Éliminer les embouteillages inexpliqués

Tout le monde en a fait l'expérience : une sauvegarde misérable sur l'autoroute, qui, selon vous, doit être causée par un accident ou une construction jusqu'à ce qu'elle s'éclaircisse à un moment donné sans raison apparente.

De telles instabilités de flux de trafic ont été étudiées depuis les années 1930, mais bien qu'il existe une demi-douzaine de façons de les modéliser mathématiquement, peu a été fait pour les empêcher.

Berthold Horn, professeur d'informatique et d'ingénierie, a développé un nouvel algorithme pour atténuer les instabilités de la circulation. Il pense que cela pourrait être mis en œuvre avec une version modifiée des systèmes de régulateur de vitesse adaptatif disponibles dans de nombreuses voitures haut de gamme.

Des instabilités de la circulation surviennent, explique Horn, parce que les variations de vitesse sont amplifiées lorsqu'elles traversent une voie de circulation. Supposons que vous introduisiez une perturbation en freinant très fort pendant un instant, dit-il. Cela va se propager en amont et augmenter en amplitude au fur et à mesure qu'il s'éloigne de vous.

Une voiture avec régulateur de vitesse adaptatif utilise des capteurs pour surveiller la vitesse et la distance de la voiture qui la précède. Lorsque la circulation ralentit, la voiture ralentit automatiquement, revenant à sa vitesse programmée lorsque cela est possible.

Une voiture équipée du système de Horn surveillerait également, contre-intuitivement, la voiture derrière elle. Rester à peu près à mi-chemin entre les voitures devant et derrière signifie qu'une voiture n'aura pas à ralentir aussi fortement si celle de devant freine - et rend la voiture moins susceptible de passer des perturbations en amont.

Horn a découvert que cette approche pouvait être modélisée à l'aide de ce qu'on appelle l'équation des ondes amorties, qui décrit comment les oscillations, telles que les ondes se propageant dans un fluide lourd, disparaissent avec la distance. Une fois qu'il a eu une description mathématique de son système dynamique, il a utilisé des techniques standard en théorie du contrôle pour démontrer que son algorithme pouvait stabiliser la chaîne de véhicules en mouvement.

Embouteillage à Singapour

Bien sûr, l'algorithme de Horn ne fonctionne que si un grand pourcentage de voitures l'utilise. Et les télémètres laser et les systèmes radar utilisés dans les systèmes adaptatifs de régulation de vitesse existants sont relativement coûteux.

Mais les appareils photo numériques sont bon marché et de nombreuses voitures les utilisent déjà pour surveiller les angles morts des conducteurs. Le principal domaine de recherche de Horn est la vision par ordinateur, et son groupe a déjà publié des travaux sur l'extraction d'informations sur la distance et la vitesse à partir d'une seule caméra.

Étrangement, dit-il, alors qu'il est difficile pour une caméra monoculaire d'obtenir la distance avec précision sans informations supplémentaires, et qu'il est difficile d'obtenir la vitesse avec précision sans informations supplémentaires, le rapport peut être obtenu. Horn cherche à savoir si son algorithme pourrait utiliser uniquement ce rapport, plutôt que des informations absolues sur la vitesse et la distance.

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