Новой светофорной системе требуется лояльность водителей

Одна треть глобального потребления энергии приходится на транспорт. Поэтому оптимизация его регулирования может привести к значительному сокращению расходов топлива и снижению вредных выбросов углекислого газа, - считает Дирк Хельбинг (Dirk Helbing), профессор Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе.

Вместе со Стефаном Ламмером (Stefan Lаmmer) из Дрезденского технологического университета он разработал новую автоматизированную систему контроля за светофорами, которая могла бы оптимизировать автомобильное движение. Система описана в работе "Efficient Self-Control of Traffic Flows in Urban Networks Using Short-Sighted Anticipation" ("Эффективный самоконтроль за трафиком городских транспортных сетей с использованием краткосрочного прогнозирования").

Авторы работы указывают на устаревание большей части используемых светофорных систем. Крупные инвестиции в этой области были сделаны еще в 1960-х и 1970-х гг. 40-50 лет назад, когда объем дорожного трафика был меньше, главная задача светофорных систем состояла в том, чтобы справиться с пиками движения, например, в определенное время дня или после спортивных соревнований. Светофоры управлялись централизованно и не имели программ для корректировки действий в реальном времени. Главным образом, они были оптимизированы для ситуаций, которые были обычны в прошлом.

Недостатком таких систем является необходимость больших вычислительных ресурсов при увеличении числа светофоров. Известно, что чем больше число узлов в системе, тем больше вычислений необходимо произвести для контроля за ними. "Даже в городах обычных размеров для расчетов, связанных с контролем за светофорами, уже недостаточно и суперкомпьютеров", - говорит профессор Хельбинг.

Большинство светофоров по-прежнему работают независимо от реального состояния трафика на дорогах. "Вариации в количестве транспортных средств в очереди у светофора в течение дня огромны, - считает Дирк Хельбинг. - Все эти вариации не учитываются при расчете типичных кривых трафика для определенного дня недели".

Ученые предложили вариант децентрализованной светофорной системы, которая минимизовала время поездки. Исследователи попытались оптимизировать поток движения на одном перекрестке, управляемом локально запрограммированными светофорами. Это подход хорошо работал, пока движение через перекресток не стало слишком плотным. Когда объем трафика существенно вырос, светофоры перестали справляться с потоками транспорта. По оценке профессора Хельбинга, в итоге результат оказался хуже, чем у уже существующих систем.

Тогда была предложена так называемая стабилизирующая стратегия. Она заключалась в расчищении заторов движения, когда они достигали определенного критического порога, но не всегда гарантировала минимум времени поездки. Этот подход также оказался худшим, чем уже реализованный на дорогах.

Однако обе стратегии в надлежащим сочетании были эффективнее существующих систем светофоров при любом объеме дорожного трафика. Светофоры, работающие в непериодическом и нециклическом режимах, обеспечивали отсутствие очередей ожидания. Время в пути становилось более предсказуемым, поток транспорта - стабильным. Потребление топлива и выхлопы сокращались.

Однако, успех новой системы будет зависеть от поведения водителей, утверждают авторы работы. Сейчас водители точно знают, когда наступит их очередь движения на перекрестке. В новой схеме может возникнуть такая ситуация, когда одни водители будут обслуживаться чаще, чем другие. Это может привести к разочарованию и даже аварии. Поэтому для внедрения подобных систем потребуются государственная поддержка и просветительские усилия.