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智慧城市:智能紅綠燈的現在與未來發展

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科技產業資訊室 - 朱子建 發表於 2017年6月6日

塞車對現代社會影響甚大,如降低工作和物流效率、減少收入、浪費時間與燃料、增加排放有害物質以及人們對政府的不滿。以美國為例,根據CEBR的研究,每年塞車導致的燃料浪費和商貿活動營運成本增加的損失高達1200億美元,到2030年可能增加50%。而等待紅燈通常被認為是造成塞車的主因。

全球大城市幾乎已將”智能”的交通管理系統 (Smart traffic management system)或紅綠燈(Smart traffic lights/signals),列入智慧城市之一環,屬於一種動態的交通控制系統,以提高十字路口承載與運作效率,如:SCOOT(倫敦、曼谷、北京等)、SCATS (雪梨、香港、上海、廣州等)、 RHODES、UTOPIA等交通信號控制系統。

在包括俄國在內的獨立國協地區,這類系統有比較精確的稱呼 —自動化交通控制系統(АSUDD,原文縮寫:АСУДД),產品如:Agat (用於白俄羅斯和俄羅斯城市)、KS (俄羅斯和哈薩克城市)、Spektr等。

圖二、自動化交通控制系統運作原理(以ASUDD “Spektr” 為例) ,Source: http://www.tcobdd.ru/index.php/produt/asudd-spektr

這類系統運作原理為依據路況(車流量、行人、天候與交通事故),藉由動態調控燈號來提高十字路口的車流承載力。

整套系統基本由中央系統、燈號控制器、攝影機、遙感測器與通訊網絡構成。
  • 遙感測器與攝影機偵測車流/行人數量,並倚靠無線或光纖有線傳輸將資料回傳中央控制系統。
  • 中央系統將對各紅綠燈控制器發出指令切換燈號。譬如說在某一方向上偵測到大量車流,系統就發出綠燈指示。中央系統停擺時,紅綠燈可自動切換至傳統的獨立工作模式。
真正的”智能”紅綠燈作為智能城市構成要素之一,將能進行多方通聯與協調,並以更多的人工智慧做更詳細的路況資訊蒐集與分析、突發狀況適應且及時反應。如依據現有條件,預測一定時間後的交通狀況並制定計畫,遇到事故時亦可做自動修正。另外也可針對通行車輛類型做應變,特別是大眾交通工具、消防或救護車等。丹麥首都哥本哈根於2016年決定設立的380個新型智能紅綠燈即是特別針對公車和自行車,希望能提高讓其行駛速度5~20%。
圖三、哥本哈根的智能紅綠燈  Source: https://www.pinterest.com/pin/498281146243236430/

目前IBM、BMW和Siemens皆積極從事智能紅綠燈的研發。

美國卡內基梅隆大學(CMU) 的研發成果已於匹茲堡進行實測,俄羅斯國營科技公司(Rostec)的兩家控股公司Ruselectronics和Shvabe亦研發出一套採Ethernet 或GPRS通訊介面、配備道路資訊蒐集模組的智能紅綠燈,其測試預定在今年(2017)年底完成,明年實裝於俄羅斯南部多個城市。

智能紅綠燈發展的難點在於如何讓系統”看”到整個交通狀況,譬如說如何讓行駛車輛和控制燈號的電腦系統做通聯,以利後者蒐集交通資訊。已知方案包括與車輛怠速熄火系統協作(如IBM在2010年研發出透過燈號讓車子熄火或發動的技術),或蒐集駕駛智慧型手機發出的特定訊號等。

整體來說,智能紅綠燈的現有測試結果證實能大幅減少塞車、滯留路面時間以及廢氣排放,但無法完全解決塞車問題,仍需與拓寬路面、建設交流道等措施配套。(823字;圖1)
 
 
參考資料
  1. Can the internet of things save us from traffic jams? Theguardian, 2017/4/20
  2. Denmark’s smart traffic signals prioritize buses and bicycles to promote sustainability. Digitaltrends, 2017/2/13
  3. Of Course Copenhagen Is Giving Bicycles Traffic-Light Priority. Citylab, 2017/2/19
  4. IBM wants traffic lights to stop your car. Phys, 2017/5/26
  5. IBM's smart traffic system aims to improve traffic on N.J. highways. Usatoday, 2017/5/20
  6. Rostec has begun to develop adaptive traffic lights. 2017.05.11. Scienews, 2017/5/11
  7. Smart cars, meet smart signals. Fortune, 2017/8/21
  8. Smart Traffic Management. Smartertransport, 2017/3/9
  9. Smart Traffic Signals. CMU, 2017/6/3 
  10. «Умные» светофоры разрабатывают специалисты «Ростеха». 2017.05.14. SC-OS, 2017/5/14
  11. Когда в России исчезнут пробки? Система «Умный светофор». Iot, 2017/6/3
智能紅綠燈系統網站:
  1. SCATS  UTC. http://www.scats.com.au/, http://www.aldridgetrafficcontrollers.com.au/Products/SCATS-Urban-Traffic-Control/SCATS-Urban-Traffic-Control--UTC-
  2. SCOOT. http://www.scoot-utc.com/
  3. RHODES With Intellidrive. https://www.fhwa.dot.gov/advancedresearch/pubs/NextGener.cfm#new
  4. UTOPIA. https://www.swarco.com/en/Products-Services/Traffic-Management/Urban-Traffic-Management/Urban-Traffic-Systems/UTOPIA
  5. АSUDD Agat. http://www.agat.by/products/transport/dd/asudd-agat/
  6. АSUDD KS. http://comsignal.ru/html/asudd/asudd_main.html
  7. АSUDD Spektr. http://www.tcobdd.ru/index.php/produt/asudd-spektr


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