How cities can use transport data to reduce pollution and increase safety

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This is a guest post by Rikesh Shah, outgoing head of open innovation at Transport for London, on behalf of the AWS Institute from Amazon Web Services (AWS), a thought leadership and executive education program to accelerate digital transformation for public sector executives.

London’s transport authority uses data sharing principles to solve city-wide challenges like air quality and safety. While I was working as head of open innovation at Transport for London (TfL), we adopted an innovative approach to working with private sector organizations to make journeys simper and faster, reducing both pollution and accident levels.

Improving air quality through co-creation

In 2018, the Mayor of London set an ambitious goal: 80 percent of the 31 million daily trips in the city should be made on foot, by bicycle, or public transport by 2041. By the end of 2022, 63 percent of journeys fulfilled these criteria. In a city where streets account for 80 percent of public space, their domination by traffic makes it harder for people to walk, cycle, or take the bus. Road vehicle traffic is the single biggest cause of the toxic air pollution that can damage health and environment in London. In order to improve air quality, we first had to understand how and where pollution was building up over the course of the day. And to drive significant change, we needed to foster innovation in the public sector; we could not carry on applying traditional approaches.

One way we have innovated is through public-private cooperation. By deploying 17 Bosch air quality monitors in the center of Brixton, a high-traffic area in south London, and in the streets nearby, we were able to measure the air for a range of pollutants including Nitrogen dioxide (NO₂), ground-level ozone, and particle pollution. Combining this data with Bosch’s traffic modelling allowed us to contribute inputs to emissions and dispersion modelling.

But collecting air quality data was only half of the challenge. We also needed to understand how the flow of different types of vehicles through Brixton affected the levels of pollution around the busy high street. This required the integration of the different types of data, including automatic number-plate recognition; split cycle offset optimisation technique (SCOOT) loops, a traffic control system that we installed at traffic signals to measure traffic congestion and automatically adjust signal timings; and maps with real-time traffic movements. By analyzing the data via an environmentally sensitive traffic management model—a live heatmap developed by Bosch that integrated data from all our different sources—we concluded that, by changing the timing of a key set of traffic lights, TfL could smooth traffic flow with additional traffic light staging to mitigate the density of vehicles entering Brixton Road. By making one change, this slightly increased average speeds to 10 mph, which led to a 20 percent decrease of the toxic pollutant NO₂. We are exploring this approach on similar road layouts across London. Learn more about this initiative.

Making London roads safer, smarter, and more efficient

Another example of innovation using live-data capabilities via the cloud is TfL’s London RoadLab programme. This aims to address the disruption caused by roadworks, which contributes to delays that cost more than £2 billion ($2.4 billion) each year.

We leveraged open data feeds via a unified application programming interface (API), which allows the aggregation and integration of data from different sources and in different formats. Historically, data from different modes of transportation was shared in different formats and structures. Unifying the data means we can access integrated information quickly, though it is important to note that TfL still owns the data.

With this data, we challenged tech app startups to develop new ways to make our roads safer and smarter during roadworks. Over a 10-week period in 2019, TfL’s team fielded proposals for the RoadLab programme to cut congestion. After nine trials, we selected and scaled two products: samdesk.io, artificial intelligence (AI) software that uses anonymized social media data to detect emerging disruptions, and Immense, which uses simulation technology that models roadworks to understand their impact on the capital’s road network before they take place.

RoadLab 2.0, launched in November 2022, focuses on improving portable traffic signals to reduce congestion. It also looks for ways in which TfL can better use data on walking and cycling to optimize the planning of roadworks. Four in five bus delays in London are attributed to roadworks for construction and utilities work, so this really matters to our customers. We are currently assessing the proposals for solutions.

Paving the way for success with screening charter

Early adoption of the Emerging Technology Charter was crucial to the success of our public-private cooperation. This set of practical and ethical guidelines, set up by Theo Blackwell, London’s chief digital officer, serves as a first-step stress test for the trialing and deployment of any proposal. By filtering all potential collaborators’ plans through the charter, we make sure that only those that meet our standards are considered for testing any new technology in our city. As Theo explains, “TfL’s Open Data Initiative has truly transformed the way that Londoners navigate our great city.

“Making our data more accessible has enabled private sector partners to develop apps and other digital resources which make it easier for Londoners and visitors to plan their journeys and get real-time transport and road updates.

“Through this innovative approach to our digital transformation, we have made our transport network far more efficient and are helping to build a better, greener, more prosperous London for all.”

How other cities can get started

Around the world, cities invest time and money in developing better services at a faster and more cost-effective rate for their citizens. City transport networks are data-rich, but often the data is locked into proprietary systems operated by different parts of the organization, and public sector leaders often find it difficult to get value from the data. To work backwards from citizen need, make sure that your organization has access to your own data. For TfL, putting our data on a unified platform allowed our potential collaborators to use it for innovation, but TfL still owned it. In order to harness rapidly changing technology to create new value, here are the mission-critical aspects to keep top of mind:

1. Be mission-led when choosing problems to focus on; prioritize those where the public sector can scale solutions.

2. Bring all the key internal and external stakeholders around the table from day one.

3. Create a city test-bed, a space where you can safely test and trial innovative ideas with the right controls in place.

4. Be prepared to experiment, iterate, and fail.

5. De-risk the private sector investment by being focused, efficient, and willing to spend if the innovation works.

6. Be flexible on intellectual property rights.

7. Keep collaborating; innovation can take time.

8. Establish a procurement process that enables you to develop, test, and scale innovative solutions, as opposed to simply hosting a series of pilots.

Watch now: Rikesh Shah explains how opening TfL’s data led to innovation

Beginning 10 years ago, this open-source approach has allowed companies – including tech start-ups – to develop apps that offer real-time travel advice, transforming passenger journeys. The decision also brought a number of additional benefits, not least a boost of £130 million a year for London’s economy. In this video, I discuss how leveraging the cloud and digital technologies are critical in the project’s success—and how they continue to underpin TFL’s ongoing innovations.

Cómo pueden las ciudades utilizar los datos de transporte para reducir la contaminación y generar mayor seguridad

Esta es una publicación realizada por el invitado Rikesh Shah, director saliente de innovación abierta de Transport for London (TfL), en nombre del AWS Institute de Amazon Web Services (AWS), un programa de liderazgo intelectual y educación ejecutiva para acelerar la transformación digital para los ejecutivos del sector público.

La dirección de transporte de Londres utiliza los principios de intercambio de datos para resolver los desafíos de toda la ciudad, como la calidad del aire y la seguridad. Mientras trabajaba como director de innovación abierta en Transport for London (TfL), adoptamos un enfoque innovador al trabajar con organizaciones del sector privado para hacer que los viajes fueran más sencillos y rápidos y así reducir tanto los niveles de contaminación como los de accidentes.

Mejorar la calidad del aire mediante la creación conjunta

En 2018, el alcalde de Londres estableció una meta ambiciosa: el 80 por ciento de los 31 millones de viajes diarios en la ciudad deberían realizarse a pie, en bicicleta o en transporte público para 2041. A finales de 2022, el 63 por ciento de los viajes cumplían estos criterios. En una ciudad donde las calles representan el 80 por ciento del espacio público, el dominio del tráfico hace que a las personas les resulte más difícil caminar, andar en bicicleta o tomar el autobús. El tráfico vehicular en las vialidades es la principal causa de la contaminación tóxica del aire que puede dañar la salud y el medio ambiente en Londres. Para mejorar la calidad del aire, primero teníamos que entender cómo y dónde se acumulaba la contaminación a lo largo del día. Y para impulsar un cambio significativo, necesitábamos fomentar la innovación en el sector público; no podíamos seguir utilizando los enfoques tradicionales.

Una forma en la que hemos innovado es a través de la cooperación público-privada. Al instalar 17 monitores de calidad del aire de Bosch en el centro de Brixton, una zona muy transitada del sur de Londres, y en las calles cercanas, pudimos medir el aire para detectar una serie de contaminantes, como el dióxido de nitrógeno (NO₂), el ozono troposférico y la contaminación por partículas. La combinación de estos datos con los modelos de tráfico de Bosch nos permitió aportar insumos a los modelos de emisiones y dispersión.

Sin embargo, recopilar datos sobre la calidad del aire fue solo la mitad del desafío. También necesitábamos entender cómo el flujo de diferentes tipos de vehículos a través de Brixton afectaba a los niveles de contaminación en la concurrida calle principal. Esto requirió la integración de los diferentes tipos de datos, incluido el reconocimiento automático de matrículas; los bucles de la técnica de optimización del desplazamiento de ciclo dividido (SCOOT), un sistema de control de tráfico que instalamos en los semáforos para medir la congestión del tráfico y ajustar de forma automática los tiempos de las señales; y mapas con los movimientos del tráfico en tiempo real. Al analizar los datos mediante un modelo de administración del tráfico respetuoso con el medio ambiente (un mapa térmico en vivo desarrollado por Bosch que integraba datos de todas nuestras diferentes fuentes), llegamos a la conclusión de que, al cambiar la hora de un conjunto clave de semáforos, TfL podría facilitar el flujo de tráfico con una mayor disposición de los semáforos para mitigar la densidad de vehículos que entran en Brixton Road. Al hacer un cambio, esto aumentó ligeramente la velocidad promedio hasta 16 km/h, lo que llevó a una disminución del 20 por ciento del contaminante tóxico NO₂. Estamos explorando este enfoque en trazados de vialidades similares en Londres. Obtenga más información sobre esta iniciativa.

Hacer que las vialidades de Londres sean más seguras, inteligentes y eficientes

Otro ejemplo de innovación que utiliza capacidades de datos en tiempo real a través de la nube es el programa London RoadLab de TfL. El objetivo es abordar las perturbaciones causadas por las obras viales, que contribuyen a los retrasos, que cuestan más de 2 000 millones de libras esterlinas (2 400 millones de dólares) cada año.

Aprovechamos las fuentes de datos abiertas a través de una interfaz de programación de aplicaciones (API) unificada, que permite la agregación e integración de datos de diferentes fuentes y en diferentes formatos. Históricamente, los datos de diferentes modos de transporte se compartían en diferentes formatos y estructuras. Unificar los datos significa que podemos acceder de forma rápida a la información integrada, aunque es importante tener en cuenta que TfL sigue siendo propietaria de los datos.

Con estos datos, desafiamos a las empresas emergentes de aplicaciones tecnológicas a desarrollar nuevas formas de hacer que nuestras vialidades sean más seguras e inteligentes durante las obras viales. Durante un período de 10 semanas en 2019, el equipo de TfL presentó propuestas para el programa RoadLab para reducir la congestión. Tras nueve ensayos, seleccionamos y ampliamos dos productos: samdesk.io, un software de inteligencia artificial (IA) que utiliza datos anónimos de las redes sociales para detectar las perturbaciones emergentes, e Immense, que utiliza una tecnología de simulación que modela las obras viales para comprender su impacto en la red vial de la capital antes de que se lleven a cabo.

RoadLab 2.0, lanzado en noviembre de 2022, se centra en mejorar las señales de tráfico portátiles para reducir la congestión. También busca formas en las que TfL pueda utilizar mejor los datos sobre caminar y andar en bicicleta para optimizar la planificación de las obras viales. Cuatro de cada cinco retrasos en los autobuses de Londres se atribuyen a obras viales de construcción y servicios públicos, por lo que esto es muy importante para nuestros clientes. Actualmente estamos evaluando las propuestas de soluciones.

Preparar el camino para el éxito con la carta de selección

La adopción temprana de la Carta de tecnologías emergentes fue crucial para el éxito de nuestra cooperación entre el sector público y el privado. Este conjunto de directrices prácticas y éticas, creado por Theo Blackwell, director digital de Londres, sirve como primera prueba de resistencia para probar e implementar cualquier propuesta. Al filtrar los planes de todos los posibles colaboradores en la carta constitutiva, nos aseguramos de que solo se considere a aquellos que cumplan con nuestros estándares para probar cualquier tecnología nueva en nuestra ciudad. Como explica Theo: “La iniciativa de datos abiertos de TfL ha transformado realmente la forma en que los londinenses navegan por nuestra gran ciudad.

“Hacer que nuestros datos sean más accesibles ha permitido a los socios del sector privado desarrollar aplicaciones y otros recursos digitales que facilitan a los londinenses y a los visitantes planificar sus viajes y obtener actualizaciones en tiempo real sobre el transporte y las vialidades.

“Gracias a este enfoque innovador de nuestra transformación digital, hemos hecho que nuestra red de transporte sea mucho más eficiente y estamos ayudando a construir un Londres mejor, más verde y próspero para todos.”

Cómo pueden empezar otras ciudades

En todo el mundo, las ciudades invierten tiempo y dinero en desarrollar mejores servicios a un ritmo más rápido y rentable para sus ciudadanos. Las redes de transporte urbano son ricas en datos, pero a menudo los datos están bloqueados en sistemas propietarios operados por diferentes partes de la organización, y los líderes del sector público suelen tener dificultades para sacar provecho de los datos. Para trabajar en restrospectiva a partir de las necesidades de los ciudadanos, asegúrese de que su organización tenga acceso a sus propios datos. Para TfL, poner nuestros datos en una plataforma unificada permitía a nuestros posibles colaboradores utilizarlos para innovar, pero TfL seguía siendo su propietario. Para aprovechar la tecnología que cambia de forma rápida para crear nuevo valor, estos son los aspectos fundamentales que hay que tener en cuenta:

1. Estar orientados por la misión a la hora de elegir los problemas en los que centrarse; dar prioridad a aquellos en los que el sector público pueda ampliar las soluciones.

2. Reunir a todas las partes interesadas internas y externas desde el primer día.

3. Crear un banco de pruebas urbano, un espacio en el que se puedan probar y ensayar ideas innovadoras de forma segura y con los controles adecuados.

4. Prepararse para experimentar, repetir y fracasar.

5. Reducir el riesgo de la inversión del sector privado centrándose en los objetivos, siendo eficientes y estando dispuestos a gastar si la innovación funciona.

6. Ser flexible con respecto a los derechos de propiedad intelectual.

7. Seguir colaborando; la innovación puede llevar tiempo.

8. Establecer un proceso de compras que le permita desarrollar, probar y ampliar soluciones innovadoras, en lugar de limitarse a albergar una serie de proyectos piloto.

Ver ahora: Rikesh Shah explica cómo abrir los datos de TfL llevó a la innovación

Desde hace 10 años, este enfoque de código abierto ha permitido a las empresas, incluidas las empresas emergentes de tecnología, desarrollar aplicaciones que ofrecen consejos de viaje en tiempo real, transformando los viajes de los pasajeros. La decisión también aportó una serie de beneficios adicionales, entre ellos un estímulo de 130 millones de libras al año para la economía de Londres. En este video, analizo cómo aprovechar las tecnologías digitales y en la nube es fundamental para el éxito del proyecto y cómo siguen apuntalando las continuas innovaciones de TFL.

Más información del AWS Institute:

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