HumanLight: Eine smarte Verkehrs Lösung
Ein neues System, um den Verkehrsfluss zu verbessern, indem Fahrgemeinschaften gefördert werden.
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Inhaltsverzeichnis
Verkehrsstaus sind ein grosses Problem in vielen Städten. Viele Leute entscheiden sich dafür, alleine zu fahren, was zu mehr Fahrzeugen auf der Strasse und mehr Verschmutzung führt. Neue Technologien können helfen, Fahrgemeinschaften zu fördern, bei denen mehrere Passagiere ein Fahrzeug teilen, um dieses Problem zu entschärfen. Dieses Papier stellt HumanLight vor, einen neuen Ansatz zur Optimierung von Verkehrsampeln, der Fahrgemeinschaften belohnt und darauf abzielt, den Verkehrsfluss insgesamt zu verbessern.
Das Problem mit Ein-Personen-Fahrzeugen
Ein-Personen-Fahrzeuge (SOVs) sind unter Pendlern beliebt, tragen aber zu Staus und Verschmutzung bei. Mit immer mehr Leuten, die Autos besitzen, besonders nach der COVID-19-Pandemie, sind unsere Strassen voller als je zuvor. Gleichzeitig ist die Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel wegen Sicherheitsbedenken zurückgegangen. Das Ziel ist es, mehr Leute dazu zu bringen, Fahrgemeinschaften zu bilden oder öffentliche Verkehrsmittel zu nutzen, was helfen kann, die Anzahl der Autos auf der Strasse zu reduzieren.
Fahrgemeinschaften, bei denen Leute eine Fahrt im gleichen Fahrzeug teilen, können die Emissionen, den Verkehr und die Reisezeiten erheblich reduzieren. Dieses System kann sowohl der Umwelt als auch den Einzelnen zugutekommen, indem es die Reisekosten senkt.
Der Ansatz: HumanLight
HumanLight ist ein innovatives System, das dazu konzipiert ist, Verkehrsampeln effektiver zu steuern. Es fördert Fahrgemeinschaften, indem es Fahrzeugen mit mehr Passagieren Vorrang gewährt. Dieses System nutzt Reinforcement Learning, eine Art Künstliche Intelligenz, die den Verkehrsampeln hilft, aus Echtzeitdaten zu lernen.
Die Hauptziele von HumanLight sind:
- Die Anzahl der Leute zu erhöhen, die Fahrgemeinschaften bilden und öffentliche Verkehrsmittel nutzen.
- Verzögerungen an Verkehrsampeln zu reduzieren.
- Das Verkehrsmanagement menschenzentrierter zu gestalten, indem der Fokus auf Menschen und nicht nur auf Fahrzeugen liegt.
Verständnis der Verkehrsampelsteuerung
Traditionell werden Verkehrsampeln mit festen Zeiten oder aktiven Methoden gesteuert. Feste Zeiten basieren auf einem festgelegten Zeitplan, der sich nicht nach den aktuellen Verkehrsbedingungen ändert. Aktive Methoden verlassen sich auf Sensoren, um den Verkehrsfluss zu erkennen, folgen jedoch weiterhin vorbestimmten Plänen. Beide Methoden können ineffektiv sein, um mit der unvorhersehbaren Natur des realen Verkehrs umzugehen.
Reinforcement Learning ermöglicht es Verkehrsampeln, sich anzupassen und aktiv auf sich ändernde Bedingungen zu reagieren. Das Verkehrssystem kann lernen, welche Signalzeiten unter unterschiedlichen Verkehrssituationen am besten funktionieren, um den Fluss der Menschen an Kreuzungen zu optimieren.
Die Bedeutung von Fahrgemeinschaften
Fahrgemeinschaftsservices gewinnen an Beliebtheit, da sie flexible und erschwingliche Transportoptionen bieten. Diese Dienste, wie Mitfahrgelegenheiten, erlauben es Pendlern, Fahrten zu teilen und die Anzahl der Fahrzeuge auf der Strasse zu reduzieren.
In vielen städtischen Gebieten können Fahrgemeinschaften zu kürzeren Reisezeiten, niedrigeren Kosten und einem geringeren Umwelteinfluss führen. Fahrgemeinschaften zu fördern ist entscheidend für eine nachhaltige Stadtentwicklung, um Städte lebenswerter zu machen und Staus zu verringern.
Die Rolle der Technologie
Jüngste Fortschritte in der Technologie, wie Echtzeitdatenübertragung und verbesserte Algorithmen, erleichtern die Umsetzung besserer Verkehrsmanagementlösungen. HumanLight nutzt diese Technologien, um ein intelligenteres und effizienteres System zur Steuerung von Verkehrsampeln zu schaffen.
Durch die Verwendung von Daten aus verschiedenen Quellen, wie Verkehrssensoren und Passagierzählungen, passt HumanLight die Timing der Ampeln an, um Fahrzeugen mit mehr Passagieren Vorrang zu geben. So wird sichergestellt, dass Fahrgemeinschaften belohnt werden, was letztendlich den Verkehrsfluss verbessert.
Hauptmerkmale von HumanLight
HumanLight zeichnet sich durch seine einzigartigen Merkmale aus:
- Dezentrale Steuerung: Jede Verkehrsampel arbeitet unabhängig, lernt aber aus gemeinsamen Erfahrungen, was skalierbare Lösungen an mehreren Kreuzungen ermöglicht.
- Aktive Fahrzeuge: Dieses Konzept bezieht sich auf Fahrzeuge, die nah genug an der Kreuzung sind, um den Verkehrsfluss zu beeinflussen. Indem sich HumanLight auf aktive Fahrzeuge konzentriert, kann es die Signalzeiten besser an die Echtzeitbedingungen anpassen.
- Gerechte Zuweisung von Grünzeiten: HumanLight weist Fahrzeugen mit höherer Belegung mehr Grünlichtzeit zu und fördert somit Fahrgemeinschaften.
Bewertung der Leistung von HumanLight
Die Effektivität von HumanLight wird durch den Vergleich mit traditionellen Verkehrssteuerungsmethoden bewertet. Verschiedene Szenarien werden getestet, einschliesslich unterschiedlicher Niveaus der Akzeptanz von Fahrgemeinschaften, um zu sehen, wie gut HumanLight unter verschiedenen Bedingungen abschneidet.
Die Ergebnisse zeigen, dass HumanLight zu erheblichen Verbesserungen sowohl bei den Reisezeiten von Personen als auch beim gesamten Verkehrsfluss an Kreuzungen führt. Das System zeigt eine bessere Leistung, wenn die Anzahl der Fahrzeuge, die Fahrgemeinschaften bilden, steigt.
Die Zukunft der urbanen Mobilität
Während sich Städte weiterentwickeln, wird die Notwendigkeit effizienter Verkehrssysteme immer wichtiger. HumanLight bietet einen Weg zu einer nachhaltigeren urbanen Mobilität, indem es Fahrgemeinschaften fördert und das Verkehrsmanagement optimiert.
Politiker können die Erkenntnisse aus dem HumanLight-System nutzen, um gemeinsame Transportmöglichkeiten zu fördern und den öffentlichen Nahverkehr zu verbessern. Indem man Menschen über Fahrzeuge priorisiert, können Städte attraktiver und weniger überfüllt werden.
Fazit
HumanLight stellt einen transformativen Ansatz zur Steuerung von Verkehrsampeln dar. Indem der Fokus auf Menschen gelegt und Fahrgemeinschaften gefördert werden, verbessert dieses System nicht nur den Verkehrsfluss, sondern hilft auch, den Umwelteinfluss zu reduzieren. Mit den Fortschritten in der Technologie werden Strategien wie HumanLight entscheidend sein, um die Zukunft der urbanen Mobilität zu gestalten.
Titel: HumanLight: Incentivizing Ridesharing via Human-centric Deep Reinforcement Learning in Traffic Signal Control
Zusammenfassung: Single occupancy vehicles are the most attractive transportation alternative for many commuters, leading to increased traffic congestion and air pollution. Advancements in information technologies create opportunities for smart solutions that incentivize ridesharing and mode shift to higher occupancy vehicles (HOVs) to achieve the car lighter vision of cities. In this study, we present HumanLight, a novel decentralized adaptive traffic signal control algorithm designed to optimize people throughput at intersections. Our proposed controller is founded on reinforcement learning with the reward function embedding the transportation-inspired concept of pressure at the person-level. By rewarding HOV commuters with travel time savings for their efforts to merge into a single ride, HumanLight achieves equitable allocation of green times. Apart from adopting FRAP, a state-of-the-art (SOTA) base model, HumanLight introduces the concept of active vehicles, loosely defined as vehicles in proximity to the intersection within the action interval window. The proposed algorithm showcases significant headroom and scalability in different network configurations considering multimodal vehicle splits at various scenarios of HOV adoption. Improvements in person delays and queues range from 15% to over 55% compared to vehicle-level SOTA controllers. We quantify the impact of incorporating active vehicles in the formulation of our RL model for different network structures. HumanLight also enables regulation of the aggressiveness of the HOV prioritization. The impact of parameter setting on the generated phase profile is investigated as a key component of acyclic signal controllers affecting pedestrian waiting times. HumanLight's scalable, decentralized design can reshape the resolution of traffic management to be more human-centric and empower policies that incentivize ridesharing and public transit systems.
Autoren: Dimitris M. Vlachogiannis, Hua Wei, Scott Moura, Jane Macfarlane
Letzte Aktualisierung: 2023-04-05 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2304.03697
Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2304.03697
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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