智能交通简介。效益和实例

史蒂夫-马祖尔 政府业务发展总监Steve Mazur
2020年12月09日

智能交通和智能城市交通管理正在彻底改变城市处理流动性和应急反应的方式,同时减少城市街道的拥堵。如何实现?通过传感器、先进的通信技术、自动化和高速网络。

从一个地方移动到另一个地方的艺术和科学是我们生活中固有的一部分--不仅仅是今天,而且贯穿整个历史。从战车和马匹到马车、汽车、蒸汽火车和航天器--移动是人类的一部分。

从骑着马和骆驼从一个地方到另一个地方,人类文明已经走过了漫长的道路。随着智能交通系统和物联网(IoT )的出现,世界正在进入运动的下一个阶段--智能交通。如果这个词听起来很模糊,或者引发了自主飞行汽车和仓鼠一样的高速管道的心理图像,不要担心。

这篇文章将阐述智能交通到底是什么,它是如何工作的,以及它带来的许多好处,还有一些今天使用的现实世界的例子。我们还将介绍今天正在部署的不同类型的智能交通系统。

什么是智能交通?

智能交通管理根据 美国交通部"智能交通系统(ITS)应用各种技术来监测、评估和管理交通系统,以提高效率和安全"。暂时把科幻风格的交通愿景放在一边,这个定义可以简化为以下构成智能交通的概念:管理、效率和安全。换句话说,智能交通使用新的和新兴的技术,使在一个城市的移动更方便,更有成本效益(对城市和个人),更安全。

哪些新兴技术正在促进这些新机会?主要是IoT 设备和5G通信技术的普及。前者提供了廉价的传感器和控制器,可以嵌入到几乎所有的物理机器中,进行远程控制和管理。后者提供了实时管理和控制交通系统所需的高速通信,并且延迟最小。

智能交通不只是未来的理论;它今天正在几个城市实施,其成功和失败被用来改善新地点的系统。一些正在实施新交通技术的城市一开始可能会让你吃惊。当然,像纽约市这样的全球中心城市已经接受了智能交通,为他们不断增长的智能城市服务。然而,怀俄明州的农村地区也是一个领先的互联车辆测试平台。这是因为这个牛仔州是一个主要的货运走廊--在全国范围内自主运输货物可以极大地提高供应链的效率,并减少长途司机被迫在紧迫的时间表和人类的休息需求之间的平衡。

运输技术的主要好处

来自智能交通管理系统的数据
智能技术的好处和它们给智能城市内的交通带来的优势是很多的。

  • 智能交通是更安全的。通过将机器学习与IoT 和5G相结合,自主交通系统(包括车辆和固定的基础设施,如十字路口)已被证明可以减少事故中的 "人为因素"。计算机不会分心、疲劳或情绪化。
  • 智能交通是更好的管理。数据收集是对基础设施进行负责任的公共管理的重要关键。智能交通不仅为交通系统的每个方面提供了详细的数据点,而且使管理者能够更好地监控运营,跟踪维护需求,并确定需要修复的关键问题来源。
  • 智能交通是更有效的。有了更好的管理,就有了更有效的使用。高质量的数据可以帮助找出可以提高效率的地方。或者,如果以不同的方式分配公交线路的站点,也许可以更好地服务于社区,也许火车时刻表的轻微调整可以提供更好的填充率。
  • 智能交通是有成本效益的。由于智能交通能更好地利用现有的资源,它可以减少成本,这要归功于预防性维护,降低能源消耗和减少用于事故的资源。当廉价的公共交通的效率足以与私人汽车竞争时,乘客也可以获得成本节约。
  • 智能交通提供快速的洞察力。城市交通管理中心(TMC)可以快速获得影响城市街道、公共安全和应急系统的麻烦点或城市范围内的问题的可见性和通知,以便采取行动或与其他机构和应急人员更有效地沟通。

除了已经讨论过的更好的管理、安全和效率之外,还有几个额外的好处,一般公众、地方政府和整个世界都可以享受。这些是

  1. 安全
  2. 环境方面的考虑
  3. 供应链的复原力

安全

安全图标智慧城市怀疑论者的一个主要担心是其对网络攻击的脆弱性。毕竟,随着世界的联系越来越紧密,网络攻击在犯罪分子甚至民族国家中几乎已经司空见惯,因为他们的目标是关键基础设施,如 互联网连接的电网 和银行系统。

然而,攻击本身并不新鲜,只是工具比较新颖。早在计算机出现之前,银行、电网和其他关键基础设施(包括交通)就已经容易受到物理攻击。当车辆和基础设施集成化、网络化和自主化时,诸如犯罪分子偷车、恐怖分子利用车辆作为武器(如2016年法国的货车袭击事件)以及坏人挟持公共交通工具等物理威胁都可以得到缓解。

至于网络攻击的风险,它们比上述的物理威胁更容易防御。适当的软件更新,通过虚拟私人网络(VPN)隧道的加密通信和其他多层安全实践可以减轻网络攻击的风险。这意味着,智慧城市的智能交通可以通过减少物理和网络攻击的机会,使现代公共交通整体上更加安全。

环境方面的考虑

环境图标运输的历史与环境有着不可分割的联系。从燃烧煤炭和木材的蒸汽汽车到今天的汽油燃烧引擎,运输对地球的资源和大气造成了损失。

虽然每天都有科学进步,找到替代能源为交通提供动力,但智能交通技术的另一个好处是,它允许城市更负责任地使用他们的现有资源。

与私人车辆相比,公共交通对环境更有利,但在美国和其他国家并没有广泛使用,因为它在一些地区往往不实用。然而,随着智能交通解决方案带来的效率提升,现代公共交通可以为更多的人口部分带来利润。随着大城市的城市交通技术的提高,成熟的方法可以被复制并推广到那些希望获得智能城市利益的地区。

供应链的复原力

卡车图标冠状病毒大流行等全球危机已经证明,世界的供应链很容易受到破坏。当工人和司机生病,从一个地区到另一个地区的旅行成为公共卫生危害时,自主的货物运输可以成为字面上的救命稻草。

像怀俄明州的车联网项目可能是形成由智能、城市到城市的运输和物流系统驱动的自主供应链的关键,以运输食品和紧急物资等关键货物,而不需要让人类司机冒险。最低限度,只要能利用自动化、人工智能和机器人技术提高安全和效率,人类供应链的劳动力就可以得到增强。好消息是,专家们认为这些创新将支持创造更多的就业机会--而且是更安全的就业机会--因为开发人员、技术人员、分析人员和管理人员帮助将这些进步推向市场并维护它们。

智慧城市有缺点吗?

尽管它们有种种好处,但随着智能城市交通系统的实施,一些缺点可能会浮出水面。这些问题主要围绕着电力消耗和负责任的数据管理。

智能城市需要传感器--大量的传感器--而这些传感器都需要电源。对于附着在移动物体上的传感器,这将需要电池。固定的传感器也许可以使用太阳能,但更多的时候需要将电线接入城市的电网。世界过渡到智能城市所需的传感器数量之多(估计有数万亿),使得为这么多设备供电成为一个令人生畏的问题。即使是连接到电网的传感器,所需的原材料(如铜)的数量与世界人口习惯的生产量相比也是非常高的。

除了权力之外,今天世界上还有关于网上个人数据的重大辩论。数据是智慧城市运行所需的命脉。虽然与在线数据相比,所需的大部分信息都是匿名的,但这将要求人们在精神和行为上有所转变。汽车将需要收集位置信息,城市周围的传感器将需要被动地收集智能手机在一天中发出的信号。为了让智慧城市在未来蓬勃发展,需要制定负责任的法律和政策来管理数据,不管是多么匿名的数据。

智能交通是如何运作的?

交通管理--车对车通信
智能交通一般可分为两大类。 公共基础设施汽车工业.当联网的传感器被整合到基础设施和车辆中,以努力实现远程管理和控制、安全和效率的目标时,这两个部门就变得 "聪明 "了。

想象一下一个繁忙的城市十字路口。行人正试图穿越。路灯在调节交通流量。开车的司机正忙着赶往他们的目的地。在传统的交通系统中,路灯是通过定时器、道路下面的压板或路边的行人按钮来触发的。

司机和行人都有责任注意(并遵循)交通信号。然而,如果这些节点中的任何一个出现故障,效率和安全都会下降。一个分心的司机闯了红灯。一个行人没有按下人行横道的按钮,因此错过了转弯,不得不等待更长时间。尽管只有一辆车在等待,没有交通,但路灯却拒绝改变。

然而,在一个智能交叉路口,这一切都会改变。车辆可以使用蓝牙和激光雷达(Light Detection and Ranging)的组合来检测行人,并可以自动开始刹车以避免事故。路灯可以接收来自车辆的个别信号,以确定有多少辆车在等待,以及在哪个方向,比压板和计时器更准确和有效。汽车和路灯甚至可以沟通到这样的程度:当绿灯亮起时(或向汽车的电脑发送 "走 "的信号),汽车自动开始行驶,而当变成红灯时(或发送 "停 "的信号),汽车减速并停止。这一切都得益于技术在交通领域的应用,如IoT 和5G通信速度的实时行动和远程感应。

城市交通技术实例

忙碌的城市

无论智能城市的优势和劣势如何,这项技术已经出现,并在今天得到了应用。在美国和世界范围内,智能传感器和控制器正在火车网络、乘客信息系统和公共交通调度中实施。下面是一些智能城市交通的例子。

  1. 迈阿密达德智能交通管理
  2. 宾夕法尼亚州南部交通局(SEPTA)积极的列车控制(PTC)。
  3. 郊区快速交通管理局(SMART)调度系统

迈阿密戴德高级交通管理系统

迈阿密戴德县是佛罗里达州人口最多的县,有250多万居民。管理整个迈阿密市及其周边地区的交通流量,包括2700多个信号灯路口的运行,是迈阿密戴德县的责任。事实上,根据他们的交通管理网站,有信号灯的十字路口和街区中间的十字路口的数量每年都在增加,达几十个。

迈阿密戴德高级交通管理系统(ATMS),包括Digi 4G LTE手机路由器,作为全县交通机柜的通信基础设施的一部分,旨在减少拥堵和延误,提高全县的流动性。

SEPTA PTC

SEPTA(宾夕法尼亚州东南部交通局)管理着费城的轻轨、地铁和公交服务。每天有超过一百万的乘客,这些服务在每一次车辆出发时都需要可靠和安全。这就是为什么SEPTA建立了一个积极的列车控制系统(PTC),为列车提供信号,防止脱轨和撞车,并监测速度和信号违规。

SEPTA通过Digi WR44-RR移动接入路由器实现了这一点。当集成到列车上时,该设备可以通过无线电链接与路边的传感器进行远程通信。该设备在接收有关关闭和其他需要改变计划的因素的信息的同时,发送列车运动数据的信号。这可以防止列车驶入危险境地。

SMART调度系统

智慧城市的公共交通是互联技术进步的一个关键领域。在底特律,SMART(郊区快速交通管理局)负责管理和调度全市300多辆公交车。作为居民出行方式的一个组成部分,这些公交车的准时、安全和无故障是非常重要的。为了管理公交车的调度和位置跟踪,该市使用了一个模拟无线电网络,有三个无线电塔散布在城市周围。

当需要升级的时候,他们使用了Digi WR44 R移动蜂窝路由器。这种从模拟到数字的转换使得管理和跟踪的效果明显提高。新技术使SMART不仅能看到每辆车的位置,还能查看它们的速度,并监测每辆巴士的维护数据。这使得在公交车开始落后于计划的情况下,可以更好地进行调度,并进行预防性维护,以减少故障和重大维修,估计每年可以节省7万美元。

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智能交通市场对社会来说是非常有前景的。随着智能城市的智能交通系统在世界各地的使用增加,人们可以开始收获现代公共交通所带来的许多安全、效率和成本方面的好处。思考社会如何利用今天的最新技术与他们的城市进行互动,是一件令人激动的事情。

要看到更多关于Digi的智能交通IoT 解决方案如何推动社会发展的好处和例子,请访问我们的 交通管理页面,或 伸出援手 今天就开始对话吧。


 

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