紅綠燈也可以很智能

盧昌海

汽車是現(xiàn)代社會不可或缺的工具。不過，很多人在享受汽車便利的同時，也深受交通堵塞之苦。堵車，堵車，經(jīng)常聽到大家有這樣的抱怨。交通堵塞不僅耽誤時間，影響心情，更是會帶來損失。美國號稱“車輪上的國家”，每年因交通堵塞帶來的經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)1000億美元，浪費的汽油約有100億升，累計浪費的時間約有50年，而且還導(dǎo)致大量額外的空氣污染。

為緩解交通堵塞問題，人們想過很多辦法，什么限制單雙號出行，低碳出行，公交專線，世界無車日等等，其中優(yōu)化紅綠燈系統(tǒng)算是一項重要措施了。比如，對主干道上的紅綠燈進(jìn)行協(xié)調(diào)，使得車子行進(jìn)時前方的信號逐次轉(zhuǎn)綠。不過，這種令人賞心悅目的紅綠燈協(xié)調(diào)所依據(jù)的通常是高峰時段的車流規(guī)律，在其他時段的效果就沒有那么好，而且為了保障主干道的交通，常常會過分犧牲其他道路。

除了這種依據(jù)固定程序運作的紅綠燈系統(tǒng)外，人們還研究過其他系統(tǒng)，比如由車流量的大小來確定紅綠燈的轉(zhuǎn)換，使車流量大的道路為綠燈。這類系統(tǒng)被稱為局部優(yōu)化系統(tǒng)。不過，讓車流量大的道路為綠燈，這一方法看起來是優(yōu)化了，實則并非良策。因為在一個方向的車流量持續(xù)很大時，它往往會使另一個方向的紅燈時間太長；而在兩個方向的車流量彼此接近時，它又往往會使紅綠燈的轉(zhuǎn)換太過頻繁，以至于無法有效地疏減車流。

看來，這紅綠燈的優(yōu)化問題也真是傷腦筋！當(dāng)然，總有一些人愿意為這些傷腦筋的事買單。德國研究者萊默和赫爾賓就在為紅綠燈緩解交通壓力的問題努力著，并且取得了一些成果。

萊默等人的努力從原理上講其實很簡單，就是將紅綠燈的轉(zhuǎn)換設(shè)計得更聰明一些，更智能一點。具體地說，是以紅燈方向的車流量達(dá)到一定數(shù)量作為紅燈轉(zhuǎn)為綠燈的條件，并且該數(shù)量并非簡單地以大于綠燈方向的車流量為標(biāo)準(zhǔn)（即并非總是為車流量大的道路開綠燈），而是隨紅燈的持續(xù)時間而變，持續(xù)時間越長，該數(shù)量越小。這是什么意思呢？就是說紅燈的持續(xù)時間越長，轉(zhuǎn)為綠燈所需的車流量就越小，也就是越容易轉(zhuǎn)為綠燈。不僅如此，當(dāng)紅燈的持續(xù)時間長到一定程度時，紅燈方向哪怕只有一輛車，也可獲得綠燈，從而避免了因一個方向的車流量持續(xù)很大而使另一個方向的紅燈時間太長的問題。同時，這也意味著紅燈剛開始時，會因該數(shù)值較大而不容易轉(zhuǎn)為綠燈，從而避免了紅綠燈轉(zhuǎn)換過于頻繁的問題。

此外，這一設(shè)計還自動保證了車流量大的道路獲得較大比例的綠燈時間，因為它會更容易、更快地滿足紅燈轉(zhuǎn)為綠燈的條件。為了讓紅綠燈在各個時段都“聰明”，萊默等人還在高峰或低谷時段，對該數(shù)值進(jìn)行整體性的上調(diào)或下調(diào)。最后，在各方向的車流量都極低的情況下，萊默等人的設(shè)計還會自動轉(zhuǎn)入普通的局部優(yōu)化系統(tǒng)，讓車流量大的道路為綠燈，從而避免在半夜空蕩蕩的街上遇到紅燈的情形，而這在現(xiàn)有的紅綠燈系統(tǒng)下是很常見的。

那么，這種設(shè)計的效果如何呢？萊默等人進(jìn)行了模擬。他們以德國城市德累斯頓的一個繁忙街區(qū)為模擬對象。那里有十幾個間距不等的紅綠燈，火車、有軌電車、公交車一應(yīng)俱全，還有大量行人及其他車輛，交通狀況特別復(fù)雜，現(xiàn)有紅綠燈系統(tǒng)的表現(xiàn)特別不佳。萊默等人的模擬顯示，他們的設(shè)計可以使平均交通延誤時間減少10%～30%。

不過，以現(xiàn)有紅綠燈系統(tǒng)表現(xiàn)特別不佳的街區(qū)作為比較對象恐怕不是最有說服力的，萊默等人的設(shè)計還需要更多的模擬乃至在實際情形的檢驗下才能真正確定其效果。但是，起碼從思路上講，他們的設(shè)計是頗有希望的。也許在不太遙遠(yuǎn)的將來，紅綠燈系統(tǒng)將會迎來系統(tǒng)性的改良，而人們的出行也將變得稍稍通暢一些。