Surtrac tillader trafikken at bevæge sig med teknologiens hastighed

Kunstig intelligens giver flere Pittsburgh-chauffører grønt lys.

At udvikle og implementere teknologien for at holde trafikken flydende krævede et team af forskere og robotikere fra Carnegie Mellon University sammen med hjælp fra byingeniører og finansiering fra fonde.

Det hele startede, fordi Henry Hillman, den afdøde Pittsburgh virksomhedsleder og filantrop, var frustreret over trafiksignaler, der ikke ville dreje på trods af mangel på trafik. I 2009 han nåede ud til den daværende CMU-præsident Jerry L. Cohon, for at fremme ideen om, at Pittsburgh kunne bruges som en testseng for transportsystemer. Ikke alene kunne det hjælpe med at få trafikken til at bevæge sig mere jævnt, men teknologi kunne udvikles og udskilles, derved skabe flere arbejdspladser i Pittsburgh.

Deres samtale blev drivkraften til CMU's Traffic21 Institute, et tværfagligt forskningsinstitut med det mål at designe, prøve, implementere og evaluere informations- og kommunikationsteknologi-baserede løsninger for at løse transportproblemer. Centret ledes fra CMU's Heinz College of Information Systems and Public Policy.

"Vi har ikke en transportafdeling, men vi kiggede os omkring og identificerede, at der var fakulteter, der udførte arbejde på tværs af universitetet med transport, " sagde Stan Caldwell, administrerende direktør for CMU's Traffic21 Institute.

Som et af dets første initiativer, Traffic21 uddelte tilskud til et dusin pilotprojekter for at løse transportproblemer, som kunne løses med eksterne partnere. Startpengene blev leveret af The Hillman Foundation sammen med yderligere støtte fra The Heinz Endowments' Breathe Project og fra Richard King Mellon Foundation.

Surtrac, et intelligent trafiksignalsystem, var en af ​​piloterne.

Stephen Smith, en forskningsprofessor i CMU's Robotics Institute, fører Surtrac. Hans gruppe forsker i arbejde relateret til multi-agent beslutningstagning.

"Vi fokuserer på problemer, hvor ingen agent er ansvarlig, og beslutninger sker som en samarbejdsaktivitet, " sagde Smith. "Det virkede som en naturlig applikation at anvende til trafiklys."

Software tillader signalerne at "tale med hinanden." Hvert signal træffer sine egne beslutninger om timing ved at registrere trafikstrømme, der nærmer sig, og generere en timingplan for at optimere bevægelse gennem vejkryds. Signalerne deler derefter planer med nabosignaler for at skabe koordinerede handlinger.

Systemet anvender kunstig intelligens til at koordinere trafiklys baseret på trafikforhold, hvilket forbedrer trafikafviklingen og reducerer den gennemsnitlige rejsetid med 25 %. Og da biler bruger mindre tid på tomgang (op til 40 procent), luftforurening fra emissioner reduceres også.

Projektet begyndte i 2012 med ni vejkryds i Pittsburghs East Liberty-kvarter. På det tidspunkt, det ældre kvarter oplevede overbelastning delvist fra større, nyere butikker såsom Home Depot, Target og Whole Foods, og Google var lige flyttet ind på Bakery Square i nærheden. Området blev udstyret med nye trafiksignaler, der omfattede kameraer med aktivering og fiberoptiske kabler, der forbandt signalerne.

"East Liberty Development Inc. var en fantastisk partner, der sagde "Ja, vi ville elske at have dette demonstreret i vores nabolag, '" huskede Caldwell.

Hillman roste projektet, da de første lys blev installeret i 2012.

"Denne type teknologisk gennembrud er lige, hvad vi håbede kunne ske, da Traffic21 blev skabt med et bredt samfundspartnerskab ledet af CMU, " sagde Hillman.

Smith licenserede teknologien til at skabe Rapid Flow Technologies, har kommercielt indsat Surtrac i fire byer uden for Pittsburgh, og installerer signaler i to canadiske kommuner inden udgangen af ​​året.

Lokalt, 50 vejkryds, eller 15 procent af det samlede antal i Pittsburgh, er blevet udstyret med det smarte system.

"Dette projekt er indbegrebet af Traffic21-forskningen, udviklings- og implementeringsmodel, der forbinder samfundspartnere med innovativ forskning, der foregår på universitetet, " sagde Caldwell.

En ny udstilling i Pittsburgh International Airport viser partnerskabet mellem Carnegie Mellon og byen, der forklarer fordelene ved smart trafiklys. Surtrac er blot et af de igangværende samarbejder mellem universitetet og Pittsburgh.

"Hvis du ser på Pittsburgh, det du ser er et bylaboratorium, " sagde Pittsburghs borgmester Bill Peduto. "Det er et sted, hvor forskning og udvikling foregår inden for vores offentlige rettigheder."

Caldwell sagde, at Traffic21 har hjulpet med at forbedre livet for beboerne, transformere Pittsburghs image som en smart by og har skabt virksomheder med mere end 200 job i Pittsburgh for at fodre et helt nyt økosystem af smart transportrelateret industri.

CMU's Metro21:Smart Cities Institute udvider det arbejde, Traffic21 har udført, og tager en fremadskuende tilgang til at bringe mennesker, teknologi og politik sammen for at forbedre livskvaliteten for hovedstadsområdets borgere. Metro21's arbejde giver en global model for innovative fremtidige byer. Metro21, på tur, tog Pittsburgh/CMU-forskningsmodellen, udvikling og implementering og grundlagde MetroLab Network, som blev lanceret i 2015 som en del af Det Hvide Hus's Smart Cities Initiative og spunnet ud af CMU i 2018. I dag er der mere end 45 by-universitets-partnerskaber, der er modelleret efter succesen CMU og City of Pittsburgh.

I 2016 Traffic21 arbejdede sammen med byen Pittsburgh om det amerikanske transportministerium Smart City Challenge. Pittsburgh blev udnævnt til finalist og blev tildelt en Advanced Transportation and Congestion Management Technologies (ATCMTD) bevilling for $10,8 millioner fra det amerikanske transportministerium. Byen søger at tilføje yderligere 150 vejkryds med smarte trafiksignaler begyndende i slutningen af ​​2020. Rapid Flow Technology vil være blandt de virksomheder, der konkurrerer om projektet.

"Pittsburgh vil have et bydækkende smart og forbundet signalsystem, der vil gøre det mere effektivt, men en masse andre ting er sket samtidig for at gøre byen til en international leder, " sagde Caldwell.

Blandt disse første dusin pilotprogrammer, inkluderede den tidlige begyndelse af ParkPGH, Tiramsiu og Roadbotics.

Verden lægger mærke til det. I 2017 Le Monde, en Paris-baseret avis, anerkendt Smith med en Le Monde Smart Cities Global Innovation Award i mobilitetskategorien. Surtrac var den eneste USA-baserede vinder udvalgt af en international jury af byplanlæggere, sociologer, journalister og innovationseksperter.

En mere forbundet fremtid

Smith sagde, da køretøjer bliver udstyret til at kommunikere direkte med trafiksignalerne, yderligere data kan deles med trafiksignaler for at skabe endnu mere effektivitet. Fordi Surtrac modellerer og optimerer den faktiske trafikstrøm, det kan direkte drage fordel af enhver yderligere information, som køretøjer kan give. Den tilsluttede infrastruktur vil øge sikkerheden og mobiliteten for både menneskedrevne og selvkørende køretøjer.

"Forestil dig en fremtid, hvor alt hænger sammen, " sagde Smith. "Hvor vi ser på direkte og kontinuerlig kommunikation om, hvor køretøjer er, hvor hurtigt de bevæger sig, og hvilken retning de er på vej."

Smith sagde, at denne fremtid stadig er årtier væk, når alle køretøjer er udstyret. På kortere sigt, der er stadig fordele ved brugen af ​​tilsluttet køretøjsteknologi. For eksempel, fragtselskaber kender deres ruter gennem hele byen. Hvis flåderne er udstyret med evnen til at kommunikere, smarte trafiksignaler kunne optimere deres ruter. Rejsefirmaer kunne også optimere deres ruter for at transportere flere passagerer.

"Mange rejsende følger rutinemæssigt ruter produceret af navigationsapps som Google maps eller Waze, og hvis et køretøj er villig til at dele denne rute med Surtrac, så kan vi flytte dem hurtigere gennem krydsene langs denne rute og gøre det uden at påvirke køretøjer, der ikke deler denne information negativt, " sagde Smith. "Det lyder magisk i starten, men i virkeligheden giver du os bare mere information og reducerer usikkerheden, så vi kan gøre et bedre stykke arbejde med at optimere signaltimingerne."

Smiths team arbejder på at udstyre Port Authority of Allegheny County busser med radioer, der kommunikerer med Surtrac-signaler for bedre at forudsige ankomster og give busser prioritet, når det er relevant.

"Ideen er, at da busser kan blokere trafikken i kryds, hvis vi kender deres ruter og ankomsttider, så kan vi give dem prioritet på en smart måde uden at ignorere den anden trafik i kryds, " han sagde.

Derudover hans team arbejder sammen med Federal Highway Administration på en mobilapp til at hjælpe fodgængere med handicap. Appen kommunikerer direkte med Surtrac-systemet og angiver, hvor meget tid dens bruger har brug for for sikkert at krydse gaden. Systemet lader også den krydsende person vide, hvor lang tid der er tilbage, før lyset skifter.

"Vi har netop gennemført en række brugertests med inviterede folk til at komme ud og prøve det og give os deres feedback og sådan, " sagde Smith. "Det er virkelig positivt. De giver overvældende god feedback."