インテリジェント交通システム

インテリジェント交通システム（ITS ）は、さまざまな輸送手段や交通管理に関連する革新的なサービスを提供し、ユーザーがより多くの情報を得て、より安全で、より調整された、より「スマート」な輸送ネットワークを利用できるようにすることを目的とした高度なアプリケーションです。^[1]

これらの技術には、事故発生時に緊急サービスを呼ぶこと、カメラを使用して交通法規を施行すること、状況に応じて速度制限が変わることを示す標識を設置することなどが含まれます。

ITSはあらゆる交通手段を指す場合もありますが、 2010年7月7日に制定された欧州連合指令2010/40/EUでは、ITSを、インフラ、車両、ユーザーを含む道路輸送の分野、交通管理、モビリティ管理、および他の交通手段とのインターフェースに情報通信技術が適用されるシステムと定義しています。 ^[2] ITSは、道路輸送、交通管理、モビリティなど、多くの状況で輸送の効率と安全性を向上させるために使用できます。^[3] ITS技術は、混雑した道路の容量を増やし、移動時間を短縮し、無防備な道路利用者に関する情報の収集を可能にするために、世界中で採用されています。^[4]

ITS 分野における政府の^{[どれ？ ]活動は、}国土安全保障への重点の高まりによってさらに促進されています。^{[いつ？ ]}提案されている ITS システムの多くは、国土安全保障の優先事項である道路の監視も含んでいます。 ^[5]多くのシステムの資金は、国土安全保障機関から直接提供されるか、その承認を得て提供されます。さらに、ITS は、自然災害や脅威などの結果として大規模な死傷者が発生した後、都市中心部の人々を迅速に大量避難させる役割を果たすことができます。ITS に関連するインフラストラクチャと計画の多くは、国土安全保障システムの必要性と並行しています。

発展途上国では、農村から都市部への移住は異なる形で進んでいる。発展途上国の多くの地域では、自動車の大幅な普及や郊外の形成なしに都市化が進んでいる。人口のごく一部は自動車を購入できるが、自動車はこうした複合輸送システムの混雑を大幅に増加させる。自動車はまた、かなりの大気汚染を引き起こし、重大な安全上のリスクをもたらし、社会における不平等感を悪化させる。人口密度の高さは、徒歩、自転車、オートバイ、バス、電車の複合輸送システムによって支えられる可能性がある。

中国、インド、ブラジルなど、発展途上国の他の地域は、大部分が依然として農村地帯ですが、急速に都市化と工業化が進んでいます。これらの地域では、人口の自動車化と並行して自動車インフラが整備されています。貧富の差が大きいため、自動車を利用できるのは人口のごく一部に過ぎず、そのため、貧困層向けの高密度の複合輸送システムが、富裕層向けの高度に自動車化された輸送システムと重なっています。

インテリジェント交通システムは、カーナビゲーション、交通信号制御システム、コンテナ管理システム、可変メッセージ標識、自動ナンバープレート認識やスピードカメラなどの基本的な管理システムから、セキュリティCCTVシステム、自動事故検出や停止車両検出システムなどの監視アプリケーション、さらには駐車案内および情報システム、気象情報、橋梁除氷（米国の除氷）システムなど、他の多くのソースからのライブデータとフィードバックを統合するより高度なアプリケーションまで、適用される技術が多岐にわたります。さらに、高度なモデリングや過去のベースラインデータとの比較を可能にする予測技術も開発されています。これらの技術のいくつかについては、次のセクションで説明します。^[6]

インテリジェント交通システム向けに、さまざまな形態の無線通信技術が提案されています。UHF およびVHF周波数での無線モデム通信は、ITS 内の短距離および長距離通信に広く使用されています。

350 m の短距離通信は、IEEE 802.11プロトコル、具体的には802.11p (WAVE) または米国高度道路交通協会と米国運輸省が推進している専用短距離通信(DSRC) 802.11bd 規格を使用して実現できます。理論的には、これらのプロトコルの範囲は、モバイル アドホック ネットワークまたはメッシュ ネットワーキングを使用して拡張できます。

長距離通信ではインフラストラクチャ ネットワークを使用します。これらの方法を使用した長距離通信は十分に確立されていますが、短距離プロトコルとは異なり、これらの方法では広範囲かつ非常に高価なインフラストラクチャの展開が必要です。

最近の自動車エレクトロニクスの進歩により、車両に搭載されるコンピュータ プロセッサの数はより少なく、より高性能なものへと移行しています。2000 年代初頭の一般的な車両には、非リアルタイムオペレーティング システムを搭載した 20 ～ 100 個のネットワーク化されたマイクロコントローラ/プログラマブル ロジック コントローラモジュールが搭載されていました。現在の傾向は、ハードウェアメモリ管理とリアルタイム オペレーティング システムを備えた、より少数でより高価なマイクロプロセッサモジュールへと移行しています。新しい組み込みシステムプラットフォームでは、モデルベースのプロセス制御、人工知能、ユビキタス コンピューティングなど、より高度なソフトウェア アプリケーションを実装できます。おそらく、インテリジェントな交通システムにとって最も重要なのは人工知能です。^{[引用が必要]}

「フローティングカー」または「プローブ」データは他の輸送ルートから収集されました。大まかに言えば、生データを取得するために 4 つの方法が使用されました。

• 三角測量法。先進国では、多くの車に1台以上の携帯電話が搭載されている。携帯電話は、音声接続が確立されていない場合でも、定期的に携帯電話ネットワークに存在情報を送信する。2000年代半ばには、携帯電話を匿名の交通プローブとして使用する試みがなされた。車が移動すると、車内に搭載されている携帯電話の信号も移動する。三角測量、パターンマッチング、またはセルセクター統計（匿名形式）を使用してネットワークデータを測定および分析することにより、データは交通流情報に変換された。渋滞が増えると、車や携帯電話の数が増え、したがってプローブの数も増える。^[7]

大都市圏では、アンテナ間の距離が短くなり、理論上は精度が高まります。この方法の利点は、道路沿いにインフラを構築する必要がなく、携帯電話ネットワークのみを活用できることです。しかし、実際には、同じ携帯電話タワーが 2 つ以上の並行ルート (側道のある高速道路 (フリーウェイ)、高速道路 (フリーウェイ) と通勤鉄道、2 つ以上の並行道路、バス路線でもある道路など) にサービスを提供している地域では特に、三角測量法は複雑になる可能性があります。2010 年代初頭までに、三角測量法の人気は低下しました。^{[引用が必要]}

• 車両再識別。車両再識別法では、道路沿いに検出器のセットを設置する必要があります。この技術では、車両内のデバイスの固有のシリアル番号が 1 か所で検出され、その後、道路のさらに先で再度検出 (再識別) されます。移動時間と速度は、特定のデバイスが 2 つのセンサーで検出された時間を比較することで計算されます。これは、Bluetooth またはその他のデバイスのMAC アドレスを使用するか、 ^[8]または電子料金徴収(ETC) トランスポンダー (「通行タグ」とも呼ばれる)のRFIDシリアル番号を使用して実行できます。
• GPSベースの方法。交通データプロバイダーとの双方向通信が可能な車載衛星ナビゲーション/ GPS（衛星ナビゲーション）システムを搭載した車両が増えています。これらの車両からの位置読み取り値は、車両速度の計算に使用されます。最新の方法では、専用のハードウェアは使用されず、テレマティクス2.0と呼ばれるアプローチを使用したスマートフォンベースのソリューションが使用される場合があります。^[9]
• スマートフォンベースの豊富なモニタリング。さまざまなセンサーを備えたスマートフォンを使用して、交通速度と密度を追跡できます。車の運転手が使用するスマートフォンの加速度計データを監視して、交通速度と道路の状態を調べます。スマートフォンの音声データとGPSタグ付けにより、交通密度と交通渋滞の可能性を特定できます。これは、インドのバンガロールで研究実験システムNericellの一部として実装されました。^[10]

フローティングカーデータ技術は、他の交通量測定方法に比べて次のような利点があります。

• センサーやカメラよりも安価
• より広範囲にカバー（すべての場所と通りを含む可能性があります）
• セットアップが速く、メンテナンスも少ない
• 大雨を含むあらゆる気象条件で動作します

通信および情報技術の技術的進歩は、超近代的/最先端のマイクロチップ、RFID（無線周波数識別）、安価なインテリジェントビーコンセンシング技術と相まって、世界中のインテリジェント交通システムの運転者の安全上の利点を促進する技術的機能を強化しました。ITS のセンシング システムは、車両およびインフラストラクチャ ベースのネットワーク システム、つまりインテリジェント車両技術です。インフラストラクチャ センサーは、必要に応じて道路または道路の周囲（建物、柱、標識など）に設置または埋め込まれる破壊不可能なデバイス（道路内リフレクターなど）であり、道路建設の予防保守中に手動で配布するか、センサー注入機械で迅速に展開できます。車両センシング システムには、識別通信用のインフラストラクチャ対車両および車両対インフラストラクチャの電子ビーコンの展開が含まれ、世界の重要なゾーンで稼働している車両の持続的な監視を強化するために、必要な間隔でビデオ自動ナンバープレート認識または車両磁気シグネチャ検出技術を使用することもできます。

誘導ループを路床に設置すると、ループの磁場を通過する車両を検知できます。最も単純な検知器は、単位時間 (米国では通常 60 秒)内にループを通過する車両の数をカウントするだけですが、より高度なセンサーは車両の速度、長さ、クラス、および車両間の距離を推定します。ループは 1 車線または複数の車線に設置でき、非常に低速または停止している車両だけでなく、高速で移動する車両でも機能します。

ビデオカメラを使用した交通流測定と自動事故検出は、車両検出のもう 1 つの形式です。自動ナンバープレート認識で使用されるビデオ検出システムでは、コンポーネントを路面または路床に直接取り付ける必要がないため、このタイプのシステムは「非侵入型」交通検出方法として知られています。カメラからのビデオはプロセッサに送られ、車両が通過するときにビデオ画像の変化特性を分析します。カメラは通常、道路の上または道路に隣接する柱または構造物に取り付けられます。ほとんどのビデオ検出システムでは、プロセッサにベースラインの背景画像を「教える」ための初期構成が必要です。これには通常、車線間の距離や道路上のカメラの高さなどの既知の測定値の入力が含まれます。1 つのビデオ検出プロセッサは、ブランドとモデルに応じて、1 台から 8 台のカメラからの交通を同時に検出できます。ビデオ検出システムからの一般的な出力は、車線ごとの車両速度、台数、車線占有率の読み取り値です。一部のシステムでは、ギャップ、車間距離、停止車両検出、逆走車両アラームなどの追加出力が提供されます。

Bluetooth は、移動中の車両から位置を正確かつ安価に送信する方法です。通過する車両の Bluetooth デバイスは、道路沿いのセンサー デバイスによって検出されます。これらのセンサーが相互接続されている場合、移動時間を計算し、出発地と目的地のマトリックスのデータを提供できます。他の交通測定テクノロジーと比較すると、Bluetooth 測定にはいくつかの違いがあります。

• 絶対的な確認を備えた正確な測定ポイントにより、2 回目の移動時間を提供します。
• 非侵入型なので、恒久的なサイトと一時的なサイトの両方で低コストの設置が可能になります。
• 車内でブロードキャストできる Bluetooth デバイスの数に制限があるため、カウントやその他のアプリケーションが制限されます。
• システムのセットアップは通常、ほとんどまたはまったく調整の必要がなく、迅速に行えます。

Bluetoothデバイスが車両に搭載されるようになり、携帯型電子機器の放送が増えるにつれて、時間の経過とともに収集されるデータの量はより正確になり、移動時間や推定の目的にとって価値が高まります。詳細については、^{[11]を参照してください。}

タイヤ騒音、エンジン騒音、エンジンアイドリング騒音、クラクション、乱気流騒音などの累積音からなる音声信号を使用して、道路上の交通密度を測定することも可能である。道路脇に設置されたマイクがさまざまな車両騒音を構成する音声を拾い、音声信号処理技術を使用して交通状態を推定することができる。このようなシステムの精度は、上記の他の方法に匹敵する。^[12]

レーダーは道路脇に設置され、交通の流れを計測し、停止車両や立ち往生車両を検知します。ビデオ システムと同様に、レーダーはセットアップ中に環境を学習するため、車両とその他の物体を区別できます。また、視界が悪い状況でも作動します。交通流レーダーは「サイドファイア」技術を使用して、狭い帯域ですべての交通車線を監視し、通過する車両の数を数えて交通密度を推定します。停止車両検知 (SVD) と自動事故検知には、360 度レーダー システムが使用されます。このシステムは、道路の広い範囲にわたってすべての車線をスキャンします。レーダーは、他の技術よりも長距離で優れたパフォーマンスを発揮すると報告されています。^[13] SVD レーダーは、英国のすべてのスマート モーターウェイに設置されます。 ^[14]

さまざまなセンシング技術からのデータをインテリジェントな方法で組み合わせることで、交通状況を正確に判断することができます。路上で収集された音響、画像、センサーデータを活用するデータ融合ベースのアプローチは、さまざまな個別の方法の利点を組み合わせることが示されています。^[15]

2015年、EUは自動車メーカーに対し、すべての新車にeCallを装備することを義務付ける法律を可決した。eCallは、衝突の際に運転者を支援する欧州の取り組みである。^[16]車載eCallは、車両の乗員が手動で生成するか、事故後に車載センサーが作動して自動的に生成される。^[17]起動されると、車載eCallデバイスは、音声とデータの両方を最寄りの緊急ポイント^[17]（通常は最寄りのE 1-1-2 公衆安全応答ポイント、PSAP）に直接伝送する緊急通話を確立する。音声通話により、車両の乗員は訓練を受けたeCallオペレーターと通信することができる。同時に、音声通話を受信するeCallオペレーターに最小限のデータセットが送信される。

最低限必要なデータ セットには、時間、正確な場所、車両の移動方向、車両 ID など、事故に関する情報が含まれます。汎欧州 eCall は、すべての新しい型式承認車両で標準オプションとして動作することを目指しています。eCall システムのメーカーによって、携帯電話ベース (車載インターフェイスへの Bluetooth 接続)、統合 eCall デバイス、またはナビゲーション、テレマティクス デバイス、料金徴収デバイスなどのより広範なシステムの機能のいずれかになります。eCall は、欧州電気通信標準化機構による標準化と、フランスや英国などの大規模な EU 加盟国の関与を待って、早くても 2010 年末までに提供される予定です。

EC が資金提供しているプロジェクト SafeTRIP ^[要出典]は、S バンド衛星通信を利用して道路の安全性を向上させ、回復力のある通信を提供するオープン ITS システムを開発しています。このようなプラットフォームにより、EU 内での緊急通報サービスの範囲が広がります。

交通取り締まりカメラ システムは、カメラと車両監視装置で構成され、速度制限やその他の道路法規制に違反している車両を検出して識別し、ナンバー プレートの番号に基づいて違反者に自動的に違反切符を切るために使用されます。交通切符は郵送されます。アプリケーションには次のものがあります。

• 法定速度を超えて走行している車両を識別するスピードカメラ。このような装置の多くは、車両の速度を検出するためにレーダーや道路の各車線に埋め込まれた電磁ループを使用します。
• 赤信号が点灯しているときに停止線または指定された停止場所を越える車両を検出する赤信号カメラ。
• バス専用レーンを走行する車両を識別するバスレーンカメラ。一部の地域では、バスレーンはタクシーや相乗り車両にも使用できます。
• 違法に線路を 横断する車両を識別する踏切カメラ。
• 白線を越える車両を識別する二重白線カメラ。
• HOV 要件に違反している車両を識別する高乗車率車両レーンカメラ。

最近、一部の管轄区域では、道路の混雑やその他の要因に応じて変化する可変速度制限の実験を始めている。通常、このような速度制限は、道路状況が良いときに速度を上げるのではなく、悪い状況のときにのみ低下する。その一例が、ロンドンを周回する英国のM25高速道路である。M25高速道路の最も交通量の多い14マイル（23 km）区間（ジャンクション10から16）では、1995年から可変速度制限と自動取締りの組み合わせが実施されている。初期の結果では、移動時間の短縮、交通の流れのスムーズ化、事故件数の減少が示されたため、1997年に恒久的に実施された。M25高速道路でのさらなる実験は、これまでのところ決定的なものではないことが証明されている。^[18]

日本では高速道路にセンサーを設置し、前方に車が止まっていることを運転者に知らせている。^[19]

道路上の通信協力には、車対車、車対インフラ、およびその逆が含まれます。車両から得られるデータは取得され、中央統合および処理のためにサーバーに送信されます。これらのデータは、雨（ワイパーの動作）や渋滞（頻繁なブレーキ動作）などのイベントを検出するために使用できます。サーバーは、単一のドライバーまたは特定のドライバーグループ専用の運転推奨事項を処理し、それを車両にワイヤレスで送信します。協調システムの目標は、通信およびセンサーインフラストラクチャを使用して計画し、道路の安全性を高めることです。道路交通における協調システムの定義は、欧州委員会によるものです：^{[20] [21]}

「道路管理者、インフラ、車両、その運転手、その他の道路利用者は、最も効率的で、安全で、安心で、快適な旅を提供するために協力します。車両間および車両とインフラの協調システムは、スタンドアロン システムで達成できる改善を超えて、これらの目標に貢献します。」

インテリジェント交通システム世界会議（ITS世界会議）は、ITS技術を促進するための年次見本市です。ERTICO-ITSヨーロッパ、ITSアメリカ、ITSアジア太平洋が、年次ITS世界会議と展示会を後援しています。毎年、イベントは異なる地域（ヨーロッパ、アメリカ、アジア太平洋）で開催されます。^[22]最初のITS世界会議は1994年にパリで開催されました。^[23]

新しいモビリティとスマートな交通モデルが世界中で登場しています。LimeやBirdのような自転車シェアリング、カーシェアリング、スクーターシェアリングのスキームは人気を集め続けています。電気自動車の充電スキームは多くの都市で普及し、コネクテッドカーは成長中の市場セグメントです。また、新しいスマートパーキングソリューションは世界中の通勤者や買い物客に利用されています。これらすべての新しいモデルは、都市部におけるラストマイルの問題を解決する機会を提供します。

モバイル オペレーターは、これらのバリュー チェーンにおいて (接続性の提供だけにとどまらず) 重要な役割を担うようになっています。専用アプリは、モバイル決済の受け入れ、データ分析やナビゲーション ツールの提供、インセンティブや割引の提供、デジタル コマースの媒体としての利用に使用できます。

これらの新しいモビリティ モデルには、高い収益化の俊敏性とパートナー管理機能が求められます。柔軟な決済および請求プラットフォームにより、収益を迅速かつ簡単に共有でき、全体的に優れた顧客体験を提供できます。また、より優れたサービスだけでなく、割引、ロイヤルティ ポイント、特典による報酬をユーザーに提供したり、ダイレクト マーケティングを通じてエンゲージメントを高めたりすることもできます。

国家ITS協会ネットワークは、各国のITS関係者の集まりです。2004年10月7日にロンドンで正式に発表されました。事務局はERTICO – ITS Europeにあります。^[24]

ERTICO – ITS Europe は、ITS の開発と展開を推進する官民パートナーシップです。公的機関、業界関係者、インフラ オペレーター、ユーザー、各国の ITS 協会、その他の組織を結び付けます。ERTICO の作業プログラムは、環境への影響を軽減する対策を考慮しながら、輸送の安全性、セキュリティ、ネットワークの効率性を向上させる取り組みに重点を置いています。

米国では、各州に ITS 支部があり、ITS の技術やアイデアを宣伝、紹介するための年次会議が開催されます。この会議には、州内の各運輸局 (州、市、町、郡) の代表者が出席します。

戦略的公共交通システムが導入されているコロンビアの中規模都市では、都市交通ネットワークはサービス提供の質を向上させるパラメータの下で運営されなければならない。これらの都市の交通システムが直面している課題のいくつかは、システムで輸送される乗客数の増加と、公共交通機関の車両の管理と制御のために統合する必要がある技術の採用を目的としている。^{[25]これを達成するには、戦略的システムがインテリジェント交通システムと}情報通信技術に基づくソリューションを統合し、車両の制御と管理、電子運賃徴収、道路安全、およびユーザーへの情報配信を最適化する必要がある。^[26]これらの交通システムで技術がカバーする機能には、車両のスケジュール、車両の位置と追跡可能性、運用データのクラウドストレージ、他の情報システムとの相互運用性、運用の集中化、乗客のカウント、データの制御と視覚化などがある。^[27]

• ITS ハンドブックは無料でダウンロードできます
• 米国運輸省 – 高度道路交通システム共同プログラムオフィスのウェブサイト
• 連邦ITS研究ガイド – 米国運輸省
• ITS 安全アプリケーション ファクトシート – 米国運輸省
• SMARTハイウェイズマガジン
• 高度道路交通システムのISO標準化
• インテリジェント交通システムのCEN標準化