Sygnalizacja świetlna regulująca ruch klasycznych i autonomicznych samochodów może być bardziej efektywna, kiedy doda się do niej czwarty kolor – BIAŁY. Jak to jest możliwe? Naukowcy z North Carolina State University z USA przeprowadzili badania, w których okazało się, że dodatkowe białe światło zmniejsza całkowite opóźnienie reakcji na sygnał od 3,2 proc. do poziomu 94 proc. [1] Samochody autonomiczne po zapaleniu białego światła w swoisty sposób sterowałyby ruchem innych pojazdów na skrzyżowaniu.
Kiedy powstała sygnalizacja świetlna?
Celem wprowadzenia sygnalizacji świetlnej jest usprawnienie ruchu pojazdów oraz pieszych na skrzyżowaniach dróg. Prekursorem wskazanego rozwiązania jest transport kolejowy, który zaczął stosować sygnalizatory świetlne w okolicach roku 1840. [2] W ruchu kołowym, początkowo jeszcze konno – pieszym prekursorem sygnalizacji świetlnej był Londyn. W 1868 roku na skrzyżowaniu Bridge Street z New Palace Yard umieszczono pierwszy sygnalizator. [3]
Biały kolor już był
Transport kołowy na początku praktycznego funkcjonowania sygnalizacji używał już białego sygnału świetlnego. Oznaczał on pozwolenie na jazdę. Jednakże nie zawsze dostatecznie była to wyrazista barwa i myliła się z różnymi refleksami światła. Zastąpiono ją z czasem zielonym kolorem. Sygnalizator wyposażony w trzy światła: zielony-żółty-czerwony pierwszy raz zastosowano w 1920 roku w Stanach Zjednoczonych w Detroit [3]. Biały kolor jednak pozostał cały czas na kolei. Oczywiście kombinacje barw są tam liczniejsze i bardziej skomplikowane. W najprostszym zestawieniu samodzielny biały sygnał oznacza: „jazda manewrowa dozwolona”. Jako ciekawostkę można podać, że: w 1855 roku Gregor Wilson przeprowadził badania pod kątem ślepoty barw. Jako najlepsze dla oka ludzkiego „zaproponował biel, czerń i błękit nieba, jako najlepszą triadę”. [2]
Sygnalizacja świetlna uwzględni pojazdy autonomiczne
Powrót białego światła do transportu drogowego może wiązać się z rozwojem autonomicznej motoryzacji. Naukowcy z North Carolina State University z USA: Ramin Niroumand, Leila Hajibabai i Ali Hajbabaie, ustalili, że zastosowanie czwartego – białego światła na sygnalizatorach dla pojazdów:
umożliwi autonomicznym pojazdom kontrolowanie przepływu ruchu i informowanie kierowców o tym, co się dzieje. W symulacjach obliczeniowych nowe podejście znacznie poprawia czas przejazdu przez skrzyżowania i zmniejsza zużycie paliwa
wskazują naukowcy.
- czerwony kolor: STOP
- zielony kolor: JEDŹ
- biały kolor: PODĄŻAJ ZA POJAZDEM
Pojazdy autonomiczne zaczną sterować ruchem
Postulowane białe światło (choć badacze nie upierają się co do zastosowania tego konkretnego koloru) zapalałoby się jedynie w sytuacji większego nasycenia samochodami autonomicznymi na skrzyżowaniu. W innych przypadkach działałyby jedynie trzy klasyczne kolory. Generalnie, nie zmieni się interpretacja czerwonego światła. Zielone także będzie oznaczało „jedź”. Nowy – biały sygnał będzie oznaczał nakaz podążania, a w zasadzie naśladowania ruchu pojazdów znajdującymi się przed.
Źródło: Science Direct [5]
Więcej niż 30 proc. pojazdów autonomicznych znacząco usprawnia ruch
W pracy „White Phase Intersection Control Through Distributed Coordination: A Mobile Controller Paradigm in a Mixed Traffic Stream” naukowcy udowodnili, że do efektywnego działania systemu niezbędna jest bezprzewodowa komunikacja pojazdów autonomicznych między sobą oraz z systemami sterującymi sygnalizatorami. [4] Pozwoli to na uruchamianie białego światła tylko w przypadku dostatecznej liczby samochodów autonomicznych. Ustalono też, jakie musi być ich nasycenie. Obecność 10–30 proc. autonomicznych pojazdów nie ma większego wpływu na płynność ruchu na skrzyżowaniu. Dla 10 proc. pojazdów odnotowano poprawę o 3 proc., a dla 30 proc. o 10,7 proc. Jednak dla większej liczby samochodów autonomicznych optymalizacja jest korzystniejsza.
Plany synchronizacji sygnału dla różnego poziomu nasycenia pojazdami autonomicznymi (CAV)
Źródło: Science Direct [5]
Pojazdy autonomiczne wygenerują oszczędności
Autorzy badania są zgodni, że większe nasycenie dróg pojazdami autonomicznymi, działającymi w efektywny sposób wymusi na kierowcach bardziej płynne i przewidywalne zachowania. Co więcej, jeśli zestawi się to z koncepcją czwartego światła, to usprawni się ruch na skrzyżowaniach. Płynność ruchu, to zawsze mniejsze zużycie energii – paliwa, ale także pozwala uzyskać lepszą efektywną prędkość jazdy.
Przypisy
[1] Shipman M., Naukowcy proponują czwarte światło w sygnalizacji świetlnej – dla samochodów autonomicznych, https://news.ncsu.edu/2023/02/traffic-light-for-autonomous-cars/ [dostęp: 30.01.2024].
[2] Rynek Kolejowy, Prapoczątki sygnalizacji kolejowej, https://www.rynek-kolejowy.pl/wiadomosci/prapoczatki-sygnalizacji-kolejowej–115764.html [dostęp: 30.01.2024].
[3] Sygnalizacja świetlna – wszystko zaczęło się od wybuchu, https://pokoleniezero.pl/a/sygnalizacja-swietlna-wszystko-zaczelo-sie-od-wybuchu [dostęp: 30.01.2024].
[4] Niroumand R., Hajibabai L., Hajbabaie A., White Phase Intersection Control Through Distributed Coordination: A Mobile Controller Paradigm in a Mixed Traffic Stream, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems: https://ieeexplore.ieee.org/document/10038635 [dostęp: 30.01.2024].
[5] Niroumand R., Tajalli M., Hajibabai L., Hajbabaie A., Wspólna optymalizacja trajektorii grupy pojazdów i synchronizacji sygnałów: wprowadzenie białej fazy dla strumienia ruchu o mieszanej autonomii, Science Direct: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968090X2030574X [dostęp: 30.01.2024].