Ingenieros de transporte de la Universidad Estatal de Carolina del Norte están proponiendo una nueva luz en los semáforos, una luz blanca adicional al rojo, verde y naranja, que ayudará a un mejor control de flujo de tráficos en un escenario donde tengamos que convivir con los vehículos autónomos en las carreteras.
El concepto que proponen los ingenieros, que denominan como ‘fase blanca’, es aprovechar la potencia de cálculo de los propios vehículos autónomos para facilitar el control del tráfico en las intersecciones. Esta aproximación incluye el añadir una nueva luz blanca en las señales y semáforos, para que los conductores humanos sepan lo que deben hacer. Las luces rojas seguirán significando ‘stop’. Las luces verdes seguirán significando ‘adelante’. Y las luces blancas indicarán a los conductores humanos que simplemente sigan al coche que tienen delante. En simulaciones computacionales, el nuevo planteamiento mejora significativamente el tiempo de paso por las intersecciones y reduce el consumo de combustible.
El concepto de fase blanca se basa en la posibilidad de que los vehículos inteligentes se comuniquen inalámbricamente entre sí y con el ordenador que controla el semáforo. Cuando un número suficiente de vehículos se acerque a la intersección, se activará la luz blanca. La luz blanca es una señal de que los vehículos están coordinando sus movimientos para facilitar el paso por la intersección de forma más eficiente. Los vehículos no automatizados -los conducidos por una persona- simplemente tendrían que seguir al vehículo que les precede: si el coche que les precede se detiene, ellos se detienen; si el coche que les precede atraviesa la intersección, ellos atraviesan la intersección.
Cuando el número de vehículos que se acercan a la intersección es excesivo y está controlado por los conductores, en lugar de por los vehículos, el semáforo vuelve al patrón convencional verde-naranja-rojo.
“Conceder parte del control del tráfico a los vehículos es una idea relativamente nueva, denominada paradigma de control móvil. Puede utilizarse para coordinar el tráfico en cualquier situación en la que intervengan vehículos. Pero creemos que es importante incorporar el concepto de luz blanca en las intersecciones porque informa a los conductores humanos de lo que está pasando, para que sepan lo que deben hacer al acercarse a la intersección. Y, para que quede claro, el color de la ‘luz blanca’ no importa. Lo importante es que haya una señal claramente identificable por los conductores”, explica Ali Hajbabaie, autor de la investigacióny profesor asociado de Ingeniería Civil, de la Construcción y Medioambiental en NC State.
Los investigadores ya habían introducido un concepto de intersección de tráfico con ‘fase blanca’ en 2020. Sin embargo, ese concepto inicial se basaba en un enfoque informático centralizado, en el que el ordenador que controlaba el semáforo era responsable de recibir las entradas de todos los vehículos autónomos que se acercaban, realizar los cálculos necesarios y, a continuación, indicar a los vehículos autónomos cómo debían proceder a través de la intersección.
«Hemos mejorado ese concepto y este artículo describe un concepto de fase blanca que se basa en la informática distribuida, es decir, en el uso efectivo de los recursos informáticos de todos los vehículos para dictar el flujo del tráfico. Esto es más eficaz y menos propenso a sufrir fallos de comunicación. Por ejemplo, si se produce una interrupción o un retraso en la comunicación con el semáforo, el método de computación distribuida podría seguir gestionando el flujo de tráfico sin problemas”, afirma Hajbabaie.
Para probar el rendimiento del concepto de fase blanca de computación distribuida, los investigadores utilizaron simuladores de tráfico microscópico. Estos simuladores son modelos computacionales complejos diseñados para reproducir el tráfico real hasta el comportamiento de cada vehículo. Con estos simuladores, los investigadores pudieron comparar el comportamiento del tráfico en las intersecciones con y sin fase blanca, así como la influencia del número de vehículos en ese comportamiento.
“Las simulaciones nos dicen varias cosas. En primer lugar, los vehículos autónomos mejoran la fluidez del tráfico, independientemente de la presencia de la fase blanca. En segundo lugar, si hay vehículos autónomos, la fase blanca mejora aún más la fluidez del tráfico. Esto también reduce el consumo de combustible, porque hay menos tráfico de parada y arranque. En tercer lugar, cuanto mayor sea el porcentaje de vehículos autónomos en una intersección con fase blanca, más rápido circulará el tráfico por la intersección y mejores serán las cifras de consumo de combustible”, detalla Hajbabaie.
Cuando sólo entre el 10% y el 30% del tráfico en una intersección con fase blanca estaba compuesto por vehículos autónomos, las simulaciones mostraron mejoras relativamente pequeñas en la fluidez del tráfico. Pero a medida que aumentaba el porcentaje de vehículos en fase blanca, también lo hacían los beneficios.
“Dicho esto, incluso si sólo el 10% de los vehículos en una intersección de fase blanca son autónomos, todavía se ven menos retrasos. Por ejemplo, cuando el 10% de los vehículos son autónomos, los retrasos se reducen un 3%. Cuando el 30% de los vehículos son autónomos, los retrasos se reducen un 10,7%”, aclara Hajbabaie.
Los investigadores reconocen que los vehículos autónomos no están preparados para adoptar mañana el nuevo enfoque de computación distribuida, ni los gobiernos van a instalar semáforos completamente nuevos en cada intersección en un futuro inmediato. Sin embargo, hay varios elementos del concepto de fase blanca que podrían adoptarse con pequeñas modificaciones tanto en las intersecciones como en los vehículos.
“Por ejemplo, los puertos tienen un gran volumen de tráfico de vehículos comerciales, para los que la fluidez del tráfico es especialmente importante. Los vehículos comerciales parecen tener tasas más altas de adopción de vehículos autónomos, por lo que podría haber una oportunidad para implementar un proyecto piloto en ese entorno que podría beneficiar el tráfico portuario y el transporte comercial”, apunta Hajbabaie.
Los resultados de la investigación fueron publicados recientemente en IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems con el título: «White Phase Intersection Control Through Distributed Coordination: A Mobile Controller Paradigm in a Mixed Traffic Stream».
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