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美國亞特蘭大智慧廊道計畫分析
 

【作者: 甘岱右】   2019年03月05日 星期二

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美國亞特蘭大以智慧廊道計畫(North Avenue Smart Corridor)獲得2018年巴塞隆納智慧城市博覽會城市出行獎。該計畫運用數據分析與人工智慧,讓道路優先禮讓消防車或救護車通行,交通號誌也可根據當時的人流與車流自動調整燈號,並透過手機App提醒用路人交通安全警示,大幅改善路段事故發生率。


根據美國Census Bureau調查,在亞特蘭大市區僅4.3%通勤人口(約74萬人)使用大眾交通工具,顯示高達九成的市民仍習慣以汽車代步。為了改善道路安全性與便利性,提供民眾舒適安全的移動空間,亞特蘭大市於2016年5月提出智慧廊道計畫,選定Northside Drive到Freedom Parkway之間路段,總長約2.3英里(3.7公里),共26個十字路口,全方位提升North Avenue的交通號誌運作效率並改善交通情況。


由於North Avenue上途經許多亞特蘭大市的重要商辦或城市地標,如喬治亞理工學院、可口可樂總部、喬治亞交通局等,也包含許多大眾運輸路線及主要單車道路,如MARTA巴士路線、可口可樂和喬治亞理工學院的接駁車、未來的共享巴士站點,不但交通繁忙,每天有近29,000台車輛行經、超過8萬人次使用,且此路段的事故發生率與其他同區類似規模的道路相較,高了近2倍。


為了改善用路人體驗,亞特蘭大市發行政府公債300萬美元,與喬治亞交通局、喬治亞理工學院、英國工程顧問公司ATKINS合作,採用智慧交通解決方案業者360ns,於18個紅綠燈上裝設超過100個物聯網感測器,並運用熱感測、即時影像辨識技術、支援AI技術的交通號誌系統等,透過即時燈號調整,縮短十字路口的等待時間,並在不提升車速下,縮短車輛行經路段的時間。



圖一 : 亞特蘭大市希望藉由智慧廊道計畫運用數據分析與人工智慧,全方位提升North Avenue的交通號誌運作效率並改善交通情況。(source:govtech.com)
圖一 : 亞特蘭大市希望藉由智慧廊道計畫運用數據分析與人工智慧,全方位提升North Avenue的交通號誌運作效率並改善交通情況。(source:govtech.com)

智慧廊道在2015年已裝設數台攝影機來監控路段狀況,亞特蘭大市希望這些攝影機可作為交通感測器,即時提供交通數據和統計資料。2017年4月,智慧廊道的合作廠商360ns,採用Citilog的交通數據採集應用程式SmartTraffic-td,可在既有的攝影機上直接進行智慧影像處理,無須額外購買智慧攝影機。


智慧廊道的26個十字路口上共84台攝影機皆已安裝SmartTraffic-td,可即時蒐集交通數據,如車流量、車速、等待車輛數(Queues)等,並上傳至Citilog的雲平台CTCloud,可保存資料數個月,讓政府、民間企業也可離線取用資料,進行視覺化分析或分享統計研究等。除了蒐集交通資料,SmartTraffic-td藉由通訊介面,讓攝影機與既有的交通控制器及新引進的交通號誌人工智慧管理系統(Artificial Intelligence-based Adaptive Signal System)SURTRAC相互溝通,分享車流量、車輛類型、車速、塞車程度等交通資料,免除更換交通調節器的不便,也不必重新替調節器撰寫資料串接的應用程式。


SURTRAC交通號誌AI管理系統為Rapid Flow Technologies所開發,所採用的專利技術來自於賓州的卡內基美隆大學,透過計畫在路口上裝設的感測器(如攝影機或雷達)與SmartTraffic-td,掌握即時路況資訊。下一步,SURTRAC藉由內建的專利排程系統進行交通號誌最適化排程,讓各種交通運輸工具皆能在最短時間內通過路口。接著,SURTRAC將根據排程傳送指令至調節器,協調出可執行的最佳路口通行方案,並且將此方案與相關交通資訊分享給其他路口,通知下一個路口將有多少車流前往,以安排下個路口的最佳通行方案,形成一個能即時反應交通需求的自動化及統合化的號誌路網。


因此,North Avenue上的18個紅綠燈可以依照當時車流量、行人有無或消防救護車輛自動切換,在不影響原有線道數量與速限,有效達到交通時間縮減及交通意外的發生機率。此外,這個自動化的號誌路網,還能與車輛、行人或其他聯網設備與系統進行串聯,提供其他應用服務,如道路安全應用App、自動駕駛應用等。


道路安全應用程式

當地公司Applied Information開發一款道路安全應用程式Glance TravelSafely,此應用App可偵測North Avenue上的交通號誌、校園Beacon、感測器等路邊基礎設施,並根據當下情況提供駕駛、騎士或行人聲音警示,包括紅燈和綠燈的倒數計時、行經學區或高事故率區域、左方有來車或行人等。以自行車為例,騎士還會收到車輛高速接近、其他車輛過於靠近等告警,若駕駛車速過快,也會被App警告。此外,當救護車或消防車行經路段時,App也會配合交通號誌,提醒駕駛禮讓緊急車輛,爭取黃金救援時間。


智慧廊道計畫於2017年9月完成建置,透過交通號誌自動化管理與道路安全警示App,除了縮短路段通行時間,根據Renew Atlanta評估,North Avenue路段的車禍發生率在計畫實施後下降了25%,大幅改善此路段的交通安全。此外,由於交通號誌聯網化,市府能進行更有效率的號誌管理,不須再透過人工調整紅綠燈時長,也能在號誌系統異常時即時收到通知。


而一起合作的喬治亞理工學院則根據此系統所蒐集的交通數據,進行大數據分析並建立適合亞特蘭大市的交通模型,以提供市政單位具體成效評估和可執行的建議。雙方協力將智慧走廊變成Living Lab,提供產學界一個「真實情境」的測試場域。一方面學界能透過在現實世界研究,直接獲得實際數據反饋,另一方面城市則可取得最先進的研究成果以改善社區生活,將創新研究和開發與城市治理結合,從研究到執行與合作,建立一套亞特蘭大市獨特的智慧城市營運支持系統。


基礎設施的聯網化

除了交通安全與通行時間的改善,奠基於路邊基礎設施的聯網化,智慧廊道計畫的下個階段除了全面升級North Avenue上的紅路燈設備,也要架設光纖網路,為自駕車上路做準備。市府預計於2019年初開始引進自駕接駁車,規劃在North Avenue到Ponce de Leon Avenue間的路段測試運行,並設立North Avenue MARTA車站與Ponce City Market共兩個站牌。


另一方面,有了在North Avenue布建的成功經驗,市府也將技術用於大型活動舉辦場域,如Georgia國際會議中心、奧林匹克中央公園、飛利浦體育館、賓士體育館。根據Renew Atlanta計畫總經理Faye DiMassimo表示,以往飛利浦體育館在活動結束後,停車場內的車輛至少要耗費90分鐘才會散場完畢,而在最近的一次活動舉辦後,車輛散場時間只要一半。


目前亞特蘭大市已經開始著手第二條智慧走廊計畫Smart Transit Corridor,位於南方的Campbellton Road,涵蓋Enon Road至Lee Street路段,共8英里(約12.9公里)。除了採用和North Avenue相同的交通號誌自動化管理與道路安全警示App,Campbellton Road更加深了與MARTA的合作關係,規劃讓大眾運輸系統享有路段優先通行權,透過號誌聯網與感測器,讓公車在行駛時不會遭遇紅燈,縮短通勤族的旅運時間並鼓勵搭乘大眾運輸工具。預計耗資2,370萬美元,目標在2021年完成所有感測器布建與公車快速轉乘計畫。


由於基礎設施規模大、布建期長,市府通常會分階段進行新設備的布建或更新既有建設,造成不同階段所布建的設備或系統不一定相同。再者,汰換舊有設備也有使用時限規定,無法任意更換,因此城市的基礎設施通常是新舊設備共存。若能藉由軟體安裝直接升級設備,不但降低布建成本,也不須像其他感測器布建一樣需要封路或挖路,大幅縮短安裝時間,並且能夠立即啟用。


在本案例中,North Avenue的攝影機供應商為網路影像解決方案的領導業者Axis Communications,其於2016年初收購以自動化事故檢測系統(Automatic Incident Detection,AID)聞名的影像監控解決方案業者Citilog,加強了交通數據採集與即時影像分析的軟體實力。這項併購決策讓Citilog成為智慧廊道計畫的首選,直接升級市府原先在路口裝設的攝影機,降低市府採用新技術的門檻,以成本效率及時效性的優勢,成為政府智慧化的解決方案供應商。目前除了美國亞特蘭大採用SmartTraffic-TD,南美哥倫比亞的高速公路以及斯里蘭卡的濱海公路也都有布建實績。


由於SmartTraffic-td具備IP位址,可以與任何的中央控制系統或路側設備(Roadside Unit)相連,在本案例中扮演重要角色。它讓路邊感測器、交通號誌管理系統及手機App可互相連線,透過相關資料的分享,不論是感測器所蒐集的車流量資料或是交通號誌的變燈時間,將智慧交通的三大元素—人、車、路,有效率地整合在一起。


而360ns作為智慧交通解決方案的SI業者,同時也是Axis在2016年度的最佳合作夥伴,根據市府需求,將不同供應商的解決方案整合,包括雲端託管通訊服務、智慧攝影機、交通號誌AI最適化管理、車聯網等,協助將North Avenue升級為智慧聯網道路。因此,在North Avenue通行的行人和駕駛可透過手機收到變燈、車輛逼近等通知,交通號誌可即時變燈讓救護車或消防車優先通行,大幅提升路段的交通安全性與通行效率。而感測器及路側設備可與交通控制系統進行即時溝通,具備試行自駕車的條件,市府也已規劃引入自駕接駁車,將作為自動駕駛技術測試場域。


交通數據分析協助城市智慧化


圖二 :  將計畫所蒐集的交通數據進行分析,透過App發送不同的行車路線給用戶,可避免道路阻塞,進而影響全市交通。(source:patch.com)
圖二 : 將計畫所蒐集的交通數據進行分析,透過App發送不同的行車路線給用戶,可避免道路阻塞,進而影響全市交通。(source:patch.com)

為了解決城市塞車問題,並作為新技術研發試驗場域,市府攜手喬治亞理工學院,希望研究、測試並驗證在North Avenue佈署的智慧解決方案,並將所蒐集的數據進行分析以提供具體改善建議。其中,喬治亞理工學院正在開發North Avenue的即時交通動態模型,與智慧廊道上感測器聯網,並回傳車輛、車流狀況等交通數據到市政中心,以了解廢氣排放、能源消耗、塞車和交通安全之間的關係,並提出建議改善作法。


除了即時交通動態模型,喬治亞理工學院也正在開發交通疏流App,希望在大型活動期間協助控制道路上的車流量,將計畫所蒐集的交通數據進行分析,透過App發送不同的行車路線給用戶,避免駕駛大量集中某一路線前往,造成單一道路阻塞,進而影響全市交通。


因此,為了更進一步挖掘數據價值,特別是如何將蒐集來的數據轉化成有效的行動方案,喬治亞理工學院在人類與技術研究所成立多個智慧城市和物聯網研究小組,以進行公共安全、環境健康與道路壅塞等各項智慧技術的開發、布建和評估。其中,亞特蘭大市的公共安全計畫所採用的大數據分析技術,即為喬治亞理工學院所開發。



圖三 : 將研發、創新與城市治理整合能夠成一套智慧城市發展模式。(source:Smart Cities World)
圖三 : 將研發、創新與城市治理整合能夠成一套智慧城市發展模式。(source:Smart Cities World)

由此可見,亞特蘭大市與學研的合作密切,也很重視技術開發後的實證與應用。藉由智慧廊道計畫,一方面作為創新技術測試平台,另一方面則與學研合作,將研發、創新與城市治理整合成一套智慧城市發展模式,透過計畫提供創新技術研發所需的數據資料,精進後的技術再實踐到城市場域,不僅可改善市民生活環境,所產生的數據又能作為發展解決方案的養分,形成城市營運發展的正向循環,協助城市智慧化發展。


(本文作者為資策會MIC產業分析師)


**刊頭圖(source:Atkins)


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