Ein Experiment zeigt, dass KI in vernetzten Autos Staus während der Hauptverkehrszeiten reduziert

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NASHVILLE, TN. – Wenn Millionen von Menschen an diesem Thanksgiving auf den Autobahnen unterwegs sind, werden viele auf Verkehrsstrecken stoßen, die ohne ersichtlichen Grund anhalten – keine Bauarbeiten oder Unfälle. Forscher sagen, das Problem liegt bei Ihnen.

Menschliche Fahrer sind einfach nicht gut darin, durch dichten Verkehr zu navigieren, aber ein Experiment mit künstlicher Intelligenz in Nashville, Tennessee, im November bedeutet, dass Hilfe unterwegs sein könnte. In einem Experiment konnten speziell ausgestattete Autos den Berufsverkehr auf der Interstate 24 reduzieren, berichtete der Forscher Daniel Work am 22. November. Neben der Verringerung der Frustration der Fahrer sagte Work, dass weniger Stop-and-Go-Verkehr einen geringeren Kraftstoffverbrauch und allgemein weniger Umweltverschmutzung bedeutet.

Der Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen an der Vanderbilt University gehört zu einer Gruppe von Ingenieuren und Mathematikern von US-Universitäten, die sich mit dem Problem der Phantomstaus beschäftigt, seit ein einfaches Experiment in Japan vor einem Jahrzehnt gezeigt hat, wie sie sich entwickeln. Dort setzten die Forscher etwa 20 menschliche Fahrer auf eine Kreisbahn und forderten sie auf, mit konstanter Geschwindigkeit zu fahren. Bald verwandelte sich der Verkehr von einem reibungslosen Fluss in eine Reihe von Stopps und Starts.

„Phantomstaus werden von Fahrern wie dir und mir verursacht“, erklärte Work.

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Eine Person tritt aus irgendeinem Grund auf die Bremse. Der Hintermann braucht eine Sekunde, um zu reagieren, und muss noch stärker bremsen. Der nächste muss noch stärker bremsen. Die Bremswelle setzt sich fort, bis viele Autos anhalten. Wenn sich der Verkehr dann auflöst, beschleunigen die Fahrer zu schnell, was zu mehr Bremsvorgängen und einem weiteren Stau führt.

„Wir wissen, dass das plötzliche Bremsen eines Autos enorme Folgen haben kann“, sagte Work.

Das Experiment zeigte, dass auch ein paar Autos, die sich langsam und stetig bewegen, einen positiven Effekt haben können.

Das Experiment umfasste 100 Autos, die jeden Morgen von etwa 6 bis 9:45 Uhr in Schleifen auf einer 15-Meilen-Strecke der I-24 fuhren. Unter der Annahme, dass, wenn 5 % der Autos auf der Straße zusammenarbeiten, sie die Prävalenz von Phantomstaus reduzieren könnten, rüsteten die Forscher diese 100 Autos so aus, dass sie drahtlos kommunizieren und Verkehrsinformationen hin und her senden.

Sie nutzten auch den adaptiven Tempomaten, der bei vielen Neuwagen bereits eine Option ist. Diese Technologie ermöglicht es dem Fahrer, das Auto auf eine bestimmte Geschwindigkeit einzustellen, aber das Auto bremst und beschleunigt automatisch nach Bedarf, um einen sicheren Abstand zum vorausfahrenden Auto einzuhalten. Während des Experiments wurde der Abstandsregeltempomat mit Hilfe von künstlicher Intelligenz so modifiziert, dass er auf den allgemeinen Verkehrsfluss – auch weit voraus – reagiert.

Die Forscher betrachten Live-Bilder des zwischenstaatlichen Verkehrs und Datenbildschirme

Während des Experiments sehen sich die Forscher Live-Bilder des zwischenstaatlichen Verkehrs und Datenbildschirme an. Mithilfe künstlicher Intelligenz in einer Gruppe von Autos, die mit drahtloser Kommunikation verbunden waren, versuchten sie, Staus auf überfüllten Straßen ohne ersichtlichen Grund zu reduzieren. (Mark Humphrey/Associated Press)

Laut Work wurde die Entscheidung über die Autos auf zwei Ebenen getroffen. Auf Cloud-Ebene wurden Informationen über Verkehrsbedingungen verwendet, um einen Gesamtgeschwindigkeitsplan zu erstellen. Dieser Plan wurde dann an die Autos gesendet, die mithilfe von Algorithmen der künstlichen Intelligenz die beste Vorgehensweise ermittelten. Die Forscher waren in der Lage, die Auswirkungen vernetzter Autos auf den morgendlichen Verkehrsfluss zu bewerten, indem sie eine spezielle 4-Meilen-Strecke der I-24 verwendeten, die mit 300 an Masten montierten Sensoren ausgestattet war.

Das Experiment ist ein Projekt des CIRCLES-Konsortiums, einer Gruppe, der mehrere Autohersteller und das US-Energie- und Verkehrsministerium angehören. Andere führende Forscher arbeiten an der University of California, Berkeley; Temple University; und Rutgers University-Camden.

Liam Pedersen ist stellvertretender General Manager of Research bei Nissan, einem Partner des CIRCLES-Konsortiums, das für das Experiment in Nashville war. Er sagte, eines der aufregenden Dinge daran sei, dass es auf einer Technologie aufbaut, die bereits in vielen neuen Autos steckt.

“Es ist kein autonomes Fahren”, sagte er. “Das können wir sehr bald verstehen.”

Forscher arbeiten im Büro

Die Forscher arbeiten in einem Büro in Nashville, Tennessee. (Mark Humphrey/Associated Press)

Gefragt, ob Autohersteller bereit wären, zusammenzuarbeiten, um den Verkehr zu erleichtern, sagte Pedersen: “Ich hoffe es wirklich, denn das System funktioniert am besten, wenn viele, viele Autos beteiligt sind.”

Das Experiment der letzten Woche basierte auf einem Work und seinen Kollegen, die 2017 an der University of Arizona durchgeführt wurden. Dies wurde durch das japanische Experiment wiederholt, diesmal mit einem einzigen fahrerlosen Auto. Das fahrerlose Auto glättete den Verkehrsfluss, sodass 98 % weniger Bremsvorgänge erforderlich waren. Dies führte zu einer Steigerung der Kraftstoffeffizienz um 40 % und einer Steigerung der Reichweite um 14 %.

Die Forscher rechnen immer noch mit den Zahlen für das Experiment, aber Work sagte, es habe „gezeigt, dass diese Staus mit den neuen automatisierten Fahrzeugtechnologien, die wir entwickelt haben, reduziert werden können. Es besteht kein Zweifel, dass eine verbesserte Automobiltechnologie Phantomstaus erheblich reduzieren kann, wenn sie in großem Maßstab implementiert wird.“

Er warnte jedoch davor, dass die Technologie Staus nicht plötzlich beseitigen werde.

„Wenn mehr Autos auf der Straße sind, als die Straße bewältigen kann, wird es immer Verkehr geben“, sagte er. “Aber es kann diese Staus weniger schmerzhaft machen.”

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