Sistema di trasporto intelligente

Un sistema di trasporto intelligente (ITS) è un’applicazione avanzata che, senza incarnare l’intelligenza in quanto tale, mira a fornire servizi innovativi relativi alle diverse modalità di trasporto e gestione del traffico e consente agli utenti di essere meglio informati e rendere più sicuri, più coordinati e più intelligenti ‘uso delle reti di trasporto.

Sebbene l’ITS possa fare riferimento a tutti i modi di trasporto, la direttiva dell’Unione europea 2010/40 / UE, presentata il 7 luglio 2010, ha definito gli ITS come sistemi in cui le tecnologie dell’informazione e della comunicazione sono applicate nel settore del trasporto stradale, comprese le infrastrutture , veicoli e utenti, nella gestione del traffico e nella gestione della mobilità, nonché per le interfacce con altri modi di trasporto. ITS può migliorare l’efficienza del trasporto in una serie di situazioni, ad esempio trasporto su strada, gestione del traffico, mobilità, ecc.

sfondo
Le recenti attività governative nel settore ITS sono ulteriormente motivate da una crescente attenzione per la sicurezza nazionale. Molti dei sistemi ITS proposti riguardano anche la sorveglianza delle strade, che è una priorità della sicurezza nazionale. Il finanziamento di molti sistemi arriva direttamente attraverso le organizzazioni di sicurezza nazionale o con la loro approvazione. Inoltre, ITS può svolgere un ruolo nella rapida evacuazione di massa delle persone nei centri urbani dopo eventi di grande entità come il risultato di un disastro naturale o di una minaccia. Gran parte dell’infrastruttura e della pianificazione coinvolte con ITS sono paralleli alla necessità di sistemi di sicurezza interna.

Nel mondo in via di sviluppo, la migrazione dagli habitat rurali a quelli urbanizzati è progredita in modo diverso. Molte aree del mondo in via di sviluppo si sono urbanizzate senza una significativa motorizzazione e la formazione di periferie. Una piccola parte della popolazione può permettersi le automobili, ma le automobili aumentano notevolmente la congestione in questi sistemi di trasporto multimodali. Producono anche un considerevole inquinamento atmosferico, rappresentano un rischio significativo per la sicurezza ed esacerbano i sentimenti di ingiustizia nella società. L’elevata densità di popolazione potrebbe essere supportata da un sistema multimodale di passeggiate, trasporto biciclette, motocicli, autobus e treni.

Altre parti del mondo in via di sviluppo, come Cina, India e Brasile, rimangono in gran parte rurali ma si stanno rapidamente urbanizzando e industrializzando. In queste aree si sta sviluppando un’infrastruttura motorizzata insieme alla motorizzazione della popolazione. Una grande disparità di ricchezza significa che solo una frazione della popolazione può essere motorizzata, e quindi il sistema di trasporto multimodale altamente denso per i poveri è attraversato dal sistema di trasporto altamente motorizzato per i ricchi.

Tecnologie di trasporto intelligenti
I sistemi di trasporto intelligenti variano nelle tecnologie applicate, dai sistemi di gestione di base come la navigazione automobilistica; sistemi di controllo del segnale stradale; sistemi di gestione del contenitore; segni variabili del messaggio; riconoscimento automatico della targa o autovelox per monitorare le applicazioni, come i sistemi di sicurezza TVCC; e ad applicazioni più avanzate che integrano dati e feedback in tempo reale da una serie di altre fonti, come la guida al parcheggio e i sistemi informativi; informazioni meteorologiche; sistemi di de-icing del ponte (sbrinamento degli Stati Uniti); e simili. Inoltre, sono in fase di sviluppo tecniche predittive per consentire la modellazione avanzata e il confronto con i dati storici di riferimento. Alcune di queste tecnologie sono descritte nelle seguenti sezioni.

Comunicazioni wireless
Varie forme di tecnologie di comunicazione wireless sono state proposte per sistemi di trasporto intelligenti. Le comunicazioni radio modem su frequenze UHF e VHF sono ampiamente utilizzate per la comunicazione a corto e lungo raggio all’interno di ITS.

Le comunicazioni a corto raggio di 350 m possono essere realizzate utilizzando i protocolli IEEE 802.11, in particolare WAVE o lo standard dedicato alle comunicazioni a corto raggio promosso dalla Intelligent Transportation Society of America e dal Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti. In teoria, la gamma di questi protocolli può essere estesa utilizzando reti mobili ad hoc o reti Mesh.

Comunicazioni a più lungo raggio sono state proposte utilizzando reti infrastrutturali come WiMAX (IEEE 802.16), Global System for Mobile Communications (GSM) o 3G. Le comunicazioni a lungo raggio che utilizzano questi metodi sono ben consolidate, ma, a differenza dei protocolli a corto raggio, questi metodi richiedono un’implementazione ampia e molto costosa dell’infrastruttura. Manca il consenso su quale modello di business dovrebbe supportare questa infrastruttura.

Le compagnie di assicurazione auto hanno utilizzato soluzioni ad hoc per supportare le funzionalità di eCall e di tracciamento comportamentale sotto forma di Telematics 2.0.

Tecnologie computazionali
I recenti progressi nell’elettronica dei veicoli hanno portato ad un passaggio verso un numero minore di processori per computer più capaci su un veicolo. Un tipico veicolo nei primi anni 2000 avrebbe tra 20 e 100 moduli microcontrollore / controllore logico programmabili singoli con sistemi operativi non in tempo reale. La tendenza attuale è verso un numero minore e più costoso di moduli a microprocessore con gestione della memoria hardware e sistemi operativi in ​​tempo reale. Le nuove piattaforme di sistema incorporate consentono l’implementazione di applicazioni software più sofisticate, tra cui il controllo di processo basato su modelli, l’intelligenza artificiale e il computing ubiquo. Forse il più importante di questi per i sistemi di trasporto intelligenti è l’intelligenza artificiale.

Dati di veicoli galleggianti / dati cellulari mobili
I dati della “macchina galleggiante” o “sonda” hanno raccolto altre vie di trasporto. In generale, sono stati utilizzati quattro metodi per ottenere i dati grezzi:

Metodo di triangolazione Nei paesi sviluppati un’alta percentuale di automobili contiene uno o più telefoni cellulari. I telefoni trasmettono periodicamente le loro informazioni sulla presenza alla rete di telefonia mobile, anche quando non viene stabilita alcuna connessione vocale. A metà degli anni 2000, sono stati fatti tentativi per utilizzare i telefoni cellulari come sonde di traffico anonime. Mentre una macchina si muove, così fa il segnale di tutti i telefoni cellulari che si trovano all’interno del veicolo. Misurando e analizzando i dati della rete usando triangolazione, corrispondenza dei modelli o statistiche del settore delle celle (in un formato anonimo), i dati sono stati convertiti in informazioni sul flusso di traffico. Con più congestione, ci sono più automobili, più telefoni e, quindi, più sonde. Nelle aree metropolitane, la distanza tra le antenne è più breve e in teoria aumenta la precisione. Un vantaggio di questo metodo è che nessuna infrastruttura deve essere costruita lungo la strada; viene sfruttata solo la rete di telefonia mobile. Ma in pratica il metodo di triangolazione può essere complicato, specialmente nelle aree in cui le stesse torri di telefonia mobile servono due o più percorsi paralleli (come un’autostrada (superstrada) con una strada di frontiera, un’autostrada (autostrada) e una linea ferroviaria per pendolari, due o più strade parallele, o una strada che è anche una linea di autobus). All’inizio del 2010, la popolarità del metodo di triangolazione stava diminuendo.

Ri-identificazione del veicolo. I metodi di reidentificazione del veicolo richiedono set di rivelatori montati lungo la strada. In questa tecnica, un numero di serie univoco per un dispositivo nel veicolo viene rilevato in una posizione e quindi rilevato nuovamente (ri-identificato) più in basso lungo la strada. I tempi di percorrenza e la velocità vengono calcolati confrontando il tempo in cui un dispositivo specifico viene rilevato da coppie di sensori. Questo può essere fatto usando gli indirizzi MAC da Bluetooth o altri dispositivi, o usando i numeri di serie RFID dai transponder elettronici di riscossione del pedaggio (ETC) (chiamati anche “tag di pedaggio”).

Metodi basati su GPS. Un numero crescente di veicoli è equipaggiato con sistemi di navigazione satellitare / navigatore satellitare (veicolo di navigazione satellitare) che dispongono di comunicazione a due vie con un fornitore di dati sul traffico. Le letture di posizione di questi veicoli sono utilizzate per calcolare la velocità del veicolo. I metodi moderni potrebbero non utilizzare hardware dedicato, ma soluzioni basate su smartphone che utilizzano i cosiddetti approcci Telematics 2.0.

Monitoraggio ricco di smartphone. Gli smartphone con vari sensori possono essere utilizzati per tracciare la velocità del traffico e la densità. I dati dell’accelerometro provenienti dagli smartphone utilizzati dagli automobilisti vengono monitorati per rilevare la velocità del traffico e la qualità della strada. I dati audio e la codifica GPS degli smartphone consentono di identificare la densità del traffico e possibili ingorghi. Questo è stato implementato a Bangalore, in India, come parte di un sistema sperimentale di ricerca Nericell.

La tecnologia di dati auto in movimento offre vantaggi rispetto ad altri metodi di misurazione del traffico:

Meno costoso di sensori o telecamere
Più copertura (potenzialmente incluse tutte le posizioni e le strade)
Più veloce da configurare e meno manutenzione
Funziona in tutte le condizioni atmosferiche, comprese le forti piogge

Tecnologie di rilevamento
I progressi tecnologici nel settore delle telecomunicazioni e della tecnologia dell’informazione, insieme a microchip ultramoderno / all’avanguardia, RFID (Radio Frequency Identification) e tecnologie intelligenti intelligenti di rilevamento dei beacon, hanno migliorato le capacità tecniche che faciliteranno i vantaggi della sicurezza degli automobilisti per i sistemi di trasporto intelligenti globalmente. I sistemi di rilevamento per ITS sono sistemi di rete basati su veicoli e infrastrutture, cioè tecnologie intelligenti per veicoli. I sensori dell’infrastruttura sono dispositivi indistruttibili (come i riflettori stradali) installati o incorporati nella strada o intorno alla strada (ad esempio, su edifici, post e cartelli), come richiesto, e possono essere disseminati manualmente durante la manutenzione preventiva della costruzione stradale o mediante un sistema di iniezione del sensore per un rapido spiegamento. I sistemi di rilevamento del veicolo comprendono l’implementazione di segnali elettronici infrastruttura-veicolo e veicolo-infrastruttura per le comunicazioni di identificazione e possono anche impiegare tecnologie di riconoscimento automatico della targa o tecnologie di rilevamento della firma magnetica del veicolo a intervalli desiderati per aumentare il monitoraggio continuo dei veicoli che operano in condizioni critiche zone.

Rilevamento del circuito induttivo
I loop induttivi possono essere posizionati in una base stradale per rilevare i veicoli mentre passano attraverso il campo magnetico del loop. I rilevatori più semplici contano semplicemente il numero di veicoli durante un’unità di tempo (tipicamente 60 secondi negli Stati Uniti) che passano sopra il circuito, mentre i sensori più sofisticati stimano la velocità, la lunghezza e la classe dei veicoli e la distanza tra loro. I loop possono essere posizionati in una singola corsia o su più corsie, e funzionano con veicoli molto lenti o fermi e veicoli che si muovono ad alta velocità.

Rilevazione di veicoli video
La misurazione del flusso del traffico e il rilevamento automatico degli incidenti tramite videocamere sono un’altra forma di rilevamento dei veicoli. Poiché i sistemi di rilevamento video come quelli utilizzati nel riconoscimento automatico della targa non implicano l’installazione di componenti direttamente nella superficie stradale o nel fondo stradale, questo tipo di sistema è noto come metodo “non intrusivo” di rilevamento del traffico. I video delle telecamere vengono inseriti nei processori che analizzano le caratteristiche mutevoli dell’immagine video al passaggio dei veicoli. Le telecamere sono generalmente montate su pali o strutture sopra o adiacenti alla carreggiata. La maggior parte dei sistemi di rilevamento video richiede una configurazione iniziale per “insegnare” al processore l’immagine di sfondo della linea di base. Questo di solito comporta l’inserimento di misure note come la distanza tra le linee della corsia o l’altezza della telecamera sopra la carreggiata. Un singolo processore di rilevamento video è in grado di rilevare il traffico simultaneamente da una a otto telecamere, a seconda della marca e del modello. L’output tipico di un sistema di rilevamento video è la velocità del veicolo, i conteggi e le letture di occupazione della corsia. Alcuni sistemi forniscono uscite aggiuntive tra cui gap, testata, rilevamento del veicolo fermo e allarmi del veicolo in modo errato.

Rilevamento Bluetooth
Il Bluetooth è un modo accurato ed economico per misurare il tempo di viaggio e effettuare analisi di origine e destinazione. I dispositivi Bluetooth nei veicoli di passaggio vengono rilevati dai dispositivi di rilevamento lungo la strada. Se questi sensori sono interconnessi, sono in grado di calcolare il tempo di viaggio e fornire dati per le matrici di origine e destinazione. Rispetto alle altre tecnologie di misurazione del traffico, la misurazione Bluetooth presenta alcune differenze:

Punti di misurazione accurati con conferma assoluta per fornire ai secondi tempi di percorrenza.
È non intrusivo, che può portare a installazioni a costo inferiore per siti permanenti e temporanei.
È limitato a quanti dispositivi Bluetooth stanno trasmettendo in un veicolo, quindi il conteggio e altre applicazioni sono limitati.
I sistemi sono generalmente veloci da configurare con una calibrazione minima o nulla.

Poiché i dispositivi Bluetooth diventano più diffusi a bordo dei veicoli e con più trasmissioni elettroniche portatili, la quantità di dati raccolti nel tempo diventa più precisa e preziosa per i tempi di viaggio e per la stima, è possibile trovare più informazioni.

È anche possibile misurare la densità del traffico su una strada utilizzando il segnale audio che consiste nel suono cumulativo da rumore dei pneumatici, rumore del motore, rumore del motore al minimo, clacson e rumore della turbolenza dell’aria. Un microfono installato sulla strada preleva l’audio che comprende i vari rumori del veicolo e le tecniche di elaborazione del segnale audio possono essere utilizzate per stimare lo stato del traffico. L’accuratezza di un tale sistema si confronta bene con gli altri metodi sopra descritti.

Fusione di informazioni da più modalità di rilevamento del traffico
I dati delle diverse tecnologie di rilevamento possono essere combinati in modi intelligenti per determinare con precisione lo stato del traffico. Un approccio basato sulla fusione dei dati che utilizza i dati acustici, delle immagini e dei sensori raccolti sul lato della strada ha dimostrato di combinare i vantaggi dei diversi metodi individuali.

Applicazioni di trasporto intelligenti

Sistemi di notifica dei veicoli di emergenza
L’eCall all’interno del veicolo viene generata manualmente dagli occupanti del veicolo o automaticamente tramite l’attivazione dei sensori di bordo dopo un incidente. Quando attivato, il dispositivo eCall di bordo stabilirà una chiamata di emergenza che trasporta voce e dati direttamente al punto di emergenza più vicino (di solito il punto di risposta di sicurezza pubblica E1-1-2 più vicino, PSAP). La chiamata vocale consente all’occupante del veicolo di comunicare con l’operatore eCall addestrato. Allo stesso tempo, un set minimo di dati verrà inviato all’operatore eCall che riceve la chiamata vocale.

La serie minima di dati contiene informazioni sull’incidente, inclusi il tempo, la posizione precisa, la direzione in cui il veicolo viaggiava e l’identificazione del veicolo. L’eCall paneuropeo mira a essere operativo per tutti i nuovi veicoli omologati come opzione standard. A seconda del produttore del sistema eCall, potrebbe essere basato sul cellulare (connessione Bluetooth a un’interfaccia di bordo), un dispositivo eCall integrato o una funzionalità di un sistema più ampio come la navigazione, il dispositivo telematico o il dispositivo di pedaggio. Si prevede che eCall venga offerto, al più presto, entro la fine del 2010, in attesa della standardizzazione da parte dell’Istituto europeo per le norme di telecomunicazione e dell’impegno dei grandi Stati membri dell’UE come la Francia e il Regno Unito.

Il progetto finanziato dalla CE, SafeTRIP, sta sviluppando un sistema ITS aperto che migliorerà la sicurezza stradale e fornirà una comunicazione resiliente attraverso l’uso della comunicazione satellitare in banda S. Tale piattaforma consentirà una maggiore copertura del servizio di chiamata di emergenza all’interno dell’UE.

Applicazione stradale automatica
Un sistema di telecamere per il controllo del traffico, costituito da una telecamera e un dispositivo di monitoraggio del veicolo, viene utilizzato per rilevare e identificare i veicoli che disobbediscono a un limite di velocità o altri requisiti legali della strada e automaticamente i trasgressori in base al numero di targa. I biglietti del traffico vengono inviati per posta. Le applicazioni includono:

Autovelox che identifica i veicoli che viaggiano oltre il limite di velocità legale. Molti di questi dispositivi usano il radar per rilevare la velocità di un veicolo o circuiti elettromagnetici sepolti in ogni corsia della strada.
Telecamere a luci rosse che rilevano veicoli che attraversano una fermata o un punto di sosta designato mentre viene visualizzato un semaforo rosso.
Telecamere per corsie che identificano i veicoli che viaggiano su corsie riservate agli autobus. In alcune giurisdizioni, le corsie preferenziali possono essere utilizzate anche da taxi o veicoli impegnati nel car pooling.
Telecamere a passaggio incrociato che identificano i veicoli che attraversano le ferrovie a livello illegale.
Doppia telecamera bianca che identifica i veicoli che attraversano queste linee.
Telecamere di corsia per veicoli ad alta occupazione che identificano i veicoli che violano i requisiti HOV.

Limiti di velocità variabili
Recentemente alcune giurisdizioni hanno iniziato a sperimentare limiti di velocità variabile che cambiano con la congestione stradale e altri fattori. In genere, tali limiti di velocità cambiano solo al declino in condizioni precarie, piuttosto che migliorati in quelli buoni. Un esempio è sull’autostrada M25 della Gran Bretagna, che circumnaviga Londra. Nella sezione più trafficata di 14 miglia (23 km) (svincoli 10-16) dei limiti di velocità variabile M25 combinati con l’applicazione automatica sono in vigore dal 1995. I risultati iniziali indicavano risparmi nei tempi di percorrenza, traffico scorrevole e un calo del numero di incidenti, quindi l’implementazione è stata resa permanente nel 1997. Ulteriori prove sul M25 sono state finora dimostrate inconcludenti.

Sequenza dinamica del semaforo
Un articolo del 2008 è stato scritto sull’utilizzo della tecnologia RFID per sequenze dinamiche di semafori. Evita o elude i problemi che si presentano solitamente con i sistemi che utilizzano tecniche di elaborazione dell’immagine e interruzione del fascio. La tecnologia RFID con l’algoritmo e il database appropriati sono stati applicati a un’area di giunzione di più veicoli, a più corsie e a più strade per fornire un efficiente sistema di gestione del tempo. È stato elaborato un orario dinamico per il passaggio di ciascuna colonna. La simulazione ha mostrato che l’algoritmo della sequenza dinamica poteva adattarsi anche con la presenza di alcuni casi estremi. Il giornale ha detto che il sistema potrebbe emulare il giudizio di un ufficiale di polizia stradale in servizio, considerando il numero di veicoli in ogni colonna e le proprietà di routing.

Sistemi di evitamento delle collisioni
Il Giappone ha installato sensori sulle sue autostrade per informare gli automobilisti che un’auto è bloccata in anticipo.

Sistemi cooperativi sulla strada
La cooperazione di comunicazione su strada comprende auto-macchina, auto-infrastruttura e viceversa. I dati disponibili dai veicoli vengono acquisiti e trasmessi a un server per la fusione e l’elaborazione centrale. Questi dati possono essere utilizzati per rilevare eventi come pioggia (attività del tergicristallo) e congestione (frequenti attività di frenatura). Il server elabora una raccomandazione di guida dedicata a un singolo o un gruppo specifico di conducenti e la trasmette in modalità wireless ai veicoli. L’obiettivo dei sistemi cooperativi è quello di utilizzare e pianificare la comunicazione e l’infrastruttura dei sensori per aumentare la sicurezza stradale. La definizione di sistemi cooperativi nel traffico stradale è secondo la Commissione europea:

“Gli operatori stradali, le infrastrutture, i veicoli, i loro conducenti e gli altri utenti della strada coopereranno per offrire il viaggio più efficiente, sicuro, confortevole e confortevole I sistemi di cooperazione veicolo-veicolo e infrastruttura del veicolo contribuiranno a tali obiettivi oltre i miglioramenti ottenibili con sistemi stand-alone. ”
Congresso mondiale sui sistemi di trasporto intelligenti – ITS World Congress è una fiera annuale che promuove le tecnologie ITS. ERTICO-ITS Europe, ITS America e ITS AsiaPacific sponsorizzano l’ITS World Congress e l’esposizione annuale. Ogni anno l’evento si svolge in una regione diversa (Europa, Americhe o Asia-Pacifico). Il primo ITS World Congress si è tenuto a Parigi nel 1994.

Europa
La rete delle associazioni nazionali ITS è un raggruppamento di interessi ITS nazionali. È stato ufficialmente annunciato il 7 ottobre 2004 a Londra. Il segretariato è presso ERTICO – ITS Europe.

ERTICO – ITS Europe è una partnership pubblico / privata che promuove lo sviluppo e la diffusione di ITS. Collegano autorità pubbliche, attori del settore, operatori di infrastrutture, utenti, associazioni nazionali degli ITS e altre organizzazioni. Il programma di lavoro ERTICO si concentra su iniziative volte a migliorare la sicurezza dei trasporti, la sicurezza e l’efficienza della rete, tenendo conto delle misure volte a ridurre l’impatto ambientale.

stati Uniti
Negli Stati Uniti, ogni stato ha un capitolo ITS che tiene una conferenza annuale per promuovere e mostrare le tecnologie e le idee ITS. I rappresentanti di ogni dipartimento dei trasporti (stato, città, città e contee) all’interno dello stato partecipano a questa conferenza.