Революция в управлении перекрестками с использованием данных подключенных транспортных средств

Моушн-дизайн INSIDER

Движение транспорта проходит через один из 34 перекрестков, которые были частью исследования данных подключенных транспортных средств в Бирмингеме, штат Мичиган. (Изображение:Джереми Литтл, Michigan Engineering)

Сообщества могут сократить расходы и выбросы транспортных средств — и все это ради сокращения времени поездки.

Используя данные GPS всего лишь от шести процентов транспортных средств на дороге, исследователи Мичиганского университета могут перекалибровать сигналы светофора, чтобы значительно уменьшить заторы и задержки на перекрестках.

В ходе 18-месячного пилотного исследования, проведенного в Бирмингеме, штат Мичиган, команда использовала данные о подключенных транспортных средствах, предоставленные General Motors, для тестирования своей системы, что привело к снижению количества остановок на регулируемых перекрестках на 20–30 процентов.

Это первая в мире крупномасштабная облачная система изменения времени сигналов трафика, которая предоставляет сообществам большую возможность перекалибровать свои схемы сигналов с меньшими затратами.

Система Мичиганского университета собирает данные GPS о проценте транспортных средств на дороге и экстраполирует структуру дорожного движения. Например, если подключенное транспортное средство останавливается примерно в 100 футах от перекрестка, это явно указывает на то, что оно отстает как минимум от трех или четырех других транспортных средств.

«Хотя детекторы на перекрестках могут обеспечить подсчет трафика и расчетную скорость, доступ к информации о траектории транспортных средств, даже при низком уровне проникновения, дает более ценные данные, включая задержку транспортных средств, количество остановок и выбор маршрута», — сказал Генри Лю, профессор гражданского строительства Мичиганского университета и директор автомобильного испытательного полигона с беспроводным подключением Mcity и Центра подключенного и автоматизированного транспорта.

В США около 320 000 светофоров, и ежегодные затраты на пробки — прямые и косвенные — связанные с этими перекрестками, достигают 22,9 миллиарда долларов. Эти затраты включают время, потраченное на ожидание у светофора, а также ненужное потребление энергии, вызванное временем сигнала, которое можно сократить.

Большинство светофоров работают по плану синхронизации сигналов по времени суток, где заданы заранее установленные шаблоны для утра, дня, вечера и ночи. Планировщики дорожного движения пытаются скоординировать эти циклы с окружающими перекрестками, чтобы автомобили могли перемещаться между перекрестками с как можно меньшим количеством остановок.

«Причина, по которой эти сигналы следует менять чаще, заключается в том, что трафик постоянно меняется», — сказал Лю. "Хорошим примером являются модели дорожного движения, которые мы наблюдали за год до появления COVID и два года спустя. Утренний час пик резко изменился, поскольку так много людей работали из дома. Когда вы видите такие изменения, вам нужно изменить время сигналов".

Оптимизация сигналов, чтобы идти в ногу с изменениями транспортных потоков, — непростая задача. Затраты и время, необходимые для подсчета трафика и перерасчетов, означают, что большинство муниципалитетов не будут проводить повторную оценку в течение двух-пяти лет, а иногда и десятилетий.

Хотя адаптивные сигналы существуют с 1970-х годов и позволяют обнаруживать транспортные средства на перекрестках и перепрограммировать сигналы почти в реальном времени, их стоимость не позволяет им широко использоваться. Установка адаптивной системы на одном перекрестке может стоить до 50 000 долларов США с обязательным регулярным обслуживанием — цена, которую не все сообщества могут себе позволить. Система оптимизации Мичиганского университета обойдется в несколько раз дешевле, чем адаптивная система.

Система, называемая вероятностной диаграммой времени-пространства, позволяет меньшему проценту подключенных транспортных средств выполнять ту же рабочую нагрузку, что и датчики адаптивного сигнала светофора. Чтобы проверить его эффективность, исследователи собирали данные в течение трех недель в марте 2022 года с каждого из 34 сигнализированных перекрестков Бирмингема, штат Мичиган, большинство из которых представляют собой системы с фиксированным временем.

«Это действительно решило нашу проблему сбора данных», — сказал Гэри Пиотрович, заместитель управляющего директора Дорожной комиссии округа Окленд. "И я могу утверждать, что так будут делать все в стране. Как только система укрепится, у них не будет причин поступать по-другому".

Источник 

Расшифровка

00:00:00 Вы когда-нибудь сидели на красный свет и задавались вопросом, почему так долго загорается зеленый свет? Переключение времени каждого светофора сейчас стоит около 5000 долларов, поэтому для большинства агентств по управлению дорожным движением гм сигнал светофора только R раз каждые два-пять лет или даже дольше. Суть в том, что сигналы работают не так эффективно, как это может быть.

00:00:23 больше заторов на дорогах и больше заторов приводит к снижению безопасности. Инженерные исследователи из Мичигана объединились с дорожной комиссией округа Окленд, чтобы разработать более дешевый и быстрый процесс оптимизации сигналов светофора. Это облачная система, которая использует данные GPS от подключенных транспортных средств, пилотируемых в Бирмингеме, штат Мичиган, их система смогла уменьшить

00:00:44 задержка трафика на 20% и сокращение количества остановок на перекрестках на 30%, реализация системы на самом деле очень и очень проста, потому что данные уже есть в облаке, они собираются производителями автомобилей, и мы можем помочь агентствам по управлению дорожным движением использовать эти данные для оценки работы их светофоров, а затем помочь им в этом.

00:01:08 оптимизировать параметр сигнала воздушного трафика в настоящее время перекрестки оборудованы либо адаптивными, либо фиксированными сигналами светофора, если сигнал адаптивный, он может использовать датчики для обнаружения движения на перекрестке, чтобы пересчитывать время, и если он фиксирован, диспетчеру трафика необходимо направиться на перекресток в часы пик, чтобы подсчитать количество транспортных средств на сигнале, и мы

00:01:29 попытайтесь разработать временные планы на 24 часа 7 дней в неделю в течение 365 дней в году с данными, которые на самом деле не так хороши, как нам хотелось бы. Данные о траектории транспортных средств предоставляют гораздо больше информации, чем просто подсчет трафика, вместо этого позволяя диспетчерам видеть количество остановок, задержку транспортных средств и выбор маршрутов только для небольшого количества подключенных транспортных средств.

00:01:53 затем может быть введено в систему оптимизации, где они смогут оценить производительность сигналов и создать новую систему синхронизации на основе данных, что позволяет нам обновлять сигналы чаще, поэтому вместо того, чтобы, возможно, раз в 5 лет или чаще, теперь мы можем проверять это, может быть, каждые несколько месяцев, чтобы убедиться, что у нас есть все необходимое

00:02:13 лучшие тайминги в системе, что делает систему наиболее эффективной, даже если мы не будем менять тайминги, это подтвердит нам, что то, что есть, является лучшим, это действительно приносит пользу автомобилистам в городах, это означает, что обслуживание светофоров происходит гораздо чаще и с меньшими затратами, а для вас меньше времени на красный свет и более быстрая поездка на работу. Подключенные транспортные средства повсюду

00:02:35 поэтому нам легко масштабировать систему, потому что мы можем использовать их данные не только в штате Мичиган, но и в других местах, мы говорим о получении автоматизированных данных 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, и это лучшие данные, с которыми нам когда-либо приходилось работать, и это действительно интересно