Revolución en la Gestión de Intersecciones usando Datos de Vehículos Conectados

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El tráfico circula por una de las 34 intersecciones que fueron parte del estudio de datos de vehículos conectados en Birmingham, MI. (Imagen: Jeremy Little, Michigan Engineering)

Reducir costes, emisiones y tiempo de viaje

Las comunidades podrían reducir costes y emisiones de vehículos —todo en nombre de acortar tu viaje.

Con datos GPS de tan solo el seis por ciento de los vehículos en la carretera, investigadores de la Universidad de Michigan pueden recalibrar semáforos para reducir significativamente congestión y retrasos en intersecciones.

Estudio piloto en Birmingham, Michigan

En un estudio piloto de 18 meses realizado en Birmingham, Michigan, el equipo usó conocimientos de datos de vehículos conectados proporcionados por General Motors para probar su sistema, resultando en una disminución del 20 al 30 por ciento en el número de paradas en intersecciones semaforizadas.

Es el primer sistema mundial de retemporización de semáforos a gran escala basado en la nube, y representa una gran oportunidad para que las comunidades recalibren sus patrones de señal a coste reducido.

Extrapolación de patrones de tráfico desde datos GPS

El sistema de la Universidad de Michigan toma datos GPS de un porcentaje de vehículos en la carretera y extrapola patrones de tráfico. Por ejemplo, un vehículo conectado que se detiene aproximadamente a 30 metros (100 pies) de una intersección indica fuertemente que está detrás de al menos tres o cuatro otros vehículos.

"Mientras que los detectores en intersecciones pueden proporcionar conteo de tráfico y velocidad estimada, el acceso a información de trayectoria de vehículos, incluso a bajas tasas de penetración, proporciona datos más valiosos, incluyendo retraso de vehículo, número de paradas y selección de ruta", dijo Henry Liu, Profesor de Ingeniería Civil de la Universidad de Michigan y Director tanto del terreno de prueba automotriz conectado inalámbricamente Mcity como del Centro para Transporte Conectado y Automatizado.

Coste de la congestión en EE. UU.

Hay aproximadamente 320.000 semáforos en EE. UU. y los costes anuales de congestión —directos e indirectos— asociados con esas intersecciones ascienden a 22.900 millones de dólares. Esos costes incluyen tiempo gastado esperando en luces, así como consumo innecesario de energía causado por tiempos de señal que podrían mejorarse.

Limitaciones de los sistemas actuales

La mayoría de los semáforos operan en un plan de temporización por hora del día, donde patrones preestablecidos están en marcha para mañana, tarde, noche y madrugada. Los planificadores de tráfico intentan coordinar esos ciclos con intersecciones circundantes para permitir que los coches fluyan entre intersecciones con el menor viaje de parar-y-arrancar posible.

"La razón por la que estas señales deberían cambiarse más a menudo es que el tráfico siempre está cambiando", dijo Liu. "Un buen ejemplo son los patrones de tráfico que vimos en el año antes de la llegada de COVID y los dos años después. La hora punta matutina cambió drásticamente con tanta gente trabajando desde casa. Cuando ves ese tipo de cambio necesitas retemporizar las señales."

Optimizar señales para mantenerse al día con cambios en flujos de tráfico no es una tarea simple. Los costes y tiempo involucrados en hacer conteos de tráfico y recálculos significan que la mayoría de los municipios no reevalúan durante dos a cinco años, o a veces décadas.

Aunque las señales adaptativas existen desde los años 70, detectando vehículos en intersecciones para reprogramar señales casi en tiempo real, su coste las ha mantenido fuera de uso generalizado. La instalación de un sistema adaptativo en una sola intersección puede costar hasta 50.000 dólares, con mantenimiento regular requerido —una etiqueta de precio que no todas las comunidades pueden permitirse. El sistema de la Universidad de Michigan para optimización costaría una fracción de eso para un sistema adaptativo.

Diagrama tiempo-espacio probabilista

El sistema, llamado diagrama tiempo-espacio probabilista, permite que un porcentaje menor de datos de vehículos conectados haga la misma carga de trabajo que sensores en un semáforo adaptativo. Para probar su efectividad, los investigadores recopilaron datos durante tres semanas en marzo de 2022 de cada una de las 34 intersecciones semaforizadas de Birmingham, Michigan —la mayoría de las cuales son sistemas de tiempo fijo.

"Lo que esto ha hecho es realmente resolver nuestro problema de recopilación de datos", dijo Gary Piotrowicz, director adjunto de la Comisión de Caminos del Condado de Oakland. "Y podría argumentar que esta va a ser la forma en que todos en el país lo hagan. Una vez que hayan solidificado el sistema, no hay razón para hacerlo de otra manera."

Transcripción

00:00:00 ¿alguna vez te has sentado en un semáforo en rojo y te has preguntado por qué tarda tanto en ponerse verde? retemporizar cada semáforo cuesta unos 5.000 dólares ahora mismo así que por eso para la mayoría de las agencias de gestión de tráfico um semáforo solo se retemporiza cada dos a 5 años o incluso más la conclusión es que las señales no están operando tan eficientemente como pueden crear

00:00:23 más congestión en las carreteras y más congestión lleva a mala seguridad investigadores de ingeniería de Michigan se han asociado con la Comisión de Caminos del Condado de Oakland para desarrollar un proceso más barato y rápido para optimizar semáforos es un sistema basado en la nube que usa datos GPS de vehículos conectados pilotado en Birmingham Michigan su sistema fue capaz de disminuir

00:00:44 retraso de tráfico en 20% y redujo el número de paradas en una intersección en 30% la implementación del sistema es en realidad muy muy simple porque los datos ya están ahí están en la nube los están recopilando los fabricantes de coches y podemos ayudar a las agencias de gestión de tráfico a utilizar esos datos para evaluar su rendimiento de semáforos y luego ayudarles a

00:01:08 optimizar los parámetros del semáforo actualmente las intersecciones están equipadas con semáforos adaptativos o fijos si la señal es adaptativa puede usar sensores para detectar tráfico en una intersección para retemporizarse a sí misma y si es fija un controlador de tráfico necesita ir a la intersección en horas punta para contar el número de vehículos en una señal y estamos

00:01:29 intentando desarrollar planes de temporización que sean para 24 horas 7 días a la semana para 365 días al año con datos que realmente no son tan buenos como nos gustaría los datos de trayectoria de vehículos proporcionan mucha más información que solo conteos de tráfico en su lugar permitiendo a los controladores de tráfico ver el número de paradas retraso de vehículo y selecciones de ruta desde solo un pequeño número de vehículos conectados los datos

00:01:53 pueden entonces alimentarse al sistema de optimización donde son capaces de evaluar el rendimiento de las señales y crear nuevos planes de temporización basados basados en los datos lo que nos permite hacer es permitirnos actualizar las señales más a menudo así que en lugar de tal vez una vez cada 5 años o más ahora podemos echar un vistazo a esto tal vez cada pocos meses para asegurarnos de que tenemos los

00:02:13 mejores temporizadores ahí fuera en el sistema que hace el sistema más eficiente incluso si no cambiamos los temporizadores nos confirmará que lo que está ahí fuera es lo mejor realmente beneficia al conductor para las ciudades esto significa mantenimiento de semáforos mucho más a menudo y a una fracción del coste y para ti menos tiempo en luces rojas y un viaje más rápido vehículos conectados está en todas partes

00:02:35 así que es fácil para nosotros escalar el sistema porque podemos aprovechar sus datos no solo en el estado de Michigan sino en otras partes estamos hablando de obtener datos 24 horas 7 días a la semana que es automatizado y son los mejores datos con los que hemos trabajado nunca lo cual es realmente emocionante