每天，駕駛員們都需要忍受因道路建設或十字路口事故導致的交通堵塞。因此，人們對自動駕駛汽車的未來充滿了希望，期望智能交通系統(tǒng)能夠提供平穩(wěn)的交通、提高安全性，帶來各種經濟和環(huán)境效益。

（圖片來源：亞利桑那州立大學）

據外媒報道，美國亞利桑那州立大學Ira A. Fulton工程學院的計算機科學系教授Aviral Shrivastava表示：“當然，此種轉變不會突然發(fā)生。在很長的一段時間內，自動駕駛和人工駕駛汽車會并存。因此，我們必須研發(fā)交通管理系統(tǒng)來適應非常復雜的互動關系，十字路口更是需要此種系統(tǒng)?！?/p>

根據美國聯(lián)邦高速公路管理局（Federal Highway Administration）的數據，道路網絡研究主要集中于十字路口，因為超過一半的交通傷亡事故都發(fā)生在十字路口或附近。因此，最近有120多項與自動駕駛汽車相關的研究都研究了如何在十字路口保證交通通暢。

Shrivastava解釋表示，整個過程涉及一臺稱為十字路口管理器（IM）的計算機。當每輛車駛近十字路口時，就會與IM聯(lián)系，并說出類似這樣的話：“我現在在這個地方，以這個速度行駛，我想直走或左轉，經過你的十字路口?！?然后，IM會為這輛車預定好時間，以便其在特定的時間、以特定的車速、按特定的路線經過十字路口，同時也確保其不會與事先預定也要駛近同一區(qū)域的車輛相撞。

在接收到預定數據點后，駛近的車輛會確定到達十字路口的最佳路徑，并讓IM知道其計劃。該計劃實質上是一個位置-時間圖，指定了汽車在任何時間點的位置。然后，該輛駛近的車可以遵循計劃的軌跡到達十字路口，并繼續(xù)遵循指示穿過十字路口。但是，如果事情沒有按照計劃進行呢？

Shrivastava則表示：“我們的算法可以讓汽車在不停車的情況下，高效地穿過十字路口。但是在實際中的應用如何呢？如果我們想要在現實世界中采用十字路口管理系統(tǒng)，就需要系統(tǒng)非常強大，能夠應對多種故障?！?/p>

想象一下，一臺IM對駛近的車輛發(fā)出了詳細的指示，但是該車沒有按照計劃行駛。也許需要在到達十字路口之前采取規(guī)避動作，以避免發(fā)生碰撞；也可能是傳感器出現了問題，導致誤報了車速或位置。

Shrivastava表示：“不管原因是什么，車輛只會做該做的，而不是預期需要做的。因此，我們需要一個足夠強大的系統(tǒng)，即使面對此類不確定性，也能讓汽車安全地穿過十字路口?！?/p>

（圖片來源：亞利桑那州立大學）

因此，Shrivastava與團隊研發(fā)了一種算法，用于處理車輛在穿過十字路口時，突然開始加速或剎車的情況。該研究在概念上與之前的研究有所不同，以前的研究創(chuàng)造的IM算法只能在理想的環(huán)境中運行。研究人員研發(fā)的算法R2IM是一種強大且具有彈性的十字路口管理系統(tǒng)，能夠允許車輛做出任意的行為，同時保證所有車輛的安全。

研究人員表示：“我們的方法采用了一個監(jiān)控系統(tǒng)，如安裝在十字路口的攝像頭，能夠探測如果車輛沒有遵循預期軌跡所超出的公差極限。如果發(fā)生此種情況，十字路口管理員會認為那輛車是一個“流氓”。”

然后，IM會向所有駛近的車輛發(fā)出警報，告知可能會發(fā)生的緊急情況，車輛也可以做出相應的反應。其實，通過為所有駛近的車輛安排穿過十字路口的時間，也已經保證了安全性。即使車輛在任何時間點失控，也有足夠的內置緩沖區(qū)，也不可能發(fā)生事故。

該研究團隊還評估了R2IM算法的功能，方法是建立一個1/10比例的十字路口模型，并向在此場景中行駛的小型電動自動駕駛車輸入故障，迫使車輛在行進軌道上意外加速或減速，從而使IM證明其不會讓任何車輛處于危險中。

Khayatian表示：“然后，我們通過計算機模擬了各種交通模式，驗證了我們的方法在真實十字路口的可擴展性。在20個小時的交通中，總共輸入了500個故障，其中110個故障可能會導致事故。不過，我們的算法成功避免了所有的碰撞?！?/p>

最后，該團隊確認，一旦緊急情況得到解決，一輛失控的車輛離開或被移開該區(qū)域后，該算法可以讓IM恢復十字路口的正常運行。