コネクテッドカーデータで交差点管理を革新：渋滞削減とコスト削減を両立

モーションデザイン インサイダー

ミシガン州バーミングハムで、コネクテッドカーデータ研究の対象となった34交差点の一つを交通が通過します。（画像：Jeremy Little、ミシガン工学）

GPSデータ6%で信号制御を最適化、停止回数20-30%削減

コミュニティはコストを削減し、車両排出ガスを減らしながら、あなたの旅を短縮できます。

ミシガン大学の研究者たちは、路上車両のわずか6%からのGPSデータで交通信号を再調整し、交差点での渋滞と遅延を大幅に削減できます。

ミシガン州バーミングハムで実施された18ヶ月のパイロット研究では、チームはゼネラルモーターズ提供のコネクテッドカーデータ洞察を用いてシステムをテストし、信号付き交差点での停止回数を20%〜30%削減する結果を得ました。

これは世界初の大規模クラウドベース交通信号リタイミングシステムであり、コミュニティが信号パターンを低コストで再調整する大きな機会を示しています。

ミシガン大学システムは、路上車両の一定割合からのGPSデータを取得し、交通パターンを外挿します。例えば、交差点から約100フィート（約30メートル）手前で停止するコネクテッドカーは、少なくとも3〜4台の車両の後ろにいることを強く示唆します。

「交差点の検知器は交通量と推定速度を提供できますが、低浸透率でも車両軌跡情報へのアクセスは、車両遅延、停止回数、ルート選択など、より価値あるデータを提供します」と、ミシガン大学土木工学教授でMcityワイヤレス接続自動車実証場とコネクテッド&自動輸送センターの両ディレクターを務めるHenry Liu氏。

米国には約32万個の交通信号があり、それら交差点に関連する年間渋滞コスト（直接・間接）は229億ドルに上ります。これらのコストには、信号待ち時間、改善可能な信号タイミングによる不要なエネルギー消費が含まれます。

ほとんどの交通信号は時間帯別信号タイミングプランで運用され、朝・昼・夕・夜のプリセットパターンが設定されています。交通計画者は、周辺交差点とそれらのサイクルを調整し、車両ができるだけ停止・発進を繰り返さずに交差点間を流れるように試みます。

「これらの信号をより頻繁に変更すべき理由は、交通が常に変化しているからです」とLiu氏。「良い例は、COVID到来前年の交通パターンとその後2年間で見られたパターンです。在宅勤務者が増えたため朝のピークアワーが劇的に変化しました。そんな変化を見たら、信号をリタイミングする必要があります。」

交通流の変化に合わせて信号を最適化し続けるのは簡単な仕事ではありません。交通量調査と再計算にかかるコストと時間のため、ほとんどの自治体は2〜5年、時には数十年再評価しません。

適応型信号は1970年代から存在し、交差点で車両を検知してほぼリアルタイムで信号を再プログラムしますが、そのコストが普及を妨げてきました。単一交差点への適応システム設置には最大5万ドルかかり、定期的なメンテナンスが必要です。全コミュニティが負担できる価格ではありません。ミシガン大学の最適化システムは、適応システムの一部のコストで済みます。

「確率的時空間図」と呼ばれるこのシステムは、適応交通信号のセンサーと同等の作業を、より少ない割合のコネクテッドカーデータで実行できます。効果をテストするため、研究者たちは2022年3月の3週間にわたり、バーミングハムの34信号付き交差点（ほとんどが固定時間制御）からデータを収集しました。

「これは本当にデータ収集問題を解決しました」と、オークランド郡道路委員会副専務理事Gary Piotrowicz氏。「一度システムが固まれば、全国どこでもこのやり方になるだろうとさえ言えます。他のやり方をする理由がありません。」

トランスクリプト

00:00:00 赤信号で止まって、なぜこんなに青になるのに時間がかかるのかと思ったことはありませんか？ 現在、信号のリタイミングには約5,000ドルかかるため、ほとんどの交通管理機関では信号を2〜5年ごと、あるいはそれ以上の間隔でしかリタイミングしません。結論：信号は可能な限り効率的に機能しておらず、それが...

00:00:23 道路上の渋滞を増やし、渋滞増加は安全性低下を招きます。ミシガン工学研究者たちはオークランド郡道路委員会と提携し、より安価で速い交通信号最適化プロセスを開発しました。コネクテッドカーからのGPSデータを使用するクラウドベースシステムで、ミシガン州バーミングハムでパイロット実験。彼らのシステムは交通遅延を20%減らし、交差点での停止回数を30%減らしました。実装は実際には非常にシンプルです。データはすでにクラウドにあり、自動車メーカーによって収集されています。私たちは交通管理機関がそのデータを活用して信号性能を評価し、最適化するのを支援できます...

00:01:08 現在、交差点には適応型または固定型信号が装備されています。適応型ならセンサーで交差点の交通を検知して自らリタイミングし、固定型なら交通管制官がピーク時に交差点へ行き、信号の車両数を数え、24時間365日対応のタイミングプランを開発しようとしますが、データがあまり良くありません。車両軌跡データは交通量だけでなく、停止回数、車両遅延、ルート選択を見ることを可能にします。わずかなコネクテッドカーからのデータが...

00:01:53 最適化システムに入力され、信号性能を評価し、データに基づく新しいタイミングプランを作成できます。これにより、信号をより頻繁に更新できます。5年に一度ではなく、今なら数ヶ月ごとに見直し、システムに最適なタイミングを維持できます。タイミングを変更しなくても、現状が最適だと確認できます。ドライバーにとっては赤信号待ち時間が減り、通勤が速くなります。都市にとっては信号メンテナンスがより頻繁に、わずかなコストで可能になります。コネクテッドカーはどこにでもあるので...

00:02:35 ミシガン州だけでなく他でもデータを活用してシステムを拡張しやすいです。24時間365日、自動化され、これまでで最高のデータで作業できるのは本当にエキサイティングです。