Revolutioneren van kruispuntbeheer met connected vehicle data

Motion Design INSIDER

Verkeer rijdt door een van de 34 kruispunten die deel uitmaakten van de connected vehicle data-studie in Birmingham, MI. (Afbeelding: Jeremy Little, Michigan Engineering)

Minder kosten, minder uitstoot, kortere reistijden

Gemeenschappen kunnen kosten verlagen en voertuiguitstoot verminderen — alles in het belang van het verkorten van uw reis.

Met GPS-data van slechts zes procent van de voertuigen op de weg, kunnen onderzoekers van de Universiteit van Michigan verkeerssignalen herkalibreren om congestie en vertragingen op kruispunten aanzienlijk te verminderen.

In een 18-maanden pilotstudie uitgevoerd in Birmingham, Michigan, gebruikte het team connected vehicle data-inzichten geleverd door General Motors om hun systeem te testen, wat resulteerde in een 20 tot 30 procent afname in het aantal stoppen bij gesignaaliseerde kruispunten.

Het is 's werelds eerste grootschalige, cloud-gebaseerde verkeerssignaal-herkalibratiesysteem, en het vertegenwoordigt een grote kans voor gemeenschappen om hun signaalpatronen tegen verminderde kosten te herkalibreren.

Hoe het systeem werkt

Het systeem van de Universiteit van Michigan neemt GPS-data van een percentage van voertuigen op de weg en extrapoleert verkeerspatronen. Bijvoorbeeld, een connected vehicle dat ongeveer 30 meter van een kruispunt stopt, wijst sterk erop dat het achter minstens drie of vier andere voertuigen zit.

„Terwijl detectoren op kruispunten verkeerstelling en geschatte snelheid kunnen bieden, levert toegang tot voertuigtrajectinformatie, zelfs bij lage doordringingspercentages, waardvollere data op, waaronder voertuigvertraging, aantal stoppen en routeselectie,” zei Henry Liu, professor Burgerlijke Techniek aan de Universiteit van Michigan en Directeur van zowel het Mcity draadloos verbonden automotive testterrein als het Center for Connected and Automated Transportation.

Er zijn ongeveer 320.000 verkeerssignalen in de VS en de jaarlijkse congestiekosten — directe en indirecte — geassocieerd met die kruispunten bedragen $22,9 miljard. Die kosten omvatten tijd besteed aan wachten bij lichten, alsook onnodig energieverbruik veroorzaakt door signaaltijden die verbeterd kunnen worden.

De meeste verkeerssignalen werken op een tijd-van-de-dag signaaltijdenplan, waarbij vooraf ingestelde patronen gelden voor ochtend, middag, avond, en nacht. Verkeersplanners proberen die cycli te coördineren met omliggende kruispunten om auto's te laten stromen tussen kruispunten met zo min mogelijk stop-en-go verkeer.

„De reden dat deze signalen vaker gewijzigd moeten worden is dat verkeer altijd verandert,” zei Liu. „Een goed voorbeeld is de verkeerspatronen die we zagen in het jaar voor COVID's aankomst en de twee jaar erna. De ochtendspits veranderde drastisch met zoveel mensen thuiswerkend. Wanneer je die soort verandering ziet, moet je de signalen herkalibreren.”

Het optimaliseren van signalen om bij te blijven met veranderingen in verkeersstromen is geen eenvoudige taak. De kosten en tijd die betrokken zijn bij verkeerstellingen en herberekeningen betekenen dat de meeste gemeenten niet vaker dan om de twee tot vijf jaar, of soms decennia, herschatting doen.

Hoewel adaptieve signalen sinds de jaren 1970 bestaan, voertuigen op kruispunten detecteren om signalen bijna in realtime her te programmeren, heeft hun kosten hen tegen wijdverspreid gebruik beschermd. Installatie van een adaptief systeem op een enkel kruispunt kan zo veel als $50.000 kosten, met regelmatig onderhoud vereist — een prijs die niet alle gemeenschappen kunnen betalen. Het Universiteit van Michigan-systeem voor optimalisatie zou een fractie van dat kosten voor een adaptief systeem.

Het systeem, een probabilistisch tijd-ruimte diagram, stelt een kleiner percentage connected vehicle data in staat om dezelfde werkbelasting te doen als sensoren bij een adaptief verkeerssignaal. Om de effectiviteit te testen, verzamelden onderzoekers data gedurende drie weken in maart 2022 van elk van de 34 gesignaaliseerde kruispunten van Birmingham, Michigan — waarvan de meeste fixed-time systemen zijn.

„Wat dit heeft gedaan is echt ons dataverzamelingsprobleem oplossen,” zei Gary Piotrowicz, adjunct-beheerdirecteur van de Road Commission for Oakland County. „En ik zou kunnen argumenteren dat dit de manier wordt waarop iedereen in het land het doet. Zodra ze het systeem vastgelegd hebben, is er geen reden om het op een andere manier te doen.”

Bron

Transcript

00:00:00 heb je ooit op een rood licht gezeten en je afgevraagd waarom het zo lang duurt om groen te worden? Herkalibreren van elk verkeerslicht kost nu ongeveer $5.000, dus dat is waarom voor de meeste verkeersbeheerders, euh, verkeerssignalen alleen elke twee tot vijf jaar of nog langer herkalibreerd worden. De kern is dat de signalen niet zo efficiënt opereren als ze kunnen, het creëert

00:00:23 meer congestie op de wegen en meer congestie leidt tot slechte veiligheid. Michigan engineering-onderzoekers hebben samengewerkt met Oakland County Road Commission om een goedkoper, sneller proces te ontwikkelen voor het optimaliseren van verkeerssignalen. Het is een cloud-gebaseerd systeem dat GPS-data van connected vehicles gebruikt, geïmplementeerd in Birmingham, Michigan. Hun systeem was in staat om

00:00:44 verkeersvertraging met 20% te verminderen en het aantal stops op een kruispunt met 30% te verminderen. Implementatie van het systeem is eigenlijk heel erg simpel omdat de data er al is, het is in de cloud, het wordt verzameld door de autofabrikanten en we kunnen de verkeersbeheerders helpen die data te benutten om hun verkeerssignaalprestaties te evalueren en hen dan te helpen om

00:01:08 de verkeerssignaalparameters te optimaliseren. Momenteel zijn kruispunten uitgerust met ofwel adaptieve of vaste verkeerssignalen. Als het signaal adaptief is, kan het sensoren gebruiken om verkeer op een kruispunt te detecteren om zichzelf her te kalibreren en als het vast is, moet een verkeerscontroller naar het kruispunt gaan bij piekuren om het aantal voertuigen bij een signaal te tellen en we proberen

00:01:29 tijdenplannen te ontwikkelen die voor 24 uur, 7 dagen per week, 365 dagen per jaar gelden met data die eigenlijk niet zo goed is als we graag wilden. Voertuigtrajectdata biedt veel meer informatie dan alleen verkeerstellingen, in plaats daarvan laat het verkeerscontrollers het aantal stops, voertuigvertraging en routeselecties zien vanuit slechts een klein aantal connected vehicles. De data

00:01:53 kan dan in het optimalisatiesysteem worden gevoed waar ze in staat zijn de prestaties van de signalen te evalueren en nieuwe tijdenplannen te creëren gebaseerd op de data. Wat het ons toestaat is om de signalen vaker bij te werken, dus in plaats van misschien een keer per vijf jaar of meer, kunnen we nu eens per paar maanden kijken om ervoor te zorgen dat we de

00:02:13 beste tijden eruit hebben in het systeem dat het systeem het meest efficiënt maakt. Zelfs als we de tijden niet wijzigen, zal het bevestigen dat wat er buiten is het beste is. Het komt de automobilist echt ten goede. Voor steden betekent dit verkeerssignaalonderhoud veel vaker en voor een fractie van de kosten en voor u minder tijd op rode lichten en een snellere reis. Connected vehicles is overal

00:02:35 dus is het voor ons makkelijk om het systeem te schalen omdat we hun data kunnen benutten niet alleen in de staat Michigan maar elders. We praten over 24 uur per dag, 7 dagen per week data, geautomatiseerd, en het is de beste data die we ooit hebben gehad om mee te werken, wat echt opwindend is.