Microsoft Word us dot smart Transportation Grant compiled feb4-bcf

-

City of Norfolk

Page 25

Smart Parking Meter deployment will be completed by this Spring, connected to a data platform

usable for vendor parking payment and wayfinding applications.

Building Management Systems: The City currently operates three building management systems

developed by industry leaders including; Siemens and Johnson Controls.

311/Citizen Reporting Applications: The city currently has two in-house developed applications

to manage citizen requests and storm related events. Our Norfolk Cares Center (311 Call Center)

can take calls, emails, and requests submitted through a smart phone app. This data is cataloged

and tracked through the life cycle of the request using a custom developed application. STORM

(System to Track Organize and Map) is a custom in-house application that is also available to

residents as a mobile browser-based application. This application is used to report weather

related issues, for example; flooded streets, downed trees, blocked roads, and downed power

lines to name a few.

The City also works closely with regional partners and stakeholders on collecting and maintaining

import transportation related data and geographic information systems (GIS) data. The City is

currently working with ODU, HRPDC, HRSD, and other local governments on a grant proposal to

develop a regional GIS that can serve as central repository for accessing, downloading, viewing,

and analyzing geospatial related data. The local Code for America brigade also has developed

applications with the City, and an HRT bus/light rail finding application. This application gives

real-time information about HRT routes and schedules based on the user’s location information

from their smartphone.

Local and remote storage and processing facilities: To store vast amounts of data being collected

in the proposed activities instead of building in-house data centers, we propose to leverage data-

storage facilities at ODU for the dynamic data-driven processing and, eventually, remote web

storage, such as Amazon S3. Specifically, ODU has a 6-node cluster that runs Big Data processing

software including Hadoop and distributed file storage format HDF5. Specifically, each node has

two Intel Xeon E5-2670v2 processors (20 cores each @2.5GHz), 128GB of main memory, and

three 440GB SSD disks. The nodes are interconnected with Infiniband QDR HBA.

Data management software: To support data analytics and management, iRODS, which is an

open-source data management software governed by the iRODS concorsium, maybe employed.

Its services run on a variety platforms and have a high degree of scalability and availability.

High-performance network facilities: ODU is a partner in the Mid-Atlantic Research

Infrastructure Alliance (MARIA) which increases campus connections to the Internet2 Network to

100 gigabits per second (100G). This network infrastructure may greatly facilitate processing of

the collected data since MARIA connects many Virginia university campuses and feeds into a

broader interconnection network “Southern Crossroads” (SoX) a non-profit founded by Georgia

Tech and partners and is recognized as one the highest-bandwidth Internet gateways in the

South.

---

-

City of Norfolk

Page 26

Through Norfolk’s big data platform, each stakeholder has the opportunity to use their preferred

analytics tools, through open standard access methods, to glean insights from the data and

suggest further operational improvements. Trusted information infuses processes bring people,

process and information to bear on further insights and continuous improvement to autonomy.

10 Standards and Architectures

The City of Norfolk has been engaged in the deployment of ITS/ATMS infrastructure on a

consistent basis with using Federal funding for over a decade, whereby requiring compliance

with financial, environmental, and procurement guidelines. The City has been, and continues to

be, intricately involved in all regional ITS planning and architecture development with local

agencies and VDOT, including participation and leadership roles with the Hampton Roads

Transportation Operations subcommittee of the HRTPO. The City has an existing fiber optic

connection to the VDOT, and plans to integrate with a private bridge-tunnel facility in the near

future, to enable further regional collaboration.

Our project teammate Kimley-Horn with whom we have a long-standing relationship, brings

expertise in software development, system design, and integration support. Kimley-Horn is

developing a research roadmap on behalf of AASHTO and NCHRP related to planning and

implementing Automated and Connected Vehicle technologies (NCHRP 20-24), which will be an

integral part of Smart-Cities initiatives. Kimley-Horn’s experience includes developing Concepts

of Operations (Eastern Idaho Rural IntelliDrive) and Guidebooks (TMC Connected Vehicles for the

UVA Pooled Fund Study) for these upcoming technologies, developing software interfaces

(Dynamic Ridesharing product development support for Axiom xCell in San Diego), software

integration with Siemens and multi-vendor signal controller environment, as well as working

with the USDOT connected-vehicles safety pilot where Kimley-Horn’s KITS software monitors

signals in Ann Arbor that broadcast SPaT data to connected vehicles. Kimley-Horn is particularly

beneficial to Norfolk for the Smart-Cities program by being able to meld both hardware and

software design and implementation, coupled with technical operational and maintenance

support.

For a program of this kind, it will be important to document lessons learned. Under a recent

effort assisting the City of Norfolk with migrating from their serial communications network to an

advanced Ethernet platform, Kimley-Horn developed a testbed in the City’s TOC network room,

prepared a test plan, secured network hardware from multiple vendors, and implemented the

test strategy and compiled a full document of the procedures, outcomes, and recommendations

for subsequent deployments. The lessons learned from this testbed, and the first pilot field

deployment were documented and used for conversions of subsequent field communication

channels to Ethernet.

11 Measurable Goals

When we think about Norfolk’s primary vision and goals, they are predominately for long-term

success. In the complex world of urban activity and transportation it is very difficult to isolate

---

-

City of Norfolk

Page 27

multimodal performance metrics from which one can glean success or failure over that time

frame. The important concept of a “controlled experiment” is almost unachievable. Defaulting to

“easy-to-collect” metrics that are not comprehensive, can’t discern multivariable contributions,

and only measure short-term changes, to force the issue, can actually have damaging effects.

But, one of the great gains in this new data paradigm is a comprehensive data picture that has

not previously existed, therefore addressing some of those issues. Our approach is going to be

thoughtful, use proper experimental design techniques, and importantly, promote learning.

One of the goals of the Transportation Data System is to archive a robust recurring knowledge

state in the Archived Intelligence database. The design of its structure, most importantly to serve

the needs of analytics based on empirical data, will equally well serve the needs of the most

robust performance monitoring system ever devised. However, we can even do one better – we

can create intelligent self-monitoring tools within the analyzers, which can report on activities

that would have some expectation of a possible impact, and in some cases have automated

retrieval and storage of pertinent data sets following the actions.

Metrics will include: Travel Time and Reliability (all user populations), Network density,

Effectiveness of information – evaluating choices, Transit ridership and service metrics, Route

diversion frequency and utility, User satisfaction (app will facilitate surveys), Business/

development trends, cost-effectiveness, and crashes. With respect to crash data, it is

noteworthy that our proposed systems will begin to greatly elevate data in support of safety

analysis – a new paradigm of crash history assessment will be possible.

An important point project-wise is that comparable “before” data will be collected in the 2

nd

and

3

rd

years of the project so that demonstration data (and beyond) will be meaningful.

12 Capacity for Implementation

Norfolk has been in the forefront of technology implementation and is recognized as one of the

national leaders in the field of resilience. Situated in the heart of the defense corridor, Norfolk

has been partnering with key defense contractors and other technology leaders to transform the

city into a smart city, serving its large diverse population and improving the quality of life for

vulnerable residents. Norfolk has a long record of successfully implementing a variety of projects

similar in scale, scope and complexity to those proposed in this application. Illustratively, in the

past three years alone, Public Works has managed $267 million in infrastructure projects,

including construction of the flagship Slover Library that was recognized as one of the most

technologically advanced libraries in the U.S. Similarly, in the past two years alone, the City’s IT

department developed and launched in-house more than 10 software application, regularly

supports and operates over 100 of them and scaled up its city-wide network, all in partnership

and coordination with local private and non-profit partners and stakeholders. The release and

implementation of our holistic Resilience Strategy, hire of Chief Resilience Officer and Chief

Marketing Officer and institutionalization of a Resilience Office that serves as a connector and

aligner of efforts and opportunities within the City, and between the City departments and

---

-

City of Norfolk

Page 28

external partners, demonstrates Norfolk’s overall capacity and executive commitment to take on

the proposed project.

Importantly, the City’s internal capacity to embark on projects of this magnitude, complexity and

level of innovation is significantly enhanced by proven partnerships with an array of cross-

disciplinary, public, private and non-profit stakeholders which will work with the City to

implement the proposed projects and provide necessary redundancy to mitigate potential risks

(See Section 7 Partners). Furthermore, the partnerships for this proposal will build on and will

leverage a regional public-private coalition established around the HUD’s National Disaster

Resilience Competition application development and Norfolk’s concurrent Resilience Strategy

development process. Both efforts brought together nearly 100 multiple state and federal

agencies (including the Navy and Commonwealth’s agencies), local governments, institutions of

higher education, regional planning organizations, community groups and private sector

partners to develop and now implement innovative resilience projects at the local level.

13 Leverage Opportunities

While other cities benefit from the head start in the field of autonomous vehicles, electric

vehicles, shared economy services or vehicles to vehicles/vehicles to infrastructure technology,

Norfolk has already made significant investments in designing coastal community of the future -

a city that can survive and thrive in an environment of rising sea level and uses the opportunity

to address environmental changes as a catalyst for diversifying the city’s economic base and

connecting individuals through new networks. Because cities are systems of systems, continually

interacting, influencing and impacting one another, policies and actions designed to influence

one system impact, for better or worse, others. Our approach to resilience-building embraces

this interaction recognizing that investments in any system creates opportunity for returns in

improvements in multiple systems. To address our vulnerabilities and challenges in ways that

make the city and broader region truly smart, resilient city, the work proposed in this application

will simultaneously strengthen our physical, social and economic resilience while benefiting from

the existing partner networks and current and committed investments in building the coastal

community of the future.

For instance, in partnership with the Navy, U.S. Army Corps of Engineers, Port of Virginia, The

Rockefeller Foundation, White House-sponsored Intergovernmental Pilot Project led by Old

Dominion University, local community organizations and planning district commissions, Norfolk

is launching a series of holistic studies and projects to redesign land use by watershed to more

innovatively use green, blue and grey infrastructure to manage recurrent flooding and sea level

rise to ensure that the city’s and region’s residents and key economic assets that rely on

unimpeded access and reliable transportation networks can continue to thrive on the coast.

Similarly, Norfolk has been heavily investing in live-work-play-stay placemaking, “attract and

retain” projects and app tools as part of its strategy to design the economically, socially and

physically more connected coastal community of the future that can adapt to and take

advantage of changing conditions. These investments encourage people and businesses to move

---

-

City of Norfolk

Page 29

“beyond traffic” by living closer to where they work instead of putting pressure on the City’s

limited resources to invest in costly transportation infrastructure not always suitable for coastal

communities facing changing conditions associated with flooding and sea level rise. Current

overhaul of zoning code, investments in light rail and its future extension through flood-free

areas, new bike lines, bike share program, complete street policy, investments in shared work

spaces, extension of fiber network, innovation centers, and access to early stage capital for

entrepreneurs to incubate new ideas are just a few examples of these efforts that will be

leveraged for the proposed project.

Illustratively, the proposed project will benefit from the recently awarded $120 million National

Disaster Resilience Competition grant to accelerate Norfolk’s effort to design the coastal

community of the future. Norfolk in partnership with the Commonwealth of Virginia and a

consortium of private, public and non-profit partners, including Old Dominion University, will use

$5M of these funds to establish a Resilience Lab/Accelerator to serve as a connector between

“smart city” problems, solutions, and market for the region’s resilience challenges – with

transportation-related challenges being a major area of focus. Norfolk will also leverage

connectivity-enhancing investments including, over $7M in federal funds to study corridors for

the Naval Base LRT extension, $175M for the Intermodal Connector project, up to $750K to

construct a bicycle loop, up to $500K to improve pedestrian crossings, over $3 million to extend

broadband/fire optic, and over $55M in wealth of research in Intelligent Transportation Systems

(ITSs), connected vehicles, big data, multi-modal transportation operations and planning,

unmanned aerial vehicles, and other related areas to improve the safety and mobility of

transportation systems provided by the partnering universities – Old Dominion’s Transportation

Research Institute and Virginia Tech’s Transportation Institute.

14 Conclusion

Norfolk would be an excellent choice for the “Beyond Traffic: The Smart City Challenge” grant.

It is critical that the funding serve to advance the state of research, testing and practice in key

technology areas such as automated and connected vehicles, and sensing. We would provide all

of the resources necessary with our team, and we have ideal, challenging test bed opportunities.

Norfolk has challenges both long and short term that it intends to address with the funding. The

outstanding low-cost approaches and tools that it would develop for meaningful short-term

impact would be designed for easy transferability to other cities.

“Addressing climate change” takes on greater meaning in Norfolk, a city threatened by sea-level

rise, a member of 100 Resilient Cities, and home to a nationally critical military presence. The

benefits to be realized here are larger in magnitude and scope.

Norfolk is extremely committed to developing coastal resiliency strategies, which must involve

transportation. It is not a choice, we must adapt. Our resolve will not be swayed.