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交通號誌燈模擬:省時省油的好方法

昱夫
・2014/08/04 ・1248字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 517 ・六年級
Traffic light tree. Credit: William Warby
Traffic light tree. Credit: William Warby

每天傍晚5~7點,卡在車陣中的我總是感到焦躁不安,既煩悶又空虛,望向前方的紅綠燈,竟然給我ㄧ片通紅⋯⋯逢年過節,有些路段要移動5公尺甚至得耗上半小時以上,簡直是煉獄。

長時間的塞車消磨人心也浪費汽油,更會排放出多餘的廢氣造成污染。你應該有過這樣的疑惑,為什麼紅燈老是在交通擁塞時一直亮起呢?難道沒有好的號誌設定可以讓交通變得更順暢嗎?其實,這類複雜的網絡問題早已有許多理論模型被提出,其中一些是以縮短交通時間為目的,另外也有部份是針對汽油消耗最佳化的模型,只是以往這兩者鮮少被混合應用在同ㄧ個模型上。

前些日子,麻省理工(Massachusetts Institute of Technology, MIT)的Carolina Osorio團隊,發展了ㄧ套新的交通號誌演算模型,可以結合交通時間與燃料消耗兩個因素,來達到最佳化效果[1]。他們以瑞士的洛桑(Lausanne)作為研究對象,針對進入傍晚尖峰時間的第一個小時,分析區域內47條道路和15個路口的交通狀況(其中包含9個有安裝交通號誌的路口,每個號誌的變換週期設定為90秒或100秒),透過模擬結果,他們的新演算方法可以減少車輛群體平均花在行進的時間高達22%,效果顯著。

Photo Credit: Jose-Luis Olivares/MIT
Photo Credit: Jose-Luis Olivares/MIT

針對交通號誌的控制,常見的演算方法分為兩類型,一種是大尺度、以流量統計分析為基礎,這種方法的精準度較差,但相對節省計算資源;另一種方法,則是導入每一輛行車的資料,在各別路口與路段重新做計算,「由下往上」建立整體的模型,此類型方法會遇到的困難,就是其結果往往極度非線性,需要很大量的資料和重複計算,才能得到與現實接近的狀況。而Osorio團隊的想法,便是希望以大尺度方法的模型為基礎,從中引入小單元的行車資訊,提高精準度,同時又可以避免消耗過多的計算資源。

「在現實中,當我們想要調整號誌時間來提高效率,常常都會將設定的目標侷限在很小的區域,但這樣的效果卻不一定很好;在我們的研究裡,我們將目標區域擴展至整個城市,以宏觀的角度去分析路段間的關係與行車的流量,從而有效縮短了交通時間」Osorio說道。

除了麻省理工的這項研究,在交通網絡的領域也有很多新奇的點子,希望改善交通擁塞的問題:有人提出可以直接讓車輛和交通號誌做網路連結,建立一個「智慧交通」系統,當車子接近時,號誌可以主動根據該路口的車流量,來調整燈號變換的時機[2]。

目前,紐約已開始和麻省理工合作,希望將Osorio的研究實際應用到城市交通網上,測試它的實用性;如果成功,希望類似的計劃也能在近幾年內快速普及至各大城市,畢竟,改善塞車,不只可以減緩空氣污染,更是挽救了千千萬萬人煩悶的心啊~

 

延伸閱讀:

 參考資料:

  1. 此論文將刊登於下一刊的Transportation Science上 :Carlina Osorio and kanchana Nanduri, Energy-efficient urban traffic management: a microscopic-based approach, Transportation Science
  2. Smart Traffic Light Could help Cars Save Gas [IEEE, Oct 27, 2010]

資料來源:Better Traffic Light Simulations Could Cut Travel Time and Gas Use [IEEE, July 10, 2014]

相關標籤: 交通號誌 模擬
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昱夫
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PanSci實習編輯~目前就讀台大化學所,研究電子與質子傳遞機制。微~蚊氫,在宅宅的實驗室生活中偶爾打點桌球,有時會在走廊上唱歌,最愛929。


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提早部署「免疫負債」!接種流感疫苗,有助於降低新冠肺炎死亡率

careonline_96
・2022/01/20 ・2436字 ・閱讀時間約 5 分鐘
接種流感疫苗,有助降低新冠肺炎死亡率,感染科醫師圖解說明

新冠肺炎 COVID-19 疫情是大家高度關注的問題,不過流感病毒可沒有沉寂,流感會不會出現大反撲,是目前全世界都很關心的議題。臺大兒童醫院黃立民院長表示,流感疫情與邊境管制措施有關,隨著政策的調整,流感再流行的機會相當大。因為已經兩年沒有流行,加上監視結果顯示,流感病毒株已經改變,所以當流感疫情升溫,可能出現大流行。

大家常聽到的「免疫負債」意思就是說,大家為了預防新冠肺炎 COVID-19,所以會戴口罩、勤洗手、保持距離,使得呼吸道感染、腸胃道感染的機會降低,因此一些本來容易得到的傳染病,例如流感、腸病毒等在這兩年都少了許多。黃立民醫師解釋,造成的結果就是,一旦解除防疫限制,民眾開始不戴口罩、洗手頻率減少、社交距離拉近,其他病毒就會開始流行。由於已經連續兩年都較少人感染,可以感染的人數就會變多,這個時候就容易爆發流行,把過去兩年沒有爆發的流行補回來,所以叫做「免疫負債」,像是還債的概念。

「包括法國、紐西蘭,都有觀察到這個現象,一開放邊界,就馬上大爆發」黃立民醫師提醒,「要解決免疫負債,就是要大家趕緊去打疫苗。冬天需要施打的呼吸道疾病疫苗,最強調的還是流感疫苗。」

流行性感冒病毒(Influenza virus)是經由飛沫傳染,感染者的鼻咽部、口腔、還有呼吸道都有病毒,在講話、咳嗽、打噴嚏時,會把病毒噴到環境裡,黃立民醫師說,如果距離一到兩公尺之內,就有機會被飛沫噴到而感染;另外一個模式,叫做媒介物傳染,感染者會污染他的物品,例如杯子、桌面、門把等,如果有人進入這些環境,就可能碰觸病毒而遭到感染。我們生活在城市裡,流感患者可能搭捷運、進餐館,所以扶手、椅子、桌子都可能有病毒,這種傳染模式在大城市相當常見。

流感症狀較嚴重,不同於一般感冒

呼吸道感染可分成兩種,一種叫做一般感冒,一種叫做類流感,黃立民醫師解釋,一般感冒比較輕微,類流感會比較嚴重。類流感的定義,第一個是發燒,第二個是有呼吸道症狀,比如說咳嗽、流鼻水、喉嚨痛等。

類流感跟一般感冒最大的差別就是發燒,成年人得到一般感冒通常不會發燒,如果發燒了,代表狀況比較嚴重,黃立民醫師說,台灣的類流感通常都會伴隨著一些比較不舒服的表現,包括畏寒發燒、全身痠痛、倦怠感、劇烈頭痛、腰酸背痛,這些都是流感的典型症狀。

流感不同於一般感冒

流感除了讓人全身很不舒服外,還可能出現嚴重併發症,黃立民醫師說,流感病毒會跑到肺部引起肺炎、跑到心臟造成心肌炎、跑到腦部造成腦炎,其中最常見是肺炎。流感病毒還可能引起繼發性細菌感染,例如在感染肺部以後出現細菌感染。

「由於流感病毒會攻擊我們的組織,造成全身發炎,進而導致患者原有的慢性病惡化」黃立民醫師說,「例如心臟冠狀動脈本來塞了 75%,得到流感之後可能就會塞到 95%,導致心肌梗塞。無論是慢性心臟病、高血壓、糖尿病、慢性腎臟、肝臟疾病,都可能會惡化,甚至導致死亡。」

預先部屬,預防流感

預防流感就跟預防新冠肺炎 COVID-19 一樣,要戴口罩、勤洗手、保持社交距離,減少接觸病毒的機會,黃立民醫師說,另一方面可以在每年冬天施打流感疫苗,提升身體的保護力。因為流感病毒會突變,每一年流行的病毒株都不太一樣,而且流感疫苗的保護力持續時間較短,一般認為大概三、四個月之後效果就漸漸變差了,所以每年需要重新施打。

預先部屬,預防流感

呼吸道感染發生時常常是兩、三種病原體一起感染,黃立民醫師說,隨著檢驗工具的進步,我們會發現很多人並非只有一種細菌或病毒,而是多重感染。研究發現,新冠肺炎患者亦會同時找到兩種病原,流感與新冠肺炎可能同時感染,而且病情還會加重。

「研究指出,施打過流感疫苗,比較不會被診斷新冠肺炎 COVID-19;而且如果不幸得到新冠肺炎,死亡率也會降低。」黃立民醫師解釋,「因為很多新冠肺炎屬於輕症,如果患者單獨得到新冠肺炎,症狀可能不甚嚴重,而不會就醫。但如果同時得到新冠肺炎和流感,症狀比較嚴重使就醫機率高,也就較容易被診斷出來。」

其實不只流感病毒、新冠肺炎,呼吸道本來就是一個開放的環境,還有多種細菌、病毒都混在裡面,同時遭到兩、三種感染,是很常有的狀況。因此建議可同時接種呼吸道疾病疫苗,例如流感疫苗、百日咳疫苗、肺炎鏈球菌疫苗等,都可降低新冠肺炎死亡率約兩成至三成。

貼心小提醒

五十歲以上,或者是有慢性病,例如心臟病、肝病、癌症、或是服用免疫抑制劑的患者,得到流感時出現重症的機會較高,一定要記得施打流感疫苗,提高保護力。另外,家人之間的傳播是流感病毒很重要的傳染模式,學生是傳播流感病毒的重要族群,所以也需要施打流感疫苗。

黃立民醫師強調,接種疫苗後需要一段時間身體才能產生保護力,建議大家要在流感疫情升溫前趕快施打疫苗!

careonline_96
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