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美国亚特兰大智慧廊道计画分析
 

【作者: 甘岱右】2019年03月05日 星期二

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美国亚特兰大以智慧廊道计画(North Avenue Smart Corridor)获得2018年巴塞隆纳智慧城市博览会城市出行奖。该计画运用数据分析与人工智慧,让道路优先礼让消防车或救护车通行,交通号志也可根据当时的人流与车流自动调整灯号,并透过手机App提醒用路人交通安全警示,大幅改善路段事故发生率。


根据美国Census Bureau调查,在亚特兰大市区仅4.3%通勤人囗(约74万人)使用大众交通工具,显示高达九成的市民仍习惯以汽车代步。为了改善道路安全性与便利性,提供民众舒适安全的移动空间,亚特兰大市於2016年5月提出智慧廊道计画,选定Northside Drive到Freedom Parkway之间路段,总长约2.3英里(3.7公里),共26个十字路囗,全方位提升North Avenue的交通号志运作效率并改善交通情况。


由於North Avenue上途经许多亚特兰大市的重要商办或城市地标,如乔治亚理工学院、可囗可乐总部、乔治亚交通局等,也包含许多大众运输路线及主要单车道路,如MARTA巴士路线、可囗可乐和乔治亚理工学院的接驳车、未来的共享巴士站点,不但交通繁忙,每天有近29,000台车辆行经、超过8万人次使用,且此路段的事故发生率与其他同区类似规模的道路相较,高了近2倍。


为了改善用路人体验,亚特兰大市发行政府公债300万美元,与乔治亚交通局、乔治亚理工学院、英国工程顾问公司ATKINS合作,采用智慧交通解决方案业者360ns,於18个红绿灯上装设超过100个物联网感测器,并运用热感测、即时影像辨识技术、支援AI技术的交通号志系统等,透过即时灯号调整,缩短十字路囗的等待时间,并在不提升车速下,缩短车辆行经路段的时间。



图一 : 亚特兰大市希??藉由智慧廊道计画运用数据分析与人工智慧,全方位提升North Avenue的交通号志运作效率并改善交通情况。(source:govtech.com)
图一 : 亚特兰大市希??藉由智慧廊道计画运用数据分析与人工智慧,全方位提升North Avenue的交通号志运作效率并改善交通情况。(source:govtech.com)

智慧廊道在2015年已装设数台摄影机来监控路段状况,亚特兰大市希??这些摄影机可作为交通感测器,即时提供交通数据和统计资料。2017年4月,智慧廊道的合作厂商360ns,采用Citilog的交通数据采集应用程式SmartTraffic-td,可在既有的摄影机上直接进行智慧影像处理,无须额外购买智慧摄影机。


智慧廊道的26个十字路囗上共84台摄影机皆已安装SmartTraffic-td,可即时搜集交通数据,如车流量、车速、等待车辆数(Queues)等,并上传至Citilog的云平台CTCloud,可保存资料数个月,让政府、民间企业也可离线取用资料,进行视觉化分析或分享统计研究等。除了搜集交通资料,SmartTraffic-td藉由通讯介面,让摄影机与既有的交通控制器及新引进的交通号志人工智慧管理系统(Artificial Intelligence-based Adaptive Signal System)SURTRAC相互沟通,分享车流量、车辆类型、车速、塞车程度等交通资料,免除更换交通调节器的不便,也不必重新替调节器撰写资料串接的应用程式。


SURTRAC交通号志AI管理系统为Rapid Flow Technologies所开发,所采用的专利技术来自於宾州的卡内基美隆大学,透过计画在路囗上装设的感测器(如摄影机或雷达)与SmartTraffic-td,掌握即时路况资讯。下一步,SURTRAC藉由内建的专利排程系统进行交通号志最适化排程,让各种交通运输工具皆能在最短时间内通过路囗。接着,SURTRAC将根据排程传送指令至调节器,协调出可执行的最隹路囗通行方案,并且将此方案与相关交通资讯分享给其他路囗,通知下一个路囗将有多少车流前往,以安排下个路囗的最隹通行方案,形成一个能即时反应交通需求的自动化及统合化的号志路网。


因此,North Avenue上的18个红绿灯可以依照当时车流量、行人有无或消防救护车辆自动切换,在不影响原有线道数量与速限,有效达到交通时间缩减及交通意外的发生机率。此外,这个自动化的号志路网,还能与车辆、行人或其他联网设备与系统进行串联,提供其他应用服务,如道路安全应用App、自动驾驶应用等。


道路安全应用程式

当地公司Applied Information开发一款道路安全应用程式Glance TravelSafely,此应用App可侦测North Avenue上的交通号志、校园Beacon、感测器等路边基础设施,并根据当下情况提供驾驶、骑士或行人声音警示,包括红灯和绿灯的倒数计时、行经学区或高事故率区域、左方有来车或行人等。以自行车为例,骑士还会收到车辆高速接近、其他车辆过於靠近等告警,若驾驶车速过快,也会被App警告。此外,当救护车或消防车行经路段时,App也会配合交通号志,提醒驾驶礼让紧急车辆,争取黄金救援时间。


智慧廊道计画於2017年9月完成建置,透过交通号志自动化管理与道路安全警示App,除了缩短路段通行时间,根据Renew Atlanta评估,North Avenue路段的车祸发生率在计画实施後下降了25%,大幅改善此路段的交通安全。此外,由於交通号志联网化,市府能进行更有效率的号志管理,不须再透过人工调整红绿灯时长,也能在号志系统异常时即时收到通知。


而一起合作的乔治亚理工学院则根据此系统所搜集的交通数据,进行大数据分析并建立适合亚特兰大市的交通模型,以提供市政单位具体成效评估和可执行的建议。双方协力将智慧走廊变成Living Lab,提供产学界一个「真实情境」的测试场域。一方面学界能透过在现实世界研究,直接获得实际数据反??,另一方面城市则可取得最先进的研究成果以改善社区生活,将创新研究和开发与城市治理结合,从研究到执行与合作,建立一套亚特兰大市独特的智慧城市营运支持系统。


基础设施的联网化

除了交通安全与通行时间的改善,奠基於路边基础设施的联网化,智慧廊道计画的下个阶段除了全面升级North Avenue上的红路灯设备,也要架设光纤网路,为自驾车上路做准备。市府预计於2019年初开始引进自驾接驳车,规划在North Avenue到Ponce de Leon Avenue间的路段测试运行,并设立North Avenue MARTA车站与Ponce City Market共两个站牌。


另一方面,有了在North Avenue布建的成功经验,市府也将技术用於大型活动举办场域,如Georgia国际会议中心、奥林匹克中央公园、飞利浦体育馆、宾士体育馆。根据Renew Atlanta计画总经理Faye DiMassimo表示,以往飞利浦体育馆在活动结束後,停车场内的车辆至少要耗费90分钟才会散场完毕,而在最近的一次活动举办後,车辆散场时间只要一半。


目前亚特兰大市已经开始着手第二条智慧走廊计画Smart Transit Corridor,位於南方的Campbellton Road,涵盖Enon Road至Lee Street路段,共8英里(约12.9公里)。除了采用和North Avenue相同的交通号志自动化管理与道路安全警示App,Campbellton Road更加深了与MARTA的合作关系,规划让大众运输系统享有路段优先通行权,透过号志联网与感测器,让公车在行驶时不会遭遇红灯,缩短通勤族的旅运时间并鼓励搭乘大众运输工具。预计耗资2,370万美元,目标在2021年完成所有感测器布建与公车快速转乘计画。


由於基础设施规模大、布建期长,市府通常会分阶段进行新设备的布建或更新既有建设,造成不同阶段所布建的设备或系统不一定相同。再者,汰换旧有设备也有使用时限规定,无法任意更换,因此城市的基础设施通常是新旧设备共存。若能藉由软体安装直接升级设备,不但降低布建成本,也不须像其他感测器布建一样需要封路或挖路,大幅缩短安装时间,并且能够立即启用。


在本案例中,North Avenue的摄影机供应商为网路影像解决方案的领导业者Axis Communications,其於2016年初收购以自动化事故检测系统(Automatic Incident Detection,AID)闻名的影像监控解决方案业者Citilog,加强了交通数据采集与即时影像分析的软体实力。这项并购决策让Citilog成为智慧廊道计画的首选,直接升级市府原先在路囗装设的摄影机,降低市府采用新技术的门槛,以成本效率及时效性的优势,成为政府智慧化的解决方案供应商。目前除了美国亚特兰大采用SmartTraffic-TD,南美哥伦比亚的高速公路以及斯里兰卡的浜海公路也都有布建实绩。


由於SmartTraffic-td具备IP位址,可以与任何的中央控制系统或路侧设备(Roadside Unit)相连,在本案例中扮演重要角色。它让路边感测器、交通号志管理系统及手机App可互相连线,透过相关资料的分享,不论是感测器所搜集的车流量资料或是交通号志的变灯时间,将智慧交通的三大元素人、车、路,有效率地整合在一起。


而360ns作为智慧交通解决方案的SI业者,同时也是Axis在2016年度的最隹合作夥伴,根据市府需求,将不同供应商的解决方案整合,包括云端托管通讯服务、智慧摄影机、交通号志AI最适化管理、车联网等,协助将North Avenue升级为智慧联网道路。因此,在North Avenue通行的行人和驾驶可透过手机收到变灯、车辆逼近等通知,交通号志可即时变灯让救护车或消防车优先通行,大幅提升路段的交通安全性与通行效率。而感测器及路侧设备可与交通控制系统进行即时沟通,具备试行自驾车的条件,市府也已规划引入自驾接驳车,将作为自动驾驶技术测试场域。


交通数据分析协助城市智慧化

为了解决城市塞车问题,并作为新技术研发试验场域,市府携手乔治亚理工学院,希??研究、测试并验证在North Avenue布署的智慧解决方案,并将所搜集的数据进行分析以提供具体改善建议。其中,乔治亚理工学院正在开发North Avenue的即时交通动态模型,与智慧廊道上感测器联网,并回传车辆、车流状况等交通数据到市政中心,以了解废气排放、能源消耗、塞车和交通安全之间的关系,并提出建议改善作法。



图二 :  将计画所搜集的交通数据进行分析,透过App发送不同的行车路线给用户,可避免道路阻塞,进而影响全市交通。(source:patch.com)
图二 : 将计画所搜集的交通数据进行分析,透过App发送不同的行车路线给用户,可避免道路阻塞,进而影响全市交通。(source:patch.com)

除了即时交通动态模型,乔治亚理工学院也正在开发交通疏流App,希??在大型活动期间协助控制道路上的车流量,将计画所搜集的交通数据进行分析,透过App发送不同的行车路线给用户,避免驾驶大量集中某一路线前往,造成单一道路阻塞,进而影响全市交通。


因此,为了更进一步挖掘数据价值,特别是如何将搜集来的数据转化成有效的行动方案,乔治亚理工学院在人类与技术研究所成立多个智慧城市和物联网研究小组,以进行公共安全、环境健康与道路壅塞等各项智慧技术的开发、布建和评估。其中,亚特兰大市的公共安全计画所采用的大数据分析技术,即为乔治亚理工学院所开发。



图三 : 将研发、创新与城市治理整合能够成一套智慧城市发展模式。(source:Smart Cities World)
图三 : 将研发、创新与城市治理整合能够成一套智慧城市发展模式。(source:Smart Cities World)

由此可见,亚特兰大市与学研的合作密切,也很重视技术开发後的实证与应用。藉由智慧廊道计画,一方面作为创新技术测试平台,另一方面则与学研合作,将研发、创新与城市治理整合成一套智慧城市发展模式,透过计画提供创新技术研发所需的数据资料,精进後的技术再实践到城市场域,不仅可改善市民生活环境,所产生的数据又能作为发展解决方案的养分,形成城市营运发展的正向循环,协助城市智慧化发展。


(本文作者为资策会MIC产业分析师)


**刊头图(source:Atkins)


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