車両インフラ統合

車両インフラインテグレーション(VII)は、交通安全を向上させるために、道路車両を物理的環境に直接リンクさせる一連の技術の研究とアプリケーション開発を促進するイニシアティブです。この技術は、輸送工学、電気工学、自動車工学、コンピューターサイエンスなど、いくつかの分野を取り上げています。 VIIは特に道路輸送を対象としているが、他の輸送手段についても同様の技術が開発中である。例えば、飛行機は自動誘導のために地上のビーコンを使用し、人間の介入なしに飛行機を自動操縦することができます。高速道路工学では、道路の安全性を改善することで全体的な効率を向上させることができます。 VIIは、安全性と効率性の両方の改善を目標としています。

車両インフラ統合とは、交通安全を向上させるために、道路車両を物理的環境に直接関連付ける一連の技術の研究と応用を扱う技術部門です。

目標
VIIの目標は、安全性、効率性、安全性を向上させるために、道路上の車両間(車載器、OBE経由)、および車両と路側インフラ間(Roadside Equipment、RSE経由)の通信リンクを提供することです。輸送システムの利便性。これは、IEEE 802.11pを組み込んだ専用の短距離通信(DSRC)リンクの広範な展開に基づいています。 VIIの発展は、関係するすべての関係者(産業界、交通機関、専門機関)の利益を支えるビジネスモデルに依存している。イニシアチブには3つの優先事項があります。

ビジネスモデルの評価(展開スケジューリングを含む)とステークホルダーによる承認。
配備コストを考慮した技術(特に通信システム)の検証。そして
長期的な成功の可能性を高めるための法的構造と政策の策定(特にプライバシーに関する)

安全性
現在アクティブな安全技術は、車両ベースのレーダーおよびビジョンシステムに依存しています。たとえば、このテクノロジーは、車両の前後の障害物を追跡し、必要に応じて自動的にブレーキをかけることで、後部の衝突を減らすことができます。この技術は、カメラの直接視界内の車両の距離と速度とレーダーの検出範囲のみを感知するという点で幾分限定されている。角度のついた衝突と左折の衝突では、ほぼ完全に無効です。正面衝突が近づいた場合、自動車運転者に車両の制御権を失わせることさえある。今日の技術でカバーされる後部衝突は、通常、角度、左折、正面衝突よりも重大ではありません。したがって、既存の技術は、道路システムの全体的なニーズには不十分である。

VIIは、道路上の車両と特定の周辺内のすべての車両との直接リンクを提供する。車両は、おそらく運転者の意識と意向であっても、速度、方向に関するデータを交換して、互いに通信することができます。これにより、近くの車両の安全性が向上し、例えば、自動操縦(操縦、減速、制動)をより効果的に実行することによって、VIIシステムの全体的な感度を向上させることができます。さらに、このシステムは、道路インフラストラクチャと通信するように設計されているため、ネットワーク全体の完全なリアルタイムの交通情報と、車両に対するキュー管理とフィードバックの改善が可能です。最終的には、現在開ループ輸送システムであるフィードバックループを閉じることになります。

VIIを経て、道路標示と道路標識が廃止される可能性があります。既存のVIIアプリケーションでは、車内のセンサーを使用して道路上のマーキングを識別したり、道路の横に沿って署名したりして、必要に応じて車両パラメータを自動的に調整します。最終的に、VIIは、そのような兆候およびマーキングを、システム内に記憶されたデータよりも少しだけ扱うことを目指している。これは、道路沿いのビーコンを介して取得されるか、または中央データベースに格納され、VII搭載車両すべてに配信されるデータの形式であり得る。

効率
上記のすべての要素は主に安全性に対応していますが、VIIは輸送ネットワークの運用効率の大幅な向上につながる可能性があります。車両が結びついて反応時間が短縮されると、車間距離が減少し、道路に空きスペースが少なくなる可能性があります。したがって、トラフィックのための利用可能な容量が増加するであろう。レーン当たりの車線数が増えると一般的に車線数が減り、道路の広がりの影響に関するコミュニティの懸念を満足する可能性があります。 VIIは、車両小隊を追跡することによって正確な交通信号協調を可能にし、量、密度および旋回運動をカバーするリアルタイムの交通データを描くことによって正確なタイミングから利益を得る。

リアルタイムの交通データは、交通予測や交通運行に使用するための正確な出発地と目的地の調査や旋回回数を提供するために使用できるため、新しい道路の設計や既存のシステムの変更にも使用できます。このような技術は、データを入手してコンパイルするコストを削減しつつ、輸送エンジニアが問題に対処するための改善にもつながります。ターリングは、道路が自動的に通行可能になるため、VII技術の別の見通しです。リアルタイムの条件に基づいて、車載表示、最低コスト、最短距離、および/または目的地までの最短経路を概説するために、道路ユーザーに一括してデータを送信することができる。

既存のアプリケーション
GPS、携帯電話信号、車両登録プレートを利用して世界中で行われた試行で、これらの線に沿った結果がある程度達成されました。 GPSは多くの新型ハイエンド車に標準装備となり、ほとんどの新型中低車種でオプションとなります。さらに、多くのユーザは、追跡可能な信号を送信する携帯電話を有している(GPS対応でもよい)。携帯電話は、緊急時対応のために既にトレースされている可能性があります。しかし、GPSと携帯電話のトラッキングは、完全に信頼できるデータを提供していません。さらに、自動車に携帯電話を組み込むことは非常に難しいかもしれません。携帯電話からのデータは便利ですが、自動車運転者に集中するのではなく、携帯電話を見ている傾向があるため、運転者のリスクが増大する可能性があります。自動登録プレートの認識は、高度なデータを提供することができますが、廊下を通る車両の追跡は、既存の技術では困難な作業です。今日の機器は、車両や自動車運転者にデータを返信するためのものではなく、執行や通行などのデータ取得と機能用に設計されています。それにもかかわらず、GPSはVIIシステムの重要なコンポーネントの1つになります。

制限事項
VIIの開発には多くの制限があります。よくある誤解は、VII技術に対する最大の課題は、車内に取り付けることができるコンピューティングパワーであるということです。これは確かに挑戦ですが、コンピュータの技術は急速に進歩しており、VII研究者にとっては特に重要な問題ではありません。 VIIの最も基本的な形態の技術がすでに存在していることを考えると、おそらくVII技術の展開の最大のハードルは公衆の受け入れである。

プライバシー
VIIに関する最も一般的な神話は、追跡技術が含まれていることです。しかし、そうではありません。アーキテクチャは、車両とシステムの間のすべてのデータ交換が匿名で行われるように、個々の車両の識別を防止するように設計されています。車両とOEMや料金所などの第三者との間の交換が行われますが、ネットワークトラフィックは暗号化されたトンネル経由で送信されるため、VIIシステムでは解読できません。

システムは信号と速度違反を検出することができますが、違反者を特定し報告する機能はありません。検出は、衝突を防ぐために、違反者に警告する、および/または車両に接近することを目的としています。

その他の一般的な懸念
他の公衆の受け入れの懸念は、レクリエーション運転の賛成派と賃金の批判から来ている。前者は、VIIが車両の自動化を高め、運転者の喜びを軽減すると主張している。レクリエーション運転の懸念は、スポーツカーの所有者の間で特に一般的です。それらは、VIIなしの車両の存在を補償することによって、またはおそらくVIIなしの車両が走行することが許可されている道路を維持することによって弱めることができる。

それに反対する人たちは、低所得層の自動車運転者にとっては運転を著しく高価にし、すべての人に平等なサービスを提供しようという一般的な希望とは矛盾すると考えている。これに対応して、適格な個人および/または家族のために、公共交通費割引または道路利用割引を検討することができます。そのような規定は現在、多数の有料道路に存在し、VIIを介して有料道路に適用される可能性がある。しかし、VIIがすべてのVII対応道路の通行を可能にする可能性があるため、すべての地域にユーザー効率の良いトランジットサービスを提供する必要性が高まっているため、条項は有効ではない可能性があります。

技術的な問題

調整
VIIの展開に直面する重大な問題は、システムを最初に立ち上がらせる方法の問題です。車両に技術を導入し、すべての交差点で通信と電力を提供することに関連するコストは重要です。逆の状況と同様に、自動車製造業者の協力なしに道路沿いのインフラストラクチャを構築することは悲惨である。したがって、両当事者は協力してVIIコンセプトを実現する必要があります。

米国DOTと自動車メーカーが評価するミシガン州とカリフォルニア州で実施されている概念実証試験があり、その時点でシステムの導入を進めるかどうかの決定が共同で行われます。

メンテナンス
技術の流通に関して考慮すべきもう1つの要因は、ユニットを更新および維持する方法です。交通システムは非常に動的であり、毎日新しい交通規制が実施され、毎年道路が建設または修理されます。車両ベースのオプションは、インターネット(好ましくは無線)を介して更新することができるが、その後、すべてのユーザがインターネット技術にアクセスする必要がある。地方自治体の多くの機関は、休憩などで、都市や道路沿いにインターネット施設の設置をテストしています。これらのシステムは、VII更新のために使用することができる。

追加のオプションは、車両が点検または修理のために持ち込まれるたびに更新を提供することである。ここでの大きな制限は、更新がユーザーの手に委ねられることです。一部の車両所有者は自ら車両を保守しており、定期点検や点検はあまり頻繁ではないとみなされます。運転者は、インターネット対応の都市で運転する可能性がない場合には、休憩をとって停止することに消極的かもしれません。

あるいは、レシーバがすべての車両に設置され、VIIシステムが主に路側に配置されていれば、情報を集中データベースに格納することができます。これにより、いつでも更新を発行する責任を持つ代理店ができます。これらは運転手を通過するために路側機に伝播される。運用上、この方法は現在のところ最大の有効性を提供すると考えられていますが、当局には高コストです。

セキュリティ
ユニットのセキュリティは、特に公衆の受け入れ問題に照らして、もう一つの懸念事項です。犯罪者は、車内に設置されているのか路側に設置されているのかに関わらず、VIIユニットを改ざんしたり、撤去したり、破壊したりする可能性があります。それらが車両の中に置かれている場合、オドメーターを改ざんするのと同様の法律を制定することができます。検査やサービス中に改ざんの兆候がないか検査することができます。この方法には、検査の頻度や自らの修理を行う運転手に関連して言及されている多くの制限があります。また、検査を実施している車両技術者の誠実さに関する懸念も高まっています。技術者が改ざんの兆候を特定する能力は、VIIシステム自体の知識に依存する。

ユニットが車内にあるか路側にあるかに関わらず、マグネット、電気ショック、および悪意のあるソフトウェア(ウイルス、ハッキング、または妨害)を使用してVIIシステムに損傷を与えることができます。技術者が車内のVIIユニットを検査するためには、豊富なトレーニングと認定が必要です。路側に沿って、装置が損傷していないことを保証し、その耐久性を高めるために高度の安全性が要求される。しかし、道路沿いのユニットは、道路の端に近いことが多い公共の道のりに置くことができるため、車両が衝突しても(意図的であれ偶然であれ)心配する可能性があります。ユニットは、運転士に脅威をもたらさないように、すなわち、低プロファイルの物体および/または低質量の物体の上を走り回るように設計されていなければならない(これは、安価なユニット);ユニットは、ガードレールのような装置によって遮蔽されなければならず、それ自体の安全上の懸念が生じます。

データ入力
さらに別の制​​限は、VIIシステムの入力を数値化することです。 VIIシステムはおそらく既存の看板や道路標識を引き続き認識するだろうが、目標の1つはそのような兆候とマーキングを完全に排除することである。これには、各項目の位置とメッセージをVIIシステムの形式に変換する必要があります。この作業の責任は、ほとんどすべて資金調達、人力、および利用可能な時間に困難に直面している高速道路機関に当てはまるでしょう。したがって、VIIシステムの導入と維持には国レベルでの支援が必要となるかもしれない。

通信と認可
VIIは、多数の輸送機関を含む共同研究企業として主に開発されているが、初期の製品は個々のアプリケーションに合わせて調整される可能性が高い。その結果、システムの拡張に伴い、互換性やフォーマットの問題が発生する可能性があります。これらの困難を克服するには、より包括的なアプローチを開発するために、異なるシステム間の複雑な翻訳プログラムや、おそらく既存のVIIシステムの完全なオーバーホールが必要になります。どちらの場合でも、ソフトウェアのバグの可能性と潜在性は高い可能性があります。

立法は、VIIデータへのアクセスと適用される機関間の連絡を適切に設定することが求められる。例えば、米国では、州間道路は連邦道路であり、州によって維持されることが多いが、地方の郡や地方自治体の当局も関与する可能性がある。この法律は、各機関の権限レベルを設定する必要があります。例えば、ペンシルバニア州では、地方自治体は郡や時には州よりも大きな権限を持つ傾向があり、近隣のメリーランド州は地方レベルよりも郡レベルでより多くの権限を有する。国道は州によってほぼ独占的に管理されています。また、データを使用できる他の機関(すなわち、法執行機関、国勢調査な​​ど)、およびその情報の使用がどの程度可能であるかを決定する必要があります。データの誤用を最小限に抑えるために法令執行が必要になります。様々なレベルの権限はまた、非互換性を増加させる可能性がある。

最近の動向
現在の研究と実験の多くは、自動車メーカー(フォード、ゼネラルモーターズ、ダイムラークライスラー、トヨタ、日産、ホンダ、フォルクスワーゲン、BMW)、ITサプライヤー、自動車メーカーからなる車両インフラ統合コンソーシアムを通じて調整が保証されている米国で行われています。米国連邦および州の運送部門、および専門家団体。 Triallingはミシガンとカリフォルニアで行われています。

米国のイニシアチブの下で現在開発されている特定のアプリケーションは次のとおりです。

安全でない状態や差し迫った衝突の警告ドライバ。
ドライバーに道路を逃げようとしているときや、カーブの周りを速すぎるときには、ドライバーに警告してください。
リアルタイムの輻輳、気象条件、およびインシデントをシステムオペレータに通知する。
リアルタイムの管理、運転者に対する廊下全体の助言の計画および提供のための廊下容量に関する情報を運営者に提供する。
2007年中頃には、Detroit近くの約20平方マイル(52km2)をカバーするVII環境が、20個のプロトタイプVIIアプリケーションのテストに使用されます。いくつかの自動車メーカーはまた、彼ら自身のVII研究とトライアリングを行っている。