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Q&A: 研究者は監視カメラを使用して幻の交通渋滞をどのように理解しているか
今年の初め、私はアクシス コミュニケーションズ コネクト アンド コンバージ カンファレンス (ACCC) に参加するためにテネシー州ナッシュビルに行き、同社のテクノロジーと現場でのユースケース シナリオについて詳しく学びました。
イベント中に共有された 1 つのユースケースは、すぐ近くで行われていました:このシステムは、州間高速道路 24 号線の 4 マイルにわたって 294 台の Axis PTZ カメラを使用して、車両の挙動と交通の流れに関する調査を実施し、テネシー州全体の渋滞管理を改善します。
テネシー州運輸省 (TDOT) がこのシステムを所有し、2022 年に設置されたシステムの保守を担当しています。ナッシュビルに拠点を置くヴァンダービルト大学は、I-24 MOTION プロジェクトが生成するデータの処理と、道路上で行われる実験の調整を担当しています。
ヴァンダービルト大学ソフトウェア統合システム研究所の上級研究員兼非常勤教授であるウィリアム・バーバー博士は、ACCCで大学がシステムをどのように使用しているかについてプレゼンテーションを行いました。その後、彼は交通研究がなぜ重要なのか、I-24 MOTION システムがどのように機能するのか、そしてそれが使用されている最新の研究について話しました。
以下の会話はわかりやすくするために軽く編集されています。
セキュリティ技術 (ST)。交通機関の研究に興味を持ったきっかけは何ですか?
ウィリアム・バーバー (WB)。私は常に建設とインフラストラクチャに魅了されてきました。サステナビリティにも少し興味がありました。私は、どのようにして交通機関をより効率的に機能させ、さまざまなモードで道路を走行するすべての人により良いエクスペリエンスを提供できるかに興味がありました。
ST。交通がどのように移動するかを理解することがなぜ重要なのでしょうか?
WB.詳細な観点から見ると、交通渋滞がどのように発生し、伝播し、進化し、どのように解消するのかについては、まだ全体像がわかっていません。この種のモデルはありますが、個々のドライバー レベルでの理解、つまり最初の渋滞の原因は何で、その後どのように拡大するのでしょうか?少なくともデータドリブンの観点からは、私たちはまだそのレベルの理解に達していません。それが、I-24 MOTION の理解を得る動機の一部でした。
ST.研究者として、交通渋滞と渋滞とは何かという技術的な定義はありますか?
WB.用語についてはあまり意見を言いたくないのですが…いくつかの異なるタイプのトラフィックについて説明します。 1 つは、道路脇での法執行活動やレッカー車、またはタイヤ交換などの助けが必要な誰かが停車したことによって発生する、目立たない交通渋滞です。定期的ではないものの、まだ存在する目立たないイベント。それは確かに交通渋滞を引き起こします。それがどのようにして起こるのか、私たちは皆よく知っています。
私が除外する 2 番目のカテゴリは、インフラストラクチャ ベースです。道路にチョークポイントがあります。私たちはそれをボトルネックと呼ぶことがあります。ボトルネックが示すように、そのチョークポイントを通過するトラフィック フローを強制しようとすると、その時点で需要量に対して十分なインフラストラクチャ容量がない場合、そのボトルネックが原因でキューが形成され始めます。
最後のタイプは、私たちの理解のギャップの中心にあると思いますが、必ずしもボトルネックやその他のインフラストラクチャの原因によるものではなく、何らかの目立たない出来事によって引き起こされるものではなく、毎日発生する反復的な交通渋滞です。
その中には幻の交通渋滞と呼ばれるものもあります。これは口語的な用語ですが、インフラストラクチャまたはイベントの観点から、明らかな原因がない交通渋滞を捉えるために使用できます。このような交通渋滞は私たちの道路のいたるところにありますが、なぜ渋滞が起こるのかは完全には理解できません。
ST.ワシントン D.C. エリアで環状道路を運転していて、誰もが速度を落とした地点に到達したときのことを考えています。 15 分間そのように運転すると、全員が再びスピードを上げます。
WB.このようなことが起こる根本的な理由は…非常に多くの車両をそのエリアに押し通そうとしているため、交通密度が増加し、車両間のスペースが減少します。ある時点で誰もがその速度であまり接近して運転できなくなり、速度が低下し始めます。それは、70 または 65 のフリーフローから、ほぼ均等な 50 または 45 まで、ほんの少しだけ低下するのではなく、本当に劇的に低下します。これはフロー ブレークダウンと呼ばれるもので、誰もが 40 歳で運転できれば快適にスムーズに通勤できるのに、速度が大幅に低下するのです。
その代わりに、0 から 50、0 から 50 というような非常に振動的なパターンが得られます。それは本当にイライラするし、運転するのにあまり楽しい方法ではありません。
ST. I-24 MOTION について大まかに説明していただけますか?
WB.I-24 MOTION は、交通渋滞のより詳細な点、つまりストップアンドゴーの交通、容量の低下が見られる理由、そもそもの交通渋滞の形態を測定するための機器として構想されました。それがその背後にある動きであり、また交通実験のための公道テストベッドとなることも目的です。
I-24 MOTION は、交通工学でできることのギャップに対処するために構想されました。それは、テネシー州ナッシュビルの南東の州間高速道路 24 号線の 4 マイルにわたって配備された 300 台のカメラ システムに発展しました。この 4 マイルの間、カメラが映らない道路は 1 平方インチもありません。そのすべてのビデオ データは、道路を走行するすべての車両の匿名化された車両軌跡に処理されます。これらの匿名化された車両の軌跡は、交通データの最も強力な形式です。その超微細な観点から、匿名化された方法で個々の車両のレベルで調査したり、そのデータをより大局的な交通指標にまとめてその方法でデータ分析を実行したりできるためです。
それが基本的なシステムです。それは実験やテストだけでなく、交通観察でもあります。そのすべてのビデオからのデータ製品は、匿名化された車両の軌跡です。私たちは誰の車の色も気にしないので、匿名化を重視しています。彼らのナンバープレートに何が書かれているかは気にしません。ただ、車があり、SUV かトラックがあり、1 と 0 の集まりで測定されて、このように運転しているだけです。
ST.車両の軌跡とは何を意味しますか?
WB.これは、廊下を走行する個々の車両について 1 秒あたり 25 回の測定で測定されたあらゆる時点の位置になります。たとえば、その 4 マイルを運転するのに 5 分かかるとします。これは、その個々の車両を何千回も観察することに相当します。
匿名化された方法で、どこを走行し、どの車線を、どのくらいの速度で移動し、他の車両と接触したかを正確に把握できます。
ST. TDOT はシステムを所有し、責任を負います。ヴァンダービルトが行っている取り組みは、I-24 MOTION の使用方法にどのように影響しますか?
WB.私たちヴァンダービルトはデータ処理と、I-24 MOTION で行われる実験の調整を担当しています。私たちは毎日テストベッドからすべての生のビデオを取り込み、それを車両の軌道に処理します。その後、生のビデオを破棄します。これはデータセンターのサーバーによって毎日実行されます。その処理を行うためのソフトウェアはすべて私たちが作成しました。
ここにはすべてのソフトウェアを扱う素晴らしいチームがあります。その後、そのデータを閲覧したい人に無料で公開します。
TDOT では、[システムの] メンテナンスとそのガバナンスを担当しています。州間高速道路 24 号線で実験を実施したい場合、交通渋滞を緩和したいとします。実験の安全計画と管理計画に署名し、公開道路であるため安全かつ責任ある方法で実験が実施されるようにします。
グレシャム・スミスはここナッシュビルにあるコンサルティング会社です。彼らは最初から関わっています。彼らはすべてのインフラストラクチャの記録的な設計者であり、管理サービスの提供にも継続的に関与しています。
ST。 ACCCでは、2022年にI-24 MOTIONを使用して行われた実験について言及しました。その実験は何でしたか?
WB.これはによる実験でしたヴァンダービルトはそのメンバーです。このコンソーシアムには、カリフォルニア大学バークレー校、ラトガース大学、テンプル大学などの多数の大学と、自動車 OEM 分野やその他の分野の業界パートナーが参加しています。
実験では、少量のカスタム自動化を備えた消費者グレードの車両を導入しようとしました。これは、実際の交通の中に車両を送り込み、前方の交通状況に関するデータを受信させ、その後、交通の流れに対して波の平滑化を実行するという明確な目的で追加されました。
これは実際には多くの人が車の運転中にすでに行っていることです。信号に差し掛かったときに、前方が赤で、信号が青に変わると予想した場合、信号が青に変わり、通過時の速度の乱れが最小限に抑えられることを期待して、アクセルを緩めてその信号に向かって惰性で進み始めます。
それが交通波の平滑化に関するアイデアでした。交通の波によって速度が 0 ～ 40、0 ～ 40 と変動するということです。それらの波にそれぞれ乗る代わりに、より平均的な速度で運転しようとすることで、交通の波を平滑化できる可能性があります。
これらの車両は、前方の交通状況に関する情報を受け取り、各車両に搭載された小型コンピューターが、その車両が次の時間区間でどれくらいの速度で走行すべきかを決定します。 CIRCLES 実験の一環として配備された車両は 100 台ありました。それは大規模な事業でした。 100 台の車両を運行するには、サポートだけでも 100 人以上のドライバーが必要です。各車両のカスタム ハードウェアには、ハードウェアだけで約 10 人のスタッフが必要でした。ソフトウェア側には、アルゴリズム チーム、データ チーム、そして I-24 MOTION チームがありました。
ST.どのような種類の車を使用していましたか?
WB.これらは日産がプロジェクトに寛大に貸し出した日産ローグです。私たちはこれらの日産ローグに、基本的にアダプティブ クルーズ コントロールを変更するほんの少しの追加装備を加えて改造しました。
私たちは基本的にクルーズ コントロールの設定値を上書きし、最高速度を変更していました。通常のクルーズコントロールの安全ロジックがまだ動作していたので、前方車両に近づきすぎることはありませんでした。また、車間距離、つまりアダプティブ クルーズ コントロールを 1 バー、2 バー、または 3 バーに設定する方法も変更しました。
ST.彼らはどれくらいの間そこを運転していましたか?
WB.全体としては 5 日間の実験であり、金曜日のまったく同じ時間に 100 台すべての車両が出発しました。彼らは州間高速道路 24 号線を午前 6 時頃から午前 9 時または午前 10 時まで周回運転していました。ストレスの多い交通環境であり、ドライバーが疲労してミスをすることは望ましくないため、ドライバーには休憩が必要でした。彼らは休憩のために戻ってくるまで数時間運転しました。ドライバーを予備ドライバーと交換し、車を現場に戻します。
ST.実験から共有できる結果はありますか?
WB.それらの結果の一部はまさに今出版されようとしています。全体として、私たちはトラフィック ストリームの全体的なエネルギー消費を削減できるかどうかを模索していました。 100 台の車両があれば、周囲の他の車両に影響を与えることを期待できます。
それが私たちが目指していた指標でした。この実験はトラフィックにプラスの影響を与えたと言えます。正確にどれくらいの結果が得られるかは、査読付き雑誌への掲載を待っています。
ST. 2023 年にシステムを使用して大規模な実験を行いましたか?
WB.私たちは、I-24 MOTION プロジェクトと I-24 SMART Corridor の間に少しの共生関係を持っていました。 I-24 SMART Corridor は、アクティブな交通管理と統合コリドー管理を使用して I-24 の交通ニーズに対応しようとしているもう 1 つの TDOT プロジェクトです。
I-24 MOTION は観察および試験エリアですが、SMART Corridor は通勤する一般の人々に重点を置いています。このシステムには、可変速度制限機能、車線制御、平行道路への迂回ルートがあり、2023 年に稼働する予定でした。
I-24 MOTION は、可変速度制限標識に何を表示するかを決定するアルゴリズムを最適に導入するための洞察の一部を提供しました。私たちはモーションを使用してこれらのアルゴリズムがどのように実行されているかを特定し、システムからの渋滞関連イベントの一部を観察していました。
全体として、可変速度制限システムを理解するのに役立ち、そのシステムを調整するのに役立ちました。また、I-24 SMART 回廊の安全上の利点を詳細に定量化する方法も提供されました。
ST.安全上の利点の 1 つは何でしょうか?それともシステムに基づいた推奨事項ですか?
WB.可変速度制限システムは、前方で渋滞が予想されるという事実を忠実に警告します。街中や朝に車を運転していると、通常のデフォルトの道路速度である時速 70 マイルで、可変速度制限システムが作動しているのが目に入るでしょう。ある時点で速度が 60、50、40 に低下し、最終的にはその道路で許可されている最低速度である時速 30 マイルに達します。その時点では、間違いなく大渋滞が発生することが予想されます。
残念ながら、渋滞が近づいていることに気づかず、最終的には深刻な速度低下につながる可能性を予想していなかったために事故に遭ってしまう人もいます。可変速度制限システムは、列後ろの警告に効果的で、人々は「速度に何かが起こっている、前方に障害物がある。注意する必要がある、もっと警戒する必要がある」と気づきます。
そのような渋滞に起因する衝突事故が減少していることがわかりました。それがシステムの機能の 1 つであり、主な安全上の利点がここに現れていると思います。
ST. I-24 MOTION システムを使用した他の研究で共有できるものはありますか?
WB.私たちは、追加の安全性研究や、道路脇での初期対応者の安全に関する事項に引き続き非常に興味を持っています。テネシー州は引っ越し中の州であり、私たちは道路脇にいる初期対応者の安全を可能な限り確保したいと考えています。この種の規制への準拠を研究する機会があり、それは間違いなく私たちの注目に値します。
ST.自動車事故で亡くなった人の数なぜそのようなことが起こっているのか、そしてそれを止めるために何ができるのかを理解することに多くの関心が集まっています。
WB.I-24 MOTION は恒久的なインフラストラクチャであるため、道路上でランダムまたは稀なイベントを確認できるという利点があります。私たちは衝突分析を専門としているわけではありませんが、衝突後にトラフィックがどのように変化するかには確かに興味があります。
1 月に I-24 MOTION から 100 日以上の交通データをリリースする予定です。それは世界中の研究者にとって宝の山です。 30 か国、米国の 30 を超える州からのユーザーがいると思います。今ではおそらく 40 を超えているかもしれません。学術機関だけでなく産業界や政府の他の多くの研究者も、I-24 MOTION のデータを使用しています。
すべてのデータには、私たちのチームが生涯かけて調査できるよりも多くの情報が含まれているため、この状況が続くことを願っています。私たちは、他の人がこのプロジェクトに関わり続けることを望んでいます。なぜなら、他の人が参加して、自分のアイデアを考え出し、自分の研究時間を注ぎ込むことで、その可能性を最大限に引き出すことができるからです。
ミーガン・ゲイツはセキュリティ・テクノロジーの編集長です。 で彼女とつながりましょう[email protected]または上彼女を追ってください
