自动驾驶普及后，过路口可能要多等“白灯”

在交通信号灯中加入一盏新的“白灯”，可以让自动驾驶车辆来帮助控制交通流量，并让非自动驾驶的人类司机知道路面的真实状况。

根据对交通状况的模拟计算，这种新方法能大大改善交叉路口的通行效率并减少燃料消耗。

北卡罗来纳州立大学土木、建筑和环境工程系副教授Ali Hajbabaie表示：“我们为交通路口提出的这个概念称为‘白灯阶段’，可以利用自动驾驶车辆本身的计算能力改善交通效率”。Hajbabaie是一篇发表于《IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems》的论文的通讯作者。

“‘白灯阶段’这个概念还包括一个新的交通信号灯，以便指引人类司机的通行。红灯停，绿灯行，而亮白灯时人类司机需要跟随前面的汽车前进。”

之所以需要提出“白灯阶段”的概念，是因为未来自动驾驶汽车将有可能具备同其他自动驾驶汽车以及同控制交通信号的计算机进行无线通信。当有足够多的自动驾驶汽车接近交叉路口时，白灯就会被激活。

白灯亮起就是在告诉人类司机，其周边的交通系统目前正在由自动驾驶汽车进行协调，帮助其他车辆更有效地通过交叉路口。任何由人类司机驾驶的非自动驾驶车辆只需要跟随前面的车辆通行即可：如果前面的车停下来，他们就停下来；如果前面的车通过交叉路口，他们就跟着通过。

当接近交叉路口的车辆大多由人类司机控制而不是自动驾驶算法控制时，交通灯将恢复到传统的绿-黄-红信号模式。

Hajbabaie表示：“将部分交通流量控制权授予自动驾驶汽车是一个相对新颖的想法，称为‘移动控制范式’。它可以用于协调任何涉及自动驾驶汽车的交通情况。但我们认为在交叉路口系统中加入‘白灯’这一概念很重要，因为它能够告诉人类司机附近车辆的控制状况，这样他们就知道自己在过路口时应该怎样做。

“除此之外，我们想要明确，这第四盏灯是什么颜色并不重要。重要的是，要有一个司机可以清楚识别的信号。”

研究人员在2020年首次提出了路口“白灯状态”的概念。不过，当时研究人员认为白灯状态的启用应依赖集中式的计算方法，由控制交通灯的计算机负责接收所有接近路口的自动驾驶汽车的信号输入，进行必要的统一计算，然后再告诉每辆自动驾驶汽车应该如何通过交叉路口。

Hajbabaie表示：“我们对这一概念进行了改进，在新论文中介绍了依赖于分布式计算的‘白灯状态’，能有效利用所有通过路口的自动驾驶汽车的计算资源来调配交通流量。

“这种分布式计算更有效，而且不太可能因为通信故障而中断。比如，如果自动驾驶汽车与交通灯之间的通信出现中断或时滞，分布式的计算方法仍然能够顺利地在自动驾驶汽车之间进行交通流量处理。"

为了测试分布式计算“白灯阶段”概念的性能，研究人员使用了微观交通模拟器进行测试及研究。这些模拟器作为复杂的计算模型，旨在复制现实世界中的交通情况，能细致到模拟个体车辆的行为。通过这些模拟器，研究人员得以比较有“白灯阶段”和没有“白灯阶段”的交叉路口的车辆交通行为，以及路面的自动驾驶汽车数量会如何影响这种行为。

Hajbabaie指出：“模拟器的计算结果告诉了我们几件事。首先，无论是否存在“白灯阶段”，自动驾驶汽车的存在都会改善交通流量。第二，在有自动驾驶汽车的情况下，“白灯阶段”的启用能进一步改善交通流量。这同时也减少了燃料消耗，因为车辆走走停停的情况变得更少。第三，处在“白灯阶段”的交叉路口，自动驾驶汽车所占的比例越高，车辆通过路口的速度就越快，总体油耗就越少。”

当处在“白灯阶段”启用时路口只有10-30%是自动驾驶汽车时，模拟计算的结果则发现其对交通流量的改善相对较小。不过，只要这一比例持续增加，“白灯阶段”的优势也会随之变得更加明显。

Hajbabaie认为：“也就是说，即使“白灯阶段”路口上只有10%的车辆是自动驾驶汽车，我们仍然能看到交通流量变得更加有效率。当10%的车辆是自动驾驶汽车时，交通延误将减少3%，而当这一数字是30%时，延误就会减少10.7%。”

研究人员承认，现有的自动驾驶汽车还不能马上就配合新的分布式计算方法，政府也不会在近期就为每个路口安装全新的交通灯。

Hajbabaie表示，“然而，‘白灯阶段’这一概念有各种我们可以采用的要素，只需对路口和现有的自动驾驶汽车稍作修改就可以应用。我们可以在特定地区试点这种新型交通流量管理方式。

“例如，港口会有大量的商业车辆出入。对其来说，交通流特别重要。商业车辆目前的自动驾驶车辆采用率更高，因此可以考虑在这种环境下进行试点，可能会有利于港口交通和商业运输的效率提升。”

本文作者：

Matt Shipman，北卡罗来纳州立大学研究通讯负责人

本文与Futurity合作发布，原载于世界经济论坛Agenda博客，转载请注明来源并附上本文链接。

翻译：陈达铿

编辑：江颂贤