Svakodnevna vožnja: kako smanjiti gužvu na cesti

Autonomni automobili potencijal će ostvariti tek s IOT (Internet of things) umrežavanjem i autonomnim prometom, usklađivanjem kretanja više vozila na istim prometnicama (što se može očekivati prvenstveno u ograničenim uvjetima, posebnim cestama itd). Jedan od ciljeva takve prometne mreže je povećanje prometne propusnosti, tj. umanjivanje prometnih gužvi. No, u tipičnoj situaciji kretanja sa semafora, jednostavnim obraćanjem pozornosti na usklađivanje kretanja vozila s mjesta i sami možemo doprinijeti takvom, lakšem prometu. Pretpostavimo da je za osjetno kvalitetniji promet dovoljno krenuti na zeleno, bez obzira na kojem se mjestu u koloni pred semaforom nalazili (naravno, unutar granica koje trenutna situacija dopušta). Slično se kretanje može vidjeti u prirodi (npr. pri sinkroniziranom letu jata ptica) ili se organizira (npr. konvoji). Od sličnih istraživanja možemo spomenuti japanski eksperiment (Sugiyama i suradnici, 2008.) koji je pokazao način stvaranja prometne gužve isključivo zbog variranja brzine kretanja pojedinih automobila u koloni, i modele prometnog zagušenja temeljene na dinamici fluida i valnoj dinamici, poput opažanja inženjera elektrotehnike Williama Beatyja. Povećanje prometne učinkovitosti kroz jednostavnu prilagodbu svakodnevnog ponašanja u prometu, usklađivanje vremena kretanja na zeleno svjetlo, provjereno je sljedećim eksperimentom.

Prometni eksperiment
Eksperiment se sastojao od mjerenja i usporedbe dva načina kretanja sa semafora, što je tipični događaj gradskog prometa.  Pri prvom, svakodnevno najčešćem načinu, nakon paljenja zelenog svjetla semafora kreće prvi automobil u koloni, drugi automobil u koloni kreće nakon što se pokrenuo prvi, treći automobil čeka na kretanje drugog i tako dalje; svaki automobil u koloni nakon prvog kreće tek nakon kretanja automobila ispred sebe. Drugi način je bio kretanje svih automobila na zeleno svjetlo, bez čekanja pojedinog vozača na kretanje automobila ispred sebe. Usporedba je obavljena na simuliranom raskrižju, kolonu je činilo šest automobila, a semafor su iz svojih vozila vidjeli svi vozači u koloni. Mjereno je vrijeme kretanja prvog posljednjeg vozila u koloni nakon paljenja zelenog svjetla i vrijeme potrebno za prolazak posljednjeg vozila kroz raskrižje nakon paljenja zelenog svjetla.

U prvom mjerenju vozačima je dana uputa da se ponašaju kao i inače u takvoj prometnoj situaciji, i vozili su na prvi opisani način, čekajući kretanje vozila ispred sebe. U drugoj fazi, vozačima je objašnjeno da ostave dovoljan razmak među vozilima (školska uputa, razmak dovoljan da vozač vidi stražnje kotače automobila ispred sebe) i svi krenu u isto vrijeme, odnosno, da svi krenu na zeleno svjetlo. Pri oba mjerenja vozačima nije najavljen broj repeticija vožnji, a obavljene su po 3 vožnje za oba načina kretanja.  Spomenimo kako su vozači na početku kolone reagirali, tj. kretali na zeleno svjetlo za oko jednu sekundu; ovdje su vozači bili svjesni da ih se promatra i pažnju usmjerili na izvršavanje zadatka (vidi: Hawthorne efekt), ali slično prosječno vrijeme opaženo je i u pravom prometu.

Rezultati
Drugi, istovremeni način kretanja pokazao je dvije jasne prednosti: manju inerciju kolone (brže pokretanje) i brži prolazak semafora/raskrižja (kraće zauzimanje prostora).

Prosječno vrijeme prolaska linije semafora svih šest automobila je za prvi, uobičajeni način vožnje iznosilo 13,7 sekundi. Posljednji vozač u koloni posljednji je i kretao, oko 7.5 sekundi nakon kretanja prvog. Za usporedbu, u prometu uživo opaženo vrijeme prolaska semafora/raskrižja u desetak slučajeva iznosilo je prosječno oko 14 s, a automobili na šestom mjestu u koloni od semafora kretali su s mjesta oko 5 sekundi nakon prvog. Prosječno vrijeme prolaska linije semafora svih šest automobila je za drugi, istovremeni način vožnje iznosilo 10,7 sekundi, a posljednji u koloni kretao je s mjesta oko 2,5 sekunde nakon prvog automobila u koloni. Prednost istovremenog kretanja je jasna: pri takvom kretanju, čitava kolona od šest automobila pokrene se s mjesta 5 sekundi brže i prolazi semafor 3 sekunde brže.

Osim skraćivanja vremena prolaska, pri istovremenom načinu kretanja primjetno je i smanjenje prostora ispred i unutar raskrižja kojeg kolona zauzima. Ukupna duljina korištenih automobila iznosila je oko 25 m, a prosječni razmak između njih pred semaforom iznosio je oko 2,5 m, što znači da je duljina kolone iznosila oko 37,7 m. Pri istovremenom kretanju ta se kolona ne razvlači (šesti automobil još stoji na mjestu 7,5 sekundi nakon paljenja zelenog svjetla, tj. 6,5 sekundi nakon što je prvi automobil već krenuo), nego ostaje relativno kompaktna kompozicija koja brže prolazi raskrižje, tj. oslobađa prostor prometnice.

Primjena
Ako kolona automobila istovremeno kreće na zeleno, primjetno se smanjuje zasićenost prometnica vozilima (skraćuje se vrijeme prolaska i brže se oslobađa prostor) i ukupna potrošnja goriva. Te bi dvije karakteristike istovremenog kretanja relativno lako mogle doprinijeti rasterećenju prometa, a primjena tog načina prometovanja pronašla bi svoje mjesto posebno u europskim gradovima. Premda već duže vrijeme postoji trend zabrane ili posebnog reguliranja prometa u centrima gradova, oni su i dalje posebno osjetljivi na promet. Centri većih europskih gradova često se temelje na drevnim tlocrtima s posljednjim revizijama u 19. stoljeću; današnja prometna učestalost i elementi poput pumpi i parkirališta lako premašuju kapacitet povijesne, ali i šire gradske prometne infrastrukture. Istovremeni način kretanja pomaže umanjivanju tog problema, a upravo će zato s autonomnim prometom postati i standard.

Dodatak: japanski dokaz
Japansku demonstraciju nastajanja “fantomskih” uzroka zastoja na cesti možete vidjeti na YouTube poveznici ovdje. Jedan automobil u koloni malo se previše približi automobilu ispred sebe, zatim malo previše uspori, pa i automobil iza reagira kočenjem, itd. Dok posljednji automobil u lancu uspori (ili se čak mora zaustaviti), automobil koji je prouzročio zastoj već odavno vozi dalje niz cestu, niti primjećujući da je iza došlo do potpunog zastoja. Slična je situacija sa semaforom; nakon paljenja zelenog svjetla, prvi auto u koloni može voziti već desetak sekundi prije nego se šesti ili sedmi pokrene s mjesta. Interval zelenog svjetla na semaforu završi prije nego se kraj kolone uopće pokrene s mjesta.