Математика говорит — люди не способны преодолеть пробки. Как беспилотники решат этот недостаток.
Недавнее исследование, проведенное на дорогах Мичигана и опубликованное в журнале Transportation Research Part C показало, что даже единственный автопилотируемый автомобиль на дороге, используя технологию V2V, способен значительно снизить эффект от так называемых "фантомных пробок".
"Фантомными пробками" называют пробки, возникшие на пустом месте, когда нет объективной причины, например перекрытия дороги или ДТП, которые физически создают бутылочное горлышко. Достаточно хорошо причину образования подобных пробок иллюстрирует видео ниже:
Когда один из автомобилей начинает торможение (сторого говоря — не обязательно тормозить в пол, чтобы создать пробку) — следующий за ним автомобиль, в силу ограничений времени реакции человека, в среднем затормозит сильнее, дабы сохранить безопасную дистанцию, в сколько нибудь плотном потоке автомобилей эффект распространяется по цепочке, уменьшая скорость потока по мере удаления от инициатора затора, вплоть до полной остановки.
В поставленном эксперименте цепочка автомобилей под управлением обычных водителей двигалась со скростью 90км/ч, при этом в случайные моменты времени один из автомобилей притормаживал, с каждым разом увеличивая силу торможения. В результате даже в случае слегка более агрессивного чем обычно торможения одного из автомобилей — 10й автомобиль в цепочке был вынужден в какой-то момент времени полностью остановиться.
Затем эксперимент был повторен, однако один из автомобилей в цепочке действовал под управлением автоплота с полученим информации о дорожной обстановке от других автомобилей (так называемые системы vehicle2vehicle и vehicle2infrastructure, первая из них подразумевает обмен информацией о дорожной обстановке между автомобилями, вторая — между автомобилем и собственно дорожной инфраструктурой).
Предупреждение: Осторожно, резкое торможение впереди
В момент торможения одного из автомобилей впереди — автопилот моментально получал сигнал об этом и плавно подстраивал свою скорость не дожидаясь пока "волна" дойдет до него. Вкупе с изначальным поддержанием адекватного расстояния до впереди идущего автомобиля — удалось достичь столь плавного торможения, что даже кофе в салоне автопилота не проливался из стаканов. Управляемые людьми автмобили позади автопилота так же могли тормозить более мягко, достаточно для того, чтобы волна после автопилота полностью затухала и не приводила к stop&go траффику.
В то время когда люди, управляющие автомобилями впереди, постоянно попеременно жали газ и тормоз, автопилот, благодаря обмену информацией и прогнозированию, двигался с практически постоянной скоростью, приближаясь к впереди едущему автомобилю когда тот тормозил и позволяя ему удалиться немного дальше, когда он резко дает газ.
Похожий эксперимент был проведен в Мае 2017 года университетом штата Иллиной, показавший что если хотя бы 5% автомобилей в потоке будут под управлением автопилота хотя бы в ряде сценариев — это может полностью предотвратить возникновение ряда пробок. Подобную систему в динамике наглядно можно посмотреть ниже:
В результате благодаря лишь одному автопилоту исследователи получили в ряде случаев вплоть до 40-кратно (ноль не лишний) снижения количества торможений. В среднем же единственный автопилот позволил добиться 14% увеличения пропускной способности дороги.
Оба исследования показывают значительную экономию топлива. В среднем около 10% для автомобилей следующих за автопилотом и 20-30% для самого автопилотируемого автомобиля.
Подобные исследования, причем на более фундаментальном уровне, проводились и до того, как началось внедрение автопилотов, так, в 2008 году в Японии исследовательская группа под руководством Юки Сугиямы получила, как они ее назвали, фундаментальную диаграмму транспортного потока.
Фундаментальная диаграмма транспортного потока
Исследуя зависимость пропускной способности дороги (автомобилей в единицу времени) от расстояния между автомобилями (выраженное в количестве автомобилей на единицу расстояния) ученые пришли к выводу, что при превышении критической плотности автомобилей (около 25 автомобилей на километр дороги) происходит "кристаллизация" и пропускная способность дороги резко падает ввиду появления плодотворной почвы для распространения "волн" торможения. До 25 автомобилей на километр пропускная способность растет линейно, после чего достаточно резко падает. Причины все те же — человеческий фактор, ограничения на время реакции, отсутствие точных данных о дорожной обстановке. Повсеместное использование автопилотов позволит поднять этот порог, одновременно снизив объем выбросов и увеличив комфорт пассажиров за счет более равномерного движения.
В качестве приятного бонуса для водителей позади автопилота, которые ещё не успели обзавестись собственным автопилотируемым авто будет уменьшение риска ДТП (ввиду плавности движения), а так же уменьшение уровня неудобств и стресса на дороге благодаря радикальному снижению числа необходимых торможений/разгонов.
Источник:
