IA nos transportes: redefinindo os sistemas de metrô

Os sistemas de metrô são o coração do transporte público de uma cidade e levam milhões de passageiros todos os dias. Cidades como Nova York e Tóquio recebem, respectivamente, mais de 3 milhões e 6 milhões de passageiros de metrô por dia. À medida que as cidades crescem, torna-se essencial tornar os sistemas de metrô mais eficientes, seguros e agradáveis para os passageiros.

É aí que entra a inteligência artificial (IA), transformando tudo, desde a compra de passagens até a manutenção dos trens. Neste artigo, vamos percorrer um sistema de metrô e ver como a IA melhora cada etapa da viagem, além de conhecer as tecnologias de IA que atuam nos bastidores para manter tudo funcionando perfeitamente.

A IA no transporte público começa com a cobrança de tarifas#

Geralmente, uma viagem de metrô começa com uma fila, a compra de um bilhete e a passagem pelas catracas. A IA simplifica esse processo, tornando-o mais rápido e conveniente para os passageiros. Por exemplo, a tecnologia de reconhecimento facial pode ser usada nos sistemas de bilhetagem do metrô. Em cidades movimentadas, os passageiros podem acessar os serviços sem bilhetes físicos ou cartões inteligentes. Em vez disso, seus rostos são escaneados nos pontos de entrada, permitindo o acesso sem interrupções. Em 2019, Pequim introduziu um sistema de reconhecimento facial para lidar com a superlotação e reduzir as longas filas nos horários de pico.

Fig. 1. Sistema de reconhecimento facial no metrô de Shenzhen, China.

A IA bem integrada facilita os deslocamentos diários e beneficia milhões de passageiros todos os dias. Os sistemas de bilhetagem com IA não apenas melhoram a experiência dos passageiros, mas também reforçam a segurança. Ao analisar dados faciais, o sistema garante que apenas passageiros autorizados entrem na estação. A IA pode verificar identidades rapidamente, impedir o acesso não autorizado e identificar possíveis ameaças. Ela pode agilizar a entrada, reforçar a segurança e reduzir a evasão de tarifas.

Como se orientar nas linhas de metrô com a ajuda da IA#

Depois de entrar no metrô, encontrar o caminho pela estação pode ser confuso, especialmente nos horários de pico. Os sistemas de navegação baseados em IA podem facilitar a circulação pelo metrô, oferecendo orientações em tempo real aos passageiros. Esses sistemas usam algoritmos de IA para analisar dados de fontes como GPS, sensores e câmeras, encontrar as melhores rotas e fornecer instruções precisas e atualizadas. Os passageiros podem usar aplicativos para celular, como o Google Maps, para receber instruções passo a passo dentro da estação e localizar rapidamente plataformas, saídas e serviços. A navegação baseada em IA pode economizar tempo e reduzir o estresse.

Além da navegação, os dados de câmeras e da visão computacional no metrô podem ser usados para monitorar a densidade de pessoas em tempo real. Câmeras espalhadas pela estação podem contar os passageiros em áreas específicas para identificar possíveis gargalos e pontos de aglomeração. Essas informações ajudam as autoridades de transporte a tomar medidas preventivas, como ajustar a frequência dos trens ou enviar funcionários para organizar as multidões. Na verdade, a IA foi usada experimentalmente em Dubai para reduzir o congestionamento de 40% a 60% e diminuir o tempo de espera para 30 minutos nos horários de pico e durante eventos públicos.

Fig. 2. Contagem de pessoas em um metrô usando detecção de objetos.

Embarque e viagem em um metrô equipado com IA#

Quando os passageiros embarcam no trem, a IA pode melhorar a experiência de viagem de várias maneiras. Veja algumas dessas aplicações:

• Apoio à acessibilidade: Técnicas de visão computacional, como a detecção de objetos, podem identificar pessoas em cadeiras de rodas e encaminhá-las para a área mais acessível do trem. O processo de fechamento das portas também pode ser ajustado para permitir que esses passageiros tenham mais tempo para embarcar com segurança.
• Anúncios e publicidade personalizados: A IA pode ser usada para personalizar anúncios e publicidade para os passageiros de acordo com quem está no trem e com o horário.
• Verificação de trem vazio: Na última estação da rede de metrô, a visão computacional pode ser usada para realizar uma “verificação de trem vazio” e garantir que nenhum passageiro permaneça a bordo.
• Gestão de bagagens abandonadas: Se alguma bagagem for abandonada, a visão computacional pode detectá-la e exibir os itens nas telas da plataforma. Assim, os passageiros podem recuperar seus pertences com facilidade.

Os próprios trens de metrô também podem usar IA. Trens totalmente autônomos podem operar com segurança sem tripulação humana. Esses trens com IA usam algoritmos avançados para tomar decisões em tempo real e sensores para detectar obstáculos e operar com segurança. Os trens de metrô controlados por IA reduzem os custos com pessoal, oferecem mais flexibilidade para transportar mais passageiros com melhor qualidade de serviço, podem cumprir os horários de forma mais consistente e otimizam a aceleração e a frenagem para reduzir o consumo de energia. Por exemplo, o Projeto de Transporte Ferroviário de Honolulu é o primeiro sistema totalmente autônomo dos EUA. Espera-se que o sistema reduza o congestionamento e as emissões ao eliminar cerca de 40.000 viagens de carro por dia.

Fig. 3. Um metrô sem condutor em Milão, Itália.

Usando IA para monitorar os passageiros que saem da estação de metrô#

Monitorar quantas pessoas saem em diferentes estações também é essencial para gerenciar o fluxo do metrô com eficiência. Modelos de IA, como o Ultralytics YOLOv8, desempenham um papel importante nesse processo. O YOLOv8 também oferece suporte ao rastreamento de objetos e pode ser usado para identificar e acompanhar vários objetos em tempo real, o que o torna ideal para sistemas de metrô movimentados. Ao analisar os vídeos de câmeras instaladas por todas as estações, o YOLOv8 pode contar os passageiros que saem, acompanhar seus movimentos e identificar padrões de congestionamento.

Além das catracas de saída do metrô, a IA pode ser integrada a soluções de conexão para o último trecho da viagem. Estações de bicicletas compartilhadas, serviços de transporte por aplicativo e serviços de traslado equipados com IA podem facilitar a saída dos passageiros da estação. Ao analisar dados em tempo real, a IA pode prever a demanda e a disponibilidade desses serviços. Essa tecnologia também pode sugerir as melhores rotas e meios de transporte de acordo com as condições atuais do trânsito e as preferências individuais. Assim, os passageiros podem acessar rapidamente as opções de transporte mais adequadas ao sair da estação, reduzindo o tempo de espera e tornando a viagem mais conveniente.

IA nos bastidores: manutenção dos trilhos do metrô#

Como passageiros, muitas vezes não percebemos os processos complexos que acontecem nos bastidores das nossas viagens de metrô. A IA é fundamental, especialmente na inspeção e manutenção dos trilhos. Sistemas como o Portal de Inspeção de Vagões da Duos Technologies (RIP) mostram essa abordagem baseada em IA. Usando algoritmos de IA, o RIP captura e analisa imagens em 360 graus de cada vagão em segundos, mesmo a velocidades superiores a 125 mph. Esses sistemas de IA de borda detectam problemas e alertam os funcionários ferroviários sobre questões de manutenção em até 60 segundos. O monitoramento contínuo permite identificar e resolver rapidamente possíveis problemas.

A gestão e a otimização de energia são outras aplicações de IA no metrô que não são muito conhecidas. Por exemplo, o Metro de Madrid usa um sistema baseado em IA para reduzir em 25% os custos de energia da ventilação e diminuir as emissões de CO₂ em 1.800 toneladas por ano. O sistema opera 891 ventiladores de ventilação, que consomem até 80 gigawatts-hora de energia por ano, e usa um algoritmo de otimização inspirado no comportamento de busca por alimento de colônias de abelhas. Esse algoritmo analisa grandes volumes de dados e considera fatores como a temperatura do ar, a arquitetura das estações, a frequência dos trens, o fluxo de passageiros e os preços da eletricidade. Ele usa dados históricos e simulados para prever e alcançar o melhor equilíbrio para cada estação, aprimorando-se ao longo do tempo por meio de aprendizado de máquina.

Fig. 4. Sistema de ventilação do Metrô de Madri baseado em IA.

Vantagens e desvantagens da IA no transporte público#

A integração da IA aos sistemas de metrô trouxe inúmeros benefícios. Por exemplo, ela melhora a eficiência ao ajudar os sistemas de metrô a cumprir os horários, reduzir atrasos e otimizar as operações para oferecer serviços mais fluidos. A segurança também aumenta com o monitoramento contínuo, e a manutenção preditiva ajuda a prevenir acidentes e falhas.

No entanto, implementar IA em sistemas de metrô traz desafios, como:

• Preocupações com a privacidade dos dados: A coleta e o uso de dados dos passageiros geram preocupações importantes com a privacidade, que precisam ser gerenciadas cuidadosamente para proteger os direitos de privacidade de cada pessoa.
• Integração com a infraestrutura existente: Integrar sistemas de IA à infraestrutura de metrô existente pode ser complexo e exigir modificações.
• Altos custos de implementação: Os custos iniciais de implementação da tecnologia de IA podem ser elevados, o que pode ser um obstáculo para alguns sistemas de metrô.
• Necessidade de profissionais qualificados: Implementar e manter sistemas de IA com sucesso exige profissionais altamente qualificados, o que pode representar um desafio de recursos.

Apesar desses desafios, os benefícios tornam a IA uma força transformadora nos sistemas modernos de transporte urbano, como o metrô. O potencial de aumentar a eficiência, reforçar a segurança e melhorar a experiência dos passageiros explica por que a comunidade de IA está trabalhando ativamente para superar esses obstáculos e aproveitar plenamente as vantagens oferecidas pela IA. Então, da próxima vez que você andar de metrô, fique de olho nas inovações de IA que fazem parte da sua viagem.

O futuro da IA no transporte#

Da entrada na estação à navegação, à viagem e à saída do metrô, a IA está transformando todo o percurso. Ela otimiza as operações, aumenta a segurança e proporciona uma experiência mais tranquila aos passageiros. Ao melhorar a manutenção dos trilhos e a gestão de energia, a IA ajuda a manter os sistemas de metrô eficientes e econômicos. Apesar de desafios como os custos de implementação e as preocupações com a privacidade dos dados, os benefícios da IA nos sistemas de transporte urbano, como o metrô, são evidentes. À medida que as cidades continuam crescendo, a IA terá um papel cada vez mais importante em tornar as viagens de metrô mais inteligentes, seguras e eficientes.

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