Revolucionando Gestão de Interseções Usando Dados de Veículos Conectados

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Tráfego passa por uma das 34 interseções que fizeram parte do estudo de dados de veículos conectados em Birmingham, MI. (Imagem: Jeremy Little, Michigan Engineering)

Otimização Baseada em Dados GPS

Comunidades poderiam reduzir custos e cortar emissões de veículos — tudo em nome de encurtar sua viagem.

Com dados GPS de apenas seis por cento dos veículos na estrada, pesquisadores da Universidade de Michigan podem recalibrar sinais de trânsito para reduzir significativamente congestionamento e atrasos em interseções.

Em um estudo piloto de 18 meses conduzido em Birmingham, Michigan, a equipe usou insights de dados de veículos conectados fornecidos pela General Motors para testar seu sistema, resultando em uma diminuição de 20% a 30% no número de paradas em interseções sinalizadas.

É o primeiro sistema de retemporização de sinais de trânsito baseado em nuvem em larga escala no mundo, e representa uma grande oportunidade para comunidades recalibrarem seus padrões de sinal a um custo reduzido.

O sistema da Universidade de Michigan pega dados GPS de uma porcentagem de veículos na estrada e extrapola padrões de tráfego. Por exemplo, um veículo conectado que para aproximadamente 30 metros de uma interseção indica fortemente que está atrás de pelo menos três ou quatro outros veículos.

"Enquanto detectores em interseções podem fornecer contagem de tráfego e velocidade estimada, acesso a informação de trajetória de veículos, mesmo em baixas taxas de penetração, fornece dados mais valiosos, incluindo atraso de veículo, número de paradas e seleção de rota", disse Henry Liu, Professor de Engenharia Civil da Universidade de Michigan e Diretor tanto do campo de provas automotivo conectado sem fio Mcity quanto do Centro de Transporte Conectado e Automatizado.

Custos do Congestionamento

Existem aproximadamente 320.000 sinais de trânsito nos EUA e os custos anuais de congestionamento — diretos e indiretos — associados a essas interseções somam $22,9 bilhões. Esses custos incluem tempo gasto esperando em semáforos, bem como consumo desnecessário de energia causado por tempos de sinal que poderiam ser melhorados.

A maioria dos sinais de trânsito opera em um plano de temporização por hora do dia, onde padrões predefinidos estão em vigor para manhã, tarde, noite e madrugada. Planejadores de tráfego tentam coordenar esses ciclos com interseções circundantes para permitir que carros fluam entre interseções com o mínimo possível de tráfego pare-e-andar.

"A razão pela qual esses sinais devem ser alterados com mais frequência é que o tráfego está sempre mudando", disse Liu. "Um bom exemplo são os padrões de tráfego que vimos no ano antes da chegada da COVID e os dois anos depois. A hora de pico da manhã mudou drasticamente com tantas pessoas trabalhando de casa. Quando você vê esse tipo de mudança, precisa retemporizar os sinais."

Otimizar sinais para acompanhar mudanças nos fluxos de tráfego não é uma tarefa simples. Os custos e tempo envolvidos em fazer contagens de tráfego e recálculos significam que a maioria dos municípios não reavalia por dois a cinco anos, ou às vezes décadas.

Embora sinais adaptativos existam desde os anos 1970, detectando veículos em interseções para reprogramar sinais quase em tempo real, seu custo os impediu de uso generalizado. Instalação de um sistema adaptativo em uma única interseção pode custar até $50.000, com manutenção regular requerida — um preço que nem todas as comunidades podem pagar. O sistema da Universidade de Michigan para otimização custaria uma fração disso para um sistema adaptativo.

Sistema Probabilístico de Diagrama Tempo-Espaço

O sistema, chamado diagrama tempo-espaço probabilístico, permite que uma porcentagem menor de dados de veículos conectados faça a mesma carga de trabalho que sensores em um sinal de trânsito adaptativo. Para testar sua eficácia, pesquisadores coletaram dados ao longo de três semanas em março de 2022 de cada uma das 34 interseções sinalizadas de Birmingham, Michigan — a maioria das quais são sistemas de tempo fixo.

"O que isso fez foi realmente resolver nosso problema de coleta de dados", disse Gary Piotrowicz, diretor adjunto da Comissão de Estradas do Condado de Oakland. "E eu poderia argumentar que esta vai ser a forma como todo o país faz. Uma vez que solidificarem o sistema, não há razão para fazer de outra forma."

Fonte

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00:00:00 você já sentou em um sinal vermelho e se perguntou por que está demorando tanto para ficar verde retemporizar cada sinal de trânsito custa cerca de $5.000 agora então é por isso que para a maioria das agências de gestão de tráfego um sinal de trânsito só é retemporizado a cada 2 a 5 anos ou até mais o resultado final é que os sinais não estão operando tão eficientemente quanto podem isso cria

00:00:23 mais congestionamento nas vias e mais congestionamento leva a pouca segurança pesquisadores de engenharia de Michigan fizeram parceria com a Comissão de Estradas do Condado de Oakland para desenvolver um processo mais barato e rápido para otimizar sinais de trânsito é um sistema baseado em nuvem que usa dados GPS de veículos conectados pilotado em Birmingham Michigan seu sistema foi capaz de diminuir

00:00:44 atraso de tráfego em 20% e reduziu o número de paradas em uma interseção em 30% implementação do sistema é na verdade muito muito simples porque os dados já estão lá estão na nuvem estão sendo coletados pelos fabricantes de carros e podemos ajudar as agências de gestão de tráfego a utilizar esses dados para avaliar o desempenho de seu sinal de trânsito e então ajudá-los a

00:01:08 otimizar o parâmetro do sinal de trânsito aéreo atualmente interseções são equipadas com sinais de trânsito adaptativos ou fixos se o sinal é adaptativo ele pode usar sensores para detectar tráfego em uma interseção para retemporizar a si mesmo e se é fixo um controlador de tráfego precisa ir à interseção nos horários de pico para contar o número de veículos em um sinal e nós

00:01:29 tentamos desenvolver planos de temporização que são para 24 horas 7 dias por semana 365 dias por ano com dados que simplesmente não são tão bons quanto gostaríamos que fossem dados de trajetória de veículos fornecem muito mais informação do que apenas contagens de tráfego em vez disso permitindo que controladores de tráfego vejam o número de paradas atraso de veículo e seleções de rota a partir de apenas um pequeno número de veículos conectados os dados

00:01:53 podem então ser alimentados no sistema de otimização onde eles são capazes de avaliar o desempenho dos sinais e criar novo plano de temporização baseado baseado nos dados o que nos permite fazer é nos permite atualizar os sinais mais frequentemente então em vez de talvez uma vez a cada 5 anos ou mais agora podemos dar uma olhada nisso talvez a cada poucos meses para garantir que temos o

00:02:13 melhores temporizações lá fora no sistema que torna o sistema mais eficiente mesmo se não mudarmos as temporizações isso nos confirmará que o que está lá fora é o melhor realmente beneficia o motorista para cidades isso significa manutenção de sinal de trânsito muito mais frequente e a uma fração do custo e para você menos tempo em sinais vermelhos e um deslocamento mais rápido veículos conectados estão em todo lugar

00:02:35 então é fácil para nós escalar o sistema porque podemos alavancar seus dados não apenas no estado de Michigan mas em outros lugares estamos falando sobre obter dados 24 horas 7 dias por semana que são automatizados e são os melhores dados que já tivemos para trabalhar o que é realmente emocionante