تحسين حركة المرور في المدن الذكية باستخدام تكامل إنترنت الطائرات وإنترنت الأشياء

لماذا تهم الشوارع الأذكى

أي شخص جلس في اختناق مروري خلال ساعة الذروة يعرف مدى الإحباط والهدر الذي يسببه. الاختناقات تسرق الوقت، وتستهلك وقودًا إضافيًا، وتزيد من تلوث هواء المدن. تستكشف هذه الدراسة كيف يمكن لمزيج من المستشعرات الأرضية والطائرات المزودة بكاميرات أن يساعد المدن على إدارة المرور بشكل أقرب إلى نظام حي: يراقب باستمرار ما يحدث على الطرق ويعيد توجيه المركبات قبل أن تتصاعد التأخيرات والتلوث بشكل خارج عن السيطرة.

كيف تتعلم المدينة ما يحدث

يتخيل المؤلفون مدينة تتناثر فيها العيون والآذان الإلكترونية البسيطة على امتداد الطرق نفسها. تعد هذه الأجهزة الصغيرة السيارات، تقيس سرعتها، وتقدر كمية العادم التي تنتجها. تعمل صناديق على جانب الطريق كمحاور محلية تجمع هذه المعلومات وتكشف عن مشاكل مثل تباطؤ مفاجئ أو تزايد طابور عند تقاطع. بدل الاعتماد على جداول زمنية ثابتة لإشارات المرور أو انتظار تقارير بشرية عن الحوادث، يقوم النظام بتحديث صورته لحركة المرور في المدينة باستمرار وفي الوقت الحقيقي.

إضافة عيون في السماء

ما يميز هذا النهج هو استخدام الطائرات من دون طيار كمساعدات اتصال طائرة. تكافح العديد من أنظمة المرور الحالية عندما يتعين تمرير الإشارات عبر مسافات طويلة أو حول مبانٍ تحجب الروابط اللاسلكية. في هذا العمل، تحوم الطائرات فوق المناطق الرئيسية وتعمل كأبراج هوائيات متحركة. تنقل التنبيهات بين محاور الطريق والمركبات، موسعة التغطية إلى مناطق كانت لتكون ضعيفة الاتصال. قام الفريق بتخطيط مواقع هذه الطائرات بعناية باستخدام طريقة بحث مستوحاة من أسراب، تجرب العديد من المواقع الممكنة وتحتفظ بتلك التي توفر أوسع تغطية بأقل عدد من الطائرات.

مساعدة السائقين على اختيار طرق أنظف وأسرع

عند اكتشاف حادث أو ازدحام شديد، لا يقتصر دور النظام على تحذير السائقين فقط. يمكن لكل مركبة مجهزة إعادة التفكير تلقائيًا في مسارها باستخدام خريطة رقمية. توازن طريقة التوجيه بين أمرين في آن واحد: مدة الرحلة ومقدار العادم المتوقع، بما في ذلك الانبعاثات الإضافية الناتجة عن التوقف والبدء في الطوابير. أعطى الباحثون عمدًا أولوية أكبر للسفر الأنظف مقارنة بالسرعة المطلقة، بحيث تقلل التحويلات المقترحة من التلوث دون زيادة زمن الرحلات بشكل غير معقول.

اختبار الفكرة في تخطيطات مدن حقيقية

للاطلاع على ما إذا كانت هذه الفكرة ستعمل على أرض الواقع، بنى المؤلفون نماذج حاسوبية مفصلة لحركة المرور في مدينتين في الشرق الأوسط، الدمام في السعودية والدوحة في قطر، اعتمادًا على خرائط الشوارع المفتوحة. تحركت آلاف المركبات والشاحنات والحافلات المحاكاة في هذه الشبكات في ظروف ساعة الذروة النموذجية. قارن الباحثون بين ثلاث ترتيبات: واحدة حيث يمكن للمركبات التواصل مباشرة فقط مع بعضها، وأخرى مع محاور على جانب الطريق، ونظام كامل اشتمل أيضًا على الطائرات. في الحالة الأكثر تقدمًا، انتقلت التنبيهات عن الحوادث أو الاختناقات بسرعة أكبر عبر الشبكة، فتمكنّت المركبات من التحويل مبكرًا وتجنب تشكيل طوابير طويلة.

ماذا تقول الأرقام

كانت النتائج ملفتة. عندما انضمت الطائرات إلى المستشعرات الأرضية ومحاور جانب الطريق، انخفض إجمالي زمن السفر لجميع المركبات بنحو الربع إلى ما يقرب من النصف، اعتمادًا على المدينة وعدد الطائرات. وفي الوقت نفسه، تراجعت الانبعاثات الإجمالية للعادم — بما في ذلك الملوثات الرئيسية مثل ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين — بنسب مماثلة أو أكبر، تصل إلى نحو 41 بالمئة في الدمام و49 بالمئة في الدوحة. ساعدت إضافة المزيد من الطائرات حتى تغطت شبكة الطرق بشكل جيد، وبعد ذلك جلبت الطائرات الإضافية فائدة ضئيلة مع زيادة عبء الحوسبة، مما يشير إلى أن أسطولًا متواضعًا قد يكون كافيًا.

ماذا يعني هذا للسائقين يوميًا

لأهالي المدن، رسالة الدراسة بسيطة: معلومات أفضل تُشارك بسرعة يمكن أن تجعل حركة المرور أكثر سلاسة وأنظف. من خلال ربط مستشعرات طرق منخفضة التكلفة بوسطاء طائرين أذكياء وإرشاد مسارات يهتم بالتلوث إلى جانب السرعة، يمكن للمدن تقليل الوقت المهدور في الاختناقات وخفض العادم الضار دون إعادة بناء شوارعها. ومع أن التطبيق الواقعي سيحتاج إلى التعامل مع قضايا مثل التداخلات الراديوية، وتنظيم الطائرات من دون طيار، وتباين أساليب القيادة، فإن هذا العمل يوضح طريقًا عمليًا نحو شوارع تتكيف أثناء الحركة، ميسرة التنقل اليومي ومحسنة الهواء الذي نتنفسه.

الاستشهاد: Yusuf, A., Sheltami, T.R., Mahmoud, A. et al. Smart city traffic optimization using IoD and IoT integration. Sci Rep 16, 11989 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42334-0

الكلمات المفتاحية: حركة مرور ذكية, الطائرات من دون طيار, التنقل الحضري, إعادة توجيه المركبات, خفض الانبعاثات