La integración de la infraestructura del vehículo (VII) es una iniciativa que fomenta la investigación y el desarrollo de aplicaciones para una serie de tecnologías que vinculan directamente a los vehículos de carretera con su entorno físico, en primer lugar para mejorar la seguridad vial. La tecnología se basa en varias disciplinas, incluida la ingeniería de transporte, la ingeniería eléctrica, la ingeniería automotriz y la informática. VII cubre específicamente el transporte por carretera aunque existen tecnologías similares en su lugar o en desarrollo para otros modos de transporte. Los aviones, por ejemplo, usan balizas terrestres para la guía automática, lo que permite que el piloto automático vuele sin intervención humana. En la ingeniería de carreteras, mejorar la seguridad de una carretera puede mejorar la eficiencia general. VII apunta a mejoras en seguridad y eficiencia.

La integración de la infraestructura del vehículo es esa rama de la ingeniería, que se ocupa del estudio y la aplicación de una serie de técnicas que vinculan directamente los vehículos de carretera con su entorno físico con el fin de mejorar la seguridad vial.

Metas
El objetivo de VII es proporcionar un enlace de comunicaciones entre los vehículos en la carretera (a bordo del equipo a bordo, OBE) y entre los vehículos y la infraestructura vial (a través de Roadside Equipment, RSE), para aumentar la seguridad, la eficiencia y conveniencia del sistema de transporte. Se basa en la implementación generalizada de un enlace dedicado de comunicaciones de corto alcance (DSRC), que incorpora IEEE 802.11p. El desarrollo de VII se basa en un modelo comercial que respalda los intereses de todas las partes interesadas: industria, autoridades de transporte y organizaciones profesionales. La iniciativa tiene tres prioridades:

evaluación del modelo de negocio (incluida la programación de despliegue) y aceptación por los interesados;
validación de la tecnología (en particular los sistemas de comunicaciones) a la luz de los costos de despliegue; y
desarrollo de estructuras y políticas legales (particularmente en lo que respecta a la privacidad) para mejorar el potencial de éxito del sistema a largo plazo.

La seguridad
La tecnología de seguridad activa actual se basa en sistemas de visión y radar basados ​​en vehículos. Por ejemplo, esta tecnología puede reducir las colisiones traseras al rastrear las obstrucciones en el frente o detrás del vehículo, aplicando automáticamente los frenos cuando sea necesario. Esta tecnología es algo limitada ya que solo detecta la distancia y la velocidad de los vehículos dentro de la línea de visión directa de las cámaras y el rango de detección de los radares. Es casi completamente ineficaz para colisiones en ángulo y giro a la izquierda. Incluso puede causar que un automovilista pierda el control del vehículo en caso de una inminente colisión frontal. Las colisiones traseras cubiertas por la tecnología actual son típicamente menos severas que las colisiones de ángulo, giro a la izquierda o de frente. La tecnología existente es por lo tanto inadecuada para las necesidades generales del sistema de carreteras.

VII proporcionaría un enlace directo entre un vehículo en la carretera y todos los vehículos dentro de una vecindad definida. Los vehículos podrían comunicarse entre sí, intercambiando datos sobre velocidad, orientación, tal vez incluso sobre la conciencia e intención del conductor. Esto podría aumentar la seguridad de los vehículos cercanos, al tiempo que mejora la sensibilidad general del sistema VII, por ejemplo, realizando una maniobra automática de emergencia (dirección, desaceleración, frenado) de manera más efectiva. Además, el sistema está diseñado para comunicarse con la infraestructura vial, lo que permite una información de tráfico completa en tiempo real para toda la red, así como una mejor gestión de colas y retroalimentación a los vehículos. En última instancia, cerraría los circuitos de retroalimentación en lo que ahora es un sistema de transporte de circuito abierto.

A través de VII, las marcas viales y las señales de tráfico podrían quedar obsoletas. Las aplicaciones VII existentes usan sensores dentro de vehículos que pueden identificar marcas en la carretera o firmar a lo largo del camino, ajustando automáticamente los parámetros del vehículo según sea necesario. En última instancia, VII tiene como objetivo tratar esos signos y marcas como poco más que los datos almacenados en el sistema. Esto podría ser en forma de datos adquiridos a través de balizas a lo largo de una carretera o almacenados en una base de datos centralizada y distribuidos a todos los vehículos equipados con VII.

Eficiencia
Todos los factores anteriores son en gran medida en respuesta a la seguridad, pero VII podría conducir a ganancias notables en la eficiencia operativa de una red de transporte. Como los vehículos se unirán entre sí con una disminución resultante en los tiempos de reacción, el avance entre los vehículos podría reducirse para que haya menos espacio vacío en la carretera. Por lo tanto, se aumentará la capacidad disponible para el tráfico. Más capacidad por carril a su vez significará menos carriles en general, posiblemente satisfaciendo las preocupaciones de la comunidad sobre el impacto de la ampliación de la carretera. VII permitirá la coordinación precisa de la señal de tráfico al rastrear los pelotones de los vehículos y se beneficiará de la sincronización precisa aprovechando los datos de tráfico en tiempo real que cubren el volumen, la densidad y los movimientos de giro.

Los datos de tráfico en tiempo real también se pueden usar en el diseño de nuevas carreteras o modificación de sistemas existentes ya que los datos podrían usarse para proporcionar estudios precisos de origen-destino y conteos de giro para usos en previsión de transporte y operaciones de tráfico. Dicha tecnología también conduciría a mejoras para los ingenieros de transporte para abordar los problemas mientras se reduce el costo de obtención y compilación de datos. El peaje es otra posibilidad para la tecnología VII ya que podría permitir que los caminos se peguen automáticamente. Los datos podrían transmitirse colectivamente a los usuarios de la carretera para su visualización en el vehículo, esbozando el menor costo, la distancia más corta y / o la ruta más rápida a un destino sobre la base de las condiciones en tiempo real.

Aplicaciones existentes
Hasta cierto punto, los resultados a lo largo de estas líneas se han logrado en pruebas realizadas en todo el mundo, haciendo uso de GPS, señales de teléfonos móviles y placas de registro de vehículos. El GPS se está convirtiendo en estándar en muchos vehículos nuevos de gama alta y es una opción en la mayoría de los vehículos nuevos de gama baja y media. Además, muchos usuarios también tienen teléfonos móviles que transmiten señales rastreables (y también pueden estar habilitados para GPS). Los teléfonos móviles ya se pueden rastrear a los efectos de la respuesta de emergencia. Sin embargo, el seguimiento de GPS y teléfonos móviles no proporciona datos totalmente confiables. Además, la integración de teléfonos móviles en vehículos puede ser prohibitivamente difícil. Los datos de los teléfonos móviles, aunque útiles, pueden incluso aumentar los riesgos para los automovilistas, ya que tienden a mirar sus teléfonos en lugar de concentrarse en su forma de conducir. El reconocimiento automático de placas de registro puede proporcionar altos niveles de datos, pero el seguimiento continuo de un vehículo a través de un corredor es una tarea difícil con la tecnología existente. El equipo de hoy está diseñado para la adquisición de datos y funciones tales como la aplicación y el peaje, no para devolver los datos a vehículos o automovilistas para la respuesta. Sin embargo, el GPS será uno de los componentes clave en los sistemas VII.

Limitaciones
Existen numerosas limitaciones para el desarrollo de VII. Una idea errónea común es que el mayor desafío para la tecnología VII es la potencia informática que se puede instalar dentro de un vehículo. Si bien esto es realmente un desafío, la tecnología para computadoras ha avanzado rápidamente y no es una preocupación particular para los investigadores VII. Dado el hecho de que las tecnologías ya existen para las formas más básicas de VII, quizás el mayor obstáculo para el despliegue de la tecnología VII es la aceptación pública.

Intimidad
El mito más común sobre VII es que incluye tecnología de seguimiento; Sin embargo, éste no es el caso. La arquitectura está diseñada para evitar la identificación de vehículos individuales, con todo el intercambio de datos entre el vehículo y el sistema que ocurre de forma anónima. Se llevarán a cabo intercambios entre los vehículos y terceros, tales como fabricantes de equipos originales (OEM) y cobradores de peajes, pero el tráfico de la red se enviará a través de túneles encriptados y, por lo tanto, no será descifrable por el sistema VII.

Aunque el sistema podrá detectar violaciones de señal y velocidad, no tendrá la capacidad de identificar al infractor e informarlo. La detección tiene el propósito de alertar al infractor y / o acercarse a los vehículos para evitar colisiones.

Otras preocupaciones públicas
Otras preocupaciones de aceptación pública provienen de los defensores de la conducción recreativa, así como de los críticos de peaje. Los primeros argumentan que VII aumentará la automatización del vehículo, reduciendo el disfrute del conductor. Las inquietudes sobre la conducción recreativa son particularmente frecuentes entre los propietarios de autos deportivos. Podrían atenuarse compensando la presencia de vehículos sin VII o quizás manteniendo las carreteras donde los vehículos sin VII pueden viajar.

Quienes se oponen al peaje creen que hará que conducir sea prohibitivamente caro para los automovilistas de la categoría de menores ingresos, lo que entra en conflicto con el deseo general de brindar servicios iguales para todos. En respuesta, los descuentos de tránsito público o los descuentos en el uso de la carretera se pueden considerar para las personas y / o familias que califican. Dichas disposiciones existen actualmente para numerosas carreteras con peaje y podrían ser aplicables a las carreteras que se peaje a través de VII. Sin embargo, como VII podría permitir el peaje de todas las calzadas habilitadas para VII, las disposiciones pueden ser ineficaces en vista de la creciente necesidad de proporcionar servicios de tránsito eficientes para el usuario en todas las áreas.

Problemas técnicos

Coordinación
Un problema importante que enfrenta el despliegue de VII es el problema de cómo defender el sistema inicialmente. Los costos asociados con la instalación de la tecnología en los vehículos y la provisión de comunicaciones y energía en cada intersección son significativos. Construir la infraestructura a lo largo del camino sin la cooperación de los fabricantes de autos sería desastroso, como lo sería la situación inversa; por lo tanto, las dos partes deberán trabajar juntas para que el VII concepto funcione.

Se están realizando pruebas de prueba de concepto en Michigan y California que serán evaluadas por el Departamento de Transporte de los EE. UU. Y los fabricantes de automóviles, y se tomará una decisión conjunta sobre si se debe avanzar o no con la implementación del sistema en ese momento.

Mantenimiento
Otro factor a considerar con respecto a la distribución de la tecnología es cómo actualizar y mantener las unidades. Los sistemas de tráfico son altamente dinámicos, con nuevos controles de tráfico implementados todos los días y carreteras construidas o reparadas cada año. La opción basada en el vehículo podría actualizarse a través de Internet (preferiblemente inalámbrico), pero posteriormente podría requerir que todos los usuarios tengan acceso a la tecnología de Internet. Muchas agencias del gobierno local han estado probando el despliegue de instalaciones de Internet en ciudades y carreteras, por ejemplo, en paradas de descanso. Estos sistemas podrían ser utilizados para la actualización VII.

Una opción adicional es proporcionar actualizaciones cada vez que se traiga un vehículo para su inspección o servicio. Una limitación importante aquí es que la actualización estaría en manos del usuario. Algunos propietarios de vehículos mantienen sus propios vehículos, y las inspecciones periódicas o el mantenimiento se consideran demasiado poco frecuentes para la actualización VII. Los automovilistas también pueden ser reacios a detenerse en el área de descanso para una actualización si no tienen la posibilidad de conducir en una ciudad habilitada para Internet.

Alternativamente, si los receptores se colocaron en todos los vehículos y el sistema VII estaba ubicado principalmente a lo largo del borde de la carretera, la información podría almacenarse en una base de datos centralizada. Esto permitiría a la agencia responsable emitir actualizaciones en cualquier momento. Estos luego serían diseminados a las unidades de carretera para los automovilistas que pasaban. Desde el punto de vista operativo, actualmente se considera que este método proporciona la mayor eficacia, pero a un alto costo para las autoridades.

Seguridad
La seguridad de las unidades es otra preocupación, especialmente a la luz del problema de la aceptación pública. Los delincuentes podrían manipular las VII unidades o eliminarlas o destruirlas, independientemente de si están instaladas dentro de los vehículos o junto a la carretera. Si se colocan dentro de los vehículos, podrían promulgarse leyes similares a las de alterar un cuentakilómetros; y las unidades podrían examinarse durante inspecciones o servicios en busca de signos de alteración. Este método tiene muchas de las limitaciones mencionadas en relación con la frecuencia de inspección y los automovilistas que realizan su propio servicio. También plantea inquietudes con respecto a la honestidad de los técnicos de vehículos que realizan las inspecciones. La capacidad de los técnicos para identificar signos de alteración dependerá de su conocimiento de los propios sistemas VII.

Se podrían usar imanes, descargas eléctricas y software malicioso (virus, piratería informática o atascos) para dañar los sistemas VII, independientemente de si las unidades están ubicadas dentro del vehículo oa lo largo del camino. Se requerirá una capacitación y certificación extensiva para que los técnicos inspeccionen las unidades VII dentro de un vehículo. A lo largo del camino, se requeriría un alto grado de seguridad para garantizar que el equipo no sufra daños y para aumentar su durabilidad. Sin embargo, como las unidades de borde de la carretera podrían colocarse en el derecho de paso público, que a menudo se encuentra cerca del borde de la carretera, podría haber preocupaciones sobre los vehículos que chocan contra ellas (ya sea a propósito o por accidente). Las unidades tendrían que construirse de modo que no supongan una amenaza para los automovilistas: quizás en forma de un objeto de bajo perfil y / o baja masa diseñado para atropellarse o romperse (lo que implicaría una relativa unidad económica); o la unidad tendría que estar protegida por un dispositivo como una baranda de protección, lo que generaría problemas de seguridad propios.

Entrada de datos
Otra limitación más es en la digitalización de las entradas para el sistema VII. Es probable que los sistemas VII continúen detectando los signos existentes y las marcas en las carreteras, pero uno de los objetivos es eliminar por completo dichos signos y marcas. Esto requeriría convertir las ubicaciones y los mensajes de cada elemento en el formato del sistema VII. La responsabilidad de este trabajo probablemente recaiga en las agencias de carreteras que casi todas enfrentan dificultades de financiación, mano de obra y tiempo disponible. La implementación y el mantenimiento de los sistemas VII pueden requerir apoyo a nivel nacional.

Comunicaciones y autorización
Mientras que VII se está desarrollando en gran medida como una empresa de investigación conjunta que involucra a numerosas agencias de transporte, es probable que los productos iniciales se adapten a las aplicaciones individuales. Como resultado, problemas de compatibilidad y formateo podrían surgir a medida que los sistemas se expanden. La superación de estas dificultades podría requerir complicados programas de traducción entre diferentes sistemas o posiblemente una revisión completa de los sistemas VII existentes para desarrollar un enfoque más integral. En cualquier caso, los costos y el potencial de errores en el software probablemente serán altos.

Se requerirá legislación para establecer el acceso a los datos VII y las comunicaciones entre las agencias pertinentes. En los EE. UU., Por ejemplo, una carretera interestatal es una carretera federal que a menudo mantiene el Estado, pero las autoridades locales del condado o municipales también pueden estar involucradas. La legislación necesitaría establecer los niveles de autoridad de cada agencia. En Pennsylvania, por ejemplo, los municipios tienden a tener mayor autoridad que los condados y, a veces, incluso el Estado, mientras que el vecino Maryland tiene más autoridad a nivel de condado que a nivel municipal; y las carreteras estatales están controladas casi exclusivamente por el Estado. También se debería determinar qué otras agencias pueden usar los datos (es decir, cumplimiento de la ley, censo, etc.) y en qué medida es permisible utilizar la información. Se necesitaría la aplicación de la ley para minimizar el uso indebido de datos. Los diversos niveles de autoridad también podrían aumentar la incompatibilidad.

Desarrollos recientes
Gran parte de la investigación y experimentación actual se lleva a cabo en los Estados Unidos donde la coordinación se asegura a través del Consorcio de Integración de Infraestructura de Vehículos, compuesto por fabricantes de automóviles (Ford, General Motors, DaimlerChrysler, Toyota, Nissan, Honda, Volkswagen, BMW), proveedores de TI, Departamentos de transporte federales y estatales de EE. UU. Y asociaciones profesionales. Trialling se llevará a cabo en Michigan y California.

Las aplicaciones específicas que se están desarrollando bajo la iniciativa de EE. UU. Son:

Advertencia de conductores de condiciones inseguras o colisiones inminentes.
Advierta a los conductores si están a punto de salir de la carretera o acelerar demasiado rápido.
Informar a los operadores del sistema de la congestión en tiempo real, las condiciones climáticas y los incidentes.
Proporcionar a los operadores información sobre la capacidad del corredor para la gestión en tiempo real, la planificación y la provisión de avisos para los conductores en todo el corredor.
A mediados de 2007, se utilizará un entorno VII que cubre unos 20 millas cuadradas (52 km2) cerca de Detroit para probar 20 aplicaciones del prototipo VII. Varios fabricantes de automóviles también están llevando a cabo su propia VII investigación y prueba.