الطريق السريع الذكي والطريق الذكي عبارة عن مصطلحات لعدد من المقترحات المختلفة لدمج التقنيات في الطرق لتوليد الطاقة الشمسية ، من أجل تحسين تشغيل السيارات المستقلة ، للإضاءة ، ولمراقبة حالة الطريق.

تكامل البنية التحتية للمركبات
تجميع المركبات في فصائل هو وسيلة لزيادة قدرة الطرق. نظام الطرق السريعة الآلي هو تقنية مقترحة للقيام بذلك.

تعمل الفصائل على تقليل المسافات بين السيارات أو الشاحنات باستخدام اقتران إلكتروني وربما ميكانيكي. هذه القدرة تسمح للعديد من السيارات أو الشاحنات بالتسارع أو الفرامل في وقت واحد. كما يسمح هذا النظام بتحقيق تقدم أقرب بين المركبات عن طريق القضاء على مسافة التفاعل اللازمة للتفاعل البشري.

قد تتطلب قدرة الفصيلة شراء مركبات جديدة ، أو قد يكون من الممكن إعادة تركيبها. ربما يحتاج السائقون إلى اعتماد ترخيص خاص بسبب المهارات الجديدة المطلوبة والمسؤولية الإضافية عند القيادة في الصدارة.

يمكن أن السيارات الذكية مع الذكاء الاصطناعي الانضمام تلقائيا وترك الفصائل. نظام الطريق السريع الآلي هو اقتراح لأحد هذه الأنظمة ، حيث تنظم السيارات نفسها في فصائل من 8 إلى 25.

تكامل البنية التحتية للمركبات
تكامل البنية التحتية للمركبات (VII) هو مبادرة تعزز تطوير الأبحاث والتطبيقات لسلسلة من التقنيات التي تربط مباشرة مركبات الطرق بمحيطها المادي ، أولاً وقبل كل شيء من أجل تحسين السلامة على الطرق. تعتمد التقنية على العديد من التخصصات ، بما في ذلك هندسة النقل والهندسة الكهربائية وهندسة السيارات وعلوم الكمبيوتر. سابعاً: يغطي النقل البري على وجه التحديد بالرغم من وجود تقنيات مماثلة أو قيد التطوير لوسائل النقل الأخرى. على سبيل المثال ، تستخدم الطائرات منارات أرضية للإرشاد الآلي ، مما يسمح للطيار الآلي بالتحليق فوق الطائرة دون تدخل بشري. في هندسة الطرق السريعة ، يمكن لتحسين سلامة الطريق تعزيز الكفاءة الكلية. السابع أهداف التحسينات في كل من السلامة والكفاءة.

تكامل البنية التحتية للمركبات هو فرع الهندسة الذي يتعامل مع دراسة وتطبيق سلسلة من التقنيات التي تربط مباشرة مركبات الطرق بمحيطها المادي من أجل تحسين السلامة على الطرق.

مراقبة الصحة الإنشائية
يشير رصد الصحة الإنشائية (SHM) إلى عملية تنفيذ استراتيجية كشف وتوصيف الأضرار للهياكل الهندسية. هنا يتم تعريف الضرر على أنه تغييرات في الخصائص المادية و / أو الهندسية لنظام هيكلي ، بما في ذلك التغييرات في شروط الحدود واتصال النظام ، مما يؤثر سلبًا على أداء النظام. تتضمن عملية SHM مراقبة النظام مع مرور الوقت باستخدام قياسات الاستجابة الديناميكية للعينة من خلال مجموعة من المستشعرات ، واستخراج الخصائص الحساسة للضرر من هذه القياسات ، والتحليل الإحصائي لهذه الميزات لتحديد الحالة الراهنة لصحة النظام. بالنسبة إلى SHM طويل الأجل ، يتم تحديث ناتج هذه العملية بشكل دوري من المعلومات المتعلقة بقدرة البنية على أداء وظيفتها المقصودة في ضوء التقادم والتدهور الحتمي الناتج عن البيئات التشغيلية. بعد الأحداث المتطرفة ، مثل الزلازل أو تحميل الانفجار ، يتم استخدام SHM لفحص الحالة بسرعة ويهدف إلى توفير ، في الوقت الحقيقي تقريبا ، معلومات موثوقة بشأن سلامة الهيكل. يلعب فحص البنية الأساسية دوراً رئيسياً في السلامة العامة فيما يتعلق بتراكم الأضرار على المدى الطويل وسيناريوهات الأحداث الشديدة. كجزء من التطورات السريعة في التقنيات التي تعتمد على البيانات والتي تعمل على تحويل العديد من المجالات في الهندسة والعلوم ، أصبحت تقنيات التعلم الآلي ورؤية الكمبيوتر قادرة بشكل متزايد على تشخيص وتصنيف أنماط البيانات في صورة موثوقة ، والتي لديها تطبيقات واضحة في سياقات التفتيش.

أنظمة النقل الذكية
نظام النقل الذكي (ITS) هو تطبيق متقدم والذي ، من دون تجسيد الذكاء على هذا النحو ، يهدف إلى تقديم خدمات مبتكرة تتعلق بأنماط مختلفة من إدارة النقل والمرور ، وتمكين المستخدمين من أن يكونوا على علم أفضل ، وجعلهم أكثر أمانا ، وأكثر تنسيقا ، وذكاء. “استخدام شبكات النقل.

على الرغم من أن نظام النقل الدولي قد يشير إلى جميع وسائل النقل ، فإن توجيه الاتحاد الأوروبي 2010/40 / الاتحاد الأوروبي ، الذي تم إعداده في 7 يوليو 2010 ، حدد أنظمة النقل الذكية (ITS) كنظم يتم فيها تطبيق تكنولوجيا المعلومات والاتصالات في مجال النقل البري ، بما في ذلك البنية التحتية. والمركبات والمستخدمين ، وإدارة حركة المرور وإدارة التنقل ، وكذلك لواجهات مع وسائط النقل الأخرى. قد تعمل أنظمة النقل الذكية على تحسين كفاءة النقل في عدد من الحالات ، أي النقل البري ، وإدارة حركة المرور ، والتنقل ، إلخ.

عادةً ما تشير أنظمة النقل الذكية إلى استخدام تقنيات المعلومات والاتصالات (بدلاً من الابتكارات في بناء الطريق) في مجال النقل البري ، بما في ذلك البنية التحتية والمركبات والمستخدمون ، وفي إدارة حركة المرور وإدارة التنقل ، وكذلك واجهات مع وسائل النقل الأخرى.

الرصيف الكهروضوئي
الرصيف الكهروضوئي هو شكل من أشكال الرصيف الذي يولد الكهرباء عن طريق جمع الطاقة الشمسية مع الخلايا الكهروضوئية. مواقف السيارات وممرات المشاة والممرات والشوارع والطرق السريعة كلها مواقع مرشحة حيث يمكن استخدام هذه المواد.

في عام 2013 ، قام طلاب في معهد الطاقة الشمسية بجامعة جورج واشنطن بتركيب مسار المشي على الألواح الشمسية الذي صممه Onyx Solar ، وهو شيء يسمونه الرصيف الشمسي.

SolaRoad هو نظام يتم تطويره من قبل منظمة هولندا للبحث العلمي التطبيقي (TNO) ، و Ooms Groep ، Imtech وإقليم هولندا الشمالي. وهم يخططون لتركيب لوحاتهم على 100 متر من مسار الدراجات في كروميني ، هولندا في نوفمبر 2014. يستخدم مفهوم مختلف عن “طريق الطاقة الشمسية” مثبت في أفنهورن ، من قبل شركة أوز أفينهورن القابضة ، الإسفلت والمدرج لامتصاص أشعة الشمس والحرارة المياه للاستخدام في التدفئة المنزلية.

تقوم شركة الطاقة الشمسية للطرق في ايداهو ، الولايات المتحدة الأمريكية ، بتطوير نظام نموذجي لاستبدال الطرق الحالية ومواقف السيارات وممرات الطرق بألواح الطرق الشمسية الكهروضوئية التي تولد الكهرباء.

قامت كوريا الجنوبية ببناء طريق سريع مع الوسيط المغطى بألواح شمسية فوق بكيباث.

تم بناء أول طريق فوتوفلطي في العالم في Tourouvre ، أورني ، فرنسا في عام 2016. أطلق عليه “Wattway” ، تم بناؤه من قبل Société Nouvelle Aeracem (SNA) ، وخصصه وزير البيئة الفرنسي ، سيجولين رويال في 25 أكتوبر 2016 تم فتح الطريق الذي يبلغ طوله كيلومترًا واحدًا لحركة المرور في 22 كانون الأول 2016. ويُعتقد أن الطريق سيوفر الطاقة الكافية لشوارع المدينة.

افتتح الطريق الجنائي الشمسي في الصين في ديسمبر 2017 على طول 1.2 ميل. يستخدم الخرسانة الشفافة في الطبقة العليا مع الألواح الشمسية تحتها. كان هذا ثاني طريق للطاقة الشمسية في المدينة ، وقد تم افتتاحه لأول مرة في سبتمبر 2017 باستخدام تقنية مختلفة.

لوحات الطرق الشمسية
الغرض الرئيسي من الطرق الشمسية هو استبدال الطرق الإسفلتية بألواح الطاقة الشمسية التي تولد الطاقة من خلال الشمس والتي يمكن استخدامها من قبل المنازل المحلية أو الشركات التي ترتبط بالنظام إما من ممر المنزل أو من موقف السيارات الخاص بالشركات. كما ستزيد الألواح من عدد محطات الشحن للسيارات الكهربائية إذا كانت هذه المحطة متصلة بالطريق الشمسي. كل لوحة هي 12 ’12’ تقريبًا من الألواح المتشابكة التي تحتوي على مصابيح LED الخاصة بها والتي سيتم استخدامها كخطوط الطريق ، ويمكن استخدامها أيضًا لتوضيح الكلمات مثل “تقليل السرعة” أو “المرور إلى الأمام” للمساعدة في التدفق من المرور.

هناك 3 طبقات تشكل الألواح الشمسية:

1. طبقة سطح الطريق – طبقة الطريق هي طبقة عالية القوة تمتلك الخلايا الكهروضوئية التي تجذب أشعة الشمس ، ولها قوة الجر حتى لا تنزلق المركبات عن الطريق ، وهي مقاومة للماء لحماية الطبقات أدناه.

2. الطبقة الإلكترونية – تحتوي الطبقات الإلكترونية على لوحة مصغرة للمعالجات الدقيقة تساعد على التحكم في عنصر التسخين للألواح ، ويمكن لهذه التقنية أن تساعد في إذابة الثلج الذي يهبط على الألواح حتى لا تصبح ظروف الطرق الخطرة مشكلة في المناطق الشمالية. يمكن لهذه الطبقة أن تعرف مقدار الوزن على الألواح ويمكنها التحكم في عنصر التسخين لإذابة الثلج.

3. طبقة القاعدة الأساسية – الطبقة الأساسية هي الطبقة التي تجمع الطاقة من الشمس وتوزع الطاقة على المنازل أو الشركات المرتبطة بالطرق الشمسية. وسيتم استخدام هذا أيضًا لنقل الطاقة إلى السيارات أثناء القيادة على الشريط لإعادة شحن البطارية.

نقد
وذكرت مجلة سليت أن الطرق الشمسية ستنتج طاقة كهربائية أقل من الخلايا الشمسية التي يتم وضعها في زاوية ، وأن ضوءًا أقل سيلمسها بسبب الظل والأوساخ التي تغطي الطريق والسيارات التي تعيق الشمس من لمس الألواح.

وقد أشار النقاد إلى أن الطرق الشمسية ستكون أكثر تكلفة وأقل إنتاجية من الطرق التقليدية لتوحيد الطاقة الشمسية مع البنية التحتية ، مثل بناء الملاجئ على الطرق وأماكن الانتظار ووضع الألواح الشمسية التقليدية على الأسطح. أظهر إيلون مسك أن هناك مساحة واسعة في الولايات المتحدة ، باستثناء الطرق ، لتلبية متطلبات السلطة في البلاد. .

الرصيف الذكي
بدأت وزارة النقل في ولاية ميسوري (MoDOT) اختبار “الرصيف الذكي” في محطة توقف خارج كونواي بولاية ميسوري على طول الطريق 66 التاريخي في أواخر عام 2016. ويغطي البرنامج التجريبي حاليًا حوالي 200 قدم مربع من رصيف المشاة في مركز الزوار وتكلفته 100000 دولار أمريكي. (Landers) ، مدعومة إلى حد كبير من قبل الإدارة الفيدرالية للطرق السريعة. كل ذلك جزء من مبادرة طريق إلى الغد في ميسوري للبحث عن ابتكارات جديدة في البنية الأساسية للنقل. وتريد ميسوري الاستفادة من هذه الطرق لتنفيذ التقنيات الأخرى ذات الصلة. ستقوم اللوحات بتسخين الطريق والحفاظ على تراكم الثلج والجليد. وستحتوي أيضًا على صمامات LED ثنائية تزيد من رؤية خطوط الطرق. كما ستتضاعف مؤشرات LED في المساعدة على منع الطلاء من تثبيط توليد الطاقة الشمسية. لم يكن لدى الألواح وقت كافٍ لتحديد المتانة ، أو كفاءة الطاقة ، أو الفعالية من حيث التكلفة بمعنى العالم الحقيقي حتى الآن ، لذلك لم تصل MoDOT إلى أي استنتاجات حول الجدوى والتطبيق المستقبلي حتى الآن.

شحن السيارة اللاسلكية
السيارة الكهربائية على الإنترنت التي تم تطويرها من قبل KAIST (المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا) لديها دوائر كهربائية مدمجة في الطريق والتي ستقوم بتزويد السيارات الملائمة بشكل مناسب عن طريق الحث الكهرومغناطيسي بدون تلامس. يجري تطوير نظام تجريبي يعمل على تشغيل الحافلات الكهربائية. شركة IAV الألمانية هي شركة أخرى تقوم بتطوير أجهزة الشحن التعريفي.

البطاريات الكهروميكانيكية
نظام السيارة الكهربائية الذي يعمل على الطرق هو براءة اختراع هوارد ر. روس. لديها العديد من المكونات. أولها سيارة كهربائية تناسب البطاريات الكهروميكانيكية التي تقبل الشحن من الطريق. الطريق هو المكوّن الثاني ، وسيكون له ملفًا موحدًا بتوجيه الشحنات لفرض رسوم على السيارة عند الحاجة فقط. هذه السيارات والطرق لا تتطلب الغاز أو الطاقة الشمسية.

لا يوجد مكان في العالم على الإطلاق مثل هذا الذي يتم تنفيذه حاليًا ، ويرجع ذلك إلى تكلفة إصلاح البنية الأساسية التي ستكون ضرورية لإدخال هذه البراءة على أرض الواقع.

علامات الطرق
أدرج مفهوم الطريق السريع الذكي الذي طورته Studio Roosegaarde ومجموعة إدارة البنية التحتية Heijmans في هولندا طلاء ضوئي ضوئي لعلامات الطريق ، والتي تمتص الضوء أثناء النهار ثم تتوهج لمدة تصل إلى 10 ساعات. تم عرض هذه التكنولوجيا على امتداد طريق سريع في برابانت بهولندا.

حماية الصقيع وذوبان الثلوج والجليد
تم تركيب أنظمة ذوبان الثلوج التي تستخدم الكهرباء أو الماء الساخن لتسخين الطرق والأرصفة في مواقع مختلفة.

واقترحت شركة سولار رود وايز (Solar Roadways) بما في ذلك نظام ذوبان الثلوج بألواح الطرق الكهربائية الضوئية لأن الألواح لديها بالفعل وصلات كهربائية للطاقة لحصاد الطاقة الكهروضوئية. يشير المشككون إلى التكلفة.

تلتقط آيكس المحدودة من تكنولوجيا “Interseasonal Heat Capture” في لندن الطاقة الشمسية في البنوك الحرارية وتعيد إطلاقها تحت الطريق وتسخينها وتبقي الإسفلت خالياً من الجليد.

فوائد
في الولايات المتحدة ، وجدت دراسة أنه في الفترة بين 1996-2011 ، كان سبب الوفيات المرتبطة بالشتاء أكثر من 12000 حالة وفاة. يحدث ما يزيد عن 500000 حادث سنوياً بسبب الطقس المرتبط بالشتاء. في عام 2014 ، أنفقت الحكومات الفيدرالية وحكومات الولايات والحكومات المحلية 73 مليار دولار على تشغيل وصيانة الطرق السريعة ، بما في ذلك إعادة الترصيف اللازمة بسبب تقنيات إزالة الثلوج الحالية. بين أكتوبر 2014 و أبريل 2015 ، أفاد 23 ولاية DOTs بإنفاق 1.131 مليار دولار على إزالة الثلج والجليد ، بما في ذلك 8 ملايين ساعة عمل ، وليس بما في ذلك النفقات المحلية. على سبيل المثال ، بين عامي 2003 و 2015 ، قدرت مدينة نيويورك تكلفة إزالة الثلج والجليد بـ 1.8 مليون دولار لكل بوصة. سنويا ، يخسر سائقي السيارات 23.4 مليار دولار في تكاليف الإصلاح المرتبطة بالتآكل والاستهلاك المرتبط بالمواد الكيميائية المستخدمة لعلاج الطرق خلال فصل الشتاء. في عام 2014 ، قدر خبراء الاقتصاد أن الثلوج والجليد في فصل الشتاء كلف هذا البلد 47 مليار دولار من الناتج المحلي الإجمالي و 76،000 وظيفة.

مع وجود أنظمة ذوبان الثلج والثلج المنتشرة لعرقلة الطقس في فصل الشتاء ، يتم تقليل الوفيات والحوادث والتكاليف الحكومية وتكاليف التأمين ، والخسائر الاقتصادية ، ونفقات السيارات الشخصية.