Переход от светофоров к «говорящим» машинам сократит время простоя в пробке на 20 процентов

Группа ученых из США и Швейцарии предложила новую схему управления дорожным трафиком, которая поможет эффективнее справлятся с пробками. Вместо привычных светофоров они предлагают дополнить машины устройствами для радиосвязи ближнего действия и использовать специальный протокол, который будет определять, какой машине сейчас необходимо двигаться. Все вычисления будут проходить в бортовых компьютерах, смартфонах или других подключенных к передатчику устройствах, используя схему передачи информации v2v (vehicle to vehicle), без каких-либо внешних узлов. Ученые посчитали, их система может уменьшить время поездки во время большой загруженности дорог более, чем на 20 процентов. Препринт статьи выложен на arXiv.org.

Первые системы управления дорожным движением начали появляться еще в 19 веке. В 1868 году в Лондоне для контроля конного трафика через Темзу было установлено несколько газовых сигнальных фонарей, которыми управлял полицейский. И хотя со временем эти фонари убрали из-за утечки газа и последующего взрыва, в плане ситуации на дорогах эксперимент был успешным. На сегодняшний день функцию этих фонарей выполняют светофоры. Они в целом могут справляться с задачей управления дорожным и пешеходным трафиком, однако большинство людей, использующих дороги, особенно в мегаполисах, все же попадают в пробки.

Многие группы работают над проблемой пробок и наиболее часто встречающаяся идея — это умные светофоры. Они должны каким-то образом получать информацию о загруженности определенных участков дороги и подбирать соответствующие интервалы зеленого и красного сигналов. Однако устанавливать такие светофоры на всех достаточно загруженных перекрестках, а в последствии поддерживать их работу достаточно дорого. В данной работе ученые предлагают устанавливать умные светофоры не на каждом перекрестке, а интегрировать их непосредственно в машины.

Для определения скорости и координат машины ученые предлагают использовать GPS или аналогичные системы, а для передача данных будет осуществляться с помощью радиосистем ближнего действия, которыми производители все чаще оснащают новые машины. Сам же алгоритм выглядит следующим образом: На первом этапе, при приближении к перекрестку, машина обнаруживает другие машины и устанавливает с ними контакт. Далее среди машин выбирается «лидер», который служит светофором. Он некоторое время показывает себе и машинам, едущим по той же дороге красный свет и зеленый свет другой дороге. После прохождения времени, роль лидера передается одной из машин, едущих по второй дороге и он показывает красный уже своему. Этот процесс повторяется до того, как одна из дорог не опустеет, тогда лидер дает своей дороге зеленый свет и снимает с себя лидерство, не передавая его никому. 

Используя компьютерную симуляцию, ученые подсчитали, что время простоя машины в пробке сократится в среднем приблизительно на 20 процентов по сравнению с обычными светофором. Кроме того, они приводят ряд аргументов для использования их системы, как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. Во-первых, это уменьшит время простоя на нерегулируемых перекрестках, причем особенно сильна будет видна разница в периоды большой загруженности дорог. Во-вторых, пропадет нужда останавливаться на светофорах, показывающих красный свет, даже если дорога пуста. В-третьих, такая система является «умным» светофором и может динамических изменять интервалы красного и зеленого сигналов, оптимизируя движение трафика. В долгосрочной же перспективе из-за улучшения условий передвижения по дорогам с большим количеством нерегулируемых нагруженных перекрестков, поток машин перераспределится, уменьшая поток через перегруженные участки дорог.

Однако до практической реализации такого проекта еще далеко, ведь если пешеходов со смартфоном еще можно подключить к системе, то подавать нужный сигнал людям без соответствующего устройства можно только поставив аналог светофора. Кроме того, на дорогах еще длительное время будет достаточное количество транспорта без передатчиков, однако в перспективе решение в виде «светофоры в машинах и гаджетах» выглядит более изящным, чем умный светофор.

Александр Чепилко