Un reemplazo para los semáforos obtiene su primera prueba

El primer sistema de semáforos del mundo comenzó a operar cerca de las Casas del Parlamento en Londres en 1868. Consistía en un conjunto de luces de gas operadas por un policía y diseñadas para controlar el flujo de tráfico tirado por caballos a través del Támesis.

La prueba fue un éxito, al menos en lo que se refiere al control del tráfico. Pero el experimento duró poco. Unos meses después de la instalación de las luces, explotaron a raíz de una fuga de gas, hiriendo al policía que las controlaba.

Desde entonces, los peatones y los automovilistas han disfrutado de una relación incómoda con los semáforos. Cuando funcionan bien, proporcionan un sistema neutral y eficiente para determinar la prioridad en las carreteras. Pero cuando funcionan mal, el resultado pueden ser atascos de tráfico en kilómetros a la redonda.

Por lo tanto, a los ingenieros automotrices, automovilistas y peatones les encantaría saber si una alternativa es factible. Hoy obtienen una especie de respuesta, gracias al trabajo de Rusheng Zhang en la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh y algunos colegas. Estos muchachos han probado una forma de eliminar completamente los semáforos de nuestras calles y reemplazarlos con un sistema virtual, diciendo que su sistema tiene el potencial de reducir drásticamente los tiempos de viaje.

Primero, algunos antecedentes. El problema que abordan Zhang y compañía es coordinar el flujo de tráfico a través de un cruce donde dos caminos se encuentran en ángulo recto. Estos a menudo no están controlados, por lo que los automovilistas deben seguir reglas estrictas sobre cuándo pueden pasar, como las que se aplican en las señales de alto de cuatro vías. Esto provoca retrasos y atascos.

Para resolver el problema, Zhang y compañía utilizan los sistemas de radio directos de corto alcance que se están incorporando cada vez más en los vehículos modernos. Estos actúan como un sistema de comunicación de vehículo a vehículo que comparte datos como las coordenadas GPS, la velocidad y la dirección. Estos datos pasan a una computadora a bordo programada con el protocolo de semáforo virtual del equipo, que emite al conductor una luz verde o roja que se muestra en la cabina.

El sistema de semáforo virtual es simple en principio. Cuando dos automóviles se acercan a un cruce en caminos diferentes, eligen un vehículo líder que controla el cruce. Al líder se le da una luz roja y luego le da prioridad al otro auto con una luz verde. Luego, el líder recibe su propia luz verde y, cuando se pone en marcha, entrega el control al próximo líder elegido del vehículo en el cruce.

Zhang y su equipo probaron este enfoque al establecer un sistema de carreteras en un estacionamiento en Pittsburgh. Este sistema se basa en un diseño de carretera estándar tomado de Open Maps, elegido por su similitud con el diseño de carreteras en muchas ciudades de EE. UU. Luego, el equipo condujo dos autos alrededor de esta red en direcciones opuestas, midiendo cuánto tiempo les tomó navegar 20 cruces usando los semáforos virtuales y luego nuevamente usando las señales de alto ordinarias de cuatro vías.

Los resultados hacen una lectura interesante. Zhang y compañía dicen que el sistema virtual mejora drásticamente los tiempos de viaje. Los resultados muestran que [los semáforos virtuales] reducen el tiempo de viaje en más de un 20 % en rutas con intersecciones no señalizadas, dicen. Y son posibles mejoras adicionales, que producen reducciones de hasta un 30 por ciento en los tiempos de viaje.

Sin embargo, el trabajo deja importantes desafíos por delante. Por ejemplo, en muchos lugares las señales de tráfico regulan los automóviles y los peatones. Zhang y compañía sugieren que los peatones podrían incluirse en el protocolo utilizando una aplicación para teléfonos inteligentes.

Esto plantea muchas preguntas sobre las personas que no pueden acceder a las aplicaciones, como los usuarios jóvenes, mayores y discapacitados. Estas personas son de las que más se benefician de los semáforos ordinarios, por lo que deben ser incluidas desde el principio en el diseño de alternativas.

Luego está la cuestión de cómo incluir automóviles, motocicletas y bicicletas más antiguos que no están equipados con sistemas de comunicación de vehículo a vehículo. Es muy posible que la comunicación de vehículo a vehículo se convierta rápidamente en estándar en los automóviles nuevos. Pero es probable que los vehículos más simples sean una característica de nuestras carreteras durante las próximas décadas. ¿Cómo se enfrentarán estos nuevos vehículos a los que no utilizan el sistema de semáforo virtual?

Y finalmente, una estructura vial en forma de cuadrícula es común en las ciudades estadounidenses, muchas de las cuales se expandieron solo después de la invención del automóvil. Sin embargo, las cuadrículas son mucho más raras en las ciudades europeas y asiáticas, donde los diseños de las carreteras a menudo no están estructurados y son caóticos. No está claro cómo se las arreglarían los semáforos virtuales.

Sin embargo, la automatización está llegando. Muchos automóviles ya tienen niveles significativos de automatización de la conducción. El próximo paso es, obviamente, la coordinación donde es probable que haya un beneficio significativo. Es probable que los semáforos virtuales sean solo una parte de esta tendencia. Al menos deberían estar a salvo de fugas de gas.

Ref: arxiv.org/abs/1807.01633 : Semáforos Virtuales: Diseño e Implementación del Sistema

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