När nya självkörande fordon dyker upp på gatorna, trafiken som täpper till våra städer och motorvägar kan bli mycket värre om inte själva vägarna blir smartare.

Automatiserade fordon hyllas ofta som lösningen på Europas överbelastade vägnät på grund av deras förmåga att köra närmare varandra och i högre hastigheter än människor kan göra säkert. Utan en oförutsägbar person bakom ratten, dessa robotbilar borde kunna hålla trafiken smidigare.

Även om detta löfte om framtiden kommer att låta idylliskt för många pendlare, det kommer sannolikt bara att realiseras när alla fordon på vägen styrs av datorer. I början, och i några år framöver, självkörande bilar, skåpbilar och lastbilar måste dela vägarna med sina mänskliga motparter.

Och det är här problemen kan börja dyka upp, enligt forskare.

"Ta en flaskhals som påfarten till en motorväg som ett exempel, "sa Martin Dirnwöber, en expert på automatiserade transportsystem på AustriaTech, en federal byrå för mobilitetsteknik baserad i Wien, Österrike. "Automatiserade fordon kan ha problem med att hitta luckorna mellan de konventionella fordonen som de behöver för att komma in på motorvägen."

För en mänsklig förare som fick den här situationen, lösningen är ofta att tvinga sig in i trafikflödet. "Automatiserade fordon kan göra detta annorlunda på grund av hur de är programmerade, " förklarade Dirnwöber. "De kan stanna tills de hittar ett utrymme, vilket då betyder att vi har (risken för) en trafikstockning. "

Och det är inte bara vägdelning som kan orsaka problem. Experter förutspår att ankomsten av självkörande fordon kommer att öka antalet fordon på Europas vägar från det nuvarande antalet på 299 miljoner, som människor gynnar dem framför kollektivtrafik.

Att förbereda, Dirnwöber och hans kollegor utvecklar sätt att hålla Europas vägar i rörelse. Han är koordinator för ett projekt som heter INFRAMIX, som tittar på hur man kan förbättra väginfrastrukturen så att den klarar automatiserade fordon.

Teamet tittar på hur körfältslayouter, skyltar och signaler kan justeras så att mänskliga och robotförare kan dela vägarna. Avgörande, de utvecklar också sätt att skapa vägar som kan anpassa sig till förändringar i trafikslag och kommunicera direkt med bilar.

"Människodrivna och automatiserade fordon kommer sannolikt att behöva dela vägarna i årtionden innan vi går över till ett helautomatiserat transportsystem, sa Dirnwöber.

Vägarbete

INFRAMIX-projektet, som inkluderar partners som teknikjätten Siemens och satellitnavigationsföretaget TomTom, använder datorsimuleringar för att utveckla teknik och strategier för att hantera tre viktiga scenarier - vägarbeten, flaskhalsar som påfarter på motorvägar, och motorvägar där en körfält endast kan ägnas åt automatiserade fordon.

Vid vägarbeten, till exempel, tillfälliga vägmarkeringar och koner av olika former och storlekar används för att avleda trafik eller smala körfält. Många automatiserade fordon, dock, använda de normala vita vägmarkeringarna för att hjälpa dem att navigera.

"I områden där det finns vägarbeten, dessa vita märken är (ibland) ogiltiga, så det finns en fråga om huruvida automatiserade fordon kommer att kunna navigera genom dem, "sa Dirnwöber." Vi tittar på att använda elektroniska meddelanden för att skicka information om avvikelser och ändringar i väglayouten till fordonen så att de kan anpassa sig till den nya layouten. "

Meddelanden skulle skickas via det som kallas Cooperative Intelligent Transport Systems (C-ITS), som använder antingen en form av WiFi eller mobiltelefonnät för att skicka trafikinformation till bilar med möjlighet att ta emot dem. Tekniken skapades ursprungligen för att skicka förare varningar om hastighetsbegränsningar, risker eller trängsel, men har precis börjat användas på vägar i Europa.

Dessa meddelanden, som använder vägsenheter för att överföra och ta emot signaler från fordon, kan också användas för att ändra trafikflöden på öppna motorvägssträckor. Om C-ITS-systemet tar emot meddelanden som anger att ett stort antal automatiserade fordon är på väg, det kan signalera dem att alla komma in i ett körfält där de kan köra mer som en pluton.

"Vid vissa penetrationshastigheter för automatiserade fordon på en väg kan det vara fördelaktigt att ha ett dedikerat körfält för dem så att vi kan undvika blandad trafik, "förklarade Dirnwöber. Vägsignaler över motorvägen kan då också informera mänskliga förare om att ett körfält endast är avsett för robotbilar.

Vid sidan av simuleringarna laget testar systemet på en testbana och på två sträckor av motorvägen - en 20km sektion av motorväg A2 i Österrike som går mellan Laßnitzhöhe och Graz, och en 20 km lång sträcka av AP7 Autopista i Spanien som går mellan Barcelona och den franska gränsen.

Planera i förväg

Medan helautomatiska fordon inte förväntas börja dyka upp på allmänna vägar förrän om minst ett par år till, att planera framåt är avgörande, enligt Dirnwöber.

"Väginfrastrukturen har en lång förnyelsecykel, så det är verkligen viktigt att se till att vi gör förbättringar som inte bara kommer att vara nödvändiga inom en snar framtid utan också om 10-15 år, " han sa.

Men medan motorvägar sannolikt kommer att vara en av de tidiga platserna där självkörande fordon sannolikt kommer att dyka upp-förmodligen i form av plutoner av lastbilar som transporterar gods runt om i landet-kommer autonoma bilar också att dyka upp i våra städer.

Företag som Uber och Lyft har börjat testa autonoma taxibilar som kan plocka upp passagerare i amerikanska städer inklusive Pittsburgh, San Francisco och Las Vegas. Självkörande fordon piloteras också i städer inklusive Milton Keynes och London i Storbritannien, Göteborg i Sverige, Toulouse i Frankrike, Berlin i Tyskland och Zürich i Schweiz.

Att köra i en livlig stad, dock, utgör en helt annan utmaning från en motorväg.

"Här har du fordon som stannar och startar, många korsningar, fotgängare och cyklister, " sa Dr. Wolfgang Backhaus, från Rupprecht Consult, ett forsknings- och konsultföretag för stadsutveckling i Köln, Tyskland, som leder ett projekt som heter CoEXist. "Det är mer utmanande att planera för autonoma fordon i stadsområden än på motorvägar."

CoEXist -projektet modellerar trafikflöden och kraven på transport för att skapa datasimuleringar av väginfrastrukturen i fyra olika städer runt om i Europa - Helmond i Nederländerna, Stuttgart i Tyskland, Göteborg och Milton Keynes. De använder sedan detta för att bedöma vilken påverkan autonoma fordon kan ha på vägarna.

En av situationerna som teamet undersöker är vad som händer när autonoma fordon används som så kallad last eller first mile-transport. Dessa har formen av autonoma baljor som kan färja passagerare från en plats till en annan, testas för närvarande i Milton Keynes. Dessa fordon färdas med en topphastighet på 24 km/h, transportera shoppare runt gågator i stadens centrum.

"Den typen av saker vi tittar på är hur ett vänt- och avlämningsområde ska se ut, "sa Dr Backhaus." Denna trottoarkontroll kommer att bli ett mycket viktigt infrastrukturämne. "

Han säger att huvudsyftet är att hjälpa planerare och myndigheter att hålla städerna levande samtidigt som de förbereder införandet av autonoma fordon. "Detta betyder att de kan fatta välgrundade beslut, "sa han." Det kan komma några ganska dramatiska förändringar och vägarna vi kör på idag kommer att börja se ganska annorlunda ut. "