Integración de la infraestructura del vehículo - Vehicle infrastructure integration

La integración de la infraestructura del vehículo ( VII ) es una iniciativa que fomenta la investigación y el desarrollo de aplicaciones para una serie de tecnologías que vinculan directamente los vehículos de carretera con su entorno físico, ante todo para mejorar la seguridad vial . La tecnología se basa en varias disciplinas, incluyendo la ingeniería de transporte , ingeniería eléctrica , ingeniería automotriz , y la informática . VII cubre específicamente el transporte por carretera, aunque existen tecnologías similares o se están desarrollando para otros modos de transporte. Los aviones , por ejemplo, utilizan balizas terrestres para una guía automatizada, lo que permite que el piloto automático vuele el avión sin intervención humana. En la ingeniería de carreteras , mejorar la seguridad de una carretera puede mejorar la eficiencia general. VII apunta a mejoras tanto en seguridad como en eficiencia.

La integración de la infraestructura vehicular es aquella rama de la ingeniería que se ocupa del estudio y aplicación de una serie de técnicas que vinculan directamente los vehículos de carretera con su entorno físico con el fin de mejorar la seguridad vial.

Metas

El objetivo de VII es proporcionar un enlace de comunicaciones entre los vehículos en la carretera (a través del equipo a bordo, OBE) y entre los vehículos y la infraestructura del borde de la carretera (a través del equipo del borde de la carretera, RSE), con el fin de aumentar la seguridad, la eficiencia y la conveniencia del sistema de transporte. Se basa en la implementación generalizada de un enlace dedicado de comunicaciones de corto alcance ( DSRC ), que incorpora IEEE 802.11p . El desarrollo de VII se basa en un modelo de negocio que respalda los intereses de todas las partes involucradas: industria, autoridades de transporte y organizaciones profesionales. La iniciativa tiene tres prioridades:

  • evaluación del modelo de negocio (incluida la programación de la implementación) y aceptación por parte de las partes interesadas;
  • validación de la tecnología (en particular, los sistemas de comunicaciones) a la luz de los costos de implementación; y
  • desarrollo de estructuras legales y políticas (particularmente en lo que respecta a la privacidad) para mejorar el potencial del sistema para el éxito a largo plazo.

Seguridad

La tecnología de seguridad activa actual se basa en sistemas de visión y radar basados ​​en vehículos. Por ejemplo, esta tecnología puede reducir las colisiones traseras al rastrear las obstrucciones delante o detrás del vehículo, aplicando los frenos automáticamente cuando sea necesario. Esta tecnología es algo limitada porque solo detecta la distancia y la velocidad de los vehículos dentro de la línea de visión directa de las cámaras y el rango de detección de los radares. Es casi completamente ineficaz para colisiones en ángulo y de giro a la izquierda. Incluso puede hacer que un automovilista pierda el control del vehículo en caso de una colisión frontal inminente . Las colisiones traseras cubiertas por la tecnología actual suelen ser menos graves que las colisiones de ángulo, de giro a la izquierda o de frente. Por lo tanto, la tecnología existente es inadecuada para las necesidades generales del sistema de carreteras.

VII proporcionaría un vínculo directo entre un vehículo en la carretera y todos los vehículos dentro de una vecindad definida. Los vehículos podrían comunicarse entre sí, intercambiando datos sobre velocidad, orientación, quizás incluso sobre la conciencia y la intención del conductor. Esto podría aumentar la seguridad de los vehículos cercanos, al tiempo que mejora la sensibilidad general del sistema VII, por ejemplo, al realizar una maniobra de emergencia automatizada (dirección, desaceleración, frenado) de manera más efectiva. Además, el sistema está diseñado para comunicarse con la infraestructura vial, lo que permite obtener información de tráfico completa y en tiempo real para toda la red, así como una mejor gestión de las colas y comentarios a los vehículos. En última instancia, cerraría los circuitos de retroalimentación sobre lo que ahora es un sistema de transporte de circuito abierto.

A través de VII, las marcas viales y las señales viales podrían volverse obsoletas. Las aplicaciones VII existentes utilizan sensores dentro de los vehículos que pueden identificar marcas en la calzada o señales a lo largo del costado de la calzada, ajustando automáticamente los parámetros del vehículo según sea necesario. En última instancia, VII tiene como objetivo tratar dichos signos y marcas como poco más que datos almacenados dentro del sistema. Esto podría ser en forma de datos adquiridos a través de balizas a lo largo de una carretera o almacenados en una base de datos centralizada y distribuidos a todos los vehículos equipados con VII.

Eficiencia

Todos los factores anteriores responden en gran medida a la seguridad, pero VII podría generar ganancias notables en la eficiencia operativa de una red de transporte. Dado que los vehículos se vincularán entre sí con la consiguiente disminución de los tiempos de reacción, el margen entre vehículos podría reducirse para que haya menos espacio vacío en la carretera. Por tanto, se aumentaría la capacidad disponible para el tráfico. Más capacidad por carril, a su vez, significará menos carriles en general, posiblemente satisfaciendo las preocupaciones de la comunidad sobre el impacto de la ampliación de las carreteras. VII permitirá una coordinación precisa de las señales de tráfico mediante el seguimiento de pelotones de vehículos y se beneficiará de una sincronización precisa al aprovechar los datos de tráfico en tiempo real que cubren el volumen, la densidad y los movimientos de giro.

Los datos de tráfico en tiempo real también se pueden utilizar en el diseño de nuevas carreteras o en la modificación de sistemas existentes, ya que los datos se pueden utilizar para proporcionar estudios precisos de origen-destino y recuentos de movimientos de giro para usos en la previsión de transporte y operaciones de tráfico . Dicha tecnología también conduciría a mejoras para que los ingenieros de transporte aborden los problemas al tiempo que reducen el costo de obtención y compilación de datos. El peaje es otra perspectiva para la tecnología VII, ya que podría permitir que las carreteras se carguen automáticamente. Los datos podrían transmitirse colectivamente a los usuarios de la carretera para su visualización en el vehículo, describiendo el costo más bajo, la distancia más corta y / o la ruta más rápida a un destino sobre la base de condiciones en tiempo real.

Aplicaciones existentes

Hasta cierto punto, se han obtenido resultados en este sentido en ensayos realizados en todo el mundo, utilizando GPS , señales de teléfonos móviles y placas de matrícula de vehículos . El GPS se está convirtiendo en estándar en muchos vehículos nuevos de gama alta y es una opción en la mayoría de los vehículos nuevos de gama baja y media. Además, muchos usuarios también tienen teléfonos móviles que transmiten señales rastreables (y también pueden estar habilitados para GPS). Los teléfonos móviles ya se pueden rastrear para fines de respuesta de emergencia. Sin embargo, el rastreo por GPS y teléfonos móviles no proporciona datos totalmente fiables. Además, la integración de teléfonos móviles en vehículos puede resultar prohibitivamente difícil. Los datos de los teléfonos móviles, aunque útiles, pueden incluso aumentar los riesgos para los automovilistas, ya que tienden a mirar sus teléfonos en lugar de concentrarse en la conducción. El reconocimiento automático de la placa de matrícula puede proporcionar altos niveles de datos, pero el seguimiento continuo de un vehículo a través de un pasillo es una tarea difícil con la tecnología existente. El equipo actual está diseñado para la adquisición de datos y funciones como la aplicación de la ley y el peaje, no para devolver datos a los vehículos o automovilistas para que respondan. No obstante, el GPS será uno de los componentes clave de los sistemas VII.

Limitaciones

Existen numerosas limitaciones para el desarrollo de VII. Un error común es que el mayor desafío para la tecnología VII es la potencia informática que se puede instalar dentro de un vehículo. Si bien esto es realmente un desafío, la tecnología para computadoras ha avanzado rápidamente y no es una preocupación particular para los investigadores de VII. Dado que ya existen tecnologías para las formas más básicas de VII, quizás el mayor obstáculo para el despliegue de la tecnología VII sea la aceptación pública.

Intimidad

El mito más común sobre VII es que incluye tecnología de rastreo; Sin embargo, éste no es el caso. La arquitectura está diseñada para evitar la identificación de vehículos individuales, y todo el intercambio de datos entre el vehículo y el sistema se produce de forma anónima. Se producirán intercambios entre los vehículos y terceros, como OEM y cobradores de peaje, pero el tráfico de la red se enviará a través de túneles cifrados y, por lo tanto, no será descifrable por el sistema VII.

Aunque el sistema podrá detectar violaciones de la señal y la velocidad, no tendrá la capacidad de identificar al infractor e informarlo. La detección tiene el propósito de alertar al infractor y / o vehículos que se acercan, para evitar colisiones.

Otras preocupaciones públicas

Otras preocupaciones sobre la aceptación pública provienen de los defensores de la conducción recreativa, así como de los críticos de los peajes. Los primeros argumentan que VII aumentará la automatización del vehículo, reduciendo el disfrute del conductor. Las preocupaciones por la conducción recreativa son particularmente frecuentes entre los propietarios de automóviles deportivos . Podrían atenuarse compensando la presencia de vehículos sin VII o quizás manteniendo las carreteras donde se permite viajar a los vehículos sin VII.

Aquellos que se oponen al peaje creen que conducirá a un costo prohibitivo para los conductores de bajos ingresos, en conflicto con el deseo general de brindar servicios iguales para todos. En respuesta, se pueden considerar descuentos en transporte público o descuentos por uso de carreteras para individuos y / o familias que califiquen. Estas disposiciones existen actualmente para numerosas carreteras con peaje y podrían ser aplicables a las carreteras con peaje a través de VII. Sin embargo, como VII podría permitir el peaje de todas las carreteras habilitadas para VII, las disposiciones pueden ser ineficaces en vista de la creciente necesidad de proporcionar servicios de tránsito eficientes para el usuario en todas las áreas.

Problemas técnicos

Coordinación

Un problema importante al que se enfrenta el despliegue de VII es el problema de cómo poner en marcha el sistema inicialmente. Los costos asociados con la instalación de la tecnología en los vehículos y el suministro de energía y comunicaciones en cada intersección son significativos. Construir la infraestructura a lo largo de la carretera sin la cooperación de los fabricantes de automóviles sería desastroso, al igual que la situación inversa; por lo tanto, las dos partes deberán trabajar juntas para que el concepto VII funcione.

Se están realizando pruebas de concepto en Michigan y California que serán evaluadas por el Departamento de Transporte de EE. UU. Y los fabricantes de automóviles, y se tomará una decisión, en conjunto, sobre si seguir adelante o no con la implementación del sistema en ese momento.

Mantenimiento

Otro factor a considerar con respecto a la distribución de la tecnología es cómo actualizar y mantener las unidades. Los sistemas de tráfico son muy dinámicos, con nuevos controles de tráfico implementados todos los días y carreteras construidas o reparadas cada año. La opción basada en vehículos podría actualizarse a través de Internet (preferiblemente de forma inalámbrica), pero posteriormente puede requerir que todos los usuarios tengan acceso a la tecnología de Internet. Muchas agencias gubernamentales locales han estado probando el despliegue de instalaciones de Internet en ciudades y a lo largo de carreteras, por ejemplo, en las paradas de descanso. Estos sistemas podrían utilizarse para la actualización VII.

Una opción adicional es proporcionar actualizaciones cada vez que se lleva un vehículo para inspección o servicio. Una limitación importante aquí es que la actualización estaría en manos del usuario. Algunos propietarios de vehículos mantienen sus vehículos ellos mismos, y las inspecciones o los servicios periódicos se consideran poco frecuentes para actualizarlos. VII. Los automovilistas también pueden ser reacios a detenerse en las paradas de descanso para recibir una actualización si no tienen la posibilidad de conducir en una ciudad con acceso a Internet.

Alternativamente, si se colocaran receptores en todos los vehículos y el sistema VII se ubicara principalmente a lo largo de la carretera, la información podría almacenarse en una base de datos centralizada. Esto permitiría a la agencia responsable emitir actualizaciones en cualquier momento. Estos luego se distribuirían a las unidades de la carretera para los automovilistas que pasaban. Desde el punto de vista operativo, actualmente se considera que este método proporciona la mayor eficacia, pero a un alto costo para las autoridades.

Seguridad

La seguridad de las unidades es otra preocupación, especialmente a la luz del problema de la aceptación pública. Los delincuentes podrían alterar las unidades VII, o quitarlas y / o destruirlas independientemente de si están instaladas dentro de los vehículos o al costado de la carretera. Si se colocan dentro de vehículos, se podrían promulgar leyes similares a las que se aplican a la manipulación del cuentakilómetros ; y las unidades podrían examinarse durante las inspecciones o los servicios para detectar signos de alteración. Este método tiene muchas de las limitaciones mencionadas en relación con la frecuencia de inspección y los conductores que realizan su propio servicio. También plantea preocupaciones con respecto a la honestidad de los técnicos de vehículos que realizan las inspecciones. La capacidad de los técnicos para identificar signos de manipulación dependería de su conocimiento de los propios sistemas VII.

Se podrían usar imanes , descargas eléctricas y software malicioso ( virus , piratería o interferencia ) para dañar los sistemas VII, independientemente de si las unidades están ubicadas dentro del vehículo o al costado de la carretera. Se requeriría una amplia capacitación y certificación para que los técnicos inspeccionen las unidades VII dentro de un vehículo. A lo largo de la carretera, se requeriría un alto grado de seguridad para garantizar que el equipo no se dañe y para aumentar su durabilidad. Sin embargo, dado que las unidades de carretera bien podrían colocarse en el derecho de paso público, que a menudo está cerca del borde de la carretera, podría haber preocupaciones sobre los vehículos que las golpean (ya sea a propósito o por accidente). Las unidades tendrían que construirse de modo que no representen una amenaza para los automovilistas: tal vez en forma de un objeto de bajo perfil y / o de poca masa diseñado para ser atropellado o romperse (lo que implicaría una relativa unidad económica); o la unidad tendría que estar protegida por un dispositivo como una barandilla , lo que plantea sus propios problemas de seguridad.

Entrada de datos

Otra limitación más es la digitalización de las entradas para el sistema VII. Los sistemas VII probablemente seguirán detectando las señales y marcas viales existentes, pero uno de los objetivos es eliminar esas señales y marcas por completo. Esto requeriría convertir las ubicaciones y los mensajes de cada elemento al formato del sistema VII. La responsabilidad de este trabajo probablemente recaiga en las agencias de carreteras, que casi todas enfrentan dificultades de financiamiento, mano de obra y tiempo disponible. Por lo tanto, la implementación y el mantenimiento de los sistemas VII pueden requerir apoyo a nivel nacional.

Comunicaciones y autorización

Si bien VII se está desarrollando en gran medida como una empresa de investigación conjunta que involucra a numerosas agencias de transporte, es probable que los productos iniciales se adapten a aplicaciones individuales. Como resultado, pueden surgir problemas de compatibilidad y formato a medida que se expanden los sistemas. Superar estas dificultades podría requerir programas de traducción complicados entre diferentes sistemas o posiblemente una revisión completa de los sistemas VII existentes para desarrollar un enfoque más completo. En cualquier caso, los costos y la posibilidad de errores en el software probablemente serán altos.

Se requerirá legislación para establecer el acceso a los datos y comunicaciones de VII entre las agencias aplicables. En los EE . UU. , Por ejemplo, una carretera interestatal es una carretera federal que a menudo es mantenida por el estado, pero las autoridades locales o municipales también pueden estar involucradas. La legislación necesitaría establecer los niveles de autoridad de cada agencia. En Pensilvania , por ejemplo, los municipios tienden a tener más autoridad que los condados y, a veces, incluso el Estado, mientras que la vecina Maryland tiene más autoridad a nivel de condado que a nivel municipal; y las carreteras estatales están controladas casi exclusivamente por el Estado. También debería determinarse qué otras agencias pueden utilizar los datos (es decir, aplicación de la ley, censo , etc.) y hasta qué punto es permisible utilizar la información. Se necesitaría la aplicación de la ley para minimizar el uso indebido de datos. Los distintos niveles de autoridad también podrían aumentar la incompatibilidad.

Desarrollos recientes

Gran parte de la investigación y experimentación actual se lleva a cabo en los Estados Unidos, donde la coordinación se asegura a través del Consorcio de Integración de Infraestructura de Vehículos, que consiste en fabricantes de automóviles (Ford, General Motors, Daimler Chrysler, Toyota, Nissan, Honda, Volkswagen, BMW), proveedores de TI. , Departamentos de transporte estatales y federales de EE. UU. Y asociaciones profesionales. Se están llevando a cabo pruebas en Michigan y California.

Las aplicaciones específicas que se están desarrollando ahora bajo la iniciativa de EE. UU. Son:

  • Advertir a los conductores de condiciones inseguras o colisiones inminentes.
  • Advertir a los conductores si están a punto de salirse de la carretera o acelerar demasiado en una curva.
  • Informar a los operadores del sistema sobre la congestión en tiempo real, las condiciones meteorológicas y los incidentes.
  • Proporcionar a los operadores información sobre la capacidad del corredor para la gestión en tiempo real, la planificación y la provisión de avisos a los conductores en todo el corredor.

A mediados de 2007, se utilizará un entorno VII que cubre unas 20 millas cuadradas (52 km 2 ) cerca de Detroit para probar 20 aplicaciones del prototipo VII. Varios fabricantes de automóviles también están llevando a cabo sus propias investigaciones y pruebas de VII.

Ver también

Referencias

enlaces externos