Las tecnologías ITS cumplen un rol clave recolectando la información predominante de la red vial y dando soporte a otras actividades de operación de la red. La base de un sistema de monitoreo de una red vial a través de un Sistema Inteligente de Transporte (ITS) es el monitoreo y la detección del tránsito (mediante dispositivos de detección vehicular, vehículos sonda, sensores y cámaras de CCTV) y la interpretación y presentación de información del estado de la red vial.
La recolección de información oportuna, precisa y confiable del flujo de tránsito y estado de la carretera es un prerequisito para muchos servicios ITS, incluyendo la gestión del tránsito e incidentes (Ver Actividades operación). Estos servicios ITS pueden ser considerados parte de una cadena de gestión de información que incluye:
Los sistemas de monitoreo de redes viales y las tecnologías ITS juegan un rol central en la evaluación en tiempo real del comportamiento de una red de carreteras, prediciendo el estado más probable de la red, validando mejoras en su capacidad y dando el soporte necesario para la planificación a largo plazo. Las aplicaciones básicas que permiten el monitoreo de una red de carreteras son:
Desde el punto de vista operativo, las estructuras y funcionalidades básicas necesarias para brindar el servicio de monitoreo de la red vial incluye:
Una de las tecnologías más difundida de monitoreo de redes viales es la de los Circuitos Cerrados de Televisión (CCTV), la que ha sido desarrollada a fin de dar soporte a las operaciones de los Centros de Control de Tránsito (CCT), también conocidos como Centros de Gestión de Tránsito (CGT). Existe una variada gama de fuentes alternativas de información complementaria y adicional, tales como detectores fijos o los datos recogidos por dispositivos móviles (Ver Tecnologías ITS). La utilización de vehículos como dispositivos de medición se está incrementando, sumándose a los tradicionales detectores estáticos instalados a lo largo de las carreteras (Ver Monitoreo por Vehículos Sonda y Sensores viales). En foma conjunta estas fuentes pueden brindar información confiable, precisa y en forma económica de tiempos de viaje para la totalidad de la red vial.
Es siempre necesario tener la seguridad de que los datos son precisos y confiables. Por ejemplo: una presentación realista de las condiciones del tránsito debe tomar en cuenta las diferencias fundamentales entre los tipos de detectores y otras fuentes, lo que influye en la forma en que los datos provenientes de los distintos sensores deben ser interpretados. Para conformar una imagen completa es probable que antes de que puedan ser interpretados para brindar información útil sobre el estado de la red vial, los datos de diferentes tipos de detectores deban ser combinados mediante un proceso conocido como "integración y consolidación de datos". Tal información es básica para la operación del Centro de Control de Tránsito (CCT) y frecuentemente es necesaria en tiempo real, especialmente en el caso de una red vial compleja o congestionada (Ver Actividades operación). Nada de esto sería posible sin una variedad de tecnologías de comunicación y normas técnicas que permitan asegurar el oportuno uso de los datos de tránsito (Ver Estándares ITS).
La supervisión de una red vial es una función estratégica que posibilita una efectiva operación de la red y la gestión de incidentes. El objetivo del monitoreo de la red vial es asegurar la disponibilidad de información precisa, confiable y actualizada de las condiciones del tránsito a lo largo de las carreteras de la red. Para conseguir esto deben realizarse una serie de actividades:
Tradicionalmente las carreterras y autopistas eran públicas y gestionadas por organismos públicos como un activo. En el pasado estos organismos eran responsables de instalar detectores de tránsito, filtrar e integrar sus datos de salida, ponerlos a disposición para la gestión del tránsito y difundir mensajes a los usuarios a través de Carteles de Mensajes Variables (VMS). Muchas organizaciones responsables de la gestión de rutas aún hacen esto, pero en los años recientes diferentes tendencias en el monitoreo de redes viales han contribuido a migrar hacia nuevas estructuras organizativas, incluyendo:
El rol de los proveedores de servicios del sector privado está creciendo. Las innovaciones en redes sociales móviles y en los servicios de navegación basados en telefonía celular muestran que los usuarios de la información de tránsito bien pueden comportarse como fuentes de datos de tránsito, conocidos también como datos de "fuentes multitudinarias" (Ver Datos y Comunicaciones). En el futuro esto puede complementar a los convencionales detectores fijos de vehículos, en regiones en que la carretera cruza fronteras de diferentes áreas administrativas, en carreteras donde no existen detectores o aún en carreteras en las que existan detectores. Estos nuevos servicios de datos (Ver Tendencias futuras) pueden ayudar a las agencias públicas de autopistas.
La típica arquitectura funcional de un servicio ITS que monitorea las condiciones del tránsito y tiempos de viaje se muestra en la "Cadena de Información" en la siguiente figura (Ver Datos e Información:
Cadena de Información. Reproducción autorizada por Easyway Consortium (http://www.easyway-its.eu.), un proyecto trans-Europeo co-financiado por la Comisión Europea.
La arquitectura ITS para la cadena de información comprende tres partes:
Sub-función 1 – los dispositivos y aplicaciones para la recolección de datos de tránsito (adicionalmente al monitoreo de condiciones atmosféricas y tiempos de viaje) de:
Sub-función 2 – procesamiento que integra y combina los datos recolectados en tiempo real con cualquier pronóstico de tránsito e información de tiempos de viaje que pueda ser estimada a partir de los datos recolectados por los sensores (Ver Análisis y Agrupación de Datos)
Sub-función 3 – la selección, organización y presentación de la información derivada de las sub-funciones 1 y 2, al operador del Centro de Control de Tránsito (CCT).
Las principales áreas de aplicación de la supervisión de una red vial son:
La información en tiempo real y predictiva de las condiciones del tránsito y tiempos de viaje contribuye de manera decisiva en la mejora de la eficiencia del tránsito. Permite a los operadores entender como está operando la red vial y la oportuna detección de incidentes. Por ejemplo: es el caso de un Centro de Control de Tránsito (CCT) que quiera cuantificar el rendimiento de su red vial a fin de disponer de información que ponga en evidencia que la metodología aplicada para reducir las congestiones y mejorar la consistencia de los tiempos de viaje está teniendo resultados positivos. La visualización en el CCT del estado de la red vial a partir de la interpretación de la red de detectores estáticos y móviles, es crítica (Ver Tránsito & Monitoreo de Estado).
La actividad de monitoreo del estado del tránsito y de la red vial supone:
Un efectivo monitoreo del estado del tránsito y la red vial depende de la combinación de detectores fijos, cámaras de circuitos cerrados de televisión (CCTV) e informes específicos de incidentes ocasionales. Las fuentes de informes específicos incluyen la policía, los organismos responsables de la gestión de la carretera, organizaciones de auxilio mecánico y operadores del servicio de transporte público (Ver Otras Fuentes de Monitoreo). El CCT hará uso de la información para el monitoreo del tránsito, gestionar incidentes y monitorear las condiciones atmosféricas y de la superficie de la calzada (Ver Actividades operación y Seguridad Vial).
Tradicionalmente las cámaras de CCTV han sido fuente de información de tránsito en tiempo real y el medio para que los operadores del CCT validen los incidentes reportados. El operador debe disponer asimismo en una pantalla de una gráfica general de la red vial en la que datos o marcadores llamen su atención sobre la información relevante para el desarrollo de sus tareas. Esta puede incluir el flujo de tránsito, longitud de colas, estado del equipamiento y los mensajes enviados a los usuarios de la carretera a través de las emisoras de radio de información a los usuarios (HAR - Highway Advisory Radio) y carteles de mensajes variables (VMS). Generalmente los responsables de la recolección e integración de datos son el sector público y terceras partes, mientras que entre los usuarios de la información se incluye a los operadores del CCT, otras partes interesadas y al público en general, tal como se representa en la siguiente figura:
Modelo organizativo y relaciones entre las partes. Reproducido con la autorización del Easyway Consortium (http://www.easyway-its.eu), un proyecto trans-Europeo co-financiado por la Comisión Europea.
Una similar combinación de tecnologías (equipamiento informático, software y gráfica computacional) brindará los medios para configurar y actualizar la planificación del tránsito, administrar las comunicaciones de voz con el CCT (tales como configuración y registro de llamadas telefónicas), generar informes, gestionar las actividades organizativas y la capacitación de los operadores (Ver Actividades operación).
Variadas tecnologías conforman la base para que los sistemas monitoreen los niveles de tránsito y determinen el desempeño en tiempo real de la red vial (Ver Detección vehicular y Monitoreo por Vehículos Sonda). El sistema integra los datos y los pone a disposición de los operadores del CCT y también para su utilización en la detección automática de incidentes (DAI) (Ver Detección Automática de Incidentes). Los componentes requeridos para una arquitectura altamente confiable, tolerante a fallos y flexible del sistema del CCT, orientado a la recolección, almacenamiento y presentación de la información, pueden dividirse tipicamente en cuatro categorías:
Video-wall para la visualización del estado de la red vial y puesto de trabajo de un operador; distrito 4 del estado de Florida, EEUU.
Panel de visualización (Video-wall), Costanera Norte, Santiago de Chile.
El CCT estará equipado asimismo con teléfonos convencionales o de voz sobre IP (VoIP) y un sistema de radio móvil privada.
La llave para la exitosa gestión del tránsito es la cooperación y coordinación entre las áreas involucradas, por ejemplo entre el CCT y terceras partes tales como los servicios de atención de emergencias, los principales operadores de flotas de vehículos, de puertos, de aeropuertos y de estaciones ferroviarias (Ver Trabajo Entre Agencias). La amplitud de la cooperación entre partes tiene gran impacto en la operación del CCT y los sistemas de apoyo requeridos. La integración puede facilitarse ubicando al personal de las mencionadas partes involucradas en el CCT, tal como ocurrió durante los Juegos Olímpicos de Londres.
Cuando se planifica un nuevo CCT o se actualiza uno existente, es importante considerar que la arquitectura del sistema del CCT (incluyendo la recolección de datos de tránsito) esté alineada con los requerimientos de las aplicaciones centrales. Generalmente estas se dividen en gestión de autopistas y gestión de rutas. A menudo se trata de responsabilidades de diferentes áreas pero es posible que a futuro existan soluciones integradas (Ver Redes Regionales).
La arquitectura del sistema debería ser diseñada para posibilitar una más eficiente operación del CCT y a un menor costo. Por ejemplo, a medida que la complejidad de la infraestructura de monitoreo de la red vial crece, la arquitectura debería proporcionar el uso intensivo de sistemas automáticos de monitoreo de su funcionamiento. Esto permitirá asegurar que el CCT y el equipamiento de campo están desarrollando sus respectivas funciones en forma adecuada (Ver Qué significa Arquitectura ITS?).
La utilización de interfases propietarias para la detección vehicular y los sistemas de monitoreo de tránsito puede aumentar el costo de su ampliación así como la dependencia en un pequeño número de proveedores de tecnología e integradores de sistemas. Exigir interfases que cumplan normas internacionales puede ayudar al responsable de la gestión de la carretera a mantener una independencia de los proveedores, siempre que los requerimientos encuentren respuesta en los productos disponibles en el mercado (Ver Estándares ITS).
Cualquier cambio necesario en un sistema como consecuencia de su actualización tecnológica, probablemente tenga impacto en los procedimientos operativos y de mantenimiento, haciendo necesaria capacitación, una revisión de los procedimientos documentados y propiciando posiblemente oportunidades para la innovación. Por ejemplo, la utilización de Bases de Conocimiento de Sistemas Expertos para brindar recomendaciones a los operadores del CCT respecto de la planificación del tránsito es una innovación que puede mejorar la eficiencia del personal que debe monitorear varias carreteras de una red en forma simultánea (Ver Tendencias futuras).
Las cámaras de un sistema de CCTV pueden ayudar a monitorear las condiciones del tránsito, detectar incidentes y validarlos, monitorear la actuación de los servicios de atención de emergencias y ayudar a gestionar el despeje del sitio de un incidente. En algunas aplicaciones el 80% de los incidentes son detectados por cámaras de sistemas de CCTV, más allá de que su rendimiento se ve comprometido de noche en rutas sin iluminación artificial. Las cámaras de CCTV están expuestas al vandalismo y al robo de sus cables de conexión, aunque se trate de cables de fibra óptica. Los responsables de la operación del CCT pueden pretender transferir algunos de los riesgos de actualización y operación a terceros (ver el recuadro de Diseño, Implementación, Operación y Mantenimiento, más abajo). El hecho de involucrar a terceras partes en la recolección y análisis de datos (en base a la disponibilidad de recursos económicos) puede suplir la necesidad de grandes inversiones en infraestructura adicional para el monitoreo de una red de carreteras.
Diseño, Implementación, Operación y Mantenimiento
La Agencia Nacional Sudafricana de Carreteras (SANRAL) adjudicó un contrato de Diseño, Implementación, Operación y Mantenimiento a un único contratista, responsable de la restauración y mejora de los Centros de Gestión de Tránsito regionales. Esto incluye la provisión de nueva infraestructura de monitoreo del tránsito, su mantenimiento, operación y la coordinación con proveedores de servicios de comunicaciones y de atención de emergencias [Estudio de casos - Diseño y servicio de operación de ITS, Agencia Nacional Sudafricana de Carreteras (SANRAL - Sudafrica)].
La presión sobre los CCT se ha incrementado en los últimos tiempos a partir de:
Tradicionalmente los sistemas de detección vehicular y monitoreo de tránsito carecieron de la capacidad de corregir errores de datos, de análisis de datos, de autodiagnóstico y de generación de informes. A medida que la capacidad de estos sistemas ha ido mejorando, mayor cantidad de datos deben intercambiarse con el CCT y el monitoreo del estado del sistema puede centralizarse en el CCT.
En la práctica, cada función del CCT relacionada con el monitoreo de la red vial puede ser mejorada separadamente. Esto puede lograrse dividiendo el CCT en módulos funcionales y desarrollando los siguientes requerimientos de mejora para cada uno de ellos:
El monitoreo de las condiciones climáticas está enfocado en el impacto que ellas tienen en las condiciones de circulación y las acciones operativas requeridas para minimizar las interrupciones de tránsito que puedan causar. La oportuna y precisa distribución de información de las condiciones climáticas y alertas meteorológicas contribuye con conductores informados, aumenta la seguridad vial (al reducir la probabilidad de un incidente) y reduce los costos operativos de los vehículos comerciales y de la limpieza de la nieve y el hielo sobre la calzada.
El monitoreo de las condiciones climáticas consiste en la medición, comunicación e interpretación de la información meteorológica recibida de múltiples fuentes. La función de monitoreo de las condiciones climáticas en el CCT está focalizada en el monitoreo de las condiciones de la superficie de la carretera, de la visibilidad para conducir y de la utilización de información específica de la infraestructura vial, tales como puentes (los que podrían ser cerrados como consecuencia de fuertes vientos) y túneles (que podrían verse afectados por inundaciones).
Las condiciones meteorológicas existentes y pronosticadas a lo largo de una carretera son críticas para los usuarios que planean un viaje o que ya se encuentran viajando por ella. El objetivo del servicio de monitoreo de las condiciones climáticas es alentar a los diferentes grupos de usuarios a adaptar sus planes de viaje (ruta seleccionada, medio de transporte, horarios) o cambiar sus hábitos de conducción (velocidad), a fin de evitar impactos negativos asociados a las condiciones climáticas. A fin de tomar decisiones acertadas los usuarios deben estar conscientes de las condiciones meteorológicas esperables a lo largo de la trayectoria que recorrerán.
Los beneficios de una oportuna y precisa entrega de información y alerta meteorológica incluyen:
Sistemas de monitoreo y alerta de condiciones meteorológicas
La agencia de transporte finlandesa opera un servicio nacional de monitoreo de carreteras que informa las condiciones de circulación imperantes a partir de mediados de Septiembre y hasta mediados de Mayo. Autopistas Inglesas provee una herramienta de búsqueda en línea de los informes más recientes para cada una de las carreteras, lo que permite a los usuarios la búsqueda de alertas meteorológicas (Ver http://www.highways.gov.uk/traffic-information/).
Las estaciones meteorológicas regionales y las instaladas en las carreteras son los sistems fijos de medición más comunes, aunque la función de monitoreo de las condiciones climáticas debe tener la capacidad de aceptar informes realizados a tal fin por otras organizaciones. Esto incluye la policía, otros proveedores de servicios de transporte, el instituto meterorológico nacional y el público en general. Las estaciones de medición instaladas en las carreteras comúnmente son utilizadas para el monitoreo localizado de las condiciones climáticas, como la que se muestra en la siguiente figura:
Estación de medición de variables climáticas, Virginia (USA).
Tradicionalmente los conductores han tenido que solicitar información antes de comenzar un viaje. La reciente implementación de sistemas de radiodifusión digital implica que en la actualidad los usuarios pueden suscribirse a servicios que brindan mensajes válidos para una región o el entorno de una carretera y otras alertas meteorológicas durante su viaje. Ejemplo de ello son los canales de mensajes de tránsito de los sistemas de datos de radio, tecnologías de mensajería instantánea tales como Short Messaging Service, Twitter y Sina Weibo y los carteles de mensajes variables instalados en la carretera (MVS). Esta transición de usuarios pidiendo información ("tire") a usuarios siendo informados ("empuje") aumenta el conocimiento que los suarios tienen de las condiciones meteorológicas a lo largo del trayecto a recorrer (Ver Información en Ruta). En Australia, Brasil, República Checa, Italia, Sudafrica, Suecia y otros países, son vastamente utilizados servicios que brindan mensajes relacionados al tránsito.
Los avances en los llamados Sistemas Expertos de computación están aumentando la precisión de los pronósticos meteorológicos al tomar en cuenta información histórica y las tendencias. La tecnología continúa evolucionando rápidamente, como es el caso de la prueba piloto de estaciones de medición basadas en GPS en los EEUU, a fin de detectar variaciones atmosféricas como la lluvia basándose en la medición del tiempo de viaje de señales desde los satélites. Entre las tecnologías complementarias se incluyen comunicaciones inalámbricas desde una estación instalada en la carretera y sofisticados recursos informáticos del "back office".
El proceso de integración de datos debe proveer información dinámica de las condiciones climáticas para determinadas carreteras, tramos de carreteras, rutas o áreas administrativas, actualizada cada 5, 15 o 60 minutos dependiendo de la rapidez con que estén cambiando las condiciones climáticas. La información registrada debe ser relevante para la audiencia a la que esta dirigida: puede ser personalizada para asistir a quienes están involucrados en el mantenimiento de la carretera y la gestión de la infraestructura vial o para brindar información sobre el viaje a los usuarios de la misma.
La información de las condiciones climáticas que se transmite a los usuarios de la carretera puede incluir información relativa a las condiciones de la superficie de la carretera, en especial en sectores muy expuestos como los puentes que pueden ser más propensos a la formación de hielo en su superficie, fuertes viento o lluvia. La información dinámica que comúnmente es medida:
Las estaciones de monitoreo integradas combinan el monitoreo del tránsito, de emisiones contaminantes y de las condiciones climáticas. Estas estaciones pueden ser configuradas para informar exclusivamente si las variables exceden niveles predefinidos, como por ejemplo una disminución de la temperatura por debajo de cierto valor, la fricción y el agarre de la carretera, lo que puede indicar la posibilidad de hielo localizado, una reducción de la visibilidad.
Generalmente el personal del área de gestión del tránsito no es el responsable de interpretar la enorme variedad de datos de fuentes de información. Expertos externos pueden ser contratados en su lugar para generar informes personalizados orientados a la gestión del tránsito. Estos expertos pueden formar parte del servicio meteorológico nacional o de una oficina de relevamientos meteorológicos.
La información meteorológica puede ser recolectada por fuentes de datos propiedad de terceros, tanto del área pública como privada. A fin de que se puedan compartir los datos y su interpretación entre las distintas organizaciones, tal vez resulte necesario realizar acuerdos en relación con:
El desarrollo de un servicio de monitoreo de las condiciones climáticas a largo plazo debe considerar el potencial crecimiento del área geográfica de cobertura, la consideración de normas y un enfoque unificado para la generación de informes. Para permitir una misma interpretación de los carteles y mensajes relacionados con el clima por parte de todos los usuarios, se recomienda seguir criterios de presentación uniformes a fin de garantizar una apariencia similar.
A fin de permitir que nuevos sensores sean agregados a la red vial sin que ello signifique realizar modificaciones de importancia, también pueden ser válidos requerimientos relacionados con la interoperabilidad del equipamiento. Ello facilitará a terceras partes presentar informes personalizados a los organismos responsables de la gestión del tránsito. Para facilitar el intercambio de datos de condiciones climáticas entre diferentes oficinas de gestión pueden utilizarse normas relacionadas con el formato de datos, más allá de que de todos modos estas normas serán necesarias para mejorar la comunicación del CCT con otras dependencias gubernamentales. Ejemplos de estas normas "oficina-oficina" incluyen DATEX II (Data Exchange), el más difundido en Europa, y NTCIP, el más utilizado en los EEUU. El Departamento de Transporte de China también posee normas similares.
El alto costo de implementar sistemas de monitoreo exhaustivo de las condiciones climáticas y alerta temprana en condiciones meteorológicas extremas puede ser un obstáculo para muchos países que desean proteger su red nacional de carreteras. Esto puede tener un alto impacto en el comercio inter-regional así como en la infraestructura urbana, como por ejemplo en carreteras y sistemas de drenaje pluvial.
Las asociaciones regionales de la Organización Mundial de Meteorología (WMO) brindan un invalorable recurso a fin de compartir entre regiones las mejores prácticas del monitoreo de las condiciones climáticas y de los sistemas de alerta de riesgos múltiples. Ello facilita el acceso a fuentes de informes de las condiciones climáticas regionales y promueve métodos para la gestión de riesgos y la adaptación a los cambios climáticos.
Las estaciones de monitoreo de condiciones climáticas deben ser compactas, de sencilla instalación, tener bajos costos propietarios (compra, mantenimiento y actualización) y una extensa vida útil que permita que operen sin interrupciones a largo plazo en regiones que tienen más probabilidades de sufrir condiciones climáticas severas. Las inversiones en sistemas de alerta temprana también pueden reducir el potencial costo de una respuesta a un desastre climático y asegurar un rápido despliegue de los servicios de atención de emergencias.
Subcontratar a un tercero parte del sistema de monitoreo de las condiciones climáticas, tales como la provisión y el mantenimiento de una red de monitoreo del clima y sistemas de medición de la actividad eléctrica, puede proporcionar una solución pragmática para desarrollar redes de monitoreo de las condiciones atmosféricas sin que el sector público sea responsable de ellas.
Realizar el seguimiento del tiempo de viaje de un vehículo implica la medición, interpretación y comunicación de datos de detectores vehiculares en múltiples ubicaciones. Monitorear el tiempo de viaje brinda información necesaria para determinar el estado operativo de la red vial y el nivel de servicio ofrecido a los usuarios (Ver Medición del Desempeño).
Es de suma importancia generar confianza en el usuario en relación con la credibilidad de las predicciones de tiempos de viaje. En ciertos casos los datos pueden no ser entregados de forma oportuna o ser incompletos o incorrectos. La precisión y oportunidad de la entrega de la información de tiempos de viaje contribuye con:
El objetivo del monitoreo de los tiempos de viaje varía y depende de los objetivos del usuario final. Por ejemplo:
La información de tiempo de viaje es tan sencilla de comprender como complejo es su cálculo. Típicamente la red de sensores puede incluir uno a más tipos de detectores vehiculares, teniendo cada uno de ellos diferentes niveles de precisión, tasa de medición, disponibilidad y confiabilidad. Existen diferentes metodologías y modelos de transporte para integrar los datos recibidos en tiempo real, predecir las condiciones del tránsito y calcular los tiempos de viaje, beneficiando a los operadores del CCT y a los usuarios de la red vial.
La medición de la trayectoria de un vehículo (seguimiento de su paso de un punto a otro de la carretera) y los vehículos sonda pueden utilizarse para determinar los tiempos de viaje en tramos de la carretera utilizando diferentes tecnologías de identificación vehicular. Por ejemplo: dispositivos de peaje automático (TAGs) y cámara de lectura de la placa de identificación del vehículo.
El crecimiento de la utilización de los sistemas de navegación satelital, que con el consentimiento del usuario pueden informar la velocidad y ubicación del vehículo a terceros proveedores de servicios, mejoran el nivel de detalle de la información de tránsito entregada al personal del CCT y a los usuarios de la carretera.
En comparación con las carreteras interurbanas, las redes de carreteras complejas y con gran caudal de tránsito presentan mayores desafíos para medir e interpretar los datos desde el momento en que cada tramo de ellas está más estrechamente relacionado con otros tramos. La combinación de datos de diferente origen puede utilizarse para determinar el estado operativo de la red vial. Desde el momento en que los usuarios de la carretera esperan que su experiencia de viaje sea consistente con la información que le fue brindada a lo largo del recorrido, los datos recolectados deben ser confiables y los algoritmos de cálculo precisos.
Muchas tecnologías son la base de los sistemas que:
Un único punto fijo de medición no permite brindar información de tiempos de viaje; una red de detectores vehiculares cuyo objetivo sea la detección y el conteo vehicular no es un buen punto de partida para una medición confiable de tiempos de viaje. Es necesaria información adicional de la velocidad del vehículo y de su recorrido en la red de carreteras, para:
Los cálculos más confiables de tiempos de viaje hacen uso de datos históricos y mediciones puntuales a fin de mejorar las estimaciones, especialmente en áreas urbanas densamente pobladas con redes de carreteras complejas, como es el caso de Hong Kong (Ver Detección vehicular, Monitoreo por Vehículos Sonda y Contexto para el Monitoreo de la Red)
Una combinación de los datos de vehículos sonda y de mediciones de velocidad en puntos fijos puede ser utilizada para la medición de tiempos de viaje. Por ejemplo: registrar la señal de identificación de una pequeña proporción de dispositivos equipados con Bluetooth (en teléfonos móviles y sistemas de audio embarcados) en distintas ubicaciones de un mismo tramo de la carretera, permite calcular la velocidad media en el tramo de la forma en que se ilustra en el siguiente diagrama. Esto se hace dividiendo la distancia entre los detectores por el tiempo de viaje medido para ese trayecto. Lectores de número de placa patente (ANPR) o dispositivos de identificación de radio frecuencia (RFID) pueden ser utilizados alternativamente para brindar la misma información.
Medición de tiempos de viaje en una carretera
La combinación de la medición de la velocidad en un tramo de la carretera en tiempo real con la medición de la velocidad en puntos fijos en tiempo real y con datos históricos de tramos consecutivos, permite calcular el tiempo de viaje entre determinados puntos y presentarlo en tiempo real a los usuarios como una predicción confiable y que puede ser mostrada utilizando pictogramas, como el de la siguiente fotografía:
Cartel de Mensajes Variables con mapa de velocidad, en la ruta Nº 3 en Yuen Long, Hong Kong.
El control de velocidad media de circulación exige una precisa detección de la presencia de vehículos debidamente identificados en dos ubicaciones con una separación conocida y exactamente determinada. Esto se muestra más abajo. El incremento de la cantidad de puntos de medición aumentará la probabilidad de que el mismo vehículo (o el dispositivo transportado) sea visto en diferentes lugares de la red de carreteras. Si la velocidad medida supera un valor predeterminado, con un margen de error determinado, las imágenes registradas son imágenes de calidad probatoria y pueden ser utilizadas para penalizar al propietario del vehículo.
Cámaras para medición de velocidad media utilizadas en autopistas.
En el momento de tomar la decisión de invertir en infraestructura para la medición de tiempos de viaje, deben considerarse los siguientes temas:
La comparación de los valores calculados de tiempos de viaje con información histórica puede ayudar a identificar incidentes a fin de permitir que pueda tomarse acción rápidamente. Al definir los algoritmos de cálculo debe tenerse en cuenta el impacto que puedan tener los trabajos de mantenimiento vial en la carretera, incidentes inesperados o eventos planificados. A menudo esto requiere experiencia local en la evolución esperada del tránsito en el tramo considerado.
Tradicionalmente se han utilizado detectores fijos instalados a lo largo de las carreteras para la medición de los tiempos de viaje. A partir del desarrollo de las nuevas capacidades y calidad de los teléfonos móviles, existe la oportunidad de utilizar su capacidad de georeferenciamiento para medir la velocidad en un tramo sin afrontar los costos de implementar y mantener detectores fijos, aprovechando:
En aquellos lugares donde la penetración de la telefonía celular es baja o existen bajos niveles de tránsito, se necesitarán detectores fijos instalados a lo largo de las carreteras. El monitoreo manual de tramos de una carretera puede brindar información acerca del rendimiento de la carretera en tiempo real, pero no puede determinar tiempos de viaje en forma confiable sin el complemento de otros sistemas de medición o adoptando un pequeño porcentaje de vehículos sonda (tales como vehículos de autotransporte de larga distancia).
Las tecnologías de monitoreo de carreteras existen a fin de asegurar una efectiva operación, la detección de incidentes y la gestión del tránsito. Sin una visualización en tiempo real del estado de la red vial a partir de la información recolectada por sensores y otras fuentes de datos, los operadores no estarán en condiciones de detectar incidentes, optimizar la planificación del tránsito, informar sobre el desarrollo de actualizaciones a largo plazo y nuevos planes de capacidad o verificar la efectividad de las inversiones realizadas.
La estrategia de recolección de datos con mejor relación costo-beneficio es utilizar sensores y detectores existentes y otras fuentes de datos confiables. En la mayoría de los casos, el monitoreo rutinario de detectores fijos es la fuente principal de datos de tránsito, pero otras fuentes pueden cobrar mayor significación si se detecta un incidente. Por ejemplo, el informe oral de un oficial de policía en el lugar de un accidente puede ayudar a optimizar una respuesta apropiada. Otras fuentes de datos utilizadas en la operación de una red vial para incidir sobre el comportamiento del tránsito, son las estaciones de monitoreo de las condiciones climáticas (temperatura, visibilidad y dirección y velocidad del viento), alertas de hielo en puentes y notificaciones de trabajos en la carretera realizados por empresas de servicios públicos o cierre de calzada como consecuencia de tareas de mantenimiento vial.
Las diferentes aplicaciones de monitoreo de vehículos y del tránsito brindan visiones diferentes pero complementarias de la red vial. Por ejemplo:
La combinación de diferentes resultados hace posible alertar automáticamente a los operadores de la carretera acerca de comportamientos inusuales del tránsito que podrían indicar que ha ocurrido un incidente. La siguiente figura resume los métodos de recolección de datos, generalmente disponibles:
Monitoreo de las condiciones de tránsito y tiempos de viaje. Reproducido con autorización de Easyway (http://www.easyway-its.eu.) un proyecto trans-Europeo co-financiado por la European Commission.
Las fuentes de datos claves, las tecnologías para su recolección y las metodologías para su análisis incluyen:
La detección de vehículos es un facilitador clave para la gestión de tránsito, el monitoreo de una red vial y la atención de incidentes. Algunos ejemplos de esto son la operación de una intersección semaforizada, la estrategia de gestión de una autopista con límites de velocidad variables, el accionamiento de cámaras de video de violación de semáforo en rojo y barreras de control. En la mayoría de los casos los conductores no son conscientes de la existencia de los sistemas de detección vehicular pero son afectados por sus resultados. La detección de vehículos también es una herramienta esencial para la gestión de incidentes y el conteo de tránsito y puede complementar informes de los servicios de atención de emergencias y otras fuentes manuales de información.
Los detectores pueden categorizarse de acuerdo a la ubicación en la que se los instala:
Un vehículo puede ser detectado de diferentes formas:
Los detectores y sensores de vehículos comúnmente utilizados para el monitoreo del tránsito son:
Las cámaras de CCTV se utilizan frecuentemente en algunas aplicaciones en reemplazo de las espiras inductivas. Cuando las imágenes que generan son interpretadas por una computadora pueden proporcionar información muy valiosa a los operadores de la carretera en relación con el flujo de tránsito, incidentes, condiciones climáticas locales y la presencia de peatones y animales. Las imágenes pueden utilizarse asimismo para obtener información de velocidad, ocupación y volúmenes de tránsito. Es también una de las más importantes tecnologías de sensores para la Detección Automática de incidentes (DAI) (Ver Detección Automática de Incidentes). Una configuración típica de detección basada en CCTV consiste de cámaras instaladas en mástiles ubicadas al costado o sobre el centro de la carretera, cada una de ellas con el correspondiente gabinete instalado a su lado. La topografía de una carretera define donde y a que altura deben ubicarse las diversas cámaras, a fin de asegurar el solapamiento de sus zonas de cobertura. En el caso de la Detección Automática de Incidentes las cámaras deben estar separadas entre si una distancia menor que en el caso de su utilización para vigilancia.
Sensores fijos y cámaras de video son utilizadas para la detección y advertencia de incidentes así como para la gestión diaria de una red vial:
La utilización de los diferentes tipos de detectores presenta ventajas y desventajas:
En un entorno urbano las espiras inductivas enterradas son económicas pero necesitan un continuo mantenimiento a fin de asegurar que la mayor parte de ellas permanezca operativa. En este caso sensores instalados por encima de la carretera pueden ser más apropiados.
En el caso de ubicaciones remotas el costo de proveer alimentación eléctrica y comunicaciones para el equipamiento de detección y cámaras de video puede ser alto, especialmente si no puede garantizarse la seguridad de las instalaciones de las cámaras y los cables de comunicaciones. En estas circunstancias pueden utilizarse sensores alimentados mediante paneles solares o cámaras de video equipadas con módulos de telefonía celular. Dde todos modos una limitada luz diurna (especialmente en los meses de invierno) y una cobertura de radiocomunicaciones inestable pueden causar que estas instalaciones no sean confiables.
Cámaras con áreas de cobertura solapadas pueden mejorar la flexibilidad de la red de cámaras. Cuando se la combina con un sistema de Detección Automática de Incidentes (DAI) y otros sensores, se puede desarrollar progresivamente una completa imagen de la red de tránsito. Esto puede tener un alto costo (Ver Detección vehicular y Monitoreo por Vehículos Sonda).
El proceso de recolección de datos reúne información que utilizada en si misma o combinada con otros datos puede ser considerada "información personal" de acuerdo al marco legal de algunos países, lo que implicará considerar temas relacionados con la protección de datos personales y la privacidad de las personas (Ver Marco Legal y Normativo).
El monitoreo de las condiciones del tránsito en tiempo real a través de vehículos sonda y otras fuentes de datos es la base para la gestión del tránsito y de incidentes. Los aspectos relacionados con sistemas ITS tienen una complejidad creciente, combinando equipamiento, software y comunicaciones a fin de proveer servicios para el transporte (Ver Gestión de la Implementación de ITS).
Las redes de comunicaciones resultan críticas para la oportuna recolección de datos y su distribución a los sistemas de operación, a sus componentes funcionales y a los usuarios de la red de carreteras. Las distintas instancias de comunicaciones de la arquitectura del sistema están afectadas al preciso y oportuno intercambio de información entre los diferentes componentes del sistema que sostienen la soluciones de transporte (Ver Qué significa Arquitectura ITS?). Temas comunes a varios de los recursos y actividades del Centro de Control de Tránsito (CCT) son:
A fin de garantizar que el CCT tenga una completa y continua imagen de la red vial, los servicios de comunicaciones deben ser confiables. Esto significa que deben estar disponibles la mayor parte del tiempo y tener la capacidad de responder a los requerimentos de las diferentes aplicaciones. Las condiciones ideales serían que cada interfaz cumpla las normas de comunicación de pública disponibilidad que son observadas por una red competitiva de proveedores, a fin de asegurar la escalabilidad de la arquitectura de comunicaciones.
La comunicación de datos es necesaria para la transmisión de voz, imágenes de video y otros datos de las cámaras de los CCTV, detectores de tránsito, estaciones meteorológicas, teléfonos de emergencia (postes SOS) y los sistemas de monitoreo de túneles. Las comunicaciones también juegan un papel central en la distribución de la información para la gestión de una autopista. Las tecnologías más difundidas son:
La arquitectura de comunicaciones identifica dispositivos, controladores instalados en la carretera, centros de comunicación intermedios y equipamiento requerido en el CCT. Una elaborada arquitectura de comunicaciones permite su expansión para, por ejemplo, el agregado de nuevas cámaras del CCTV (incluyendo cámaras de alta definición), detectores ubicados en otras carreteras y otros servicios de voz y datos.
Es necesaria una adecuada gestión de la red de comunicaciones y su seguridad a fin de sostener el adecuado rendimiento de los vínculos de comunicaciones y proteger la inversión realizada en el sistema de comunicaciones. La red de comunicaciones debe ser también el recurso que permita la distribución de advertencias o instrucciones a los usuarios de la carretera, a través de Carteles de Mensajes Variables (VMS) fijos y móviles, la red de radiodifusión de la carretera y otras señales de advertencia. Todo esto debe tenerse presente en el momento de definir las especificaciones de la red de comunicaciones.
Una efectiva gestión del tránsito se apoya en una efectiva comunicación entre los diferentes organismos involucrados. Esto no siempre es posible como consecuencia de diferencias en las responsabilidades organizativas y la falta de uso de protocolos de comunicaciones abiertos, no propietarios, a menudo porque las interfases implementadas no están basadas en las normas disponibles.
El equipamiento de sensado, tal como espiras y cámaras de CCTV, y las aplicaciones con las que interactúan definirán los requerimientos de las red de comunicaciones y pueden sufrir restricciones al disponer de un ancho de banda limitado. Típicamente los datos son recolectados y enviados a una estación central. Por ejemplo:
Cada vez son más comunes las redes de comunicaciones que utilizan sistemas y componentes de video IP y de voz sobre IP (VoIP), que dan apoyo a la gestión de redes viales basada en servicios multimedia. Es necesaria la existencia de normas a fin de posibilitar la interoperabilidad entre interfases. En el caso ideal, el equipamiento instalado en la carreterra debería cumplir con las normas de comunicación de campo al Centro de Control de Tránsito (CCT), tales como las normas de autoría del NTCIP (21xx, 22xx y 23xx), de la Dirección General de Movilidad y Transporte (Comisión Europea) (DATEX), ISO (TC204), CEN (TC278) y del Departamento de Transporte de China (serie de Normas JT/T).
Las cámaras de un Circuito Cerrado de Televisión (CCTV) son un recurso generalizado para el monitoreo del tránsito y el seguimiento de incidentes. CCTV digitales con software de procesamiento de imágenes puede también ser utilizado para medir flujos de tránsito, categorizar vehículos y detectar, verificar y gestionar incidentes. En algunas regiones de Sudáfrica se las utiliza a fin de detectar entre el 80% y el 85% de los incidentes que ocurren en las principales carreteras. Como medio para el monitoreo de una red vial el valor de un CCTV es incomparable porque brinda a los operadores del centro de control una confirmación visual del incidente.
En general las cámaras de un CCTV tienen interfases de comunicación análogas o IP (Internet Protocol) . Las cámaras con interfases IP pueden verse afectadas por la compresión de imágenes (tal como MPEG-4) pero tienen mayor flexibilidad a la hora del diseño y dimensionamiento de un sistema de CCTV. Si se utilizan cámaras IP de alta resolución, la capacidad de la red de comunicaciones debe igualar la que demanda la salida de datos de cada cámara, y está puede ser tan alta como 4Mb/seg. Alternativamente las características de las cámaras deben especificarse de forma tal de balancear la calidad de imagen con la cantidad de cuadros por segundo a transmitir. Algunas cámaras tiene la capacidad de ser configuradas de forma de disminuir la calidad de su imagen y los cuadros por segundo transmitidos.
A medida que una red vial se extiende aumenta la necesidad de optimizar su gestión. La instalación y utilización de tecnologías y equipamiento para la detección de vehículos y la captura de datos dinámicos adicionales puede ser de gran ayuda. La captura, análisis e interpretación de estos datos lleva por si misma a su procesamiento por computadoras, permitiendo que el estado de la red vial sea fácilmente interpretado. La información producida como resultado de la integración y análisis de los datos es fundamental para la gestión de las redes de carreteras (Ver Actividades operación).
Los beneficios de la integración y análisis de los datos aumentan en la medida que la cobertura de los detectores puede extenderse a otras regiones que se encuentran bajo la responsabilidad de otros organismos de control del tránsito. La gestión de tránsito en un corredor vial que incluye rutas nacionales, secundarias (provinciales) y municipales, podría beneficiarse mediante intercambio de datos de sensores, informes de tránsito e interpretación de la información entre los operadores de los diferentes centros de control de tránsito.
Hay una variada gama de tecnologías de detección que tienen diferentes niveles de precisión, confiabilidad, tasas de actualización y contenido de datos. El proceso de integración y análisis de datos produce su filtrado, la compensación de errores, su normalización y su fusión con otros flujos de datos, lo que brinda una imagen del estado de un tramo de una carretera o de la red de carreteras, lo que resulta de suma utilidad para su gestión.
El objetivo del proceso de integración y análisis de datos, también conocido como fusión de datos, es estimar o predecir las características del tránsito tales como el valor actual/futuro/medio de la velocidad de circulación de los vehículos, la clasificación de los vehículos y su volumen, asi como también información ambiental y otros datos de interés para los viajeros.
Una red de detectores distribuidos brindará una visión más precisa del estado de la red vial de la que es posible obtener a partir de la información registrada por unos pocos detectores. Análisis sofisticados permiten:
Como se muestra en la figura de abajo, la integración y análisis de datos está relacionado con la Sub-función 2 de la Arquitectura Funcional de un servicio. Hay varias estrategias diferentes para la integración de datos en tiempo real a fin de predecir las condiciones del tránsito y brindar información de tiempos de viaje. En general incluyen la validación y certificación de los datos. El resultado da una medida del Nivel de Servicio (LoS) de la red supervisada (Ver Evaluación de Proyectos).
Cadena de información. Reproducida con autorización del EasyWay Consortium (http://www.easyway-its.eu), un proyecto trans-Europeo co-financiado por European Commission.
Las variables de tránsito más comunes pueden ser registradas considerando todo tipo de detectores, fijos y móviles, e incluyen:
Información adicional puede incluir: estadística de datos históricos de tránsito, detalle de eventos planificados, cierre de calzada, desvíos, etc.
La integración y el análisis de datos depende de una red de dispositivos de medición (estáticos, móviles o una combinación de ambos) y mediciones de vehículos sonda. El proceso tiene en cuenta las caracteríticas de cada tipo de detector al estimar el estado del tránsito en la red.
Puede ser necesario pre-procesar los datos medidos a fin de corregir errores conocidos, disponibilidad y desviaciones de las mediciones, actualizar los rangos comprendidos (datos recientes) y área de cobertura (pequeña o grande). Las metodologías más utilizadas son:
Puede ser necesario ir refinando progresivamente los datos medidos e incluir fuentes adicionales a fin de mejorar la precisión y confiabilidad de los datos. Generalmente este proceso comprende:
Monitoreo de las condiciones de tránsito y tiempos de viaje. Reproducido con autorización del EasyWay Consortium (http://www.easyway-its.eu.) un proyecto trans-Europeo co-financiado por la European Commission.
El análisis de los datos recogidos por una red distribuida de sensores se puede extender más allá de la simple detección vehicular, a predecir congestiones, a optimizar la temporización de las señales de tránsito de un sistema semafórico urbano o a la detección de incidentes. Por ejemplo, una interrupción en el flujo de tránsito sería inmediatamente detectada por una rápida disminución del caudal de tránsito y por el desbalance entre los detectores ubicados antes del lugar del incidente y los ubicados después del lugar del incidente.
La calidad de la información de tránsito basada en una red de sensores de diferentes características y configuraciones, depende sustancialmente de la calidad de los datos recibidos de cada dispositivo o sistema de medición.
Cada tecnología de medición tiene sus propias caracteríticas, incluyendo su precisión (cuan cercanas a la realidad son sus mediciones), su confiablilidad y su disponibilidad (porcentaje de tiempo que el dispositivo está operativo y en condiciones de proveer datos confiables).
El dispositivo podría tener un reloj interno, el cual podría:
El proceso de integración de datos puede requerir completar datos faltantes, ajustar diferencias de tiempo y eliminar el efecto de lecturas erróneas que hayan sido detectadas. El objetivo es obtener una comprensión precisa de las condiciones de tránsito predominantes. Simultaneamente el proceso debe ser sensible a anomalías que podrían evidenciar la ocurrencia de un incidente. Por ejemplo: una cámara del CCTV puede compensar la falla de otra si están ubicadas de manera que sus áreas de cobertura de la carretera estén solapadas. De similar forma, mediciones basadas en vehículos sonda pueden complementar las de detectores fijos así como extender el área de cobertura de detectores fijos.
En muchas regiones los CCTV han sido la principal fuente de datos para los operadores de tránsito. A medida de que cobertura de los CCTV aumenta, la utilización de sistemas de Detección Automática de Incidentes (DAI) se convierte en una herramienta de gran valor para los oficiales de tránsito como un recurso especializado de análisis de datos que extiende la capacidad de la operaciòn manual.
El proceso de captura de datos puede incluir información que, cuando es utilizada sóla o combinada con otra información, será considerada "información personal" según el marco legal de algunos países, dando lugar a la consideración de temas relacionados con la protección de datos y la privacidad. (Ver Marco Legal y Normativo)
El comportamiento del tránsito se hace cada vez más complejo a medida que la red de carreteras se amplía a fin de satisfacer la demanda o facilitar el acceso a ella. Mayores niveles de congestionamiento en tramos de la carretera implican que eventos no planificados puedan tener impacto más allá del área de ocurrencia del incidente. Esto puede significar un gran riesgo para la seguridad de las personas así como producir pérdidas económicas (Ver Incidentes de Tránsito).
La Detección Automática de Incidentes (DAI) utiliza computadoras para monitorear permanentemente las condiciones del tránsito y detectar incidentes o colas de vehículos. Las redes de carreteras equipadas con detectores de variadas características y cámaras de CCTV son la base para un continuo monitoreo automático del estado de la carretera. Los detectores son instalados para proporcionar datos de velocidad, ocupación y flujo de tránsito con el fin de colaborar en la operación de la carretera. Sus datos pueden ser utilizados para alertar a los operadores del Centro de Control de Tránsito (CCT) acerca de condiciones de tránsito irregulares y detectar incidentes más rápidamente que en forma manual, y de esa forma permitir una gestión más efectiva de la red.
Se estima que por cada minuto que se anticipe la detección, verificación y resolución de un incidente, se ahorran cinco minutos en el tiempo de normalización del flujo de tránsito. La utilización de sistemas DAI puede mejorar la seguridad en la carretera al permitir una más rápida respuesta y atención de víctimas de un accidente, especialmentre en la critica primer hora (conocida también por los servicios de atención de emergencias como la "hora dorada").
La gestión de incidentes comprende la implementación de un conjunto de acciones sistemáticas, planificadas y coordinadas, el despliegue de recursos para la prevención de accidentes en situaciones potencialmente peligrosas y la gestión del incidente en forma rápida y segura. Ellas son componentes fundamentales del sistema de apoyo de la toma de decisiones de operación de tránsito en las redes viales urbanas e interurbanas y su infraestructura de puentes y túneles (Ver Planificación de la Respuesta ante Incidentes).
En el corazón de un sistema de Detección Automática de Incidentes (DAI) existen filtros y algoritmos programados para buscar y reconocer en forma automática una variedad de ocurrencias. Los operadores pueden validar la ocurrencia del incidente utilizando métodos convencionales, tales como cámaras de CCTV e información proveniente de otras fuentes, tales como reportes de la policía y de los servicios de atención de emergencias desde el lugar del incidente.
Los sistemas DAI utilizan los datos disponibles enviados por los sensores de tránsito y las imágenes transmitidas por las cámaras de CCTV para monitorear continuamente las condiciones del tránsito, detectando aquellos comportamientos del mismo que indiquen la posible ocurrencia de un incidente. Cuando el sistema detecta un posible incidente, puede alertar a los operadores de tránsito de forma que inicien el procedimiento de Administración de Incidentes (AI) e implementen acciones de respuesta predefinidas a fin de advertir a los conductores y otros usuarios. La DAI es un recurso efectivo para mejorar la detección de incidentes. Al permitir la rápida detección de incidentes, normalmente en unos pocos segundos, y procesar un mayor flujo de imágenes que un operador, complementa el monitoreo manual de una red de carreteras.
Las fuentes más difundidas de datos básicos para la DAI son las espiras magnéticas y las cámaras de CCTV, más allá de que exista una gran variedad de tecnologías alternativas que puedan ser utilizadas (Ver Detección vehicular). El equipamiento, sensores y cámaras de CCTV se utilizan tanto para la detección de incidentes como para la gestión diaria de una red de carreteras.
La DAI depende de la interpretación de información registrada por la red de detectores de tránsito: ocupación y velocidad de los vehículos, volumen de tránsito. El Algoritmo de Detección de Incidentes (ADI), a menudo utilizado en combinación con el sistema DAI, debe ser ágil y preciso, con baja tasa de errores, a fin de asegurar la confiabilidad del DAI. Típicamente los ADIs que dependen de una determinada red de sensores de tránsito, incluyen:
Cualquiera sea el algoritmo seleccionado, necesita ser calibrado y adaptado a las características de los distintos tipos de sensores disponibles. Puede resultar ventajoso utilizar en forma simultánea múltiples ADIs que tengan características complementarias o dedicar diferentes ADIs a diferentes escenarios. Para asegurar su precisión, los datos provenientes de sensores individuales deben ser filtrados antes de ser utilizados por el ADI (Ver Análisis y Agrupación de Datos). Cuando se detecta un incidente los operadores pueden tomar información adicional de otras fuentes, tales como cámaras de CCTV, y aplicar su propio criterio para validar manualmente la ocurrencia de un incidente.
Un ADI puede aplicarse a flujos de imágenes de video existentes. El ADI puede encontrarse integrado dentro de una cámara de CCTV o aplicado a un grupo de cámaras para permitir la detección de eventos individuales, tales como vehículos detenidos (tal como se ve en la siguiente imagen), escombros sobre la calzada y vehículos circulando en forma errática o en contrasentido/contramano. DAIs basados en video detectan eventos visualmente dentro de una imagen, no sólo en los carriles de circulación sino también en las banquinas y áreas de refugio ante emergencias, independientemente del material de la superficie de la calzada (concreto, asfalto, grava/ripio o metal).
Detección de un vehículo detenido – Autopista interurbana
La DAI depende de la existencia de una cobertura completa por sensores y/o cámaras de CCTV de la red de carreteras a ser monitoreada. La precisión y cobertura geográfica de la DAI puede mejorarse si se instalan sensores y cámaras adicionales.
Los sensores de tránsito instalados con el propósito de vigilancia o el monitoreo general del tránsito pueden no ser adecuados para la DAI por diferentes razones: los sistemas de espiras magnéticas pueden detectar el tránsito pero no pueden detectar variaciones en su velocidad, las cámaras de CCTV existentes pueden no tener la capacidad de procesamiento de imágenes. En la mayoría de los casos sensores adicionales serán necesarios a fin de asegurar la detección confiable de incidentes (Ver Detección vehicular).
Las imágenes registradas por una cámara de CCTV dedicada a la DAI pueden ser utilizadas para proporcionar información confiable de ocupación, flujo y velocidad, mientras que cumplen asimismo su propósito básico de vigilancia, permitiendo a un operador validar un incidente informado por el ADI.
Para una estrategia de detección automática de incidentes basada en CCTV, hay una variedad de cuestiones que considerar:
En condiciones de visión nocturna o en lugares donde la iluminación no es confiable, las cámaras infrarrojas son efectivas en lo que hace a la detección de vehículos, peatones o animales en la carretera. Las cámaras infrarrojas también se desempeñan mejor en condiciones de niebla, por lo que resultan útiles para el monitoreo del tránsito.
Tanto si se instalan cámaras nuevas como si se utilizan cámaras existentes, las imágenes de incidentes grabadas con anterioridad pueden ser utilizadas para probar el rendimiento del sistema DAI en diferentes condiciones, tipicamente descriptas por tres parámetros:
Si las banquinas están diseñadas como carriles de circulación adicionales sobre una base de tiempo de circulación parcial, es necesario un sistema DAI como parte del sistema de apoyo para la toma de decisiones a fin de garantizar la seguridad de los usuarios de la carretera. Por ejemplo: si se detecta un incidente en una banquina durante el periodo de circulacion por banquinas, debe advertirse a los vehículos que se acercan e impedir la circulación por la banquina en forma automática o en forma manual supervisada.
Una demanda excesiva de tránsito puede generar una interrupción en el flujo de tránsito, resultando en la formación de colas con el consiguiente riesgo de colisión de los vehículos u otros incidentes. El ADI debe poder detectar colas excesivas no recurrentes en comparación con el flujo normal de tránsito ajustado a la hora del día, día de la semana y periodos de vacaciones.
Pueden utilizarse redes de cámaras de CCTV existentes para la DAI, más allá de que será necessario contar con un decodificador de video para preparar el video para el análisis computacional. Dependiendo del proveedor, muchas cámaras de CCTV existentes, incluyendo aquellas con funciones PTZ, pueden brindar imágenes de video aptas para la funcionalidad de DAI. Es probable que las cámaras existentes hayan sido instaladas para vigilancia y puedan no ser apropiadas para el procesamiento de imágenes que es necesario para la DAI. Deberán ser reubicadas a fin de asegurar una alta precisión en la detección y eliminar el efecto del reflejo de la luz: de las luces de los vehículos, en la superficie mojada de la carretera, en condiciones de baja iluminación.
Espiras magnéticas instaladas bajo la superficie de la calzada o detectores pasivos instalados a un costado de la carretera están en condiciones de proporcionar una visión integral del flujo de tránsito en una red vial, pero puede ser dificil interpretar el impacto de las condiciones del tránsito en cada vehículo individualmente. La detección de un vehículo identificado a medida que circula a través de puntos conocidos de la red de carreteras puede ser utilizada como una medición del tránsito.
El monitoreo con vehículos sonda está emergiendo como una tecnología crítica que complementa los sensores fijos, las cámaras de CCTV y los informes específicos, mientras proveen información de la velocidad y el flujo de tránsito en un tramo de la carretera. El monitoreo de una red vial es realizado tradicionalmente con detectores fijos como las espiras inductivas y cámaras de CCTV, instaladas estratégicamente en ubicaciones donde se registran los mayores volúmes de tránsito (Ver Detección vehicular). Esto se complementa con informes específicos de la policía, los servicios de atención de emergencias y del público en general, los que contribuyen al desarrollo de una visión integral de la red vial (incluyendo rutas secundarias), pero el costo de monitoreo de grandes áreas a menudo es prohibitivo.
El monitoreo con vehículos sonda consiste en equipar un vehículo de forma de monitorear el tiempo de viaje, por ejemplo siguiendo los rastros de firmas de Bluetooth entre sucesivos puntos o utilizando sistemas satelitales de navegación global embarcados (GNSS). Los datos de velocidad y tiempo de viaje punto a punto se almacenan y transmiten al centro de control a fin de:
Los vehículos sonda pueden generar información más detallada del impacto de las condiciones del tránsito al proporcionar los datos para calcular, por ejemplo:
Un vehículo sonda debe poder ser confiable e inequívocamente identificado en más de un punto fijo. Por ejemplo:
Las tecnologías de detección instaladas a lo largo de las carreteras hacen posible la detección de un mismo vehículo en diferentes puntos de la red, lo que lo convierte en un vehículo sonda. Para ello los vehículos deben tener un medio de identificación específica, tal como un número de identificación (patente) legible, un dispositivo TAG de radiofrecuencia (RFID TAG) o tratarse de vehículos que lleven un dispositivo (teléfono celular, sistema de navegación satelital, computadora o dispositivo multimedia portátil) con un trasceptor Bluetooth que pueda ser detectado. Los vehículos sonda pueden categorizarse como "pasivos" o "activos", aunque en algunos casos esta distinción puede resultar arbitraria:
Las técnicas de Medición con Vehículos Sonda se han desarrollado de forma de asegurar que todos los datos recolectados se combinen para estimar un rendimiento promedio de cada tramo de la red vial pero que no sea posible su identificación personal.
Las tecnologías más difundidas de monitoreo con vehículos sonda pueden ser divididas en las de detección por dispositivos instalados en la carretera y las de dispositivos móviles. Podemos mencionar como ejemplos:
Los sistemas satelitales embarcados son a menudo integrados a las aplicaciones de gestión de flotas en el caso de operaciones de carga y comerciales. Estos vehículos frecuentemente circulan a través de carreteras de importancia y pueden ser una adecuada flota de vehículos sonda para cubrir la red vial (Ver Transporte Comercial y de Mercancías). La tecnología satelital también puede ser utilizada para el cobro de peaje a los usuarios (Ver Pago Electrónico).
En general, cuanto mayor sea la cantidad de vehículos sonda, mejor será la calidad y precisión de la información obtenida. Pequeñas muestras de vehículos sonda pueden no tener una gran precisión en relación con una carretera en particular o con un red vial específica. El comportamiento de un único vehículo, por ejemplo un microomnibus, puede no reflejar el flujo de tránsito real, por lo que es importante que los vehículos sonda sean un porcentaje importante del total de vehículos circulantes a fin de alcanzar los niveles de precisión requeridos.
Un estudio del Departamento de Transporte de Washington (WSDOT) sugiere que muestras tan pequeñas como cuarenta y cinco (45) vehículos sonda por día, con intervalos de muestreo de treinta (30) minutos y equipados con dispositivos de radiofrecuencia (RFID TAGs), podría producir datos útiles en relación con la ocurrencia, duración, gravedad y frecuencia de una congestión. Los tamaños de las muestras de vehículos sonda variaban dependiendo de la red vial local y el patrón de comportamiento del tránsito y otros factores.
En forma creciente los usuarios son informados acerca de las condiciones de la red vial antes y durante un viaje a través de mensajes en las redes sociales y sistemas de navegación de terceros. Pueden recibir informes de tránsito de otras fuentes, como estaciones públicas de radiodifusión, alertas a teléfonos celulares (Twitter, Weibo u otras redes sociales) y aplicaciones de navegación de terceros. Los responsables del tránsito pueden monitorear servicios de mensajería como Twitter (Sudáfrica) y Weibo (China) en la búsqueda de información de tránsito que pueda complementar la proporcionada por los detectores vehiculares fijos.
La disponibilidad, resguardo y uso de datos de los usuarios genera cuestiones legales e institucionales relacionadas con la privacidad de las personas y con el almacenamiento, propiedad y compartimiento de los datos (Ver Marco Legal y Normativo).
Las mediciones de los detectores fijos y de los vehículos sonda proporcionan visiones complementarias del comportamiento de una red vial mediante la observación a lo largo de ella y el monitoreo pasivo de vehículos individualmente. La mayor parte del tiempo estas técnicas resultan adecuadas para la gestión del tránsito. Los sistemas DAI pueden mejorar su efectividad en lo que se refiere a siniestros viales y eventos planificados. Otras fuentes de datos que pueden colaborar con una mejor gestión de la red vial son:
Durante la ocurrencia de un incidente la mezcla de información disponible para los operadores de la carretera es probable que cambie, con la recepción de mayores cantidades de información tanto de fuentes conocidas (confiables) como dudosas (no confiables). Parte de la nueva información recibida puede entrar en conflicto con la conocida hasta ese momento, poniendo en evidencia un cambio de circunstancias o un nuevo incidente sin relación con el anterior. El uso y administración efectiva de todas las fuentes de datos resulta crítica para la efectiva operación de la red vial, especialmente durante el proceso de gestión de un incidente.
Un correcto diseño de la gestión de la operación del tránsito desde el punto de vista de la relación costo-beneficio debe reconocer e identificar la existencia de otras fuentes de datos y proporcionar los medios para incluirlas en su estrategia de gestión de tránsito e incidentes. Más allá de los responsables y operadores de una carretera, otras fuentes y propietarios de datos comprenden:
La siguiente figura describe el rol de otras partes involucradas en el proceso de recolección de datos de tránsito, junto con los operadores de la carretera. A título de ejemplo:
Cualquiera sea la fuente que proporciona los datos, el operador debe asignarle un nivel de confiabilidad de manera tal que pueda establecer prioridades en la consideración de las distintas fuentes, así como asegurar que puede depender de esa fuente específica. En el caso de acuerdos de intercambio de datos entre organizaciones, los roles y responsabilidades de cada una de las partes deben estar claramente definidas, formalmente documentadas (quizás en un Memorando de Entendimiento) y aceptadas por cada una de ellas. El operador de la red vial también necesitará desarrollar políticas y procedimientos para administrar informes recibidos del público y registrarlos en el manual de operaciones para conocimiento de su personal.
Modelo organizativo y relación con otras partes involucradas. Reproducido con autorización de EasyWay Consortium (http://www.easyway-its.eu.) un proyecto trans-Europeo co-financiado por la European Commission.
La variedad de formatos de datos y la confiablidad que puede darse a las distintas fuentes se corresponde con la variedad de las otras fuentes de datos disponibles. Tanto para los países desarrollados como para los que se encuentran en vías de desarrollo, las fuentes de datos con mejor relación costo-beneficio son las existentes, pero es importante verificar que si fueron diseñadas con otro propósito (como los sensores de pesaje en movimiento) sean confiables y adecuadas. Puede no ser relevante una definición estricta de las fuentes de datos y el operador de tránsito necesitará prudencia y criterio para evaluar la información recibida de ellas. Cualquiera sea la fuente de datos, debe incluir mínimamente información de ubicación y fecha y hora.
Cuando se requiera información adicional para mejorar la operación del tránsito o la gestión de incidentes, pueden ser distribuidos observadores en ubicaciones específicas a fin de recolectar datos a través de encuestas, informar acerca del comportamiento del tránsito en el caso de eventos planificados, proporcionar información de voz en tiempo real (utilizando teléfonos celulares o radios privadas móviles) o computadoras portátiles en el lugar del incidente.
Es deseable la normalización de los formatos de datos, protocolos e interfases de comunicación a fin de evitar interpretaciones erróneas o conflictos entre organizaciones, como por ejemplo entre quien proporciona los datos (Centro de Control de Incidentes de la Policía) y quien los recibe (Centro de Control de Tránsito - CCT).
Recurrir a una norma técnica puede ayudar en el caso que sea necesaria una interfase a fin de que el CCT pueda agregar nuevas fuentes de datos fácilmente, tanto si los datos fueran provistos por otro sistema (Centro a Centro - C2C) o directamente desde un dispositivo instalado en la carretera (Centro a Campo - C2F). Como ejemplos pueden incluirse:
Existen muchas tendencias globalizadas que es probable que estimulen la innovación así como la adopción de nuevas tecnologías, sistemas, aplicaciones y cadenas de información para el monitoreo de las redes viales. Algunos de los que serán los elementos tecnológicos, aplicaciones y de organización del futuro en la supervisión de las redes viales ya están siendo implementados aunque su utilización no está generalizada. Están teniendo su impacto las innovaciones en las comunicaciones inalámbricas, el uso creciente de los teléfonos celulares y los avances en el diseño de automóviles. Por ejemplo: los teléfonos inteligentes particulares son utilizados para informar a los usuarios de la carretera acerca de modificaciones en las condiciones del tránsito, y sensores en los vehículos se utilizan para detectar incidentes (Ver Futuros ITS).
La instalación de más sensores permite a los Centros de Control de Tránsito (CCT) beneficiarse con una imagen más actualizada y detallada de las condiciones de tránsito, complementando a los detectores fijos y cámaras de CCTV. A fin de atender múltiples servicios en complicados entornos urbanos y autopistas interurbanas, está aumentando la utilización de redes de comunicaciones fijas e inalámbricas de alta disponibilidad, gran ancho de banda y compatibilidad con normas.
Tradicionalmente los Sistemas Inteligentes de Transporte (ITS) se han orientado a aplicaciones basadas en la infraestructura o en los vehículos, a menudo impulsados por los gobiernos y los fabricantes de vehículos. Las recientes Innovaciones en la telefonía celular, como la navegación, la imagen y múltiples módulos de radiocomunicación de corto alcance, ya están siendo integradas en teléfonos de bajo costo. Esto pone al alcance de los usuarios tecnologías que les permiten detectar algunas condiciones de su entorno de circulación e interactuar con él. Este es uno de los aspectos más importantes de las aplicaciones de monitoreo de una red vial.
Las iniciativas de comunicación Vehículo a Infraestructura (V2I) que están operativas en los EEUU, Europa y Japón proporcionan a todos los vehículos el potencial de realizar funciones de vehículos sonda para los proveedores de servicios del sector privado y los responsables de la gestión del transporte público. Será el desafío administrar toda esta información, recolectada para un área cada vez más grande. Innovaciones en herramientas de visualización, tales como la Inteligencia Artificial y los Sistemas Expertos basados en el conocimiento (KBEST) ya están siendo comercializados, brindando asistencia cada vez más valiosa a los operadores de los Centros de Control de Tránsito (CCT) para el monitoreo del estado de la red vial, cualquiera sea el origen de los datos.
La combinación de comunicación Vehículo a Vehículo (V2V) y Vehículo a Infraestructura (V2I) significa que los usuarios de la carretera estarán en condiciones de compartir los datos recogidos por sus propios sensores (tales como velocidad, adhesión a la calzada, temperatura de la calzada o formación de colas) con un centro informatizado para su interpretación o su transmisión directa a otros vehículos. Aún vehículos sin sensores puede tener la capacidad de transmitir información de las condiciones de la carretera, recogida a través del equipamiento de monitoreo del propio vehículo basada en sencillos indicadores tales como el encendido de los focos antiniebla que indicarían la existencia de niebla o la utilización prolongada del lavaparabrisas que indicaría una fuerte lluvia. Los datos recolectados por una cantidad suficiente de vehículos (con o sin sensores) permitirían obtener una visión precisa del caudal, velocidad y las condiciones del tránsito.
Podemos incluir entre las partes interesadas en la recolección de datos de tránsito a:
Las nuevas posibilidades para la recolección de datos de tránsito de una red vial y su utilización por parte de los usuarios no hace más que enfatizar la necesidad de cooperación entre organizaciones en lo que se refiere al intercambio de datos (Ver Otras Fuentes de Monitoreo). De esta forma, un modelo estructurado para la recolección e interpretación de datos de tránsito en el que las interfases y responsabilidades estén bien definidas está siendo complementado por nuevas fuentes y análisis de datos entre usuarios y terceras partes, en el que el CCT tiene poca o ninguna influencia en la calidad de los datos o en su utilización.
Las redes sociales y los proveedores de servicios de navegación ya proveen a los usuarios de la carretera con información de tránsito específica para la ubicación del usuario en tiempo real, basada en información globalizada. Los datos de estas fuentes pueden mejorar la efectividad de la operación del tránsito y la gestión de un incidente con un costo menor que el de las inversiones directas en sistemas de medición. Esto es especialmente útil para el operador de la carretera:
Mientras que la información globalizada puede proporcionar información de tránsito en tiempo real a un bajo costo, el nivel de detalle depende de la densidad del número de sensores móviles. En los periodos fuera de las horas punta y cuando es baja la proporción de la multitud de conductores que proporciona datos útiles, menor será la cantidad de información disponible. Los operadores de las carreteras deben tener presente que los algoritmos de análisis desarrollados por terceras partes con objetivos comerciales pueden no ser consistentes con el enfoque requerido para la gestión del tránsito o la detección de incidentes.
El operador de una carretera debe tener en cuenta que es responsable frente a todos los usuarios, no solamente ante aquellos que poseen teléfono móviles inteligentes o vehículos equipados con sensores embarcados.
Los sensores fijos que pueden ser instalados a lo largo de una red vial son cada vez más precisos y están disponibles a bajo costo. A fin de optimizar el uso del presupuesto disponible se están desarrollando mejores métodologías de planificación. Estas reconocen que la estrategia de detección y la confiabilidad de los detectores tendrán influencia en la definición de la ubicación en que los detectores serán instalados. Por ejemplo: la estrategia de planificación óptima para el monitoreo de tiempos de viaje requiere una distribución amplia de detectores, mientras que la medición de flujo de tránsito exigiría una mayor concentración de detectores a fin de asegurar la suficiente cobertura y redundancia (para tener capacidad de recuperación ante una falla del equipamiento).
La inversión requerida para la instalación de nuevas redes de sensores está impulsando el desarrollo de sensores combinados. Por ejemplo:
La transferencia de información desde este tipo de dispositivos requiere una forma de comunicación de bajo consumo y el desarrollo de una red móvil específica (MANETS). Esto habilitará la transferencia de datos entre sensores ubicados a corta distancia uno del otro y a receptores fijos instalados a los lados de la carretera. En áreas urbanas densamente pobladas una red de sensores de vehículos o de las condiciones climáticas puede ser instalada con una buena relación costo-beneficio.
Extendiendo la visión hacia el futuro, la combinación de redes móviles específicas (MANETS) con diminutos sensores y la recolección de alguna forma de energía del entorno, podrá algún día resultar en ‘polvo inteligente’. Esta tecnología emergente consiste en un sistema de delgados sistemas microelectromecánicos (MEMS) que pueden detectar la luz, vibraciones, temperatura, magnetismo o componentes químicos. En el futuro ellos estarán embebidos en materiales tales como las pinturas blanca y amarilla utilizadas como señalización horizontal para separar los carriles de una carretera.
Este tipo de sensado y comunicaciones embebidas (a través de receptores inalámbricos fijos instalados a lo largo de la carretera) puede mejorar aún más la visibilidad de las condiciones locales del tránsito que tiene un Centro de Control de Tránsito (CCT).
Sistema de multisensado en una carretera
Ojo de gato inteligente, incluyendo señal de LED e interfase externa
Ojos de gato inteligentes - Delimitación activa de carril de circulación
Ojos de gato inteligentes. Simulación
La creciente variedad y cobertura geográfica de sensores fijos y móviles representan un gran desafío para un Centro de Control de Tránsito (CCT) en la interpretación de los datos y la rápida toma de decisiones para una adecuada respuesta. Esto es así especialmente cuando las condiciones del tránsito cambian repentinamente como consecuencia de una incidente. La Inteligencia Artificial (IA) está siendo probada a fin de optimizar la sincronización de señales de tránsito, hacer un mejor uso de la capacidad disponible de una carretera y reducir el impacto del tránsito en el medio ambiente (Ver Inteligencia en Transporte).
Los llamados Sistemas Expertos Basados en el Conocimiento son capaces de mantener un modelo de referencia de las condiciones de tránsito normales en cualquier sitio de la red vial y en el caso de un incidente pueden proporcionar en forma inmediata recomendaciones de planes de tránsito alternativos. Están siendo sometidos a pruebas en Londres y se espera sean utilizados en Hong Kong como parte del Sistema de Gestión de Tránsito e Incidentes (TIM) (Ver PDF 3202 Case Study Traffic & Information Management (TIM) System, Transport Department (Hong Kong)).
Entre otras tendencias se pueden incluir: