Smartway und Smart Road sind Begriffe für eine Reihe von Vorschlägen, Technologien in Straßen zur Erzeugung von Solarenergie einzubeziehen, den Betrieb autonomer Autos zu verbessern, die Beleuchtung zu verbessern und den Zustand der Straße zu überwachen.
Integration der Fahrzeuginfrastruktur
Die Gruppierung von Fahrzeugen in Züge ist eine Methode, um die Kapazität von Straßen zu erhöhen. Ein automatisiertes Autobahnsystem ist eine vorgeschlagene Technologie dafür.
Platons verringern die Entfernungen zwischen Autos oder Lastwagen durch elektronische und möglicherweise mechanische Kopplung. Diese Fähigkeit würde es vielen Autos oder Lastwagen ermöglichen, gleichzeitig zu beschleunigen oder zu bremsen. Dieses System ermöglicht auch einen größeren Abstand zwischen den Fahrzeugen, indem die für die menschliche Reaktion erforderliche Reaktionsdistanz eliminiert wird.
Platoon-Fähigkeit könnte erfordern, neue Fahrzeuge zu kaufen, oder es kann etwas sein, das nachgerüstet werden kann. Die Fahrer würden wahrscheinlich aufgrund der neuen Fähigkeiten und der zusätzlichen Verantwortung bei der Führung eine spezielle Lizenzgenehmigung benötigen.
Intelligente Autos mit künstlicher Intelligenz könnten sich automatisch anschließen und Züge verlassen. Das automatisierte Autobahnsystem ist ein Vorschlag für ein solches System, wo Autos sich in Züge von 8 bis 25 organisieren.
Integration der Fahrzeuginfrastruktur
Vehicle Infrastructure Integration (VII) ist eine Initiative, die die Entwicklung von Forschung und Anwendungen für eine Reihe von Technologien fördert, die Straßenfahrzeuge direkt mit ihrer physischen Umgebung verbinden, vor allem, um die Verkehrssicherheit zu verbessern. Die Technologie stützt sich auf mehrere Disziplinen, darunter Verkehrstechnik, Elektrotechnik, Fahrzeugtechnik und Informatik. VII umfasst insbesondere den Straßenverkehr, obwohl für andere Verkehrsträger ähnliche Technologien bestehen oder in Entwicklung sind. Flugzeuge zum Beispiel verwenden Boden-Beacons für die automatische Führung, so dass der Autopilot das Flugzeug ohne menschliches Eingreifen fliegen kann. Im Straßenbau kann die Verbesserung der Sicherheit einer Straße die Gesamteffizienz verbessern. VII zielt auf Verbesserungen in Bezug auf Sicherheit und Effizienz ab.
Die Integration der Fahrzeuginfrastruktur ist der Teilbereich des Ingenieurwesens, der sich mit der Untersuchung und Anwendung einer Reihe von Techniken befasst, die Straßenfahrzeuge direkt mit ihrer physischen Umgebung verbinden, um die Verkehrssicherheit zu verbessern.
Strukturelle Gesundheitsüberwachung
Structural Health Monitoring (SHM) bezieht sich auf den Prozess der Implementierung einer Schadensdetektions- und -charakterisierungsstrategie für technische Strukturen. Hier wird Schaden definiert als Veränderung der materiellen und / oder geometrischen Eigenschaften eines strukturellen Systems, einschließlich Änderungen der Randbedingungen und der Systemkonnektivität, die die Systemleistung beeinträchtigen. Der SHM-Prozess umfasst die Beobachtung eines Systems über die Zeit hinweg unter Verwendung periodisch abgetasteter dynamischer Reaktionsmessungen von einer Anordnung von Sensoren, die Extraktion von beschädigungsempfindlichen Merkmalen aus diesen Messungen und die statistische Analyse dieser Merkmale, um den aktuellen Zustand der Systemgesundheit zu bestimmen. Für Langzeit-SHM wird die Ausgabe dieses Prozesses periodisch aktualisiert, um Informationen über die Fähigkeit der Struktur zu erhalten, ihre beabsichtigte Funktion angesichts der unvermeidlichen Alterung und Verschlechterung, die aus Betriebsumgebungen resultieren, auszuführen. Nach Extremereignissen wie Erdbeben oder Sprengladungen wird SHM zur schnellen Zustandsüberwachung eingesetzt und soll in nahezu Echtzeit zuverlässige Informationen über die Integrität der Struktur liefern. Die Infrastrukturinspektion spielt eine wichtige Rolle für die öffentliche Sicherheit, sowohl im Hinblick auf die langfristige Schadensakkumulation als auch auf Szenarien nach Extremereignissen. Als Teil der rasanten Entwicklung datengestützter Technologien, die viele Bereiche in Technik und Wissenschaft verändern, sind maschinelles Lernen und Computer-Vision-Techniken zunehmend in der Lage, Muster in Bilddaten zuverlässig zu diagnostizieren und zu klassifizieren, was klare Anwendungen in Inspektionskontexten hat.
Intelligente Transportsysteme
Ein intelligentes Verkehrssystem (Intelligent Transportation System, ITS) ist eine fortschrittliche Anwendung, die, ohne Intelligenz als solche zu verkörpern, innovative Dienstleistungen in Bezug auf verschiedene Verkehrsträger und Verkehrsmanagement bieten und die Benutzer besser informieren und sicherer, koordinierter und „intelligenter“ machen soll „Nutzung von Transportnetzen.
Obwohl ITS sich auf alle Verkehrsträger beziehen kann, definierte die Richtlinie der Europäischen Union 2010/40 / EU vom 7. Juli 2010 ITS als Systeme, in denen Informations- und Kommunikationstechnologien im Bereich des Straßenverkehrs, einschließlich der Infrastruktur, angewendet werden Fahrzeuge und Nutzer sowie im Verkehrsmanagement und Mobilitätsmanagement sowie für Schnittstellen zu anderen Verkehrsträgern. ITS kann die Effizienz des Transports in einer Reihe von Situationen verbessern, d. H. Straßenverkehr, Verkehrsmanagement, Mobilität usw.
Intelligente Verkehrssysteme beziehen sich in der Regel auf den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien (und nicht auf Innovationen im Straßenbau) im Bereich des Straßenverkehrs einschließlich Infrastruktur, Fahrzeuge und Nutzer sowie im Bereich des Verkehrsmanagements und des Mobilitätsmanagements Schnittstellen zu anderen Verkehrsträgern.
Photovoltaikpflaster
Photovoltaik-Pflasterung ist eine Form der Fahrbahn, die durch die Sammlung von Solarstrom mit Photovoltaik Strom erzeugt. Parkplätze, Fußwege, Zufahrten, Straßen und Autobahnen sind Kandidatenorte, an denen dieses Material verwendet werden könnte.
Im Jahr 2013 installierten Studenten des Solar Institute der George Washington University einen von Onyx Solar entworfenen Solarpanel-Gehweg, den sie Solar-Pflaster nennen.
SolaRoad ist ein System, das von der niederländischen Organisation für angewandte wissenschaftliche Forschung (TNO), der Ooms Groep, Imtech und der niederländischen Provinz Nordholland entwickelt wird. Sie planen, ihre Platten auf 100 m Radweg in Krommenie, Niederlande, im November 2014 zu installieren. Ein variantes Konzept einer „Sonnenstraße“ installiert in Avenhorn, von Ooms Avenhorn Holding AV, verwendet Asphalt und Asphalt, um die Sonnenstrahlen und Wärme zu absorbieren Wasser zur Verwendung in der Hausheizung.
Die Firma Solar Roadways aus Idaho, USA, entwickelt ein Prototypsystem, das bestehende Straßen, Parkplätze und Zufahrten durch photovoltaische Solarstrassen ersetzt, die Strom erzeugen.
Südkorea hat eine Autobahn gebaut, deren Median über einen Fahrradweg mit Sonnenkollektoren bedeckt ist.
Die erste Photovoltaik-Straße der Welt wurde 2016 in Tourouvre, Orne, Frankreich, errichtet. Sie wurde „Wattway“ genannt und wurde von der Société Nouvelle Aeracem (SNA) am 25. Oktober 2016 von der französischen Umweltministerin Ségolène Royal errichtet Der 1 km lange Straßenabschnitt wurde am 22. Dezember 2016 für den Verkehr freigegeben. Es wird angenommen, dass die Straße ausreichend Strom für die Straßenbeleuchtung der Stadt liefern wird.
Die Jinan Solarautobahn wurde im Dezember 2017 in China entlang einer 1,2 Meilen langen Strecke eröffnet. Es verwendet transparenten Beton auf der oberen Schicht mit den Sonnenkollektoren darunter. Es war die zweite Solarstraße in der Stadt, die im September 2017 mit einer anderen Technologie eröffnet wurde.
Solarstraßenbahnen
Der Hauptzweck von Solarstraßen besteht darin, Asphaltstraßen durch Sonnenkollektoren zu ersetzen, die Energie durch die Sonne erzeugen, die von lokalen Häusern oder Unternehmen genutzt werden können, die entweder von der Hauseinfahrt oder vom Geschäftsparkplatz aus mit dem System verbunden sind. Die Panels werden auch die Anzahl der Ladestationen für Elektroautos erhöhen, wenn diese Station an die Solarstraße angeschlossen ist. Jedes Panel besteht aus etwa 12 x 12 Zoll ineinandergreifenden Panels mit eigenen LED-Lichtern, die als Straßenlinien verwendet werden, und können auch verwendet werden, um Wörter wie „Geschwindigkeit reduzieren“ oder „Verkehr voraus“ zu formulieren, um den Fluss zu unterstützen von Verkehr.
Es gibt 3 Schichten, die die Sonnenkollektoren bilden:
1. Die Straßenoberflächenschicht – Die Straßenschicht ist die hochfeste Schicht mit den photovoltaischen Zellen, die die Sonnenstrahlen anzieht, sie hat Traktion, so dass Fahrzeuge nicht von der Straße rutschen, und sie ist wasserdicht, um die darunter liegenden Schichten zu schützen.
2. Die elektronische Schicht – Die elektronischen Schichten enthalten eine Mini-Mikroprozessor-Platine, die hilft, das Heizelement der Platten zu steuern. Diese Technologie kann dazu beitragen, den Schnee auf den Platten zu schmelzen, so dass gefährliche Straßenbedingungen kein Problem mehr darstellen nördlichen Regionen. Diese Schicht kann spüren, wie viel Gewicht auf den Platten ist und kann das Heizelement steuern, um den Schnee zu schmelzen.
3. Die Basisplattenschicht – Die Basisplattenschicht ist die Schicht, die die Energie von der Sonne sammelt und die Energie an die Haushalte oder Unternehmen verteilt, die mit den Solarstraßen verbunden sind. Dies wird auch verwendet, um die Energie auf Autos zu übertragen, wenn sie über den Streifen fahren, um die Batterie aufzuladen.
Kritik
Das Slate Magazine gab an, dass Solarstrassen weniger Strom produzieren würden als Solarzellen, die in einem Winkel angeordnet sind, und dass weniger Licht sie berühren würde, weil Schatten, Schmutz die Straße bedecken und Autos die Sonne daran hindern, die Paneele zu berühren.
Kritiker haben darauf hingewiesen, dass Solarstrassen sowohl teurer als auch weniger produktiv sind als konventionellere Wege, Solarenergie mit Infrastruktur zu verbinden, wie zum Beispiel den Bau von Schutzräumen über Straßen und Parkflächen und das Aufstellen traditioneller Solarmodule auf den Dächern; Elon Musk demonstrierte, dass es in den USA neben Straßen reichlich Platz gibt, um den Strombedarf des Landes zu decken. .
Smart Pflaster
Das Missouri Department of Transportation (MoDOT) begann Ende 2016 an einer Raststätte außerhalb von Conway, Missouri, entlang der historischen Route 66 „smart plastering“ zu testen. Das Pilotprogramm umfasst derzeit rund 200 Quadratmeter Bürgersteig im Besucherzentrum und kostete 100.000 US-Dollar (Landers), weitgehend von der Federal Highway Administration subventioniert. Es ist alles Teil von Missouris Road to Tomorrow-Initiative, um neue Innovationen in ihrer Transportinfrastruktur zu finden. Missouri möchte diese Straßen nutzen, um andere verwandte Technologien zu implementieren. Die Platten heizen die Straße und halten Schnee und Eis davon ab, sich zu sammeln. Sie werden auch LED-Dioden haben, die die Sichtbarkeit von Straßenlinien erhöhen werden. Die LEDs würden sich außerdem verdoppeln, um zu verhindern, dass Farbe die solare Stromerzeugung hemmt. Die Panels hatten noch nicht genug Zeit, um Haltbarkeit, Energieeffizienz oder Kostenwirksamkeit im realen Sinn zu bestimmen, so dass MoDOT bisher keine Rückschlüsse auf die Machbarkeit und künftige Anwendungen gezogen hat.
Kabellose Fahrzeugladung
Das Online-Elektrofahrzeug, das von KAIST (Korean Advanced Institute of Science and Technology) entwickelt wird, hat elektrische Stromkreise in die Straße eingebaut, die über kontaktlose elektromagnetische Induktion geeignet angepasste Fahrzeuge versorgen. Ein Pilotsystem für Elektrobusse befindet sich in der Entwicklung. Die deutsche IAV ist ein weiteres Unternehmen, das Induktionsladegeräte entwickelt.
Elektromechanische Batterien
Straßenelektrisches Fahrzeugsystem ist das Patent von Howard R. Ross. Es hat mehrere Komponenten. Der erste ist ein rein elektrisches Fahrzeug, das mit elektromechanischen Batterien ausgestattet ist, die eine Ladung von der Straße aufnehmen. Die Straße ist die zweite Komponente und hätte Ladespulen strategisch platziert, um das Auto nur bei Bedarf aufzuladen. Diese Autos und Straßen würden keine Gas- oder Solarenergie benötigen.
Nirgendwo auf der Welt wird derzeit eine Erfindung wie diese durchgeführt, und dies ist auf die Kosten der Infrastrukturüberholung zurückzuführen, die erforderlich wären, um dieses Patent in die Realität umzusetzen.
Strassenmarkierungen
Das von Studio Roosegaarde und der Infrastrukturmanagementgruppe Heijmans in den Niederlanden entwickelte Smart-Highway-Konzept beinhaltet eine Fotolumineszenzfarbe für Straßenmarkierungen, die tagsüber Licht absorbieren und dann bis zu 10 Stunden leuchten. Die Technologie wurde auf einem Autobahnabschnitt in Brabant, Niederlande, demonstriert.
Frostschutz und schmelzender Schnee, Eis
An verschiedenen Orten wurden Schneeschmelzsysteme installiert, die Strom oder Warmwasser zur Beheizung von Straßen und Gehwegen verwenden.
Solar Roadways hat vorgeschlagen, ein Schneeschmelzsystem mit ihren photovoltaischen Straßentafeln zu integrieren, da die Paneele bereits über Stromanschlüsse zur Gewinnung von Photovoltaik verfügen. Skeptiker weisen auf die Kosten hin.
ICAX Limited von Londons Technologie „Interseasonal Heat Capture“ fängt Solarenergie in Thermalbädern ein und gibt sie unter einer Fahrbahn zurück, heizt sie auf und hält den Asphalt eisfrei.
Leistungen
In den USA wurde in einer Studie festgestellt, dass zwischen 1996 und 2011 über 12.000 Todesfälle durch winterbedingte Niederschläge verursacht wurden. Jährlich ereignen sich über 500.000 Unfälle aufgrund von winterbedingtem Wetter. Im Jahr 2014 gaben Bund, Länder und Kommunen 73 Milliarden Dollar für den Betrieb und die Instandhaltung von Autobahnen aus, unter anderem für die Erneuerung der Oberfläche, die aufgrund der aktuellen Techniken zur Schneeräumung erforderlich sind. Zwischen Oktober 2014 und April 2015 meldeten 23 staatliche DOTs Ausgaben in Höhe von 1,131 Milliarden Dollar für die Beseitigung von Schnee und Eis, einschließlich 8 Millionen Arbeitsstunden, ohne die lokalen Ausgaben. Zum Beispiel schätzte die Stadt New York zwischen 2003-2015 die Kosten für die Entfernung von Schnee und Eis auf 1,8 Millionen Dollar pro Zoll. Jährlich verlieren Autofahrer 23,4 Milliarden US-Dollar an korrosionsbedingten Reparaturkosten und Abschreibungen im Zusammenhang mit Chemikalien zur Behandlung von Straßen im Winter. Im Jahr 2014 schätzten Ökonomen, dass Schnee und Eis im Winter das Land 47 Milliarden Dollar an BIP und 76.000 Jobs gekostet hatten.
Mit Schnee- und Eisschmelzsystemen, die eingesetzt werden, um Winterwetter, Todesfälle, Unfälle, Regierungs- und Versicherungskosten, wirtschaftliche Verluste und persönliche Autoausgaben zu verhindern, werden diese reduziert.