RNO/ITS - PIARC (Asociación Mundial de Carreteras)
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ayuda al conductor

Autor Valerie Shuman (Schuman Consulting Group, USA) traducido al español por Luis Guillermón

Los sistemas de ayuda al conductor están diseñados para monitorear el ambiente de conducción y de influir en las acciones de los pilotos. En algunos casos, pueden intervenir para modificar las tareas del piloto. Estos sistemas ayudan activamente a los conductores a controlar el vehículo. Pueden alertar a los conductores sobre riesgos inminentes o malas maniobras (intencionales o no intencionales) - o fisicamente prevenir la conducción peligrosa (por ejemplo, limitando el exceso de la velocidad).

Los sistemas de apoyo al conductor pueden implementar en diferentes maneras, incluyendo:

  • autonoma (incluído totalmente en el vehículo)
  • conectado (recibiendo información desde fuera del vehículo
  • coordinado (trabajando coordinadamente entre el vehículo y otros vehículos y dispositivos de carretera - específicamente con sistemas de control del tránsito)

El abaratamiento del costo de la tecnología vehicular y la proliferación de teléfonos inteligentes ha ampliado significativamente la disponibilidad y diversidad de los sistemas de ayuda al conductor. Se dividen en dos grupos:

  • Sistemas de Aviso brindan al conductor información útil y alertas de advertencia
  • Sistemas de Alerta y Control toman el control parcial o total del vehículo en situación críticas de seguridad

Sistemas de Aviso

Los sistemas de aviso se dividen en tres grandes categorías:

  • Servicios de información pre-viaje y en-viaje - como navegación, guiado en rutas y respuesta al conductor (Ver Información Previa al Viaje y Información en Ruta)
  • Servicios al conductor - como asistencia en ruta y llamadas de emergencia - y varias aplicaciones de teléfonos inteligentes y servicios locales de apoyo a los viajes y transporte (Ver Servicios Basados en la Localización)
  • datos de sonda (Ver Monitoreo por Vehículos Sonda)

Los sistemas de aviso tienen como objetivo la asistencia al conductor para realizar sus viajes de manera eficiente y segura - evitando la ocurrencia de problemas y ayudando a los donductores a tomar decisiones a lo largo del camino.

Sistemas de alerta y control

Los sistemas de Alerta y Control se dividen en cuatro grandes categorías:
  • sistemas de alerta (Ver Sistemas de Alerta)
  • sistemas de carreretras con vehículos coordinados (Ver Sistemas Coordinados de Autopista - Vehículo)
  • conducción parcialmente automatizada (Ver Conducción Parcialmente Automatizada)
  • conducción totalmente automatizada (Ver Conducción Totalmente Automatizada)

Los sistemas de Alerta y Control pueden brindar avisos para mejorar en el comportamiento del conductor (por ejemplo, para fomentar la conducción ecológica o para contrarrestar el cansancio del conductor) o tomar medidas para hacer más fácil la tarea de conducir. Los sistemas más avanzados pueden tomar el control parcial o total del vehìculo de manera segura - situaciones críticas donde la respuesta del conductor no es suficiente para prevenir un accidente - o asistir en una rutina de manejo, como ser la tarea de estacionamiento del vehículo.

Los fabricantes de automóviles han ido incorporando sensores y sistemas de ayuda al conductor para monitorear el entorno de conducción - por ejemplo, para detectar el mantenimiento de carril o la presencia de otros vehículos y peatones. También se están estableciendo los métodos de comunicación de datos entre vehículos y con la infraestructura ("V2X"). (Ver Vehículos Conectados)

Los desarrollos recientes incluyen:

  • un nivel básico de automatización - en lo cuales el vehículo puede gestionar ciertas funciones limitadas bajo la supervisión del conductor
  • la automatización completa, que no requiere la participación del conductor - éstos estan siendo desarrollados y se espera estén disponibles en los próximos años

Desde la perspectiva de los operadores de carreteras, ambas clases de sistemas presentas desafíos y oportunidades. La implementación generalizada podría reducir las tasas globales de accidentes y mejorar la seguridad y eficiencia de los viajes. La condución automatizada representa un cambio fundamental en las operaciones de transporte por carretera - pero la totalidad de las consecuencias no se ha aún evaluado. (Ver PIARC Report: The Connected Vehicle)

Sistemas de Asesoramiento

Los Sistemas de Aviso incluyen un amplio conjunto de aplicaciones ITS que proveen información al conductor acerca del tránsito, el clima, las condiciones del camino, y los datos de estacionamiento y señalamiento vial del camino - como ayuda para planificar y emprender el viaje.

La información al conductor incluye numerosas soluciones que han evolucionado rápidamente en el trascurso de los últimos años, desde diversas soluciones como búsquedas de caminos, disponibilidad de lugares de estacionamientos y estaciones de carga de vehículos eléctricos, y la gestión del comportamiento del conductor. Los niveles crecientes de conectividad que están disponibles en los vehículos como consecuencia de los teléfonos inteligentes y las comunicaciones integradas en los vehículos son un factor clave de esta evolución. La penetración en el mercado no es universal, pero cada vez más personas tienen acceso a estos servicios y la cantidad sigue en aumento.

Como respuesta, los servicios existentes han desarrollado nuevas capacidades, y nuevos servicios han sido lanzados al mercado. Esto tiene un gran potencial en términos de herramientas disponibles tanto para operadores de carreteras como para conductores, para promover viajes más seguros y eficientes. Estos incluyen:

  • navegación y guia en rutas
  • información sobre estaciones de servicio / carga
  • respuesta a los conductores

Un amplio rango de tecnologías y aplicaciones están hoy disponibles para ayudar a los conductores durante su viaje. Algunas an sido desarrolladas a través de la innovación en el sector privado. Otros confían en la infraestructura e información brindados por el sector publico. Desde la perspectiva del operador de red de carreteras, lo importante es:

  • disponibilidad de datos (datos abiertos) - compartiendo la infomación directamente con los clientes y ofreciendo acceso a los desarrolladores que deseen crear nuevos servicios (esto puede acelerar el promedio de desarrollo de Sistemas de Aviso a conductores)
  • monitorear las oportunidades de colaboración para desarrollar soluciones que mejoren las operaciones de transporte - por ejemplo, luego del Tsunami de Japón del año 2011, los fabricantes de automóviles colaboraron para recopilar información de sus pasajeros y flotas, para proveer información acerca de los caminos bloqueados.
  • monitorear las tecnologías emergentes (como las aplicaciones de teléfonos inteligentes) que pueden ser utilizadas para proveer información previa al viaje (y durante) y otras tecnologías sofisticadas de información de transporte que funcionan en tiempo real.

Uno de los grandes desafíos de los soluciones interconectadas de cualquier tipo, es la privacidad y seguridad de los datos del consumidor. Las leyes locales y la tolerancia cultural para el intercambio de datos debe ser considerada cuidadosamente. (Ver Propiedad & Intercambio de Datos)

Servicios al conductor

Los servicios al conductor brindan asistencia al conductor que se enfrenta a varios escenarios (de emergencia y de conveniencia). Estos servicios frecuentemente benefician a los operadores de red de carreteras y a sus socios de la red de carreteras. Por ejemplo, los servicios de Asistencia en Carreteras y servicios de Llamadas de Emergencia (eCall), pueden ayudar a asegurar que las averías y los accidentes sean rápidamente reportados y solucionados. Los servicios de recuperación de vehículos robados pueden reducir el trabajo de la policia para manejar el robo de vehículos.

El desarrollo de los servicios (como ser el eCall) tiene la potencialidad de salvar muchas vidas por año. Es complejo entender que se requiere la cooperación de un gran número de socios tanto del sector publico como del privado - desde los servicios de emergencia a los fabricantes de equipamiento. Los desarrolladores de servicios tienen que ser conscientes de las lecciones aprendidas de implementaciones anteriores (como ser el eCall) para garantizar que las cuestiones técnicas, legales e institucionales se tratan adecuadamente.

Sonda de datos

Los datos recopilados de los vehículos pueden permitir un amplio rango de aplicaciones - incluyendo la medición de tiempos de viaje y la provisión de datos climáticos en tiempo real. La utilización de los vehículos como recolectores de datos es conocido como "vehículos sonda". Por ejemplo, cuando la ubicación de un vehículo en movimiento se conoce en momentos diferentes en dos posiciones distintas en una carretera, el tiempo de viaje puede ser medido e informado directamente. El deslizamiento de los neumáticos en una carretera helada y la humedad en el parabrisas también puede ser detectado y reportado a la central de tráfico por el vehículo (juntamente con su posición). Estos datos pueden refinar, sustituir o agregar a la información del tránsito e información meteorológica generada por sensores fijos. (Ver Monitoreo por Vehículos Sonda)

Las sondas de datos (vehículos sonda) son una herramienta muy útil para la construcción de una imagen en tiempo real del entorno de la carretera (y pueden ayudar al planeamiento de operaciones en la red de carreteras). Una nueva incorporación a la caja de herramientas del operador de la red de carreteras es la recopilación de datos de la sonda pasiva (anónima) - usando equipos exteriores para el seguimiento de lectores de etiquetas de peaje o equipos Bluetooth en el vehículo. Los datos recogidos por los propietarios de forma activa como parte de sus operaciones está actualmente subutilizado por los operadores de la red de carreteras a causa de:

  • la necesidad del permiso del cliente para el uso de la información
  • poca apreciación del potencial del uso de sonda de datos
  • la preocupación por la falta de control en la recolección de datos - incluyendo la dependencia de terceros y la confiabilidad de los datos

Información en Ruta y Previa al Viaje y Servicios

La rápida penetración de teléfonos inteligentes en el mercado mundial, ha proporcionado una nueva plataforma de alta capacidad para la difusión de información sobre el viaje y el acceso a otros servicios. También ha transformado las expectativas de los consumidores (que la información que desean esté disponible de manera inmediata). Esto ha acelerado el concepto Datos Abiertos (Open Data), donde la recolección de los datos son costeados públicamente y están disponibles para el que desee utilizarlos (estimulado el mercado, por ejemplo, de aplicaciones de viajes y tránsito).  (Ver Datos Abiertos y Case Study: Open Data UK). Los fabricantes de autos también se han sumado a esta tendencia, ofreciendo varias alternativas para interconectar teléfonos inteligentes al sistema de audio del vehículo y a pantallas visuales.

No existen normas ni soluciones estandarizadas en todos los casos, donde las aplicaciones son propietarias del desarrollador y se basan en los telefónos inteligentes para recolectar y difundir la información. Los desarrolladores deben enfrentarse al desafío de trabajar con múltiples plataformas de desarrollo (no estandarizadas aún)

navegación y guia de ruta

Los sistemas de navegación y guía de ruta utilizan el posicionamiento basado en satélites y mapas digitales para ofrecer a los conductores las rutas seleccionadas a sus destinos. Los conductores ingresas el destino y cualquier información de preferencia (como la distancia más corta, la ruta más rápida, o evitando el paso por rutas con peaje). El sistema calcula la ruta óptima y le entrega la información al conductor a través de la pantalla o del sintetizador de voz. El posicionamiento es manejado por:

  • "GPS diferencial" (una metodología de GPS más precisa), a veces mejorada según estimaciones (teniendo en cuenta la posición y el movimiento del vehículo), basado en sensores de giro (que miden el grado de giro)
  • medición de la distancia a través del cuentakilómetros del vehículo y la geolocalización sobre mapas

Los datos de los mapas proporcionados por los principales proveedores de mapas digitales incluye:

  • datos específicos de localización - como números de casa, códigos postales, puentes bajos, lugares de interés y los límites de velocidad en tramos de carretera
  • datos de estado - como carreteras pavimentadas y caminos de tierra (carreteras sin pavimentar)
  • datos de transporte - tales como instalaciones de transporte público (carriles para buses, carriles especiales y redes de tranvías)

Los sistemas de navegación se iniciarion como dispositivos de mano - y han evolucionado para incluir herramientas en línea (como el acceso a la imágenes de las cámaras CCTV de la red de autopistas) y la información del tránsito en tiempo real. Los datos se ponen a disposibión de los sistemas de navegación utilizando transimisión digital (del tipo broadcasting como DAB - Digital Audio Radio o RDS/TMC). (Ver Infoestructura Básica) La información del tránsito se presenta visualmente al conductor - o se utiliza para realizar un nuevo cálculo de ruta si se encuentra el camino congestionado a lo largo del camino durante el viaje ("guia de ruta dinámica"). (Ver Control del Tránsito Urbano)

Los sistemas de navegación de hoy día incluyen todas estas opciones - y siguien creciendo con las comunicaciones wireless, tecnologías en la nube y una variedad de tecnologías abordo, fuera del vehículo y en equipos portátiles. Esto significa que el almacenamiento de información, los cálculos, y la búsqueda de información puede ser llevada adelante por recursos de abordo o en la nube (lo que aumenta en gran medida la disponibilidad y funcionalidad de los sistemas de navegación) (Ver Navegación y Posicionamiento)

Las nuevas capacidades permiten a los proveedores de cartografía actualizar la información con mayor frecuencia. También permite que la información de la cartografía se combine con otras fuentes de información estáticas e información dinámica en tiempo real en función de la ubicación que son muy útiles para los viajeros. Por ejemplo, una aplicación de navegación en un telefóno inteligente puede ofrecer opciones de viaje multimodal (conducción, transporte público y caminata) permitiendo a los usuarios decidir sobre su hora de salida en función de las estimaciones de tiempos de viaje.

Pantallas frontales y realidad aumentada

La interfaz del usuario en los sistemas de navegación también ha evolucionado con el tiempo. Es de vital importancia que el uso del sistema de navegación cree la mínima distracción al conductor. Las Pantallas Frontales (que proyectan la información directamente sobre el parabrisas) ayudan a que el conductor no deba quitar la vista del camino para observar una pantalla incluida en el tablero. La implementación de las Pantallas Frontales estuvo principalmente limitada por su costo, pero cada vez existe un número mayor de fabricantes de vehículos que la ofrecen o planean hacerlo en el futuro. La Realidad Aumentada (que roporciona información específica de la ubicación en una forma visual superpuesta sobre mapas digitales) también se espera que se expanda en su desarrollo en los próximos años.

Eco-Routas

Generalmente, los sistemas de navegación seleccionan los caminos más rápidos o más cortos basados en los limites de velocidad y las distancias de viaje. También es posible seleccionar rutas por la eficiencia del combustible y la reducción de emisiones de gases, entre otras variables (como el números de cruces semaforizados, que generalmente requieren mayor demanda de combustible debido al tiempo del motor en ralenti). Las empresas de carga están iniciando la adopción de las Eco-Rutas, porque ofrece grandes ahorros en costos de combustibles. Las Eco-Rutas también benefician a los vehículos eléctricos (permitiéndoles alcanzar grandes distancias con una simple recarga de energía)

carga/inforamación de abastecimiento de combustible

Uno de los principales desafíos para adoptar vehículos eléctricos es la "ansiedad de autonomía" (preocupación por que el vehículo se quedará sin energía en un lugar sin donde poder recargarse, dejando al conductor y sus pasajeros varados. Dicha situación a llevado al desarrollo de aplicaciones que proveen información acerca de los lugares cercadon de recarga de energía, y en algunos casos permite a los clientes realizar una pre-reserva en la estación de carga.

retroalimentación al conductor

La retroalimentación al conductor acerca de su estilo de manejo y hábitos puede ayudarlo a manejar de manera más segura. Algunas empresas de transporte utilizan aplicaciones de abordo para monitorear las conductas de manejo (como la velocidad) y dar retroalimentación a los conductores según sea necesario para mejorar la seguridad a través de sus vehículos. Los camiones están normalmente equipados con dispositivos de telemetría que extraen y comparten los datos relevantes del vehículo con un sistema central de operaciones. (Ver Telemática y Monitoreo Embarcados)

Recientemente ha habido un aumento en la actividad en el mercado de consumo (con equipos instalados de fábrica y dispositvos accesorios, como cajas negras y bloqueadores alómetros) en la oferta de equipamiento disponible. Este desarrollo es impulsado (o requerido) por las compañías de seguro (a cambio de la reducción de las primas de seguro por desarrollas buenas prácticas de manejo). La comunidad de compañías de seguro en Europa y Estados Unidas son particularmenta activas en este sentido, pero hay proyectos en marcha en muchos otros países, incluyendo Sudáfrica, Japón y Australia. (Ver Captura de Datos)

Eco-Conducción/Eco-conducción conectada

Las aplicaciones de Eco-conducción brindan información acerca del impacto de las elecciones del conductor (con el objetivo de fomentar patrones de conducción que son ambientalmente más sostenible). Por ejemplo, algunos vehículos muestran en su pantalla la eficiencia del uso del combustible en tiempo real, como respuesta a la aceleración y el frenado del conductor -como se observa en la figura de abajo- En el futuro, la Eco-conducción "Conectada" podría:

  • recomendar acciones de manejo basadas en la información del tránsito y vehículos cercanos
  • vincularse con las tecnologías de vehículos automatizados para que el vehículo pueda responder de una manera ambientalmente racional

(Ver Nuevas Formas de Movilidad y Visión de Vehículos Inteligentes)

Honda EcoAssist system

Honda EcoAssist system

la salud del conductor

El entorno del vehículo ofrece oportunidades únicas para monitorear patrones de conducción para detectar un conductor sospechoso. Esto se logra con una combinación de sensores de abordo, sensores externos y equipos de computación. Cuando se produce una situación potencialmente peligrosa, una alerta puede advertir al conductor (o puede ser notificado mediante un servicio remoto). Los gerentes de empresas de transporte son los primeros en adoptar este tipo de tecnologías. El mercado está creciendo en nuevos productos y aplicaciones (como sistemas de sensado de cansancio y sistemas de bloqueo de arranque por alcohol).

Estos tipos de aplicaciones pueden en el futuro ser integradas en sistemas - que permite:

  • que los vehículos autómatas puedan tomar el control total del vehículo en el caso extremo de incapacidad total del conductor
  • proporcionar a los servicios médicos datos recolectados in situ sobre la salud del conductor, y asistencia remota (Ver Visión de Operaciones de una Red Inteligente)

 

Servicios al conductor

Los servicios al conductor fueron incialmente desarrollados pensando en el sector privado (pero son ampliamente aplicados a niveles locales, nacionales e internacionales). Por ejemplo, el servicio de eCall y los servicios de rastreo vehicular.

asistencia en carretera

La manera más simple de asistencia en carretera es el uso de la red de telefonía celular para realizar un llamado de ayuda a alguien del sector público o privado. Los sistemas de teleinformática utilizan los sistemas de comunicación y la tecnología de localización embebida en el vehículo para facilitar las llamadas de emergencia (que generalmente son realizadas a un centro de llamados dedicado a tal fin). El centro de llamados evalúa las necesidades del usuario, identifica su ubicación basado en la información enviada de manera automática por el vehículo y envía un remolque o la ayuda necesaria para subsanar el inconveniente.

el concepto eCall

El concepto eCall se basa en la asistencia en carretera utilizando los sistemas de abordo que automáticamente detectan la ocurrencia de accidente y realizan el llamado de pedido de auxilio (un indicador común es el despliegue del airbag). La implementación de este concepto se basa en realizar la captura de la información del vehículo y de manera autónoma reenviar dicha información al sistema de emergencia adecuado. Esto puede ser difícil de implementar cuando:

  • los vehículos normalmente realizan cruces fronterizos y cada uno de ellos tienen centros llamados de emergencia diferentes
  • la infraestructura y el personal necesario para los centros de respuesta ante emergencias, para aceptar automáticamente la inforamción del vehículo puedeo no estar siempre disponible (como en Estados Unidos)
  • no hay una infraestructura de respuesta ante emergencias estandarizada (como en China)

Un gran trabajo está en marcha día a día, para hacer frente a estos desafíos en todo el mundo. El proyecto de la Unión Europea HeEro, ha estado probando y validando en condiciones reales, pruebas piloto utilizando los estándares europeos de eCall que han sido definidas y aprobadas por los organismos europeos de normalización. (See http://www.heero-pilot.eu/view/en/home.html) El sistema utiliza las comunicaciones GPS y teléfonos celulares digitales para iniciar automáticamente una llamada al 112 de emergencia (al centro de emergencia más cercano) para transmitir la ubicación geográfica exacta de la escena del accidente, junto con otros datos. El sistema se ilustra en la siguiente figura - El objetivo de la Comisión Europea para el despliegue del sistema eCall de la Unión Europea es 2018

HeERO eCall System

HeERO eCall System

recuperación de vehículos robados

El propietario de un vehículo puede iniciar el rastreo de un vehículo robado si éste está equipado con un dispositivo de loacalidación, capacidad para comunicaciones, el software correspondiente y está registrado con un proveedor de servicios de recuperación. Como alternativa, el vehículo puede alertar a su propietario si la ubicación de desvía fuera de una ruta o más allá de un conjunto de límites prefijados. Esta información de seguimiento puede ser utilizada por la policía y por los proveedores de servicios de recuperacion vehicular. Esta tecnología y sus servicios asociados son utilizados por los operadores de flotas de vehículos - en particular cuando las flotas:

  • son vehículos de alto valor
  • llean cargas de alto valor
  • operan en zonas de alto riesgo

El Departamento de Transporte del Estado de Brasil (DETRAN) ha estado trabajando para que obligar a la utilización de estos sistemas a través de su legislación CONTRAN 245.

Apps de conveniencia

En algunos casos, los conductores pueden necesitar asistencia en el manejo en las operaciones rutinarias (como localizar su coche estacionado). Las tecnologías de la comunicación vinculada a características específicas de control del vehículo - como la bocina, las luces, o las cerraduras de las puertas - puede ser comandado por un centro de atención telefónica o por medio de una aplicación de teléfono inteligente. Estas aplicaciones pueden evitar que situaciones sencillas se conviertan en emergencias - por ejemplo, la apertura remota de puertas en casos donde un niño está atrapado en un coche por accidente
 

 

DatOS SENSADOS

Los datos generados por multitudes se ha convertido en una valiosa fuente de información a la vez que el uso de los teléfonos inteligentes se generaliza. Los usuarios pueden activamente - o por omisión - compartir información recopilada durante sus vijaes con proveedores de servicios de información, servicios de tránsito y otros. Este tipo de cooperación ha ayudado a mejorar el detalle de los datos de mapas digitales y los datos de tráfico e incidente en tiempo real. (Ver Informes móviles)

Los vehículos están siendo instalados con nuevas tecnologías de sensado - que pueden proporcionar información detallada sobre su medio ambiente. Los principales programas de intercambio cooperativo de esta información entre vehículos y entre los vehículo y los gestores de la red de carreteras se están estudiando en Europa, EE.UU., Japón y Corea. (Ver Sistemas Coordinados de Autopista - Vehículo)

Estos tipo de datos son un recurso importante para los operadores de red de carreteras - donde puede llegar a acuerdos sobre el acceso y el intercambio de datos. También es eficaz en el manejo de situaciones de desastre en tiempo real. (See Case Study: Japan Cooperative Probe Data)

Hay una variedad de enfoques para la obtención de datos de tránsito desde los vehículos sonda, con el fin de analizar los patrones resultantes:

  • algunos dependen de la Identificación Automática de Vehículos (IAV) - donde lectores de corto alcance reconocen el paso de vehículos equipados con una etiqueta o transpondedor
  • otros utilizan lectores de placas basados en cámaras y técnicas de procesamiento de imágenes asociadas
  • los detectores de borde de carretera pueden controlar de forma pasiva la presencia del vehículo mediante la detección de las señales WiFi eimitidas desde el equipamiento de consumo de los vehículos que pasan
  • otros sistemas no requieren ninguna infraestructura, se basan en:
    • vehiculos equipados con Localización Automática de Vehículos (AVL) y los sistemas globales de navegación por satélite (GNSS) para informar de sus posiciones en tiempo real
    • la recopilación pasiva de un número masivo de sitios de telefonía celular que puede incluir la recolección de terceros de los datos de teléfonos celulares 
    • contribuciones de fuentes multitudinarias proporcionadas por los consumidores que se registran para ser rastreados a través del GPS de sus teléfonos (a menudo a cambio de acceso a los datos de tráfico de alta calidad)

El uso de los vehículos sonda para medir de forma fiable el tiempo de viaje se enfrenta a tres retos principales:

  • latencia de las comunicaciones (retardo de transmisión) - los vehículos necesitan tiempo para alcanzar el punto B antes que pueda ser medido el tiempo de viaje entre el punto A y B
  • "fugas" - algunos vehículos que hayan superado el punto A nunca alcanzan el punto B
  • tamaño de la muestra - no puede haber pocos vehículos que circulen por la vía de comunicación que se mide para evaluar con precisión el tiempo de viaje

Colectar otros tipos de datos de la sonda a menudo requiere una mayor integración de sensores y comunicación de datos dentro del vehículo. Por ejemplo, los dispositivos específicos de a bordo y los protocolos de comunicación son necesarios para permitir la captura y transmisión de datos, tales como datos de actividad de limpiaparabrisas o del sistema de control de tracción.

Sistemas de Control & Advertencia

Un número cada vez mayor de soluciones basadas en el vehículo que puedan advertir al conductor acerca de inminentes riesgos de seguridad son provistos por los fabricantes de automóviles en los nuevos vehículos - así como algunos dispositivos se ofrecen también como accesorio opcional.

Los sistemas basados en infraestructura, que requieren una comunicación entre el vehículo y la arquitectura externa para enviar advertencias, también está siendo evaludado. Ejemplos incluyen avisos de colisiones en intersecciones y avisos de Tiempo y Señal de Fase (Signal Phase and Timing - SPaT). (Ver Aplicaciones y Sistemas de Alerta)

Los sistemas de alerta basados en el vehículo pueden ayudar a los conductores a evitar accidentes. Su uso en transporte de carga y transporte público ofrece importantes beneficios de seguridad y tiene la potencialidad de acelerar el desarrollo generalizado. El aporte legislativo para solicitar la aplicación en estos campos está bajo consideración.

La Administración de Seguridad del Tránsito Nacional en Autopistas de Estados Unidos (National Highway Traffic Safety Administration - NHTSA) realiza una puntuación con una escala de 0 a 4, dependiendo del nivel de automatización:

  • Nivel 0 - Sin Automatización: el conductor tiene el control total y único de los mandos primarios de vehículo (freno, dirección, acelerador, y fuerza motriz) en todo el momento, y es el único responsable de monitorear la calzada y de oprar de manera segura los controles del vehículo
  • Nivel 1 - Automatización de Funciones Específicas: el conductor tiene el todo el control, y es el único responsable de la operación segura del vehículo - pero ciertas funciones estaán diseñadas para asistir a tareas específicas de conducción - como el control electrónico de estabilidad (ESC), control crucero adaptativo y precarga de frenos en una situación de emergencia.
  • Nivel 2 - Automatización de Funciones Combinadas: donde el vehículo tiene al menos dos sistemas automatizados diseñados para trabajar juntos (como sistema de control crucero adaptativo y centrado de carril) - pero el conductor es aún el responsable del seguimiento de la calzada y la seguridad operativa
  • Nivel 3 - Autoconducción con Automatización Limitada – donde un vehículo puede manejar todas las funciones de manejo - aunque se espera que el conductor esté disponible a tomar el control ocasionalmente con suficiente tiempo para realizarlo
  • Nivel 4 - Autoconducción con Automática - donde los vehículos están totalmente automatizados para realizar todas las funciones de conducción críticas para la seguridad y controlar las condiciones de la carretera para un viaje completo - el conductor proporciona el destino, pero no se espera que esté disponible para el control del vehículo en ningún momento del viaje.

Los Vehiculos conectados

Los Sistemas para Vehículos Conectados se han convertido en una parte fundamental de las estrategios para mejorar la seguridad y eficiencia del transporte en muchas regiones. Varias de las principales pruebas operativas de campo de la tecnología se han puesto en marcha en todo el mundo en los últimos años - en Europa, Japón y los EEUU - y se prevén otros. Reuniones de colaboración entre regiones están ayudando a acelerar el desarrollo de los sistemas. Las autoridades reguladoras están monitoreando los resultados y teniendo en cuenta la mejor manera de apoyar la implementación.

Al nivel más simple, las tecnologías de los vehículos conectados se dividen en tres categorías principales:

  • dispositivos de abordo
  • dispositivos de insfraestructura de carretera
  • sistemas back-end - incluyendo capacidades de gestión de datos 

Las interacciones pueden tener lugar entre cualquiera de los componentes - un vehículo a otro vehículo (V2V), y un vehículo a la infraestructura (V2I) - y están estandarizados para permitir que cualquier vehículo pueda enlazarse a otro vehículo o a cualquier elemento de la infraestructura. La siguiente figura es un ejemplo de las piezas clave, componentes y sus interacciones.

US Connected Vehicle Core Systems

US Connected Vehicle Core Systems

 

El enfoque principal de las tecnologías de vehículos conectados ha estado en las capacidades de comunicación de corto alcance - que están optimizados para una latencia muy baja (retardo en su transmisión) y desarrollados como aplicaciones seguras.

Hay una gama muy amplia de aplicaciones que se pueden construir dentro de este marco, incluyendo soluciones de seguridad - tales como la prevención de colisiones, soluciones de movilidad, mejoras en la información del viajero, soluciones ecológicas tales como optimizaciones de señales.

Un sistema de transporte totalmente en red puede permitir una gestión mucho más fina y detallada de los flujos de tráfico. Sistemas experimentales que se comunican desde la infraestructura al vehículo, la velocidad recomendada y aceleración - en base a los factores ambientales tales como la congestión y la geometría vial - están siendo probados en Japón bajo la iniciativa ITS Green Safety. (Ver http://www.its-jp.org/english/its-green-safety-showcase/)

conducción parcialmente automatizada

Los sensores necesarios para permitir advertencias a los vehículos se están integrando cada vez más y en sistemas cada vez más sofisticados dentro de los vehículos para automatizas ciertas funciones de conducción. Los pilotos aún tienen que gestionar activamente el proceso de conducción - pero el vehículo puede controlar temporalmente funciones tales como el frenado y la dirección - ya se a por conveniencia de los pilotos o para ayudar en una situación de emergencia. Estos sistemas pueden ayudar a evitar accidentes y optimizar la tarea de conducir mediante la mejora en la eficiencia del combustible.

La evolución de la conducción automatizada no asistida sostiene retos que deben abordarse durante la transición hacia vehículos de mayor automatización:

  • los conductores se arriesgan a convertirse demasiado dependientes de las nuevas habilidades y puede deteriorarse sus habilidades de manejo llevando a los vehículos fuera de los límites seguros
  • los nuevos conductores no pueden aprender las habilidades necesarias para conducir vehículos más antiguos que no estén equipados con los sistemas automatizados
  • los conductores que intercambian entre vehículos automatizados y no automatizados pueden no reaccionar a situacciones en la carretera de la manera apropiada al vehículo que están conduciendo

conducción automatizada

La conducción automática involucra vehículos que pueden funcionar en la vía pública sin la intervención del conductor. Muchos consideran que la eliminación de control del conductor tiene el potencial de mejorar drásticamente la seguridad del transporte, la movilidad y la eficiencia. Por ejemplo, los vehículos autónomos pueden:
  • causar menos accidentes - ya que pueden responder de manera más fiable y rápida a las situaciones de emergencia
  • aumentar al capacidad de la carretera - ya que pueden conducir con seguridad más rápido y más juntos que los vehículos controlados por humanos
  • mejorar la movilidad de los ancianos y las personas con capacidad reducida

Hay muchas incógnitas sobre el impacto de un gran número de vehículos totalmente automatizados en la red de transporte por carretera en general. Aunque se espera que los beneficios sean significativos, también habrá muchos desafíos operativos. Es demasiado pronto para determinar exactamente como será - y es probable que pase algún tiempo antes que ocurra un despliegue a gran escala. Hay una gran cantidad de investigación que se lleva a cabo para comprender los problemas - con la mayoria de los principales fabricantes de automóviles realizando ensayos, así como una serie de iniciativas con financiación pública y privada. La disponibilidad de vehículos altamente automatizados - y luego totalmente automatizados - precisa ser tenida en cuenta por los planificadores de transporte.

 

Sistemas de alerta

Una serie de grandes proyectos de investigación y programas como COMPASS4D están investigando activamente soliciones Vehículo A Infraestructura (V2I) para las aplicaciones de advertencia. El proyecto COMPASS4D (http://www.compass4d.eu/) reúne a seis ciudades europeas para desplegar tres servicios basados ​​en sistemas cooperativos para advertir a los conductores sobre un incidente próximo en el camino.

Estos sistemas son mucho más complejos de aplicar en comparación con los enfoques basados ​​en vehículos, ya que requieren el despliegue de la tecnología normalizada sobre los vehículos y la infraestructura carretera. Ellos muestran un gran potencial para la reducción de ciertos tipos de incidentes de tráfico.

Detección de obstáculos

Los sistemas de detección de obstáculos ayudan a que el conductor esté consciente de objetos o personas que de otra manera podrían no ser notados. Un ejemplo es la cámara para ayudar a los conductores a utilizar el vehículo en reversa - haciéndolos conscientes de los obstáculos detrás de ellos. Este tipo de tecnología es particularmente valiosa para evitar accidentes de baja velocidad que afectan a niños pequeños que pueden no ser fácilmente visible cuando un conductor realiza este tipo de maniobras. El EE.UU. está considerando activamente obligar a la instalación de esta tecnología en todos los automóviles y vehículos comerciales ligeros.

advertencias de colisión y prevención de accidentes

Una variedad de tecnologías tales como radar, láser y cámaras son utilizados en los vehículos para detectar posibles colisiones. Los sistemas de prevención de accidentes vigilan las amenazas de seguridad e intervenienen cuando es necesario, en general, en una escala de tiempo de menos de 3 segundos más o menos. Las implementaciones varían, pero la mayoría de los sistemas proporcionan una advertencia visual para el conductor. También pueden actuar en los cinturones de seguridad (pre-tensión) y ajustar el comportamiento de frenado del vehículo para ayudar al conductor a una frenada más rápida y segura. Estos sistemas han estado disponibles comercialmente en algunos mercados desde 2003.

ALERTA DE VUELCO

Los accidentes con vuelcos pueden causar importantes pérdidas de vidas, problemas de tráfico y otros gastos. Los vehículos comerciales y de pasajeros con altos centros de gravedad son particularmente susceptibles a este tipo de incidentes en las rampas de salida y curvas cerradas. Los sistemas de alerta de vuelco calculan el riesgo de vuelco sobre la base de los datos del vehículo y datos de sensores para ayudar a los conductores a ajustar su forma de conducir antes que un accidente se convierta en inevitable.

alerta de salida de carril

Los sistemas de Alerta de Salida de Carril utilizan vídeo, láser e infrarrojos para ayudar a asegurar que los conductores se mantengan con seguridad en sus carriles. Si se detecta un cambio de carril involuntario, el sistema normalmente alerta al conductor con una alarma sonora o sensación física, tales como la resistencia o vibración. En algunos casos, los sistemas Sistemas de Alerta de Salida de Carril también pueden ajustar el comportamiento de dirección para ayudar al conductor a volver con seguridad el vehículo a su carril. Estos sistemas están disponibles comercialmente de una variedad de fabricantes.

ALERTA DE SEÑAL DE ONDA VERDE Y SEÑALIZACIÓN

Los sistemas de Alerta de Señal de Onda Verde y Señalización se están desarrollando en programas de investigación en todo el mundo - incluyendo:

  • el proyecto Europeo eCoMove, que trabaja en la coordinación semafórica para la Gestión y Control ecoTraffic (http://www.ecomove-project.eu/)
  • V21 en los USA
  • los sistemas de Alerta de Señal de Onda Verde y Señalización están destinados a informar a los conductores que se acercan a una intersección señalizada,  el estado actual de la onda verde y el tiempo de señalización. En todos los casos las señales de tráfico están equipadas para capturar esta información que se transmite a los vehiculos - ya sea:
    • directamente – a través de equipos de comunicación de corto alcance
    • indirectamente a través de las comunicaciones móviles estándar a un centro de centro de operaciones de tráfico, que carga los datos a la web. La ventaja de compartir datos a través de la web es que ofrece a los conductores la capacidad de mirar varias intersecciones por delante

Hay una variedad de funcionalidades que este tipo de información puede permitir - tales como la seguridad en las intersecciones, la gestión del tráfico y la gestión del transporte público. Las aplicaciones específicas incluyen advertencias a la violación de señales de tránsito, indicación de señalizaciones dentro del vehículo, advertencias de los usuarios vulnerables de la vía (por ejemplo - los peatones y ciclistas), el apoyo de la conducción eficiente, y el apoyo comercial y a los vehículo de emergencia.

 

sistemas coordinados de autopista - vehículo

Los sistemas coordinados de autopista - vehículo enlazan entre sí los vehículos y la infraestructura de transporte a través de las comunicaciones inalámbricas - lo que les permite compartir información para mejorar la seguridad, la movilidad y la eficiencia de las operaciones. Los peatones, motocicletas, ciclistas y otros usuarios también pueden estar equipados con dispositivos de mano o portátiles que les permiten interactuar con el sistema. Por ejemplo, bastones para la tecnología inalámbrica para enlazar con aplicaciones personalizadas que proporcionan direcciones para caminar o advierten sobre los obstáculos.

Este tipo de sistemas se están desarrollando y probando. Una serie de desafíos institucionales técnicos, financieros y organizativos, legales y otros deben ser abordados antes de que se pueden implementar a gran escala. Los temas clave incluyen:

  • desarrollo de la tecnología y la normalización
  • seguridad y privacidad
  • modelos de negocio y de gobierno
  • despliegue y gobernabilidad

el desarrollo tecnológico y la normalización

Las tecnologías para la captura de datos y comunicaciones críticas para la seguridad deben ser desarrollados para funcionar a niveles adecuados de fiabilidad e interoperabilidad. Los sistemas deben ser a prueba de futuro - adecuada a los nuevos desarrollos tecnológicos y ser compatibles e interoperables siempre que los dispositivos de consumo y la infraestructura permanecen en servicio. (Ver Conceptos sobre Estándares)

SeGURIDAD Y PRIVACIDAD

Existen implicaciones de seguridad y privacidad que permite a una cantidad sin precedentes de comunicación entre vehículos (par a par) y el intercambio de información a través de toda la red de transportes. Esto requiere el desarrollo de:

  • un enfoque de seguridad de extremo a extremo - que puede entregar con éxito un muy alto nivel de protección y resistencia contra la interferencia deliberada (malicioso) o accidental (Ver Protección)
  • códigos bien definidos de la práctica para proteger la privacidad de los datos relativos a los usuarios de carretera individuales apoyados por un marco de aplicación que sea aceptable para los usuarios (Ver Privacidad)

modelos de negocio y de gobierno

Tanto el despliegue inicial como la operación en curso de los sistemas de carreteras de vehículos conectados deben ser financiados de manera sostenible con el apoyo de las estructuras organizativas y de comunicación efectiva entre las partes interesadas - tanto para las operaciones de la oficina central como las operaciones de campo. (Ver Financiación de ITS y Trabajo Entre Agencias)

Despliegue y gobernabilidad

Al igual que con cualquier sistema en red, los programas de vehículos conectados sólo son eficaces si un número suficientemente grande de vehículos logra participar. Para lograr este objetivo, las estrategias para acelerar su despliegue en las flotas de vehículos comerciales y de consumo tendrá que ser desarrollado. Pueden incluir algún tipo de sistema de incentivos o bien ordenar su despliegue.

 

conducción parcialmente automatizada

Las soluciones parcialmente automatizadas ya no son experimentales. De hecho, ellas han demostrado ser tan eficaces que están siendo obligatorias en muchos lugares. La automatización del vehículo es ahora capaz de manejar las tareas cada vez más complejas - como aparcamiento. Se espera que esta situación continúe evolucionando, con más y más funcionalidades para los conductores a través del tiempo.

asistencia al estacionamiento

Los sistemas de asistencia al estacionamiento - activados por el conductor - ayudan a los conductores a aparcar sus coches. Ellos usan sensores de proximidad - como el sonar y cámaras - para determinar la dirección y el frenado adecuado necesario para colocar el vehículo de forma segura en paralelo a la acera o directamente en una plaza de aparcamiento. En algunos casos, los conductores todavía tienen que controlar parcialmente el vehículo - en los demás la tarea de estacionamiento está totalmente automatizado. Los fabricantes de automóviles siguen invirtiendo en la mejora de los sistemas disponibles.

Para el transporte público - tales como autobuses guiados - soluciones de acoplamiento de precisión que utilizan sensores ópticos o magnéticos puede mejorar la seguridad de los pasajeros y la eficiencia de embarque y desembarque. Esto puede ayudar a reducir los tiempos de viaje en general. Los sistemas se han desplegado en Francia, los Países Bajos y los EE.UU.

Control electrónico de estabilidad (ESC)

La tecnología ESC combina el control de la dirección y el frenado para evitar que los vehículos patinen. Cuando el sistema ESC identifica que el vehículo no va en la dirección en la que el conductor está dirigiendo, aplica automáticamente los frenos a las ruedas para administrar dirección al vehículo. En algunos casos, el sistema ESC también puede gestionar la potencia del motor o ajustar la transmisión. Estos sistemas han recibido el mandato en Australia, los EE.UU. y Europa en ciertos tipos de vehículos.

Control de crucero Adaptativo/Activo

El Control de Crucero Adaptativo se basa en los sistemas tradicionales de control de velocidad mediante la adición de sensores que hacen un seguimiento de la distancia al vehículo que va adelante. Los conductores pueden establecer una distancia de seguimiento deseada - y el sistema CCA automáticamente enlentece o acelera el vehículo para mantener esa distancia dentro de un cierto rango de velocidades y las distancias de frenado. Si se necesita una acción fuera de ese rango (por ejemplo, una parada repentina brusca), el sistema CCA advertirá al conductor a tomar acción. Una forma extendida de CCA - a menudo referido como "stop and go" - se ha convertido en una característica disponible. Este tipo de sistema puede tomar el control total de la aceleración, deceleración y frenado a baja velocidad - para asistir a la conducción en gran congestión.

frenado activo

El Frenado Activo describe una serie de sistemas que ayudan a detener el vehículo rápidamente en el caso de una emergencia. En algunos casos, el sistema aplica presión de frenado adicional a la que ya está siendo aplicada por el conductor en una parada de emergencia. Otros sistemas utilizan sensores de radar y de imagen para detectar peligros potenciales y activar los frenos para funcionar a plena presión tan pronto como el conductor lo aplica. Algunos sistemas aplicarán automáticamente los frenos sin ninguna intervención por parte del conductor - si los sensores del vehículo identifican la necesidad de una parada de emergencia.

conducción totalmente automatizada

La automatización de vehículos ha realizado importantes avances en los últimos años. Muchos programas de investigación del sector público y privado en todo el mundo han demostrado con éxito que los vehículos de prueba pueden operar sin intervención del conductor durante miles de millas en la vía pública y dentro de las ciudades. Un grupo de trabajo trilateral de Automatización en Transporte de Carretera  (Japón, Europa, Estados Unidos) se ha establecido para adelantar el trabajo en estos programas.

La legalidad de la operación de vehículos automáticos en la vía pública se ha convertido en un problema a medida que más y más fabricantes quieren probar y comercializarlos. Algunos países y regiones han puesto en marcha regulaciones que legalizan estas operaciones. Otros están revisando activamente este asunto.

Hay grandes problemas sociales, culturales y legales para resolver que una flota de vehículos totalmente automatizado pueda llegar a ser una realidad. Por ejemplo - cuánto control la mayoría de los conductores estará preparado a reconocer? ¿Quién es responsable si un sistema falla? ¿En qué etapa debería ser obligatorio el sistemas automatizados?  (Ver Visión de Autopistas Automatizadas y Responsabilidades)

Los vehículos automatizados de hoy en día se basan en una serie de tecnologías avanzadas complejas. Ejemplos de elementos básicos incluyen:

  • un conjunto de sensores ambientales - tales como el radar, LIDAR, procesamiento de imágenes, y el sonar -, así como sensores de enfoque interno, lo cual hacen un seguimiento criterios tales como la velocidad y dirección
  • bases de datos cartográficos en el vehículo - para anticipar características de carreteras próximas que están fuera del alcance de los sensores
  • buses de datos (sistemas de comunicación a bordo de vehículos que transfieren datos de un componente a otro) - que comparten la entrada del sensor entre los sistemas de control
  • procesadores y software centralizado y descentralizado - que puede combinar rápidamente las entradas de sensores para hacer y poner en práctica las decisiones de control

La conducción totalmente automatizada se está moviendo rápidamente de investigación para el despliegue de la vida real. Un número de fabricantes de automóviles han anunciado que se han automatizado sustancialmente vehículos disponibles para su compra en 2020 - aunque en general se prevé que todavía tendrán que estar preparado para tomar un papel activo en algunas situaciones los conductores. Mientras tanto, los sistemas automatizados parcialmente cada vez más sofisticadas que sigan haciendo su camino en el mercado.

Avances similares se han realizado en la automatización de la funcionalidad de vehículos en flotas comerciales de carga. Se está trabajando para desarrollar soluciones "platooning", que permiten a los camiones que viajan juntos en grupos hacerlo con poco espacio para aumentar la densidad del tráfico de mercancías, sin perjuicio de la seguridad. También tiene la ventaja de proporcionar beneficios de economía de combustible - en el rango de 10% o más para el vehículo seguidor en función de la brecha. Platooning Investigación tiene una larga historia, y sigue avanzando con las recientes manifestaciones en Japón, Alemania, Suecia y los EE.UU. (Ver Case Study sobre la Circulación Segura trenes para el Medio Ambiente (SARTRE))


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