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中国の朝の通勤をデジタル ツインで再現

2021年9月17日
世界で最も人口が多い国である中国は、公共交通に真剣に取り組んでいます。2020 年時点で、中国は 44 都市で 233 の都市鉄道交通を運営しています。また、国務院新聞弁公室によると、中国は 2035 年までに交通システムを全面的に刷新することを決めています。

中国の中央部にある湖南省の省都、長沙市の交通システムの駅は、利用者が多いことから特に注目を集めています。最近の調査では、長沙市の 100 を超える駅は、1 日あたりの平均乗客数が 200 万人を超え、最多となりました。これは長沙市の人口の約 25 %にあたります。
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長沙市の駅で最も利用者が多いのは五一広場駅で、バス 16 路線、地下鉄 2 路線が通るハブ駅です。平均で 1 日あたり 28 万人がこの駅を利用しています。これはフロリダ州オーランドの全人口と同程度です。

非常に人が多い五一広場駅は、乗客の流れを詳細に調べる対象として選ばれてきました。この賑やかなハブのインフラストラクチャを維持し、改善するために、Changsha Rail Transit Operation Co., Ltd. は最近、五一広場駅のデジタル ツインを作成するために、51WORLD および Hunan Xindatong と提携しました。Hunan Xindatong は、湖南省地域の交通ソリューションを専門とする企業です。

デジタル ツインは、駅全体の地下構造を 1 対 1 で忠実に再現するモデルです。このモデルはセンサーを介して現実の世界とつながります。五一広場駅のシミュレーション運用プラットフォームは、デジタル ツイン、モノのインターネット (IoT)、人工知能のテクノロジーを組み合わせて、五一広場駅とそのデジタル ツイン空間を緊密に連携させ、乗客の流れ、設備、管理のつながりをインテリジェントなものにします。
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乗客の流れの核心

五一広場駅のデジタル ツインには 2 つの目的があります。1 つは現在、もう 1 つは未来に関するものです。現在の目的としては、駅のセンサーから集めたリアルタイムのデータで人間と機械、双方の動きを追跡することで、乗客の流れと、電車の到着および出発の時間など、機械の効率を把握します。
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乗客の流れをシミュレーションするために、51WORLD は独自の SuperAPI とダイナミック シミュレーション テクノロジー (DST) を使い、ユーザーが定義した乗客の流れのシミュレーションのタスクに対処しています。これにより、対応が可能な乗客の流れの量や、特定の地域で乗客の流れを制御する必要があるかどうかなどがわかります。
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五一広場駅のデジタル ツインには、機器の動作不良など、駅のシステムの異常について管理者に知らせる仕組みが含まれています。管理者はデジタル ツインを介してシナリオを確認し、問題の重大性、あるいはそもそも問題が存在するのかどうかを判断できます。これによって、コストを削減し、間違った警報から混乱が生じないようにすることができます。

将来に向けた駅の改善のために情報を得る目的で、デジタル ツイン システムには群集シミュレーターも含まれています。このシミュレーターを使って、プラットフォームの混雑や緊急避難など、さまざまなシナリオを試すことができます。群集シミュレーターは、年代や機動性がまちまちの乗客を生成して、リアルな速度で駅を出入りさせ、電車を乗り降りさせます。乗客と機械、双方のパラメーターを設定することで、デジタル ツイン システムは、群集の行動や避難の条件を幅広いシナリオでシミュレーションできます。
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Unreal Engine のブループリント機能とマーケットプレイスのプラグインを組み合わせることで、51WORLD は各種シーンをスピーディに制作できました。たとえば、ツールでエレベータを自動的に生成することができるので、51WORLD はパフォーマンスを維持しながらシナリオを迅速に開発できます。

デジタル ツイン システムを成功に導くうえで不可欠だったものとして、51WORLD は、Unreal Engine のさまざまな機能を挙げています。まず、使いやすさ、特にマテリアルの編集の行いやすさがあります。ノードを視覚的につなげてレンダリングの複雑なロジックを記述できるおかげで、レンダリングのエフェクトに関するイテレーションが大幅に高速化されました。また、遅延レンダリング テクノロジーにより、ポストプロセスの柔軟性が極めて高くなっています。さらに、Unreal Engine が提供する Python API により、シーンのオブジェクトのバッチ編集を簡単に自動化できます。
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その結果、51WORLD が「鉄道のハブとなる駅でのスマートなアプリケーションのベンチマーク」と呼ぶシステムができあがりました。しかし、ここが終点ではありません。将来的には、五一広場駅のシステムには、エネルギー消費のモニタリングなど複数の機能や、乗客サービス用や緊急時管理用のツールが追加される予定です。

その他のデジタル ツイン プロジェクト

51WORLD は、中国で人口が最も多い都市、上海のデジタル ツインを開発したことでも知られています。その他のプロジェクトには、安徽省銅陵市のスマートシティ/デジタル ツインなどがあります。

51WORLD は、中国のインフラストラクチャを改善するために、できるだけ多くの用途へのデジタル ツインの活用に取り組んでいます。たとえば、最近では、玉渓市の撫仙湖管理局の指示のもと、水路のためのデジタル ツイン システム、Three Smart Lakes を開発しました。このプロジェクトでは、撫仙湖、星雲湖、杞麓湖および周辺の流域、約 3,000 平方キロメートルのレプリカと、一連の環境監督システムを作成しました。これによって、同地域の貴重な資源に関する管理と意思決定が行いやすくなりました。

51WORLD は、物流と運営効率を改善するために、媽灣港のデジタル ツインも作成しました。媽灣港は海上輸送の活気のあるハブとなっており、毎週数千個のコンテナが行き来しています。このデジタル ツインのためには、約 100 万平方メートルにおよぶ港の地域と 10 万個以上の輸送用コンテナを再現し、それから IoT と堅牢な API インターフェイスを通じて現実世界の最新情報を反映するシステムを作りました。コンテナを管理するために港の管理者が、場所、サイズ、所有者など、いくつかの属性を入力すると、色やコンテナのロゴまで、現実世界のコンポーネントを正確に再現した 3D のオブジェクトがシーンに表示されます。

51WORLD のデジタル ツイン プロジェクトに詳しく知るには、同社の YouTube チャンネルをご覧ください。

Unreal Engine はこれらのシステムの主要なコンポーネントとなり、51WORLD がデジタル ツインの分野で制作を進め、イノベーションを起こす手助けをしています。

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