Los investigadores proponen una cuarta luz en las señales de tráfico: para automóviles autónomos
En un semáforo, rojo significa detenerse y verde significa continuar. Pero los ingenieros de transporte de la Universidad Estatal de Carolina del Norte ahora proponen una “luz blanca”, que permitiría que los vehículos autónomos ayuden a controlar el flujo de tráfico y que los conductores humanos sepan lo que está pasando. En simulaciones computacionales, el nuevo enfoque mejora significativamente el tiempo de viaje a través de las intersecciones y reduce el consumo de combustible.
“Este concepto que proponemos para las intersecciones de tráfico, que llamamos ‘fase blanca’, aprovecha el poder de cómputo de los propios vehículos autónomos (AV)”, dice Ali Hajbabaie, autor correspondiente del artículo y profesor asociado de civil, construcción e ingeniería ambiental en NC State. “El concepto de fase blanca también incorpora una nueva señal de tráfico, para que los conductores humanos sepan lo que se supone que deben hacer. Las luces rojas seguirán significando alto. Las luces verdes seguirán significando avanzar. Y las luces blancas les dirán a los conductores humanos que simplemente sigan al automóvil que tienen delante”.
El concepto de fase blanca se basa en el hecho de que es posible que los AV se comuniquen de forma inalámbrica entre sí y con la computadora que controla la señal de tráfico. Cuando suficientes vehículos autónomos se acercan a la intersección, esto activaría la luz blanca. La luz blanca es una señal de que los AV están coordinando su movimiento para facilitar el tráfico a través de la intersección de manera más eficiente. Cualquier vehículo no automatizado, aquellos que son conducidos por una persona, simplemente tendría que seguir al vehículo que tiene delante: si el coche que está delante de ellos se detiene, se detiene; si el coche delante de ellos pasa por la intersección, pasan por la intersección.
Cuando demasiados vehículos que se acercan a la intersección están siendo controlados por conductores, en lugar de AV, el semáforo volvería al patrón de señal convencional verde-amarillo-rojo.
“Otorgar parte del control del flujo de tráfico a los AV es una idea relativamente nueva, llamada paradigma de control móvil”, dice Hajbabaie. “Se puede usar para coordinar el tráfico en cualquier escenario que involucre vehículos autónomos. Pero creemos que es importante incorporar el concepto de luz blanca en las intersecciones porque les dice a los conductores humanos lo que está pasando, para que sepan lo que se supone que deben hacer cuando se acercan a la intersección.
“Y, para que quede claro, el color de la ‘luz blanca’ no importa. Lo importante es que haya una señal que sea claramente identificable por los conductores”.
Los investigadores introdujeron por primera vez un concepto de intersección de tráfico de “fase blanca” en 2020. Sin embargo, ese concepto inicial se basaba en un enfoque informático centralizado, en el que la computadora que controlaba el semáforo era responsable de recibir información de todos los vehículos autónomos que se aproximaban, hacer los cálculos necesarios y luego decirles a los vehículos autónomos cómo debían proceder a través de la intersección.
“Hemos mejorado ese concepto, y este documento describe un concepto de fase blanca que se basa en la computación distribuida, utilizando efectivamente los recursos informáticos de todos los AV para dictar el flujo de tráfico”, dice Hajbabaie. “Esto es más eficiente y es menos probable que sea víctima de fallas de comunicación. Por ejemplo, si hay una interrupción o un retraso en la comunicación con el semáforo, el enfoque de computación distribuida aún podría manejar el flujo de tráfico sin problemas”.
Para probar el rendimiento del concepto de fase blanca de computación distribuida, los investigadores utilizaron simuladores de tráfico microscópicos. Estos simuladores son modelos computacionales complejos diseñados para replicar el tráfico del mundo real, hasta el comportamiento de los vehículos individuales. Usando estos simuladores, los investigadores pudieron comparar el comportamiento del tráfico en las intersecciones con y sin la fase blanca, así como también cómo la cantidad de vehículos autónomos involucrados influye en ese comportamiento.
“Las simulaciones nos dicen varias cosas”, dice Hajbabaie. “Primero, los AV mejoran el flujo de tráfico, independientemente de la presencia de la fase blanca. En segundo lugar, si hay AV presentes, la fase blanca mejora aún más el flujo de tráfico. Esto también reduce el consumo de combustible, porque hay menos tráfico intermitente. En tercer lugar, cuanto mayor sea el porcentaje de tráfico en una intersección de fase blanca que se compone de AV, más rápido se moverá el tráfico a través de la intersección y mejores serán las cifras de consumo de combustible”.
Cuando solo el 10-30 % del tráfico en una intersección de fase blanca estaba compuesto por vehículos autónomos, las simulaciones encontraron mejoras relativamente pequeñas en el flujo de tráfico. Pero a medida que aumentó el porcentaje de vehículos autónomos en las intersecciones de la fase blanca, también lo hicieron los beneficios.
“Dicho esto, incluso si solo el 10 % de los vehículos en una intersección de la fase blanca son autónomos, se observan menos demoras”, dice Hajbabaie. “Por ejemplo, cuando el 10 % de los vehículos son autónomos, los retrasos se reducen en un 3 %. Cuando el 30% de los vehículos son autónomos, los retrasos se reducen en un 10,7%”.
Los investigadores reconocen que los AV no están listos para adoptar el nuevo enfoque de computación distribuida mañana, ni los gobiernos instalarán nuevos semáforos en cada intersección en el futuro inmediato.
“Sin embargo, hay varios elementos del concepto de fase blanca que podrían adoptarse con solo modificaciones menores tanto en las intersecciones como en los AV existentes”, dice Hajbabaie. “También creemos que hay oportunidades para probar este enfoque en ubicaciones específicas.
“Por ejemplo, los puertos ven grandes volúmenes de tráfico de vehículos comerciales, para los cuales el flujo de tráfico es particularmente importante. Los vehículos comerciales parecen tener tasas más altas de adopción de vehículos autónomos, por lo que podría haber una oportunidad para implementar un proyecto piloto en ese entorno que podría beneficiar el tráfico portuario y el transporte comercial”.
El documento, “Control de intersección de fase blanca a través de la coordinación distribuida: un paradigma de controlador móvil en un flujo de tráfico mixto”, se publica en IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. El primer autor del artículo es Ramin Niroumand, Ph.D. estudiante en NC State. El artículo es coautor de Leila Hajibabai, profesora asistente en la Universidad Edward P. Fitts Departamento de Ingeniería Industrial y de Sistemas.
Fuente: Researchers Propose a Fourth Light on Traffic Signals – For Self-Driving Cars