تكامل البنية التحتية للمركبات
تكامل البنية التحتية للمركبات (VII) هو مبادرة تعزز تطوير الأبحاث والتطبيقات لسلسلة من التقنيات التي تربط مباشرة مركبات الطرق بمحيطها المادي ، أولاً وقبل كل شيء من أجل تحسين السلامة على الطرق. تعتمد التقنية على العديد من التخصصات ، بما في ذلك هندسة النقل والهندسة الكهربائية وهندسة السيارات وعلوم الكمبيوتر. سابعاً: يغطي النقل البري على وجه التحديد بالرغم من وجود تقنيات مماثلة أو قيد التطوير لوسائل النقل الأخرى. على سبيل المثال ، تستخدم الطائرات منارات أرضية للإرشاد الآلي ، مما يسمح للطيار الآلي بالتحليق فوق الطائرة دون تدخل بشري. في هندسة الطرق السريعة ، يمكن لتحسين سلامة الطريق تعزيز الكفاءة الكلية. السابع أهداف التحسينات في كل من السلامة والكفاءة.
تكامل البنية التحتية للمركبات هو فرع الهندسة الذي يتعامل مع دراسة وتطبيق سلسلة من التقنيات التي تربط مباشرة مركبات الطرق بمحيطها المادي من أجل تحسين السلامة على الطرق.
الأهداف
الهدف من VII هو توفير وصلة اتصالات بين المركبات على الطريق (عبر المعدات على متن الطائرة ، OBE) ، وبين المركبات والبنية التحتية على جانب الطريق (عبر معدات الطرق ، RSE) ، من أجل زيادة السلامة والكفاءة ، راحة نظام النقل. وهو يستند إلى نشر واسع النطاق لاتصال مكرس قصير المدى (DSRC) ، يتضمن IEEE 802.11p. يعتمد تطوير VII على نموذج أعمال يدعم مصالح جميع الأطراف المعنية: الصناعة ، سلطات النقل والمنظمات المهنية. المبادرة لديها ثلاث أولويات:
تقييم نموذج الأعمال (بما في ذلك تحديد مواعيد النشر) وقبول أصحاب المصلحة ؛
التحقق من صحة هذه التكنولوجيا (لا سيما أنظمة الاتصالات) في ضوء تكاليف النشر ؛ و
تطوير الهياكل والسياسات القانونية (خاصة فيما يتعلق بالخصوصية) لتعزيز إمكانات النظام للنجاح على المدى الطويل.
سلامة
تعتمد تكنولوجيا السلامة النشطة الحالية على أنظمة الرادار وأنظمة الرؤية المعتمدة على المركبات. على سبيل المثال ، يمكن لهذه التقنية أن تقلل من الاصطدامات الخلفية عن طريق تتبع العوائق أمام السيارة أو خلفها ، مع تطبيق الفرامل تلقائيًا عند الحاجة. هذه التكنولوجيا محدودة إلى حد ما من حيث أنها لا تستشعر سوى المسافة والسرعة من المركبات داخل خط الرؤية المباشر للكاميرات ونطاق الاستشعار عن الرادار. يكاد يكون غير فعال تماما للتصادم بزاوية واليسار بدوره. وقد يتسبب ذلك في فقدان سائق السيارة السيطرة على السيارة في حالة حدوث اصطدام وشيك. عادة ما تكون الاصطدامات الخلفية التي تغطيها تكنولوجيا اليوم أقل شدة من التصادمات في الزاوية أو اليسار أو الرأس. وبالتالي ، فإن التكنولوجيا الحالية غير كافية للاحتياجات العامة لنظام الطرق.
سوف توفر VII صلة مباشرة بين السيارة على الطريق وجميع المركبات داخل محيط محدد. سوف تكون المركبات قادرة على التواصل مع بعضها البعض ، وتبادل البيانات على السرعة ، والتوجيه ، وربما حتى على وعي السائق وهدفه. وهذا يمكن أن يزيد من السلامة للمركبات القريبة ، مع تعزيز الحساسية العامة لنظام VII ، على سبيل المثال ، عن طريق إجراء مناورة أوتوماتيكية للطوارئ (التوجيه ، التباطؤ ، الكبح) بشكل أكثر فعالية. بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم النظام للتواصل مع البنية التحتية للطريق ، مما يسمح بمعلومات حركة المرور الكاملة في الوقت الحقيقي للشبكة بأكملها ، بالإضافة إلى إدارة قائمة الانتظار بشكل أفضل وردود الفعل على المركبات. ومن شأنه في نهاية المطاف إغلاق حلقات التغذية الراجعة حول ما هو الآن نظام نقل مفتوح الحلقة.
من خلال VII ، قد تصبح علامات الطرق وعلامات الطريق عفا عليها الزمن. تستخدم تطبيقات VII الحالية أجهزة استشعار داخل المركبات التي يمكنها تحديد العلامات على الطريق أو التوقيع على جانب الطريق ، وتعديل معلمات السيارة تلقائيًا حسب الضرورة. في نهاية المطاف ، تهدف VII إلى معالجة مثل هذه العلامات والعلامات على أنها أكثر قليلاً من البيانات المخزنة داخل النظام. ويمكن أن يكون ذلك في شكل بيانات تم الحصول عليها عبر منارات على طول طريق أو تخزينها في قاعدة بيانات مركزية وتوزيعها على جميع المركبات المجهزة بنظام VII.
نجاعة
جميع العوامل المذكورة أعلاه هي إلى حد كبير ردا على السلامة ولكن يمكن السابع أن يؤدي إلى مكاسب ملحوظة في الكفاءة التشغيلية لشبكة النقل. وبما أنه سيتم ربط المركبات مع انخفاض ناتج عن أوقات التفاعل ، يمكن تقليل التقدّم بين المركبات بحيث تكون المساحة الفارغة أقل على الطريق. وبالتالي ستزداد السعة المتاحة لحركة المرور. المزيد من السعة لكل ممر سيؤدي بدوره إلى عدد أقل من الممرات عمومًا ، مما قد يلبي مخاوف المجتمع بشأن تأثير توسيع الطريق. ستمكن تقنية VII من التنسيق الدقيق لإشارات المرور من خلال تتبع فصائل المركبات وسوف تستفيد من التوقيت الدقيق من خلال الاعتماد على بيانات حركة المرور في الوقت الفعلي التي تغطي الحجم والكثافة وحركات الانعطاف.
كما يمكن استخدام بيانات حركة المرور في الوقت الفعلي في تصميم طرق جديدة أو تعديل الأنظمة الحالية حيث يمكن استخدام البيانات لتوفير دراسات دقيقة عن وجهة الوجهة وعدد تحركات الحركة للاستخدامات في عمليات التنبؤ والنقل لحركة المرور. ومن شأن هذه التكنولوجيا أن تؤدي إلى تحسينات لمهندسي النقل لمعالجة المشاكل مع تقليل تكلفة الحصول على البيانات وتجميعها. إن التقديم هو احتمال آخر لتقنية VII حيث يمكن أن تمكّن الطرق من أن تكون أوتوماتيكياً. يمكن نقل البيانات بشكل جماعي لمستخدمي الطرق للعرض داخل السيارة ، مع تحديد أدنى تكلفة وأقصر مسافة و / أو أسرع مسار إلى وجهة على أساس الظروف في الوقت الفعلي.
التطبيقات الحالية
إلى حد ما ، تم تحقيق نتائج على طول هذه الخطوط في التجارب التي أجريت في جميع أنحاء العالم ، والاستفادة من نظام تحديد المواقع ، وإشارات الهاتف المحمول ، ولوحات تسجيل المركبات. أصبح نظام GPS نظامًا قياسيًا في العديد من السيارات الراقية الجديدة وهو خيار في معظم السيارات الجديدة منخفضة ومتوسطة المدى. بالإضافة إلى ذلك ، لدى العديد من المستخدمين أيضًا هواتف محمولة تنقل إشارات قابلة للتتبع (وقد تكون أيضًا مزودة بنظام تحديد المواقع العالمي). يمكن بالفعل تتبع الهواتف المحمولة لأغراض الاستجابة للطوارئ. ومع ذلك ، لا يوفر نظام GPS وتعقب الهواتف المحمولة بيانات موثوقة بشكل كامل. علاوة على ذلك ، قد يكون دمج الهواتف المحمولة في السيارات أمرًا صعبًا للغاية. البيانات من الهواتف المحمولة ، على الرغم من أنها مفيدة ، قد تزيد من المخاطر التي يتعرض لها سائقي السيارات لأنهم يميلون إلى النظر إلى هواتفهم بدلاً من التركيز على قيادتهم. يمكن أن يوفر التعرف التلقائي على لوحة التسجيل مستويات عالية من البيانات ، ولكن تتبع السيارة باستمرار عبر الممر يعد مهمة صعبة باستخدام التقنية الحالية. تم تصميم المعدات اليوم لاكتساب البيانات ووظائف مثل الإنفاذ والحصيلة ، وليس لإعادة البيانات إلى المركبات أو السائقين للاستجابة. ومع ذلك ، سيكون النظام العالمي لتحديد المواقع أحد المكونات الرئيسية في أنظمة VII.
محددات
هناك العديد من القيود لتطوير السابع. من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن التحدي الأكبر لتكنولوجيا VII هو القدرة الحاسوبية التي يمكن تركيبها داخل السيارة. في حين أن هذا يمثل تحديًا حقيقيًا ، إلا أن تقنية أجهزة الكمبيوتر كانت تتقدم بسرعة وليست مصدر قلق خاص للباحثين السابع. وبالنظر إلى حقيقة أن التكنولوجيات موجودة بالفعل لأبسط أشكال أشكال السبعة ، فقد يكون القبول العام هو أكبر عقبة أمام نشر تكنولوجيا VII.
الإجمالية
تتمثل أكثر الأساطير شيوعًا حول VII في أنها تتضمن تقنية التتبع. ولكن هذا ليس هو الحال. تم تصميم البنية لمنع التعرف على المركبات الفردية ، مع جميع تبادل البيانات بين السيارة والنظام الذي يحدث بشكل مجهول. ستحدث عمليات التبادل بين المركبات والجهات الخارجية مثل مصنعي المعدات الأصلية وأجهزة تجميع رسوم المرور ، ولكن سيتم إرسال حركة مرور الشبكة عبر الأنفاق المشفرة ، وبالتالي لن يتم فك تشفيرها بواسطة نظام VII.
على الرغم من أن النظام سيكون قادرًا على اكتشاف انتهاكات الإشارات والسرعة ، فلن يكون لديه القدرة على تحديد المخالف والإبلاغ عنه. الكشف هو لغرض تنبيه المخالف و / أو السيارات المقتربة ، لمنع التصادمات.
مخاوف عامة أخرى
مخاوف أخرى تتعلق بالقبول العام تأتي من دعاة القيادة الترفيهية وكذلك من نقاد الرسوم. يقول السابق أن VII سيزيد من أتمتة السيارة ، مما يقلل من متعة السائق. مخاوف القيادة الترفيهية منتشرة بشكل خاص بين مالكي السيارات الرياضية. ويمكن تخفيفها بالتعويض عن وجود مركبات بدون VII أو ربما عن طريق صيانة الطرق التي يُسمح فيها للسير بدون مركبة VII بالسفر.
يعتقد أولئك الذين يعارضون القذف أنها ستجعل القيادة باهظة التكلفة على السائقين في فئة الدخل المنخفض ، متعارضة مع الرغبة العامة في توفير خدمات متساوية للجميع. ردا على ذلك ، يمكن النظر في خصومات النقل العام أو خصومات استخدام الطريق بالنسبة للأفراد المؤهلين و / أو العائلات. توجد مثل هذه الأحكام حاليًا للعديد من الطرق المرورية ويمكن تطبيقها على الطرق التي يتم عبورها عبر VII. ومع ذلك ، وبما أن سابعاً يمكن أن تسمح بإزالة كل طريق تمكّنه المبادرة السابعة ، فقد لا تكون الأحكام فعالة في ضوء الحاجة المتزايدة إلى توفير خدمات عبور فعالة من المستخدم لكل منطقة.
مشكلة تقنية
تنسيق
إحدى المشكلات الرئيسية التي تواجه نشر VII هي مشكلة كيفية الوقوف على النظام في البداية. إن التكاليف المرتبطة بتركيب التكنولوجيا في المركبات وتوفير الاتصالات والطاقة عند كل تقاطع تعد كبيرة. إن بناء البنية التحتية على جانب الطريق بدون تعاون شركات تصنيع السيارات سيكون كارثياً ، كما هو الحال مع الوضع المعاكس. لذلك ، سيحتاج الطرفان للعمل معًا لجعل مفهوم VII يعمل.
هناك دليل على اختبارات المفاهيم التي يجري تنفيذها في ميشيغان وكاليفورنيا والتي سيتم تقييمها من قبل وزارة النقل الأمريكية وشركات تصنيع السيارات ، وسيتم اتخاذ قرار ، بشكل مشترك ، حول ما إذا كان يجب المضي قدمًا في تنفيذ النظام في ذلك الوقت أم لا.
اعمال صيانة
وثمة عامل آخر للنظر فيما يتعلق بتوزيع التكنولوجيا هو كيفية تحديث الوحدات وصيانتها. تتسم أنظمة المرور بالديناميكية العالية ، حيث يتم تنفيذ ضوابط حركة مرور جديدة كل يوم ويتم إنشاء الطرق أو إصلاحها كل عام. يمكن تحديث الخيار المعتمد على السيارة عبر الإنترنت (يفضل أن يكون لاسلكيًا) ، ولكنه قد يتطلب بعد ذلك من جميع المستخدمين الوصول إلى تكنولوجيا الإنترنت. تختبر العديد من الوكالات الحكومية المحلية نشر منشآت الإنترنت في المدن وعلى طول الطرق ، على سبيل المثال عند نقاط التوقف. يمكن استخدام هذه الأنظمة لتحديث VII.
خيار إضافي هو توفير التحديثات كلما تم إحضار سيارة للتفتيش أو تقديم الخدمة. من المحددات الرئيسية هنا أن التحديث سيكون في يد المستخدم. يحافظ بعض مالكي المركبات على مركباتهم بأنفسهم ، وتعتبر عمليات الفحص أو الصيانة الدورية غير متكررة الحدوث لتحديث سابعاً. قد يكون راكبو السيارات أيضا مترددون في التوقف عند نقاط الوقف للحصول على تحديث إذا لم يكن لديهم إمكانية القيادة في مدينة تدعم الإنترنت.
بدلا من ذلك ، إذا تم وضع أجهزة الاستقبال في جميع المركبات وكان نظام VII يقع بشكل أساسي على جانب الطريق ، يمكن تخزين المعلومات في قاعدة بيانات مركزية. هذا من شأنه أن يسمح للوكالة المسؤولة عن إصدار التحديثات في أي وقت. وسيتم نشرها بعد ذلك على الوحدات على جانب الطريق لسائقي السيارات المارة. ومن الناحية التشغيلية ، تعتبر هذه الطريقة في الوقت الحالي أنها توفر أكبر قدر من الفعالية ولكن بتكلفة عالية للسلطات.
الأمان
يعتبر أمن الوحدات مصدر قلق آخر ، خاصة في ضوء قضية القبول العام. يمكن للمجرمين العبث بوحدات VII ، أو إزالتها و / أو تدميرها بغض النظر عن تركيبها داخل المركبات أو على جانب الطريق. إذا وضعت داخل المركبات ، يمكن سن قوانين مماثلة لتلك للعبث بعجلة عداد. ويمكن فحص الوحدات أثناء عمليات التفتيش أو الخدمات بحثًا عن علامات التلاعب. تحتوي هذه الطريقة على العديد من القيود المذكورة فيما يتعلق بتواتر التفتيش وسائقي السيارات الذين يؤدون خدماتهم الخاصة. كما أنه يثير المخاوف بشأن صدق الفنيين في المركبات الذين يقومون بالتفتيش. تعتمد قدرة الفنيين على تحديد علامات التلاعب على معرفتهم بأنظمة VII نفسها.
يمكن استخدام المغناطيس والصدمات الكهربائية والبرامج الضارة (الفيروسات أو القرصنة أو التشويش) في إتلاف أنظمة VII – بغض النظر عما إذا كانت الوحدات داخل السيارة أو على جانب الطريق. سيكون هناك حاجة إلى تدريب مكثف وشهادات للفنيين لفحص وحدات VII داخل السيارة. على جانب الطريق ، ستكون هناك حاجة إلى درجة عالية من الأمن لضمان عدم تلف المعدات وزيادة متانتها. ومع ذلك ، بما أن الوحدات على جانب الطريق يمكن وضعها على حق الطريق العام – والذي غالباً ما يكون قريباً من حافة الطريق – قد تكون هناك مخاوف بشأن المركبات التي تضربهم (سواءً عن قصد أو عن طريق الصدفة). الوحدات إما أن تكون مبنية بحيث لا تشكل تهديدا لسائقي السيارات: ربما في شكل كائن منخفض و / أو كتلة منخفضة مصممة لتدور أو تتفكك (وهو ما يستتبع نسبيا وحدة غير مكلفة) ؛ أو الوحدة يجب أن تكون محمية بواسطة جهاز مثل الدرابزين ، مما يثير مخاوف السلامة الخاصة بها.
إدخال بيانات
هناك قيد آخر يتمثل في تحويل مدخلات نظام VII إلى رقمنة. من المحتمل أن تستمر أنظمة VII في استشعار العلامات الموجودة وعلامات الطرق ، لكن أحد الأهداف هو إزالة مثل هذه العلامات والعلامات تمامًا. وهذا يتطلب تحويل المواقع والرسائل الخاصة بكل عنصر إلى نسق نظام VII. من المحتمل أن تقع المسؤولية عن هذا العمل على وكالات الطرق السريعة التي تواجه جميعًا صعوبات في التمويل والقوة البشرية والوقت المتاح. ولذلك قد يتطلب تنفيذ وصيانة نظم VII دعمًا على المستوى الوطني.
الاتصالات والتفويض
في حين يتم تطوير VII إلى حد كبير كمشروع بحث مشترك يضم العديد من وكالات النقل ، فمن المحتمل أن تكون المنتجات الأولية مصممة للتطبيقات الفردية. ونتيجة لذلك ، يمكن أن تنشأ مشاكل التوافق والتنسيق مع توسع الأنظمة. وقد يتطلب التغلب على هذه الصعوبات برامج ترجمة معقدة بين أنظمة مختلفة أو ربما إجراء إصلاح شامل لأنظمة VII الحالية من أجل تطوير نهج أكثر شمولاً. في كلتا الحالتين ، من المرجح أن تكون تكاليف وإمكانية حدوث أخطاء في البرنامج عالية.
وﺳﻴﻜﻮن ﻣﻦ اﻟﻀﺮوري وﺿﻊ ﺗﺸﺮﻳﻌﺎت ﻣﻦ أﺟﻞ ﺗﺤﺪﻳﺪ اﻟﻮﺻﻮل إﻟﻰ اﻟﺒﻴﺎﻧﺎت واﻻﺗﺼﺎﻻت اﻟﺴﺎﺑﻌﺔ ﺑﻴﻦ اﻟﻮآﺎﻻت اﻟﻤﻄﺒﻘﺔ. في الولايات المتحدة الأمريكية ، على سبيل المثال ، يعد الطريق السريع Interstate طريقًا فيدراليًا تحتفظ به الدولة غالبًا ، ولكن قد تشارك السلطات المحلية أو السلطات المحلية أيضًا. سوف تحتاج التشريعات إلى تحديد مستويات سلطة كل وكالة. في ولاية بنسلفانيا ، على سبيل المثال ، تميل البلديات إلى الحصول على سلطة أكبر من المقاطعات وأحيانًا حتى الدولة ، بينما تتمتع ولاية ماريلاند المجاورة بسلطة أكبر على مستوى المحافظة مقارنة بالمستوى البلدي ؛ وتكاد الدولة تسيطر على الطرق الحكومية. وسيتعين أيضا تحديد أي الوكالات الأخرى يمكنها استخدام البيانات (أي إنفاذ القانون ، التعداد ، وما إلى ذلك) وإلى أي مدى يجوز استخدام المعلومات. ستكون هناك حاجة لإنفاذ القانون لتقليل سوء استخدام البيانات. مستويات مختلفة من السلطة يمكن أيضا زيادة عدم التوافق.
التطورات الأخيرة
يتم إجراء الكثير من الأبحاث الحالية والتجريب في الولايات المتحدة حيث يتم ضمان التنسيق من خلال اتحاد تكامل البنية التحتية للمركبات ، الذي يتكون من شركات تصنيع السيارات (فورد ، جنرال موتورز ، دايملر كرايسلر ، تويوتا ، نيسان ، هوندا ، فولكس واجن ، بي إم دبليو) ، موردي تكنولوجيا المعلومات ، إدارات النقل الفيدرالية والدولة الأمريكية ، والجمعيات المهنية. تحدث Trialling في ميشيغان وكاليفورنيا.
التطبيقات المحددة التي يتم تطويرها حاليًا بموجب مبادرة الولايات المتحدة هي:
تحذير السائقين من الحالات غير الآمنة أو الاصطدامات الوشيكة.
تحذير السائقين إذا كانوا على وشك الخروج من الطريق أو السرعة حول منحنى سريع جدا.
إبلاغ مشغلي النظام عن الازدحام في الوقت الفعلي ، والأحوال الجوية والحوادث.
تزويد المشغلين بمعلومات عن قدرة الممر على الإدارة في الوقت الحقيقي ، والتخطيط وتقديم الاستشارات على مستوى الممرات للسائقين.
في منتصف عام 2007 ، سيتم استخدام بيئة VII تغطي حوالي 20 ميلاً مربعاً (52 كم 2) بالقرب من مدينة ديترويت لاختبار 20 نموذجاً من تطبيقات النموذج السابع. العديد من شركات تصنيع السيارات تجري أيضا أبحاثهم الخاصة 7 و trialling.