ροή και εξατομικευμένα μοντέλα για όλα τα σενάρια. Αλλά η προσομοίωση κάθε πιθανής μεταβολής της κυκλοφοριακής ροής δεν είναι εφικτή. Το ποσό της υπολογιστικής ισχύος που μπορεί να χρειαστεί για την ολοκλήρωση μιας τόσο περίπλοκης προσομοίωσης για μια ολόκληρη πόλη θα καθιστούσε το κόστος του συστήματος απαγορευτικό.
Για να αντιμετωπίσει αυτό το ζήτημα, χωρίς να θυσιάζει την πιστότητα και την αξιοπιστία, το σύστημα του Osorio συνδυάζει τα καλύτερα και των δύο κόσμων. Παίρνουν μόνο τα καλύτερα σενάρια που βασίζονται σε ροή, όπως προσδιορίζονται από το λογισμικό κοινής χρονομέτρησης και εκτελούν τις προσομοιώσεις που αφορούν ειδικά τους οδηγούς μόνο σε αυτές τις περιπτώσεις.
Πάρτε, για παράδειγμα, μια διασταύρωση που έχει μια πολύ βαρύτερη ροή της κυκλοφορίας βόρεια και νότια από ό, τι κάνει ανατολικά και δυτικά. Τα απλούστερα μοντέλα μπορούν να δικαιολογήσουν ότι το φανάρι θα πρέπει να επιτρέπει περισσότερο πράσινο χρόνο στις λωρίδες βορρά-νότου από ό, τι στα ανατολικά-δυτικά. Στη συνέχεια, οι πιο σύνθετες προσομοιώσεις μπορούν να βοηθήσουν να εκτιμηθεί πόσο καιρό θα πρέπει να είναι αυτά τα φώτα και επίσης να προβλεφθεί το κυμαινόμενο αποτέλεσμα μιας τέτοιας αλλαγής.
Η λύση είναι επεκτάσιμη. "Ας υποθέσουμε ότι είχα 100 διαφορετικούς χρόνους σήματος που ήθελα να δοκιμάσω", λέει ο Osorio. "Το απλούστερο μοντέλο θα μπορούσε να σας δώσει μια ιδέα για ένα υποσύνολο των 100 που θα μπορούσε να έχει μεγάλες δυνατότητες. Στη συνέχεια, τρέχουμε την προσομοίωση στο υποσύνολο. "
Οι χρωματιστές γραμμές αντιπροσωπεύουν τους κύριους δρόμους στη Λωζάνη της Ελβετίας. Ο αριστερός χάρτης, με συμβατικό προγραμματισμό του φωτεινού σηματοδότη, έχει πολλές κόκκινες γραμμές που αντιπροσωπεύουν μακριές μετακινήσεις. Ο σωστός χάρτης, ο οποίος χρησιμοποιεί το βελτιωμένο σύστημα του ερευνητή, έχει πολλές πράσινες γραμμές που αντιπροσωπεύουν σύντομες μετακινήσεις. (Ευγενική προσφορά της Carolina Osorio) Το έγγραφο του Osorio, το οποίο θα δημοσιευθεί στο περιοδικό Transportation Science, εφάρμοσε το μοντέλο της στην κυκλοφορία στη Λωζάνη της Ελβετίας, μια περιοχή στην οποία κάποτε ζούσε. Εργαζόμενοι με δεδομένα κίνησης σε 47 δρόμους και 15 διασταυρώσεις (9 από τα οποία διαθέτουν φανάρι), η μελέτη εφάρμοσε τους αλγόριθμους της στην πρώτη ώρα της ώρας αιχμής βράδυ. Οι προσομοιώσεις περικόπησαν τον χρόνο ταξιδιού σχεδόν κατά το ένα τέταρτο.
Οι εξομοιωτές ροής κυκλοφορίας που τροφοδοτεί το Osorio στα μοντέλα της δημιουργούνται συνήθως από τις ίδιες τις πόλεις. Οι Δήμοι συλλέγουν τα δικά τους δεδομένα σχετικά με τις επικρατούσες συνθήκες κυκλοφορίας και τις πληροφορίες απογραφής ναρκών, μεταξύ άλλων μεθόδων, για τη δημιουργία μοντέλων που εμπιστεύονται. Στη συνέχεια παραδίδουν τις προσομοιώσεις τους ενσωματωμένες σε μεταδεδομένα σχετικά με την υποδομή τους, τους δημοφιλείς προορισμούς, την κυκλοφορία των πεζών και άλλες σχετικές προτεραιότητες προς τον Osorio.
Στο Μανχάταν, για παράδειγμα, υπάρχουν συγκεκριμένοι περιορισμοί σχετικά με το πόσο χρονικό διάστημα οι πεζοί πρέπει να έχουν το δικαίωμα διέλευσης. Το Υπουργείο Μεταφορών της Νέας Υόρκης συνεργάζεται ήδη με την ομάδα του Osorio για να διαχειρίζεται τη ροή κατά τις περιόδους αιχμής σε περιοχές υψηλής κυκλοφορίας στο Μανχάταν.
"Ένα τέτοιο μοντέλο μπορεί να επικυρώσει το ενεργό σύστημα διαχείρισης της κυκλοφορίας στο Μανχάταν και να μας επιτρέψει να τελειοποιήσουμε τις διαδικασίες μας και να βελτιώσουμε τη λειτουργία του δικτύου", δήλωσε ο Μιχάματ Τάλας, αναπληρωτής διευθυντής της μηχανικής συστημάτων για το DYN της Νέας Υόρκης.
Ανάλογα με τους στόχους μιας πόλης, λέει ο Osorio, το μοντέλο μπορεί να βοηθήσει στη βελτιστοποίηση για διάφορους παράγοντες. Για παράδειγμα, θα μπορούσε να έχει χρόνο κυκλοφορίας για να βοηθήσει τους οδηγούς να αυξήσουν την οικονομία καυσίμου.
Η ομάδα της συνεργάζεται ήδη με εταιρείες σε διάφορα έργα. Συμμετέχουν σε μια προσπάθεια να βοηθήσουν τους οδηγούς των μελλοντικών αυτόνομων αυτοκινήτων να αναγνωρίσουν τους ιδανικούς χρόνους και μέρη για να μεταβούν σε αυτόνομη λειτουργία για να εξοικονομήσουν καύσιμα. Άλλες εργασίες που βρίσκονται σε εξέλιξη θα επιτρέψουν στα προγράμματα κοινής χρήσης αυτοκινήτων, όπως το ZipCar, να εντοπίσουν καλύτερα τις θέσεις pick-up και drop-off, έτσι ώστε οι πελάτες να είναι σε θέση να εκτιμούν με μεγαλύτερη αξιοπιστία τους χρόνους ταξιδιού τους.
Όλο το έργο του Osorio, συμπεριλαμβανομένου του τεστ της Λωζάνης, βρίσκεται ακόμα στη φάση προσομοίωσης και δεν υπάρχει συγκεκριμένο χρονοδιάγραμμα για την εφαρμογή των μαθημάτων της κυκλοφορίας-χρονισμού στο δρόμο.
"Αλλά γι 'αυτό κάνουμε αυτά τα πράγματα, " λέει, "για να τα εφαρμόσουν στον πραγματικό κόσμο."
