在不久的将来，城市街道上可能会充斥着自动驾驶汽车。自动驾驶汽车可以行驶得更快，行驶距离更近，从而让更多的自动驾驶汽车能够上路——这可能会导致城市街道出现拥堵和堵塞。
康奈尔大学的研究人员进行了一项新的研究，开发了一种前所未有的模型来控制交通和十字路口，以增加城市街道上的汽车容量，减少拥堵，减少事故。
“对于交通的未来，无人驾驶汽车受到了如此多的关注，”土木与环境工程教授、《智能十字路口的最优交通控制:自动化网络基础图》(Optimal Traffic Control at Smart Intersections: Automated Network Fundamental Diagram)的高级作者奥利弗·高(Oliver Gao)说。
“如果路上有这么多自动驾驶汽车，你会发现我们的道路和十字路口可能会成为限制因素，”高说。“在这篇论文中，我们研究了自动驾驶汽车和我们的地面基础设施之间的相互作用，这样我们才能释放出自动驾驶交通的真正能力。”
研究人员的模型允许一组自动驾驶汽车，即所谓的“自动车队”，在不等待的情况下通过单向十字路口。根据研究，微模拟的结果显示，与传统的交通信号系统相比，该模型使城市街道上的车辆通行能力提高了138%。该模型假设路上只有自动驾驶汽车;在未来的研究中，高的团队将结合自动驾驶和人工驾驶汽车来解决这些问题。
世界各地的汽车制造商和研究人员正在开发自动驾驶汽车的原型，预计将于2025年推出。但到目前为止，很少有研究关注支持这些无人驾驶汽车的基础设施。
自动驾驶汽车将能够相互沟通，提供协调和效率的机会。研究人员的模型利用了这一能力，以及智能基础设施，以优化交通，使汽车可以快速和安全地通过十字路口。
“十字路口的绿灯或红灯不是固定的，这些周期可以动态调整，”高说。“这种控制可以进行调整，允许成排的汽车通过。”
现有的模型是为了优化当今的十字路口以缓解交通流量，但这些模型并不直接适用于自动驾驶汽车。能够在城市街道上运行的汽车数量取决于传感器、车对车、车对基础设施通信以及实际控制这些机器的系统的精度和速度。
大多数模型都假设，为了提高效率，自动驾驶汽车将以车队的形式行驶，在离开并加入不同的车队之前，会朝着同一个方向行驶一段时间。研究人员的框架决定了最优交通配置——每个队列中接近十字路口的车辆数量——作为其主要变量之一。
然而，与这种协调相关的数学错误可能导致操作失败或事故。为了解决这个问题，研究人员开发了一个公式，该公式考虑了失败的概率，因此，在交叉队列之间增加了一个最佳长度的时间间隔。
高说:“通过协调排长和车辆与排间的距离，我们可以最大限度地提高流量和容量。”这使得自动驾驶车辆可以在没有交通信号的十字路口畅通无阻，从而限制了交通拥堵。
论文的第一作者是博士后助理Mahyar Amirgholy;多伦多大学(University of Toronto)的迈赫迪•诺恩杰德(Mehdi Nourninejad)也做出了贡献。这项研究得到了美国交通部的支持;交通、环境和社区卫生中心;国家科学基金会;还有劳埃德船级社基金会。
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