Går ingen steder hurtigt? Smart trafiklys kan hjælpe med at lette gridlock

Hvis du er en chauffør i en by eller et forstadsområde, er det sandsynligt, at du har oplevet den frustrerende oplevelse at sidde fast i en lang række af køretøjer ved et lyskryds. Man venter på, hvad der ser ud som evigheder, indtil det røde bliver grønt, og bilerne og lastbilerne langsomt begynder at bevæge sig gennem krydset, og så går man i stå igen, når lyset bliver gult og derefter rødt. Når det endelig er din tur til at komme over krydset, kommer du muligvis kun til at rulle et par hundrede yards, før du bliver konfronteret med et andet lys, der er ved at blive rødt. Jep, road rage er ægte, og frustrationen ser ud til at stige hver dag.

Selv i 2020, et år hvor pandemiens nedlukninger reducerede trafikken, oplevede chaufførerne opbremsninger, der føjede 27 timer til deres pendlingstid (et betydeligt fald i forhold til ikke-pandemiår - 38 timer i 2000 og 54 timer i 2019) og øgede deres brændstofomkostninger med $605 stykket, ifølge en undersøgelse udgivet af Texas A&M Transportation Institute. Med gader og motorveje, der vender tilbage til normal trafiktæthed, og benzinomkostningerne skyder i vejret, vil dette års tal sandsynligvis være meget højere.

Der må være en bedre måde, ikke? Heldigvis har ingeniørvisionærer tænkt det samme i årevis og har udviklet et svar:"smarte" trafiklys. De overvåger indkommende trafik og justerer løbende deres timing for at holde køretøjer flydende så jævnt som muligt, kommunikerer med andre lys langs ruter og arbejder sammen for at forhindre, at der opstår kørsler.

Adskillige virksomheder, store og små, skubber smart trafiklysteknologi frem. I Pittsburgh begyndte forskningsprofessor Stephen Smith ved Carnegie Mellon University (CMU) at arbejde på problemet tilbage i 2009, da en lokal virksomhedsleder henvendte sig til ham med bekymringer om, at en forværret gridlock kunne forstyrre Pittsburghs bestræbelser på at forvandle sig selv fra en skorstensby til en teknologi og sundhedscenter.

Smith, et fakultetsmedlem ved CMU's Robotics Institute, der studerer brugen af ​​kunstig intelligens til at koordinere store systemer inden for transport, fremstilling og andre områder, udviklede trafiksignaler udstyret med individuelle computere og software med AI-kapacitet, som kan bruge kameraer, radar eller induktiv loop detektorer i fortovet for at se køretøjer, der nærmer sig og justere deres timing.

Da Smith installerede et par eksperimentelle prototyper ved vejkryds i East Liberty, et stærkt overbelastet område på Pittsburgh's East End, fik han straks resultater. Chaufførers gennemsnitlige rejsetid for at komme til deres destinationer faldt med 25 procent, og de brugte 40 procent mindre tid på tomgang i trafikpropper, som beskrevet i denne artikel fra 2017.

Siden da har Smiths virksomhed, Rapid Flow Technologies, installeret sin Surtrac smarte trafikstyringsteknologi i 22 nordamerikanske byer.

I modsætning til nogle andre smarte trafiksystemer, som opdaterer timingen af ​​lys med få minutters mellemrum baseret på den seneste trafik, "Vi genererer tidsplanerne i realtid," forklarer Smith. "Så vi holder øje med den trafik, der nærmer sig krydset. Og så genererer vi i realtid en signaltidsplan for at flytte den trafik gennem krydset. Så vi planlægger faktisk den faktiske trafik på vejen."

Smarte trafiksignaler kan også dele deres trafikplaner med andre signaler langs ruten. "Når et vejkryds opbygger en tidsplan og begynder at udføre den, vil det for eksempel sende til sine nedstrøms naboer, hvilken trafik det forventer at sende deres vej ifølge sin tidsplan," siger Smith.

Sådanne smarte trafiklys vil blive endnu mere kraftfulde, efterhånden som et stigende antal biler og lastbiler anvender tilsluttet køretøjsteknologi, som gør dem i stand til at kommunikere både med hinanden og med infrastruktur såsom trafiksignaler.

"Hvis du forestiller dig en fremtid, hvor alle køretøjer er forbundet, eller alle rejsende er forbundet, så vil det være transformerende for trafiksignalkontrol," siger Smith. I stedet for at stole på at se køretøjer, når de kommer inden for rækkevidde af kameraer, vil smarte trafiklys for eksempel være i stand til at træffe beslutninger baseret på beskeder, som de modtager fra bilerne om deres placering og retning, eller endda hele deres planlagte rute i rykke. Men Smith tror, ​​det vil tage et par årtier, før det bliver normen.

Smarte trafiksignaler kan endda gøre det mere sikkert at have komplette gader, hvor biler og lastbiler deler gader med cyklister, fodgængere og mennesker, der bruger mobilitetsredskaber såsom scootere. Et smart lyskryds kan have mulighed for at registrere fodgængere ved gadehjørner og beregne, hvor lang tid de skal bruge for at komme sikkert over et vejkryds. Smith siger, at hans virksomhed arbejder på en smartphone-app til fodgængere med handicap, som kan kommunikere med smarte signaler.

"Hvis du bevæger dig med en rollator eller sådan noget, ved den, hvor lang tid du skal bruge på at komme over gaden," forklarer Smith. "Så den kommunikerer det til signalet på forhånd, så når du får grønt lys, vil du være sikker på at få tid nok til at krydse."

En israelsk virksomhed, NoTraffic, som Time magazine placerede på sin liste over de 100 mest indflydelsesrige virksomheder i 2022, har en noget anden tilgang. I stedet for decentraliserede smarte trafiksignaler forsyner det byer med "plug and play" Internet of Things-sensorer til vejkryds, som omfatter kameraer og radar, og kombinerer dem med et cloud-baseret Traffic Virtual Management Center.

"Vi er vant til at være forbundet til enhver tid gennem vores smartphones eller ure, at få push-notifikationer i realtid om en forestående snestorm eller vores Amazon-levering," forklarer Dvir Reznik, virksomhedens vicepræsident for marketing, via e-mail. "Men størstedelen af ​​trafiklys i USA er ikke forbundet til noget netværk - så hvis et lyskryds ikke fungerer, slås ud i hårdt vejr eller ramt under en ulykke, ville byen ikke vide om det. I Derudover er trafiklys 'rettet' mod køretøjer, mens vores byer har taget multimodale transportformer til sig - til fods, cykling, offentlig transport, tog og mere. Vores platform kan registrere alle trafikanter, forbedre trafikkens lighed og sikkerhed, samtidig med at emissionerne reduceres. "

"Forbedring af trafiklighed og sikkerhed er de vigtigste fordele ved at implementere NoTraffic-platformen, men sidefordelene kan have større indflydelse fremadrettet," siger Reznik. "Vi taler meget om den potentielle mobilitet, der frigøres i vores lokalsamfund, men den infrastruktur, der kræves for at imødekomme efterspørgslen, er bare ikke forbundet til netværket. Og det er her, NoTraffic kommer ind i billedet. Den første fordel er synlighed og forbindelse, i virkeligheden tid. Evnen til at vide, hvor mange køretøjer, varebiler, cyklister, fodgængere, busser, der passerede gennem krydset, og optimere trafikstrømmen autonomt i realtid."

Udover at reducere rejsetid og ventetider ved trafiksignaler, siger Reznik, at NoTraffic-systemet også er med til at gøre gaderne mere sikre.

"Vi demonstrerede også, hvordan vores platform potentielt kan reducere antallet af chauffører, der kører gennem et rødt lys, med et gennemsnit på næsten 80 procent, blot ved at optimere trafikstrømmen i realtid," siger han.

Mens brugen af ​​adaptive signalstyringssystemer vinder indpas i USA, er det stadig langt fra at være universelt accepteret og implementeret. En del af årsagen kan være omkostninger. Ifølge webstedet Intelligent Transportation Systems (ITS) for det amerikanske transportministerium er omkostningerne ved at implementere visse ITS-teknologier op mod $20.000 pr. vejkryds, men tallene for disse systemer varierer meget afhængigt af placering og opgraderinger af kryds, der kan være nødvendige.

Ikke desto mindre siger Reznik, at smarte trafiksignaler vil blive endnu vigtigere, når førerløse autonome køretøjer kommer i bred brug, hvilket transporteksperter forudsiger vil forekomme i løbet af de næste årtier.

"Vi er på vej ned ad en vej med større tilslutningsmuligheder på alle områder, inklusive vores køretøjer," siger Reznik. "For i sidste ende at anvende autonome køretøjer i større skala, er vi nødt til at udvikle infrastruktur, der er i stand til at forbinde til individuelle køretøjer for større synlighed og sikkerhed."

Nu er det interessant

Ved at eliminere spildtid i tilstoppet trafik kan smarte trafiklys spille en væsentlig rolle i bekæmpelsen af ​​klimaændringer. En undersøgelse fra Juniper Research fra 2022 viste, at smarte trafikstyringssystemer kunne sænke de globale emissioner med 226 millioner tons (205 millioner tons) inden 2027.

Ofte besvarede spørgsmål

Finder smarte trafiklys?

Ja, smarte trafiklys findes. Smart trafiklys er trafiklys, der styres af et computersystem.