Jeden autonomiczny samochód może rozładować korki

Na całym świecie kierowcy spotykają się z korkami widmo, które czy tego chcemy czy nie, tworzą się bez konkretnej przyczyny. Według naukowców z University of Illinois at Urbana-Champaign wystarczy jeden autonomiczny samochód, by je zminimalizować.

Przypadek z życia wzięty: Jadę drogą ekspresową i w pewnym momencie widzę gęstniejące przede mną czerwone światła. To jasny znak, że zbliżam się do korka. Noga z gazu, światła awaryjne, rzut oka na nawigację i wszystko staje się jasne: „Za 2 km wypadek”. Posuwając się 40 km/h godzinę w końcu zbliżam się do czoła zatoru. Dwie jezdnie są całkowicie przejezdne, nie ma nawet policji, za to w rowie obok drogi leży zmasakrowane auto…

To tylko jeden z przykładów, jak tworzą się korki tam, gdzie właściwie ich nie powinno być. Fenomen nazywa się korkami widmo (phantom traffic jam) i jego źródłem jest nasza ludzka natura. Najczęściej spotykamy się z nimi na drogach szybkiego ruchu, kiedy te pełne są samochodów. Wystarczy, że jeden kierowca za bardzo zredukuje prędkość i może wywołać efekt domina. Samochód tuż za nim tylko delikatnie zwolni, ale każdy następny będzie musiał zwolnić jeszcze bardziej. Im dalej od czoła, tym mniejsza będzie prędkość, aż do konieczności całkowitego zatrzymania się kolejnych nadjeżdżających samochodów.

Kluczem jest płynność

Rozwiązanie problemu jest w zasadzie bardzo proste. Musimy utrzymywać stałą prędkość i odległość od samochodu jadącego przed nami. Bufor 2-3 aut przed maską ustrzeże przed kolizją i da miejsce na spokojne wyhamowanie, które nie zaburzy gwałtownie płynności ruchu. Brzmi to prosto, ale jesteśmy tylko ludźmi. W praktyce kierowcom trudno zachować płynność ruchu.
Z tym nie mają problemu pojazdy autonomiczne. Nic ich nie rozprasza. Nie sięgają po kupionego przed chwilą hamburgera, nie podają telefonu dziecku, nie interesuje ich to, co dzieje się poza drogą.

Zespół naukowców pod kierunkiem profesora Daniela Worka z University of Illinois at Urbana-Champaign przeprowadził dość prosty eksperyment. Symulację płynnej jazdy na autostradzie odtworzono poprzez wytyczenie kolistego toru, na którym jeden za drugim poruszało się ponad 20 samochodów kierowanych przez ludzi oraz jeden pojazd autonomiczny. Do momentu przekazania „kierownicy” komputerowi, z początku płynny ruch po pewnym czasie zaczynał przypominać skoki.

Kiedy sterowaniem zajęły się algorytmy, wahania prędkości kolumny pojazdów zostały zminimalizowane do 80,8%, a zużycie paliwa zredukowane o 42,5%. Wystarczył jeden pojazd autonomiczny, że zamiast ponad 8 przyhamowań na kilometr, nogę na pedale hamulca trzeba było położyć… mniej niż jeden raz (0,12 razy/km). Przy okazji zwiększenie średniej prędkości poruszających się po okręgu pojazdów zwiększyło, co zrozumiałe, przepustowość „drogi” o 14%. Jak to działa w praktyce można zobaczyć na tym filmie:

Najważniejsze, że do wyeliminowania korków-widm nie musimy czekać aż z dróg znikną wszystkie kierowane przez ludzi samochody. Według słów Daniela Worka wystarczy, że po drodze będzie poruszać się tylko 5% kontrolowanych pojazdów, a problem korków pojawiających się bez powodu odejdzie w zapomnienie.

Źródło: arXiv:1705.01693 [cs.SY]; zdjęcie: Robert Jack 啸风 Will (CC BY-SA 2.0)