Om du är en förare i en stad eller förortsområde, är det troligt att du har upplevt den frustrerande upplevelsen av att sitta fast i en lång rad fordon vid ett trafikljus. Du väntar på vad som känns som en evighet tills det röda blir grönt och bilarna och lastbilarna sakta börjar röra sig genom korsningen, och sedan stannar du igen när ljuset blir gult och sedan rött. När det äntligen är din tur att ta dig över korsningen kanske du bara får rulla några hundra meter innan du konfronteras med ett annat ljus som håller på att bli rött. Japp, road rage är verkligt och frustrationen verkar öka för varje dag.
Till och med 2020, ett år då pandemistoppen minskade trafiken, upplevde förarna avmattningar som ökade deras pendlingstid med 27 timmar (avsevärt ned från år utan pandemi - 38 timmar 2000 och 54 timmar 2019) och ökade sina bränslekostnader med 605 USD styck, enligt en studie som släppts av Texas A&M Transportation Institute. Med gator och motorvägar som återgår till normal trafiktäthet och bensinkostnaderna skjuter i höjden, kommer årets siffror sannolikt att bli mycket högre.
Det måste finnas ett bättre sätt, eller hur? Lyckligtvis har ingenjörsvisionärer tänkt samma sak i flera år och har utvecklat ett svar:"smarta" trafikljus. De övervakar inkommande trafik och justerar kontinuerligt sin timing för att hålla fordonen flytande så smidigt som möjligt, kommunicerar med andra ljus längs rutter och arbetar tillsammans för att förhindra att stockar utvecklas.
Många stora och små företag driver smart trafikljusteknik framåt. I Pittsburgh började forskningsprofessorn Stephen Smith från Carnegie Mellon University (CMU) arbeta med problemet redan 2009, när en lokal företagsledare kontaktade honom med oro för att ett förvärrat stopp skulle kunna störa Pittsburghs ansträngningar att förvandla sig själv från en skorstensstad till en teknik och hälsovårdsnav.
Smith, en fakultetsmedlem vid CMU:s Robotics Institute som studerar användningen av artificiell intelligens för att koordinera stora system inom transport, tillverkning och andra områden, utvecklade trafiksignaler utrustade med individuella datorer och programvara med AI-kapacitet, som kan använda kameror, radar eller induktiv loop detektorer på trottoaren för att upptäcka fordon som närmar sig och justera deras timing.
När Smith installerade några experimentella prototyper vid korsningar i East Liberty, ett hårt överbelastat område på Pittsburghs East End, fick han genast resultat. Förarnas genomsnittliga restid för att komma till sina destinationer minskade med 25 procent, och de tillbringade 40 procent mindre tid på tomgång i trafikstockningar, som beskrivs i denna artikel från 2017.
Sedan dess har Smiths företag, Rapid Flow Technologies, installerat sin Surtrac-teknik för smart trafikledning i 22 nordamerikanska städer.
Till skillnad från vissa andra smarta trafiksystem, som uppdaterar ljusets timing med några minuters mellanrum baserat på den senaste trafiken, "Vi genererar tidsplanerna i realtid", förklarar Smith. "Så vi tittar på trafiken som närmar sig korsningen. Och sedan i realtid genererar vi en signaltidsplan för att flytta den trafiken genom korsningen. Så vi schemalägger faktiskt den faktiska trafiken på vägen."
Smarta trafiksignaler kan också dela sina trafikplaner med andra signaler längs rutten. "När en korsning väl bygger upp en tidsplan och börjar utföra den, kommer den att skicka till sina nedströmsgrannar, till exempel vilken trafik den förväntar sig att skicka sin väg enligt sitt schema", säger Smith.
Sådana smarta trafikljus kommer att bli ännu kraftfullare eftersom allt fler bilar och lastbilar använder uppkopplad fordonsteknik, vilket gör det möjligt för dem att kommunicera både med varandra och med infrastruktur som trafiksignaler.
"Om du föreställer dig en framtid där alla fordon är anslutna, eller alla resenärer är anslutna, så kommer det att bli en förändring för trafiksignalkontroll", säger Smith. Istället för att förlita sig på att upptäcka fordon när de kommer inom räckvidden av kameror, kommer smarta trafikljus till exempel att kunna fatta beslut baserat på meddelanden som de får från bilarna om deras plats och riktning, eller till och med hela deras planerade rutt i förskott. Men Smith tror att det kommer att ta ett par decennier innan det blir normen.
Smarta trafiksignaler kan till och med göra det säkrare att ha kompletta gator, där bilar och lastbilar delar gator med cyklister, fotgängare och människor som använder mobila enheter som skotrar. Ett smart trafikljus kan ha förmågan att upptäcka fotgängare i gathörn och beräkna hur mycket tid de behöver för att ta sig över en korsning på ett säkert sätt. Smith säger att hans företag arbetar på en smartphone-app för fotgängare med funktionshinder, som skulle kommunicera med smarta signaler.
"Om du rör dig med en rollator, eller något liknande, vet den hur lång tid du behöver ta dig över gatan," förklarar Smith. "Så den kommunicerar det till signalen i förväg, så att när du får grönt ljus kan du vara säker på att få tillräckligt med tid att passera."
Ett israeliskt företag, NoTraffic, som Time magazine placerade på sin lista över de 100 mest inflytelserika företagen 2022, tar ett något annat tillvägagångssätt. Istället för decentraliserade smarta trafiksignaler förser den städer med "plug and play" Internet of Things-sensorer för korsningar, som inkluderar kameror och radar, och kombinerar dem med ett molnbaserat Traffic Virtual Management Center.
"Vi är vana vid att vara uppkopplade hela tiden via våra smartphones eller klockor, få push-meddelanden i realtid om en annalkande snöstorm eller vår leverans från Amazon", förklarar Dvir Reznik, företagets vice vd för marknadsföring, via e-post. "Men majoriteten av trafikljusen i USA är inte anslutna till något nätverk - så om ett trafikljus inte fungerar, slås ut i hårt väder eller träffas under en olycka, skulle staden inte veta om det. I Dessutom är trafikljusen "inriktade" mot fordon, medan våra städer har anammat multimodala transportformer — gång, cykling, kollektivtrafik, tåg och mer. Vår plattform kan upptäcka alla trafikanter, förbättra trafikens jämlikhet och säkerhet, samtidigt som utsläppen minskar. "
"Att förbättra trafikens rättvisa och säkerhet är de viktigaste fördelarna med att implementera NoTraffic-plattformen, men sidofördelarna kan ha större inverkan framöver", säger Reznik. "Vi pratar mycket om den potentiella mobilitet som frigörs i våra samhällen, men infrastrukturen som krävs för att möta efterfrågan är helt enkelt inte ansluten till nätverket. Och det är där NoTraffic kommer in. Den första fördelen är synlighet och anslutning, i verkligheten tid. Möjligheten att veta hur många fordon, lastbilar, cyklister, fotgängare, bussar som passerade genom korsningen och optimera trafikflödet självständigt, i realtid."
Förutom att minska restid och väntetider vid trafiksignaler, säger Reznik att NoTraffic-systemet också bidrar till att göra gator säkrare.
"Vi visade också hur vår plattform potentiellt kan minska antalet förare som kör genom rött ljus med i genomsnitt nästan 80 procent, helt enkelt genom att optimera trafikflödet i realtid", säger han.
Även om användningen av adaptiva signalkontrollsystem vinner dragkraft i USA, är det fortfarande långt ifrån att vara allmänt accepterat och implementerat. En del av orsaken kan vara kostnad. Enligt webbplatsen Intelligent Transportation Systems (ITS) för US Department of Transportation är kostnaden för att distribuera vissa ITS-tekniker uppemot $20 000 per korsning, men siffrorna för dessa system varierar kraftigt beroende på plats och korsningsuppgraderingar som kan vara nödvändiga.
Icke desto mindre säger Reznik att smarta trafiksignaler kommer att bli ännu viktigare när förarlösa autonoma fordon kommer till stor användning, vilket transportexperter förutspår kommer att inträffa under de kommande decennierna.
"Vi är på väg in på en väg med bättre anslutningsmöjligheter inom alla områden, inklusive våra fordon," säger Reznik. "För att så småningom anta autonoma fordon i större skala måste vi utveckla infrastruktur som kan ansluta till enskilda fordon för bättre synlighet och säkerhet."
Nu är det intressantGenom att eliminera bortkastad tid i igensatt trafik kan smarta trafikljus spela en viktig roll i kampen mot klimatförändringar. En studie från 2022 av Juniper Research visade att smarta trafikledningssystem kan minska de globala utsläppen med 226 miljoner ton (205 miljoner ton) till 2027.
