Cualquier piloto que haya esperado a través de múltiples ciclos para que un semáforo se vuelva verde sabe cuán molestas pueden ser las intersecciones señalizadas. Pero sentarse en las intersecciones no es solo un remolque sobre la paciencia de los conductores: el ralentí de vehículos improductivos podría contribuir hasta el 15 por ciento de las emisiones de dióxido de carbono del transporte terrenal estadounidense.
Un estudio de modelado a gran escalera dirigido por investigadores del MIT revela que las medidas de conducción ecológica, que pueden implicar ajustar dinámicamente las velocidades del transporte para aminorar la detención y la rapidez excesiva, podrían aminorar significativamente esas CO2 emisiones.
Utilizando un poderoso método de inteligencia industrial llamado formación de refuerzo profundo, los investigadores realizaron una evaluación de impacto en profundidad de los factores que afectan las emisiones del transporte en tres ciudades principales de EE. UU.
Su examen indica que la acogida de medidas de conducción ecológica completamente podría aminorar las emisiones anuales de carbono de la intersección en toda la ciudad en un 11 a 22 por ciento, sin detener el rendimiento del tráfico o afectar la seguridad del transporte y el tráfico.
Incluso si solo el 10 por ciento de los vehículos en la carretera emplean conducción ecológica, resultaría en el 25 al 50 por ciento de la reducción total en las emisiones de CO2, encontraron los investigadores.
Por otra parte, la optimización dinámica de los límites de velocidad a aproximadamente el 20 por ciento de las intersecciones proporciona el 70 por ciento de los beneficios de emanación total. Esto indica que las medidas de conducción ecológica podrían implementarse gradualmente mientras tiene impactos positivos y positivos en mitigar el cambio climático y mejorar la sanidad pública.
«Las estrategias de control basadas en vehículos como la conducción ecológica pueden mover la manilla a la reducción del cambio climático. Hemos demostrado aquí que las herramientas modernas de formación inevitable, como el formación de refuerzo profundo, pueden acelerar los tipos de examen que apoyan la toma de decisiones sociotecnicas. La toma de decisiones. MIT, y miembro del Laboratorio para Sistemas de Información y Valentía (LIDS).
Se une al revista por la autora principal Vindula Jayawardana, una estudiante graduada del MIT; así como a los estudiantes graduados del MIT AO Qu, Cameron Hickert y Edgar Sánchez; MIT universitaria Catherine Tang; Baptiste Freydt, un estudiante titulado en ETH Zurich; y Mark Taylor y Blaine Leonard del Sección de Transporte de Utah. El aparece la investigación en Investigación de transporte Parte C: Tecnologías emergentes.
Un estudio de modelado de varias partes
Las medidas de control de tráfico generalmente recuerdan la infraestructura fija, como las señales de detención y las señales de tráfico. Pero a medida que los vehículos se vuelven más avanzados tecnológicamente, presenta una oportunidad para la conducción ecológica, que es un término todo para las medidas de control de tráfico basadas en vehículos como el uso de velocidades dinámicas para aminorar el consumo de energía.
En el corto plazo, la conducción ecológica podría implicar prontuario de velocidad en forma de paneles de vehículos o aplicaciones de teléfonos inteligentes. A espacioso plazo, la conducción ecológica podría involucrar comandos de velocidad inteligentes que controlan directamente la rapidez de vehículos semiautónomos y totalmente autónomos a través de sistemas de comunicación de vehículos a infraestructura.
«La mayoría del trabajo susodicho se ha centrado en cómo para implementar la conducción ecológica. Cambiamos el entorno para considerar la cuestión de debería Implementamos la conducción ecológica. Si implemente esta tecnología a escalera, ¿haría la diferencia? Wu dice.
Para reponer a esa pregunta, los investigadores se embarcaron en un estudio de modelado multifacético que tomaría la maduro parte de cuatro abriles en completarse.
Comenzaron identificando 33 factores que influyen en las emisiones de los vehículos, incluida la temperatura, el punto de la carretera, la topología de la intersección, la permanencia del transporte, la demanda de tráfico, los tipos de vehículos, el comportamiento del conductor, el tiempo de la señal de tráfico, la geometría de la carretera, etc.
«Uno de los mayores desafíos fue comprobar de que éramos diligentes y no dejamos de flanco ningún creador importante», dice Wu.
Luego utilizaron datos de OpenStreetMap, encuestas geológicas de EE. UU. Y otras fuentes para crear réplicas digitales de más de 6,000 intersecciones señalizadas en tres ciudades: Atlanta, San Francisco y Los Ángeles, y simularon más de un millón de escenarios de tráfico.
Los investigadores utilizaron el formación de refuerzo profundo para optimizar cada ambiente para la conducción ecológica para obtener los máximos beneficios de emisiones.
El formación de refuerzo optimiza el comportamiento de conducción de los vehículos a través de las interacciones de prueba y error con un simulador de tráfico de ingreso fidelidad, recompensando los comportamientos del transporte que son más eficientes en la energía al tiempo que penalizan los que no lo son.
Los investigadores emiten el problema como un problema de control cooperativo de agente cooperativo descentralizado, donde los vehículos cooperan para obtener la eficiencia energética universal, incluso entre los vehículos no participantes, y actúan de modo descentralizada, evitando la escazes de una comunicación costosa entre los vehículos.
Sin bloqueo, la capacitación de comportamientos del transporte que se generalizan en diversos escenarios de tráfico de intersección fueron un desafío importante. Los investigadores observaron que algunos escenarios son más similares entre sí que otros, como escenarios con el mismo número de carriles o el mismo número de fases de señal de tráfico.
Como tal, los investigadores capacitaron a modelos de formación de refuerzo separados para diferentes grupos de escenarios de tráfico, lo que produce mejores beneficios de emanación en universal.
Pero incluso con la ayuda de la IA, analizar el tráfico de toda la ciudad a nivel de red sería tan intensivo computacionalmente que podría padecer otra división resolver, dice Wu.
En cambio, rompieron el problema y resolvieron cada ambiente de conducción ecológica en el nivel de intersección individual.
«Representamos cuidadosamente el impacto del control de conducción ecológica en cada intersección en las intersecciones vecinas. De esta modo, simplificamos drásticamente el problema, lo que nos permitió realizar este examen a escalera, sin introducir mercadería de red desconocidos», dice ella.
Beneficios de emisiones significativos
Cuando analizaron los resultados, los investigadores encontraron que la acogida completa de la conducción ecológica podría dar emplazamiento a reducciones de emisiones de intersección entre el 11 y el 22 por ciento.
Estos beneficios difieren según el diseño de las calles de una ciudad. Una ciudad más densa como San Francisco tiene menos espacio para implementar la conducción ecológica entre las intersecciones, ofreciendo una posible explicación para un peculio de emisiones estrecho, mientras que Atlanta podría ver mayores beneficios dados sus límites de velocidad más altos.
Incluso si solo el 10 por ciento de los vehículos emplean conducción ecológica, una ciudad aún podría darse cuenta del 25 al 50 por ciento del beneficio de las emisiones totales adecuado a la dinámica de seguimiento de automóviles: los vehículos que no son conductor de ECO seguirían a los vehículos ecológicos controlados a medida que optimizan la velocidad para advenir suavemente a través de las intersecciones, reduciendo sus emisiones de carbono asimismo.
En algunos casos, la conducción ecológica asimismo podría aumentar el rendimiento del transporte minimizando las emisiones. Sin bloqueo, Wu advierte que aumentar el rendimiento podría dar emplazamiento a que más conductores se lleven a las carreteras, reduciendo los beneficios de emisiones.
Y aunque su examen de métricas de seguridad ampliamente utilizadas conocidas como medidas de seguridad sustitutas, como el tiempo de colisión, sugiere que la conducción ecológica es tan segura como la conducción humana, podría causar un comportamiento inesperado en los conductores humanos. Se necesita más investigación para comprender completamente los posibles impactos de seguridad, dice Wu.
Sus resultados asimismo muestran que la conducción ecológica podría proporcionar beneficios aún mayores cuando se combinan con soluciones de descarbonización de transporte alternativas. Por ejemplo, el 20 por ciento de la acogida de conducción ecológica en San Francisco reduciría los niveles de emanación en un 7 por ciento, pero cuando se combina con la acogida proyectada de vehículos híbridos y eléctricos, reduciría las emisiones en un 17 por ciento.
«Este es un primer intento de cuantificar sistemáticamente los beneficios ambientales en toda la red de la conducción ecológica. Este es un gran esfuerzo de investigación que servirá como una relato esencia para que otros se construyan en la evaluación de los sistemas de conducción ecológica», dice Hesham Rakha, el profesor de ingeniería de Samuel L. Pritchard en Virginia Tech, que no participó en esta investigación.
Y mientras los investigadores se centran en las emisiones de carbono, los beneficios están enormemente correlacionados con mejoras en el consumo de combustible, el uso de energía y la calidad del donaire.
«Esto es casi una intervención gratuita. Ya tenemos teléfonos inteligentes en nuestros automóviles, y estamos adoptando rápidamente automóviles con características de automatización más avanzadas. Para que poco escalera rápidamente en la maña, debe ser relativamente simple de implementar y preparar la pala, ecológica se ajusta a esa nota», dice Wu.
Este trabajo está financiado, en parte, por Amazon y el Sección de Transporte de Utah.