Đèn giao thông tự tổ chức

Thứ năm, 03/03/2011 00:00

Xem với cỡ chữ

Một sáng chế mới có thể tạo ra một cuộc cách mạng điều khiển giao thông, tiết kiệm nhiên liệu, giảm thời gian đi du lịch và khí thải mà không hạn chế khả năng di chuyển của các lái xe. Đây thực sự là ý tưởng "xanh" giảm thời gian chờ đợi của các lái xe và giúp chúng ta bảo vệ môi trường.
Ngày nay ùn tắc giao thông trên các con đường mỗi ngày đã làm ảnh hưởng tới hàng triệu người. Chỉ riêng tại Hoa Kỳ, mỗi năm tắc nghẽn giao thông là lãng phí 100 tỷ $, hơn 10 tỷ lít nhiên liệu, chưa kể vô số thời gian của những người tham gia giao thông. Bên cạnh đó là lượng CO2 và những chất gây ô nhiễm khác phát thải vào khí quyển. Tại các nước đang phát triển đang công nghiệp hóa, những vấn đề này còn tồi tệ hơn.
Hiện nay các giải pháp mới dừng lại ở việc xây dựng thêm các tuyến đường giao thông, khuyến khích nhiều người đi xe đạp hoặc xe ô tô chung với người khác, và nâng cấp xe buýt và các hình thức giao thông công cộng khác.
Tuy nhiên, mới đây, Stefan Lämmer tại Viện Giao thông Vận tải & Kinh tế của trường đại học kỹ thuật Dresden và Dirk Helbing của ETH Zurich đã cho thấy chúng ta có thể làm giảm ùn tắc giao thông rõ rệt từ việc suy nghĩ lại cách chúng ta cố gắng kiểm soát lưu lượng giao thông như thế nào. Chúng ta thường cố định ý nghĩ rằng các đèn giao thông được bật tắt theo chu kỳ và người ta có thể đoán trước đèn gì sẽ bật. nhưng theo ý tưởng mới này thì không cần giới hạn như vậy. Thậm chí ít đèn tín hiệu hơn có thể vẫn hiệu quả, giảm thời gian đi lại và ít ùn tắc giao thông ít hơn.
Kỹ thuật mới
Hiện tại chu kỳ hoạt động của các đèn giao thông được điều khiển nhờ vào mẫu lưu lượng giao thông trên đường trong quá khứ ví dụ tại các tuyến giao thông chính thời gian đèn xanh sáng trong giờ cao điểm sẽ lâu hơn so với các giờ khác trong ngày. Tuy nhiên việc điều chỉnh chu kỳ này vẫn phụ thuộc vào các siêu máy tính hoặc các kỹ sư điều hành.
Lämmer và Helbing đã tự hỏi liệu đèn giao thông có thể tự đưa ra giải pháp tốt hơn cho riêng mình, hoặc tự đưa ra một số quy tắc điều hành giao thông đơn giản đáp ứng với một số tình huống giao thông hoặc tự tổ chức lịch bật tắt các đèn. Để tìm hiểu, họ đã mô hình hóa dòng chảy của luồng giao thông như dòng chảy của các chất lỏng, khám phá những gì xảy ra tại nút giao thông đường bộ, nơi luông giao thông tách từ đường này để nhập vào một đường khác, giống như chất lỏng di chuyển qua một mạng lưới các ống dẫn.
Rõ ràng ùn tắc có thể phát sinh nếu lưu lượng truy cập vào một con đường vượt quá khả năng của nó. Để tránh điều này, Helbing và Lämmer lắp các bộ cảm biến để cung cấp thông tin về các điều kiện giao thông tại một thời điểm nhất định cho một con chip máy tính, để tính toán lưu lượng xe dự kiến trong tương lai gần. Máy tính cũng tính toán thời gian đèn xanh sáng để giải phóng đường và do đó làm giảm các áp lực của tuyến đường. Bằng cách này, mỗi bộ đèn có thể tự ước lượng làm như thế nào tốt nhất để thích ứng với các điều kiện dự kiến tại thời điểm tiếp theo.
Hiệu quả của hệ thống mới
Tuy nhiên, quy tắc đơn giản này không đủ: các đèn giao thông đôi khi thích ứng quá nhiều. Nếu chúng chỉ thích nghi với điều kiện giao thông cục bộ tại nút và để đèn xanh bật quá lâu sẽ gây ra các rắc rối khác. Để tránh điều này Lämmer và Helbing điều chỉnh sao cho những gì xảy ra ở một bộ đèn giao thông sẽ ảnh hưởng đến đáp ứng ở những đèn giao thông khác. Bằng cách nối các đèn với nhau và theo dõi luồng giao thông dọc theo một đoạn đường, đèn tự tổ chức phòng chống ùn tắc giao thông được hình thành.
Mặc dù những quy tắc này khá đơn giản nhưng các đèn có vẻ làm việc rất tốt. Máy tính mô phỏng cho thấy rằng đèn hoạt động theo cách này sẽ giảm đáng kể thời gian đi lại trên đường một cách tổng thể và giữ cho không ai chờ đợi các đèn quá lâu. Tuy nhiên sự ngạc nhiên lớn nhất ở cải tiến này là các đèn bật tắt có vẻ hỗn loạn, không theo một mô hình tuần tự như người ta mong đợi.
Giảm thời gian trễ từ 10% -30%
Điểm quan trọng của cách điều khiển này là không chống lại các biến động tự nhiên trong lưu thông bằng cách cố gắng áp đặt một nhịp dòng chảy nhất định cho luồng giao thông. Thay vào đó, nó sử dụng ngẫu nhiên những khoảng trống xuất hiện trong luồng giao thông này để phục vụ luồng giao thông khác. Theo mô phỏng, chiến lược này có thể giảm thời gian trễ trung bình 10% -30%. Đáng chú ý, sự biến động trong thời gian đi lại theo chiều hướng giảm, mặc dù hoạt động của các tín hiệu có xu hướng không định kỳ khó dự đoán hơn.
Hơn nữa, Helbing cũng chỉ ra chương trình này giúp loại bỏ các vấn đề khác khó chịu, chẳng hạn như các lái xe phải chờ một thời gian dài tại nút giao không có phương tiện qua lại do chu kỳ của đèn giao thông đã được xác định trước tại các thời điểm đông đúc, hoặc chu kỳ đèn cũng không thay đổi ngay cả giữa đêm khi không có nhu cầu cao về giao thông. Đề án giao thông tự tổ chức sẽ loại bỏ những vấn đề này bởi vì các đèn giao thông vẫn đáp ứng các nhu cầu cục bộ, ví dụ như cảm biến phát hiện một chiếc xe đi qua nút giao để bật đèn xanh cho nó qua.
Các nhà quy hoạch thành phố đang bắt đầu xem xet đèn giao thông tự tổ chức như một giải pháp thiết thực để làm giảm ùn tắc giao thông. Lämmer và Helbing cũng đang làm việc với cơ quan giao thông của Đức để sớm thực hiện các ý tưởng này. Trong các thử nghiệm trước đây dựa trên bố trí đường Dresden, họ đã có kết quả đáng khích lệ.

Theo ScienceDaily