Revolucionando o gerenciamento de cruzamentos usando dados de veículos conectados

Motion Design INSIDER
O tráfego passa por um dos 34 cruzamentos que fizeram parte do estudo de dados de veículos conectados em Birmingham, MI. (Imagem:Jeremy Little, Engenharia de Michigan)
As comunidades poderiam reduzir custos e reduzir as emissões dos veículos – tudo em nome de encurtar a sua viagem.

Com dados de GPS de apenas 6% dos veículos na estrada, os pesquisadores da Universidade de Michigan podem recalibrar os sinais de trânsito para reduzir significativamente o congestionamento e os atrasos nos cruzamentos.

Num estudo piloto de 18 meses realizado em Birmingham, Michigan, a equipa utilizou informações de dados de veículos conectados fornecidas pela General Motors para testar o seu sistema, resultando numa redução de 20% a 30% no número de paragens em cruzamentos sinalizados.

É o primeiro sistema de reprogramação de semáforos em grande escala do mundo, baseado na nuvem, e representa uma grande oportunidade para as comunidades recalibrarem seus padrões de sinalização a um custo reduzido.

O sistema da Universidade de Michigan coleta dados de GPS de uma porcentagem de veículos na estrada e extrapola os padrões de tráfego. Por exemplo, um veículo conectado que pára a cerca de 30 metros de um cruzamento indica fortemente que está atrás de pelo menos três ou quatro outros veículos.

“Embora os detectores nos cruzamentos possam fornecer contagem de tráfego e velocidade estimada, o acesso às informações da trajetória do veículo, mesmo em baixas taxas de penetração, fornece dados mais valiosos, incluindo atraso do veículo, número de paradas e seleção de rota”, disse Henry Liu, professor de Engenharia Civil da Universidade de Michigan e diretor do campo de provas automotivas conectado sem fio Mcity e do Centro de Transporte Conectado e Automatizado.

Existem cerca de 320 mil semáforos nos EUA e os custos anuais de congestionamento – diretos e indiretos – associados a esses cruzamentos chegam a US$ 22,9 bilhões. Esses custos incluem o tempo gasto esperando nos semáforos, bem como o consumo desnecessário de energia causado por tempos de sinalização que poderiam ser melhorados.

A maioria dos semáforos opera de acordo com um plano de temporização do sinal horário, onde padrões predefinidos estão em vigor para manhã, tarde, noite e noite. Os planejadores de tráfego tentam coordenar esses ciclos com os cruzamentos circundantes para permitir que os carros fluam entre os cruzamentos com o mínimo possível de paradas e arrancadas.



“A razão pela qual esses sinais deveriam 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 anterior à chegada da COVID e nos dois anos seguintes. O horário de pico da manhã mudou drasticamente com tantas pessoas trabalhando em casa. Quando você vê esse tipo de mudança, você precisa reprogramar os sinais."

Otimizar os sinais para acompanhar as mudanças nos fluxos de tráfego não é uma tarefa simples. Os custos e o tempo envolvidos na realização de contagens e recálculos de tráfego significam que a maioria dos municípios não irá reavaliar durante dois a cinco anos, ou por vezes décadas.

Embora os sinais adaptativos existam desde a década de 1970, detectando veículos em cruzamentos para reprogramar os sinais quase em tempo real, o seu custo impediu-os de serem amplamente utilizados. A instalação de um sistema adaptativo num único cruzamento pode custar até 50.000 dólares, sendo necessária manutenção regular – um preço que nem todas as comunidades podem pagar. O sistema de otimização da Universidade de Michigan custaria uma fração do custo de um sistema adaptativo.

O sistema, denominado diagrama probabilístico de tempo-espaço, permite que uma porcentagem menor de dados de veículos conectados execute a mesma carga de trabalho que os sensores em um semáforo adaptativo. Para testar sua eficácia, os pesquisadores coletaram dados ao longo de três semanas em março de 2022 de cada um dos 34 cruzamentos sinalizados de Birmingham, Michigan – a maioria dos quais são sistemas de horário fixo.

“O que isto fez foi realmente resolver o nosso problema de recolha de dados”, disse Gary Piotrowicz, vice-diretor administrativo da Comissão Rodoviária do Condado de Oakland. "E eu poderia argumentar que esta será a forma como todos no país farão. Uma vez solidificado o sistema, não há razão para fazê-lo de outra forma."

Fonte 

Transcrição

00:00:00 você já parou em um semáforo vermelho e se perguntou por que está demorando tanto para ficar verde, reprogramar cada semáforo custa cerca de US $ 5.000 agora, então é por isso que, para a maioria das agências de gerenciamento de tráfego, um sinal de trânsito apenas R tempo a cada dois a 5 anos ou até mais, o resultado final é que os sinais não estão operando tão eficientemente quanto poderiam, isso cria

00:00:23 mais congestionamento nas estradas e mais congestionamento leva à falta de segurança Pesquisadores de engenharia de Michigan fizeram parceria com a Oakland County Road Commission para desenvolver um processo mais barato e mais rápido para otimizar semáforos é um sistema baseado em nuvem que usa dados de GPS de veículos conectados pilotados em Birmingham Michigan seu sistema foi capaz de diminuir

00:00:44 atraso no trânsito em 20% e redução do número de paradas em um cruzamento em 30% A implementação do sistema é na verdade muito, muito simples porque os dados já estão na nuvem e estão sendo coletados pelos fabricantes de automóveis e podemos ajudar as agências de gerenciamento de tráfego a utilizar esses dados para avaliar o desempenho de seus semáforos e então ajudá-los a

00:01:08 otimizar o parâmetro do semáforo aéreo atualmente, as interseções são equipadas com semáforos adaptativos ou fixos, se o sinal for adaptativo, ele pode usar sensores para detectar o tráfego em um cruzamento para reprogramar o tempo e, se estiver fixo, um controlador de tráfego precisa ir até o cruzamento nos horários de pico para contar o número de veículos em um semáforo e estamos

00:01:29 tente desenvolver planos de tempo que durem 24 horas, 7 dias por semana, 365 dias por ano, com dados que realmente não são tão bons quanto gostaríamos que fossem. Os dados de trajetória do veículo fornecem muito mais informações do que apenas contagens de tráfego, permitindo que os controladores de tráfego vejam o número de paradas, atrasos do veículo e seleções de rota de apenas um pequeno número de veículos conectados, os dados

00:01:53 podem então ser inseridos no sistema de otimização, onde eles são capazes de avaliar o desempenho dos sinais e criar uma nova planta de cronometragem com base nos dados. O que nos permite fazer é atualizar os sinais com mais frequência, 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 ter certeza de que temos o

00:02:13 os melhores horários disponíveis no sistema que tornam o sistema o mais eficiente, mesmo se não alterarmos os horários, isso nos confirmará que o que está disponível é o melhor, realmente beneficia o motorista nas cidades, isso significa manutenção de semáforos com muito mais frequência e por uma fração do custo e para você menos Tim no sinal vermelho e um deslocamento mais rápido Os veículos conectados estão em toda parte

00:02:35 então é fácil para nós escalar o sistema porque podemos aproveitar 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 com os quais já tivemos que trabalhar, o que é realmente emocionante