211service.com
Onverklaarbare verkeersopstoppingen elimineren
Iedereen heeft het wel eens meegemaakt: een ellendige file op de snelweg, waarvan je denkt dat die veroorzaakt moet zijn door een ongeluk of constructie, totdat hij op een gegeven moment zonder aanwijsbare reden dunner wordt.
Dergelijke instabiliteiten in de verkeersstroom worden sinds de jaren dertig bestudeerd, maar hoewel er een zestal manieren zijn om ze wiskundig te modelleren, is er weinig gedaan om ze te voorkomen.
Berthold Horn, hoogleraar informatica en techniek, heeft een nieuw algoritme ontwikkeld om instabiliteiten in de verkeersstroom te verminderen. Hij is van mening dat het kan worden geïmplementeerd met een aangepaste versie van de adaptieve cruisecontrolsystemen die beschikbaar zijn in veel high-end auto's.
Instabiliteiten in de verkeersstroom ontstaan, legt Horn uit, omdat variaties in snelheid groter worden als ze door een rijstrook rijden. Stel dat je een verstoring introduceert door even heel hard te remmen, zegt hij. Dat zal zich stroomopwaarts voortplanten en in amplitude toenemen als het van je weggaat.
Een auto met adaptieve cruisecontrol houdt met sensoren de snelheid en afstand van de voorligger in de gaten. Wanneer het verkeer achteruit rijdt, vertraagt de auto automatisch en keert zo mogelijk terug naar de geprogrammeerde snelheid.
Een auto die is uitgerust met het Horn-systeem zou, contra-intuïtief, ook de auto erachter in de gaten houden. Door ongeveer halverwege tussen de auto's voor en achter te blijven, hoeft een auto niet zo snel te vertragen als de voorste remt - en is de kans kleiner dat de auto stroomopwaarts storingen doorstaat.
Horn ontdekte dat deze benadering kan worden gemodelleerd met behulp van iets dat de gedempte golfvergelijking wordt genoemd, die beschrijft hoe oscillaties, zoals golven die zich door een zware vloeistof voortplanten, over afstand uitsterven. Toen hij eenmaal een wiskundige beschrijving van zijn dynamische systeem had, gebruikte hij technieken die standaard zijn in de regeltheorie om aan te tonen dat zijn algoritme de reeks bewegende voertuigen kon stabiliseren.
Verkeersopstopping in Singapore
Natuurlijk werkt het algoritme van Horn alleen als een groot percentage auto's het gebruikt. En de laserafstandsmeters en radarsystemen die in bestaande adaptieve cruisecontrolsystemen worden gebruikt, zijn relatief duur.
Maar digitale camera's zijn goedkoop en veel auto's gebruiken ze al om de dode hoeken van bestuurders in de gaten te houden. Het belangrijkste onderzoeksgebied van Horn is computervisie, en zijn groep heeft eerder werk gepubliceerd over het extraheren van informatie over afstand en snelheid uit een enkele camera.
Vreemd genoeg, zegt hij, is het voor een monoculaire camera moeilijk om de afstand nauwkeurig te bepalen zonder aanvullende informatie, en het is moeilijk om de snelheid nauwkeurig te krijgen zonder aanvullende informatie, maar de verhouding kan worden verkregen. Horn onderzoekt of zijn algoritme alleen die verhouding kan gebruiken, in plaats van absolute informatie over snelheid en afstand.