ترافیک شهری در دوران هوش مصنوعی: چالش‌ها و راه‌حل‌ها
بسیاری از شهرهای جهان با چالش‌های ناشی از رشد جمعیت، افزایش خودروها و محدودیت منابع روبه‌رو هستند و در این شرایط، راهکارهایی همچون کنترل تطبیقی ترافیک می‌تواند نقش کلیدی در تحقق شهرهای پایدار و قابل‌زیست ایفا کنند.
Admin1
شهرهای هوشمند در سراسر جهان با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، رویکردهای خلاقانه‌ای را برای مدیریت جریان ترافیک شهری به‌کار گرفته‌اند. هدف اصلی این راهبردها، کاهش ازدحام، ارتقای ایمنی، بهبود کیفیت هوا و افزایش بهره‌وری زیرساخت‌های حمل‌ونقل است. ابزارهای مورد استفاده در این زمینه شامل هوش مصنوعی، حسگرهای لحظه‌ای، کنترل‌های تطبیقی، تحلیل ابرداده‌ها و سامانه‌های حمل‌ونقل عمومی یکپارچه هستند. یکی از مؤثرترین و پیشرفته‌ترین این راهکارها، کنترل تطبیقی چراغ‌های راهنمایی است که در شهر کپنهاگ دانمارک به‌طور گسترده اجرا شده و نتایج چشمگیری به همراه داشته است.
کنترل تطبیقی چراغ‌های راهنمایی، سیستمی است که زمان‌بندی چراغ‌ها را به‌صورت پویا و بر اساس شرایط لحظه‌ای ترافیک تنظیم می‌کند. این فناوری با استفاده از داده‌های دریافتی از حسگرهای نصب‌شده در تقاطع‌ها و الگوریتم‌های هوش مصنوعی، به‌طور مداوم وضعیت ازدحام، حجم وسایل نقلیه، تعداد دوچرخه‌سواران و اتوبوس‌ها را تحلیل و زمان سبز یا قرمز چراغ‌ها را بهینه‌سازی می‌کند. هدف این سیستم، کاهش زمان انتظار، افزایش سرعت عبور و کاهش توقف‌های غیرضروری در تقاطع‌هاست.
شهر کپنهاگ به‌عنوان یکی از پیشگامان جهانی در توسعه حمل‌ونقل پایدار، فناوری کنترل تطبیقی چراغ‌های راهنمایی را در قالب سامانه حمل‌ونقل هوشمند (ITS) در ۳۸۰ تقاطع شهری پیاده‌سازی کرده است که بخشی از راهبرد جامع این شهر برای دستیابی به بی‌طرفی کربن به‌شمار می‌رود. این چراغ‌های هوشمند با بهره‌گیری از داده‌های لحظه‌ای دریافتی از حسگرهای ترافیکی، سامانه‌های موقعیت‌یاب وسایل نقلیه عمومی و الگوریتم‌های هوش مصنوعی، زمان‌بندی چراغ‌ها را تنظیم می‌کنند.
نتایج اجرایی و تأثیرات زیست‌محیطی و اجتماعی
در سیستم کنترل تطبیقی چراغ‌های راهنمایی، دوچرخه‌سواران و اتوبوس‌ها به‌عنوان کاربران اولویت‌دار شناخته می‌شوند و در صورت تشخیص حجم بالای تردد یا وقوع رویدادهای خاص همچون مسابقات فوتبال، نمایشگاه‌ها یا تجمعات شهری، زمان چراغ سبز تا سقف ۳۰ ثانیه افزایش پیدا می‌کند.
این افزایش زمان موجب روان‌سازی ترافیک در ساعات اوج و کاهش توقف‌های غیرضروری می‌شود و به‌طور مستقیم شهروندان را به استفاده از شیوه‌های حمل‌ونقل پایدار همچون دوچرخه‌سواری و حمل‌ونقل عمومی ترغیب می‌کند. از نتایج کنترل تطبیقی چراغ‌های راهنمایی کپنهاگ، کاهش زمان سفر برای دوچرخه‌سواران تا ۱۰ درصد و برای اتوبوس‌ها تا ۲۰ درصد است که تجربه کاربری را بهبود بخشیده و سهم این دو گروه را در سفرهای شهری افزایش داده است.
از سوی دیگر، کاهش تعداد توقف‌ها در مسیرهای دوچرخه‌سواری، خطر تصادفات را کاهش داده و ایمنی را ارتقا داده است. این سیستم با ایجاد هماهنگی بین تقاطع‌های مجاور، امکان مدیریت یکپارچه جریان ترافیک در محورهای اصلی شهر را فراهم کرده و از طریق کاهش زمان‌های درجا ایستادن خودروها، به کاهش مصرف سوخت و انتشار آلاینده‌ها کمک کرده است.
برآوردها نشان می‌دهد که این سیستم سالانه حدود ۲۵ هزار تن دی‌اکسید کربن کمتر نسبت به وضعیت پیش از اجرا تولید می‌کند. همچنین مصرف انرژی چراغ‌های راهنمایی تا ۳۳ درصد کاهش یافته است، چرا که چراغ‌ها تنها در صورت نیاز فعال می‌شوند و زمان روشن‌بودن آن‌ها بهینه‌سازی شده است. این دستاوردها در راستای چشم‌انداز کپنهاگ برای تبدیل‌شدن به شهری با کربن صفر تا سال ۲۰۲۵ و تحقق هدف سهم ۷۵ درصدی دوچرخه، حمل‌ونقل عمومی و پیاده‌روی در سفرهای شهری است.
افزون بر این، چراغ‌های هوشمند کپنهاگ با سایر زیرساخت‌های شهری نیز یکپارچه شده‌اند؛ روشنایی مسیرهای دوچرخه‌سواری تنها زمانی فعال می‌شود که حرکت دوچرخه‌سواران تشخیص داده شود و این امر نیز موجب صرفه‌جویی در مصرف انرژی و افزایش ایمنی شبانه شده است. این سطح از هماهنگی و تطبیق‌پذیری، نشان‌دهنده بلوغ فنی و مدیریتی این شهر در بهره‌برداری از فناوری‌های هوشمند برای ارتقای کیفیت زندگی شهروندان است که کمک کرده است تا با رشد جمعیت ماهانه حدود هزار نفر، بدون افزایش ازدحام ترافیکی، خدمات شهری را حفظ کند.
سرمایه‌گذاری در این پروژه شامل ۱۳ میلیون یورو برای زیرساخت‌های چراغ‌های هوشمند و ۳۴ میلیون یورو برای سیستم‌های روشنایی شهری بوده است. برآوردهای اقتصادی نشان می‌دهد که منافع اجتماعی و اقتصادی حاصل از اجرای کامل این سیستم، حدود ۶۰۰ میلیون یورو خواهد بود که نشان‌دهنده بازده بالای سرمایه‌گذاری در فناوری‌های حمل‌ونقل هوشمند است.
تحلیل فنی و اقتصادی سیستم کنترل تطبیقی کپنهاگ
بر اساس داده‌های موجود و مطالعات انجام‌شده، سیستم کنترل تطبیقی چراغ‌های راهنمایی در کپنهاگ توانسته است تأخیرهای ترافیکی را به‌طور چشمگیری کاهش دهد. به‌عنوان نمونه، در روزهای کاری، کاهش چند هزار ساعت تأخیر در مجموع زمان انتظار وسایل نقلیه گزارش شده است. این کاهش تأخیر منجر به صرفه‌جویی روزانه در مصرف هزاران لیتر سوخت شده و انتشار آلاینده‌هایی همچون مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن و ترکیبات آلی فرار را به میزان هزاران گرم در روز کاهش داده است. این دستاوردها نه‌تنها به بهبود کیفیت هوا کمک کرده‌اند، بلکه موجب صرفه‌جویی اقتصادی چند میلیون یورویی در سال نیز شده‌اند.
از منظر فنی، سامانه کنترل تطبیقی چراغ‌های راهنمایی از الگوریتم‌های پیشرفته یادگیری ماشین بهره می‌گیرد تا الگوهای رفتاری و جریان‌های ترافیکی را به‌صورت پویا و دقیق تحلیل کند. این الگوریتم‌ها قادرند با استفاده از مدل‌های پیش‌بینی و تحلیل الگوهای تکرارشونده، رفتار وسایل نقلیه، حجم ترافیک، زمان‌های اوج و تغییرات لحظه‌ای در شبکه حمل‌ونقل شهری را شناسایی کنند و به آن واکنش نشان دهند.
داده‌های لحظه‌ای مورد نیاز این تحلیل‌ها از منابع متعددی از جمله حسگرهای فشار و حرارتی نصب‌شده در سطح تقاطع‌ها، دوربین‌های نظارتی مجهز به تشخیص حرکت و شمارش وسایل نقلیه و سامانه‌های موقعیت‌یاب وسایل حمل‌ونقل عمومی همچون اتوبوس‌ها و ترامواها جمع‌آوری می‌شوند. این داده‌ها به‌صورت مستمر و با حداقل تأخیر زمانی به مراکز پردازش ابری منتقل می‌شوند تا با استفاده از زیرساخت‌های محاسباتی قدرتمند، تحلیل‌های چندلایه و هم‌زمان روی آن‌ها انجام شود.
نتیجه این پردازش‌ها، تولید مجموعه‌ای از دستورهای کنترلی است که به‌صورت خودکار و بدون نیاز به مداخله انسانی، زمان‌بندی چراغ‌های راهنمایی را در هر تقاطع تنظیم می‌کند. این تنظیمات نه‌تنها بر اساس شرایط لحظه‌ای ترافیک انجام می‌شوند، بلکه با در نظر گرفتن پیش‌بینی‌های کوتاه‌مدت و الگوهای تاریخی، از بروز ازدحام‌های ناگهانی نیز جلوگیری می‌کنند.
یکی از قابلیت‌های کلیدی این سیستم، توانایی هماهنگ‌سازی عملکرد چراغ‌ها در تقاطع‌های مجاور است؛ به‌طوری‌که جریان ترافیک در محورهای اصلی شهر به‌صورت یکپارچه و هماهنگ مدیریت می‌شود. این هماهنگی موجب کاهش توقف‌های متوالی، افزایش سرعت متوسط حرکت و بهبود تجربه کاربری برای رانندگان و کاربران حمل‌ونقل عمومی می‌شود. این سیستم قابلیت تطبیق با تغییرات محیطی همچون شرایط آب‌وهوایی، رویدادهای شهری و تغییرات ناگهانی در حجم تردد را نیز داراست که آن را به ابزاری قدرتمند در مدیریت هوشمند ترافیک شهری تبدیل کرده است.
از نظر زیرساختی، چراغ‌های هوشمند نصب‌شده در کپنهاگ از تجهیزات کم‌مصرف و مقاوم در برابر شرایط جوی بهره می‌برند. سیستم‌های کنترل مرکزی نیز به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که امکان ارتقای نرم‌افزاری و افزودن قابلیت‌های جدید را در آینده فراهم می‌سازند. این انعطاف‌پذیری موجب شده است که شهر بتواند به‌تدریج دامنه پوشش سیستم را گسترش دهد و آن را با سایر سامانه‌های مدیریت شهری همچون کنترل آلودگی، ایمنی معابر و مدیریت بحران تلفیق کند.
تجربه موفق کپنهاگ در اجرای سیستم کنترل تطبیقی چراغ‌های راهنمایی، نمونه‌ای برجسته از کاربرد فناوری‌های هوشمند در مدیریت شهری است و نشان داده است که با استفاده از داده‌های لحظه‌ای، هوش مصنوعی و زیرساخت‌های منعطف، می‌توان به‌طور هم‌زمان اهداف زیست‌محیطی، اقتصادی و اجتماعی را محقق ساخت. کاهش زمان سفر، افزایش ایمنی، کاهش مصرف انرژی و ارتقای کیفیت هوا، تنها بخشی از دستاوردهای این سیستم هستند.
