Kruispunten zonder stoplichten

ACHTERGROND - Iedereen kan zich inmiddels iets voorstellen bij treintjes van zelfrijdende auto’s die in de toekomst over onze snelwegen rijden. Maar straks rijden die auto’s ook door de stad, een iets ingewikkeldere verkeerssituatie met lastige obstakels: kruispunten. Leonie Walta legt uit dat het mogelijk is.

De grote vraag is wie straks op die kruispunten het verkeer gaat regelen. Je kunt natuurlijk verkeerslichten plaatsen die de auto’s vertellen of ze op rood of groen staan, zodat de auto’s weten wanneer ze veilig het kruispunt kunnen passeren. Maar het kan nog veel slimmer. Auto’s kunnen namelijk aan elkaar of aan een centrale computer gegevens sturen over hun route, huidige locatie en huidige snelheid, en op basis daarvan kan het verkeer veel efficiënter worden geregeld. Dat betekent kortere reistijden en minder brandstofgebruik.

Het regelen van het verkeer op een kruispunt komt neer op het oplossen van een planningsprobleem – welke auto mag op welk moment van de schaarse ruimte op het kruispunt gebruikmaken – met als belangrijkste voorwaarde dat auto’s niet met elkaar in botsing mogen komen. Op het 16th International IEEE Conference on Intelligent Transport Systems – een congres waar geavanceerde sensortechnologie en ingewikkelde algoritmes je om de oren vliegen – presenteerden onderzoekers diverse oplossingen voor dat probleem. Die verschilden vooral in de verdeling van de verantwoordelijkheid tussen een centrale computer die het verkeer regelt – een kruispuntmanager – en de auto’s zelf.

Onderzoekers van de Ecole Polytechnique Fédérale in Lausanne presenteerden een oplossing zonder kruispuntmanager waarin zelfrijdende auto’s hun eigen optimale pad zelf bepalen op basis van data van de andere voertuigen rond het kruispunt. De auto’s wisselen dus data uit, maar werken verder niet samen. Technisch kan dat wel – vliegtuigen werken bijvoorbeeld al samen om botsingen te voorkomen. Dat uitgangspunt gebruikten onderzoekers van Chalmers University of Technology in Gothenburg bij het ontwerp van hun kruispuntmanager. Die krijgt de data van alle voertuigen binnen, maar legt vervolgens de controle bij de voertuigen zelf neer. Die krijgen een beurt toegewezen waarna ze zelf mogen bepalen hoe ze het kruispunt passeren. In de oplossing van onderzoekers van de Université de Technologie van Belfort-Montbéliard krijgen de auto’s nog meer instructies, en bepaalt de kruispuntmanager ook de snelheid en versnelling die ze moeten aanhouden.

Deze studies verkennen vooral de oplossingsrichtingen, en besteden maar beperkt aandacht aan de effecten op reistijd en brandstofgebruik. Daar gingen onderzoekers van de University of California in Riverside juist wel op in. Zij leggen een zware rol neer bij de kruispuntmanager, maar constateerden dat het communiceren met alle individuele auto’s resulteert in een communicatieoverload. Daarom beschouwden ze ook treintjes van elektronisch gekoppelde voertuigen waarvan alleen het voorste voertuig contact heeft met de kruispuntmanager. Dat leidde tot een totale vermindering van de reistijd rond het kruispunt met 30% ten opzichte van een kruispunt met verkeerslichten, en een vermindering van de CO2-uitstoot en brandstofgebruik met 23%. Een mooi resultaat, maar vanwege het rijden met treintjes waarschijnlijk niet toepasbaar in bijvoorbeeld drukke stedelijke gebieden.

Wat nu de beste oplossing is, daar geven de onderzoekers nog geen antwoord op. Ze verkennen nu nog met name de technische mogelijkheden. Persoonlijk denk ik niet dat de oplossing van onderzoekers van de University of Texas, Austin kans maakt; zij stellen voor om een veiling te organiseren om te bepalen wie als eerste een four-way-crossing op mag rijden. De auto’s achter de voorste auto mogen bieden om die voorste auto als eerste van de vier te laten vertrekken. Daardoor komen zij wellicht zelf ook eerder aan de beurt. Dit is mogelijk dankzij snelle computersystemen waarin mensen hun voorkeuren kunnen invoeren, en bedragen kunnen betalen. Iedereen zou daarvoor een maandelijks kruispuntenbudget moeten krijgen om te voorkomen dat de rijken teveel voordeel hebben. Creatief bedacht maar toch moeilijk serieus te nemen.