Samoorganizująca się sygnalizacja świetlna

Samoorganizująca się sygnalizacja świetlna

Nowatorski system sygnalizacji świetlnej może zrewolucjonizować sterowanie ruchem, pozwoli oszczędzić paliwo, skrócić czas podróży oraz zmniejszyć emisję, a to wszystko bez ograniczania mobilności kierowców.

Dzisiaj, korki uliczne i zatłoczone skrzyżowania to nie tylko miliony zirytowanych kierowców. W samych Stanach Zjednoczonych każdego roku opóźnienia z powodu zatłoczonych dróg kosztują 100 miliardów dolarów i powodują zużycie dodatkowych 10 miliardów litrów paliwa. Do tego dochodzi jeszcze zanieczyszczenie powietrza.

Jedynym rozwiązaniem jest wdrożenie radykalnego rozwiązania. Można oczywiście zbudować więcej dróg albo zachęcić ludzi do korzystania z rowerów i komunikacji publicznej. Jest jednak inny sposób.

Stefan Lämmer z Institute of Transport & Economics of TU Dresden oraz Dirk Helbing z ETH Zurich pokazali, że można zmniejszyć korki redefiniując sposób w jaki sterujemy ruchem ulicznym. Dotąd przyjmowaliśmy, że światła powinny zmieniać się w regularny i przewidywalny sposób, a ograniczenie to nie jest konieczne. Mniej uporządkowane schematy mogły by być efektywniejsze.

Obecnie, inżynierowie ruchu dobierają czasy cykli w oparciu o schematy zgromadzone na przestrzeni lat. Na przykład, na głównych drogach dłużej świeci się światło zielone. Jednakże podejście takie wymaga jak na razie superkomputerów i inżynierów dostosowujących cykle.

Lämmer i Helbing zaczeli się zastanawiać co by było gdyby sygnalizacja świetlna sama mogła sterować swoimi cyklami. W tym celu zamodelowali oni ruch uliczny jakby był cieczą, a sieć dróg zastąpili siecią rur.

Korki rosną oczywiście, gdy ruch wpływający do którejś z dróg jest zbyt duży. Aby tego uniknąć, Helbing i Lämmer wyposażyli sygnalizatory w czujniki, które rejestrują informacje o warunkach na drodze i przesyłają je do komputera, który w oparciu o te dane szacuje ruch spodziewany w najbliższej przyszłości. Wylicza on też jak długo światło powinno pozostać zielone, by oczyścić drogę. W ten sposób każdy sygnalizator może samodzielnie zaadaptować się do spodziewanych za moment warunków.

Odkryli oni jednak, że ta prosta zasad nie wystarczy. Światła dogotowując się lokalnie mogą spowodować dodatkowe utrudnienia w ruchu w dalszej odległości. By tego uniknąć, Lämmer i Helbing zmodyfikowali swój system tak, by każdy sygnalizator reagował również na wskazania z pozostałych.

Pomimo prostoty rządzących nim zasad, system spisuje się nadspodziewanie dobrze. Symulacje pokazują, że światła działające w ten sposób pozwalają znacznie skrócić czas podróży i czas oczekiwania na zmianę świateł. A najdziwniejsze jest to, że udoskonalenia pochodzą ze świateł, które wydają się zmieniać zupełnie chaotycznie.

Kluczem jest to, że ten sposób sterowania nie usiłuje narzucić samochodom określonego rytmu, ale naturalnie poddaje się wahaniom natężenia ruchu. Wręcz wykorzystuje chwilowe przerwy, by w to miejsce wpuścić samochody z innych kierunków. Według symulacji, strategia ta pozwala skrócić czas opóźnienia o 10 do 30 procent.

Co więcej, Helbing wskazuje, że system taki eliminuje inne irytujące zjawiska, jak konieczność oczekiwania na czerwonym świetle na pustym skrzyżowaniu.

Coraz częściej urbaniści postrzegają samoorganizującą się sygnalizację świetlną jako sposób na rozładowanie ruchu. Lämmer i Helbing współpracują obecnie nad wdrożeniem swojej idei na niemieckich drogach. Wyniki wcześniejszych testów opartych na schemacie dróg dreźnieńskich okazały się bardzo zachęcające.

(lk)