Sistema de transporte inteligente

Um sistema de transporte inteligente (ITS) é uma aplicação avançada que, sem incorporar inteligência como tal, visa fornecer serviços inovadores relacionados a diferentes modos de transporte e gerenciamento de tráfego e permitir que os usuários sejam mais bem informados e mais seguros, coordenados e mais inteligentes. «utilização de redes de transporte.

Embora os ITS possam se referir a todos os modos de transporte, a diretiva da União Européia 2010/40 / EU, de 7 de julho de 2010, definiu ITS como sistemas em que as tecnologias da informação e da comunicação são aplicadas no campo do transporte rodoviário, incluindo infra-estrutura. , veículos e utilizadores e na gestão do tráfego e gestão da mobilidade, bem como nas interfaces com outros modos de transporte. Os ITS podem melhorar a eficiência do transporte em várias situações, ou seja, transporte rodoviário, gerenciamento de tráfego, mobilidade, etc.

fundo
Atividade recente do governo na área de ITS – é ainda mais motivada por um foco crescente na segurança interna. Muitos dos sistemas ITS propostos também envolvem a vigilância das estradas, que é uma prioridade da segurança interna. O financiamento de muitos sistemas vem diretamente através de organizações de segurança interna ou com sua aprovação. Além disso, o ITS pode desempenhar um papel na rápida evacuação em massa de pessoas em centros urbanos após grandes eventos de vítimas, como resultado de um desastre natural ou ameaça. Grande parte da infraestrutura e do planejamento envolvidos com o ITS é paralela à necessidade de sistemas de segurança interna.

Nos países em desenvolvimento, a migração dos habitats rurais para os habitats urbanizados progrediu de forma diferente. Muitas áreas do mundo em desenvolvimento se urbanizaram sem motorização significativa e a formação de subúrbios. Uma pequena parcela da população pode comprar automóveis, mas os automóveis aumentam consideravelmente o congestionamento nesses sistemas de transporte multimodais. Eles também produzem considerável poluição do ar, representam um risco de segurança significativo e exacerbam os sentimentos de desigualdade na sociedade. A alta densidade populacional poderia ser suportada por um sistema multimodal de caminhada, transporte de bicicletas, motocicletas, ônibus e trens.

Outras partes do mundo em desenvolvimento, como a China, a Índia e o Brasil, permanecem em grande parte rurais, mas estão rapidamente se urbanizando e industrializando. Nessas áreas, uma infra-estrutura motorizada está sendo desenvolvida ao lado da motorização da população. A grande disparidade de riqueza significa que apenas uma fração da população pode se motorizar e, portanto, o sistema de transporte multimodal altamente denso para os pobres é cortado pelo sistema de transporte altamente motorizado para os ricos.

Tecnologias inteligentes de transporte
Sistemas inteligentes de transporte variam em tecnologias aplicadas, a partir de sistemas básicos de gerenciamento, como navegação em carros; sistemas de controle de sinal de tráfego; sistemas de gerenciamento de contêineres; sinais de mensagens variáveis; reconhecimento automático de matrículas ou radares de velocidade para monitorar aplicativos, como sistemas de segurança de CFTV; e para aplicações mais avançadas que integram dados ao vivo e feedback de várias outras fontes, como orientação de estacionamento e sistemas de informação; informação meteorológica; sistemas de degelo de pontes (degelo dos EUA); e similar. Além disso, técnicas preditivas estão sendo desenvolvidas para permitir modelagem avançada e comparação com dados históricos de linha de base. Algumas dessas tecnologias são descritas nas seções a seguir.

Comunicações sem fio
Várias formas de tecnologias de comunicação sem fio foram propostas para sistemas de transporte inteligentes. A comunicação por modem de rádio em freqüências UHF e VHF é amplamente usada para comunicação de curto e longo alcance em ITS.

Comunicações de curto alcance de 350 m podem ser realizadas usando protocolos IEEE 802.11, especificamente WAVE ou o padrão Dedicated Short Range Communications sendo promovido pela Intelligent Transportation Society of America e pelo Departamento de Transportes dos Estados Unidos. Teoricamente, o alcance desses protocolos pode ser estendido usando redes ad hoc móveis ou redes Mesh.

Comunicações de alcance mais longo têm sido propostas usando redes de infra-estrutura como WiMAX (IEEE 802.16), Sistema Global para Comunicações Móveis (GSM) ou 3G. As comunicações de longo alcance usando esses métodos estão bem estabelecidas, mas, ao contrário dos protocolos de curto alcance, esses métodos exigem uma implantação de infraestrutura extensa e muito cara. Há falta de consenso sobre qual modelo de negócios deve suportar essa infraestrutura.

As companhias de seguros de automóveis têm utilizado soluções ad hoc para suportar as funcionalidades de eCall e de rastreio comportamental na forma de Telemática 2.0.

Tecnologias computacionais
Avanços recentes na eletrônica de veículos levaram a um movimento em direção a menos processadores de computador mais capazes em um veículo. Um veículo típico no início dos anos 2000 teria entre 20 e 100 microcontroladores em rede individuais / módulos de controlador lógico programável com sistemas operacionais não em tempo real. A tendência atual é em direção a módulos de microprocessador menos caros, com gerenciamento de memória de hardware e sistemas operacionais em tempo real. As novas plataformas de sistema embarcado permitem a implementação de aplicativos de software mais sofisticados, incluindo controle de processo baseado em modelo, inteligência artificial e computação onipresente. Talvez o mais importante deles para os Sistemas Inteligentes de Transporte seja a inteligência artificial.

Dados do carro flutuante / dados celulares flutuantes
Dados de “carro flutuante” ou “sonda” coletaram outras rotas de transporte. De um modo geral, quatro métodos foram usados ​​para obter os dados brutos:

Método de triangulação. Nos países desenvolvidos, uma alta proporção de carros contém um ou mais telefones celulares. Os telefones transmitem periodicamente suas informações de presença para a rede de telefonia celular, mesmo quando não há conexão de voz estabelecida. Em meados dos anos 2000, foram feitas tentativas de usar telefones celulares como testes de tráfego anônimo. Conforme um carro se move, o mesmo acontece com o sinal de qualquer celular que esteja dentro do veículo. Medindo e analisando dados de rede usando triangulação, correspondência de padrões ou estatísticas do setor de células (em um formato anônimo), os dados foram convertidos em informações de fluxo de tráfego. Com mais congestionamento, há mais carros, mais telefones e, portanto, mais probes. Nas áreas metropolitanas, a distância entre as antenas é menor e, em teoria, a precisão aumenta. Uma vantagem deste método é que nenhuma infraestrutura precisa ser construída ao longo da estrada; apenas a rede de telefonia móvel é aproveitada. Mas, na prática, o método de triangulação pode ser complicado, especialmente em áreas onde as mesmas torres de telefonia móvel servem duas ou mais rotas paralelas (como uma autoestrada com uma estrada de frente, uma rodovia e uma linha de trem suburbano, duas ou mais ruas paralelas, ou uma rua que também é uma linha de ônibus). No início de 2010, a popularidade do método de triangulação estava em declínio.

Identificação do veículo. Os métodos de re-identificação de veículos exigem conjuntos de detectores montados ao longo da estrada. Nesta técnica, um número de série único para um dispositivo no veículo é detectado em um local e, em seguida, detectado novamente (re-identificado) mais abaixo na estrada. Os tempos de viagem e a velocidade são calculados comparando a hora em que um dispositivo específico é detectado por pares de sensores. Isso pode ser feito usando os endereços MAC de Bluetooth ou outros dispositivos, ou usando os números de série RFID de transponders de cobrança eletrônica de pedágio (ETC) (também chamados de “pedágios”).

Métodos baseados em GPS. Um número crescente de veículos é equipado com sistemas satnav / GPS (navegação por satélite) no veículo que têm comunicação bidirecional com um provedor de dados de tráfego. As leituras de posição desses veículos são usadas para calcular as velocidades do veículo. Os métodos modernos não podem usar hardware dedicado, mas sim soluções baseadas em Smartphone usando as abordagens da Telemática 2.0.

Monitoramento rico baseado em smartphone. Os smartphones com diversos sensores podem ser usados ​​para rastrear a velocidade e a densidade do tráfego. Os dados do acelerômetro dos smartphones usados ​​pelos motoristas são monitorados para descobrir a velocidade do tráfego e a qualidade da estrada. Dados de áudio e marcação GPS de smartphones permitem a identificação da densidade de tráfego e possíveis engarrafamentos. Isto foi implementado em Bangalore, na Índia, como parte de um sistema experimental de pesquisa Nericell.

A tecnologia de dados de carros flutuantes oferece vantagens sobre outros métodos de medição de tráfego:

Menos caro que sensores ou câmeras
Mais cobertura (potencialmente incluindo todos os locais e ruas)
Mais rápido para configurar e menos manutenção
Funciona em todas as condições meteorológicas, incluindo chuva forte

Tecnologias de sensoriamento
Os avanços tecnológicos em telecomunicações e tecnologia da informação, juntamente com o microchip ultramoderno / de última geração, RFID (identificação de radiofrequência) e tecnologias inteligentes de sensoriamento de baliza inteligente aprimoraram as capacidades técnicas que facilitarão os benefícios de segurança dos motoristas para sistemas de transporte inteligentes. globalmente. Os sistemas de detecção para ITS são sistemas em rede baseados em veículos e infraestruturas, ou seja, tecnologias inteligentes de veículos. Os sensores de infraestrutura são indestrutíveis (como refletores na estrada) que são instalados ou incorporados na estrada ou ao redor da estrada (por exemplo, em prédios, postes e placas), conforme necessário, e podem ser disseminados manualmente durante a manutenção preventiva da construção de estradas ou por máquinas de injeção de sensores para implantação rápida. Os sistemas de sensoriamento veicular incluem a implantação de sinalizadores eletrônicos de infra-estrutura para veículo e de veículo para infra-estrutura para comunicações de identificação e também podem empregar tecnologias de reconhecimento automático de placas de vídeo ou de detecção magnética de veículos em intervalos desejados para aumentar o monitoramento constante de veículos em operação crítica. zonas.

Detecção de loop indutivo
Loops indutivos podem ser colocados em um leito de estrada para detectar veículos quando eles passam pelo campo magnético do circuito. Os detectores mais simples simplesmente contam o número de veículos durante uma unidade de tempo (normalmente 60 segundos nos Estados Unidos) que passam pelo circuito, enquanto os sensores mais sofisticados estimam a velocidade, o comprimento e a classe de veículos e a distância entre eles. Loops podem ser colocados em uma única faixa ou em várias faixas, e eles trabalham com veículos muito lentos ou parados, assim como veículos que se movem em alta velocidade.

Detecção de veículo de vídeo
A medição do fluxo de tráfego e a detecção automática de incidentes usando câmeras de vídeo é outra forma de detecção de veículos. Como os sistemas de detecção de vídeo, como os usados ​​no reconhecimento automático de placas, não envolvem a instalação de componentes diretamente na superfície da estrada ou no leito da estrada, esse tipo de sistema é conhecido como um método “não intrusivo” de detecção de tráfego. Vídeos de câmeras são alimentados em processadores que analisam as características de mudança da imagem de vídeo à medida que os veículos passam. As câmeras são normalmente montadas em postes ou estruturas acima ou adjacentes à pista. A maioria dos sistemas de detecção de vídeo requer alguma configuração inicial para “ensinar” ao processador a imagem de fundo da linha de base. Isso geralmente envolve inserir medidas conhecidas, como a distância entre as linhas da pista ou a altura da câmera acima da pista. Um único processador de detecção de vídeo pode detectar tráfego simultaneamente de uma a oito câmeras, dependendo da marca e do modelo. A saída típica de um sistema de detecção de vídeo é a velocidade, a contagem e as leituras de ocupação da faixa de pista a pista. Alguns sistemas fornecem saídas adicionais, incluindo detecção de gap, headway, stop-vehicle e alarmes de veículo de forma incorreta.

Detecção de Bluetooth
O Bluetooth é uma maneira precisa e barata de medir o tempo de viagem e fazer análises de origem e destino. Dispositivos Bluetooth em veículos que passam são detectados por dispositivos sensores ao longo da estrada. Se esses sensores estiverem interconectados, eles poderão calcular o tempo de viagem e fornecer dados para as matrizes de origem e destino. Em comparação com outras tecnologias de medição de tráfego, a medição do Bluetooth tem algumas diferenças:

Pontos de medição precisos com confirmação absoluta para fornecer aos segundos tempos de viagem.
Não é intrusivo, o que pode levar a instalações de baixo custo para sites permanentes e temporários.
Está limitado a quantos dispositivos Bluetooth estão transmitindo em um veículo, portanto, a contagem e outros aplicativos são limitados.
Os sistemas geralmente são rápidos de configurar com pouca ou nenhuma calibração necessária.

Como os dispositivos Bluetooth se tornam mais predominantes nos veículos de bordo e com mais transmissão eletrônica portátil, a quantidade de dados coletados ao longo do tempo se torna mais precisa e valiosa para fins de tempo de viagem e estimativa, mais informações podem ser encontradas em.

Também é possível medir a densidade de tráfego em uma estrada usando o sinal de áudio que consiste no som acumulado do ruído do pneu, ruído do motor, ruído de marcha lenta do motor, buzinas e ruído de turbulência do ar. Um microfone instalado à beira da estrada capta o áudio que compreende as várias técnicas de ruído do veículo e processamento de sinal de áudio que podem ser usadas para estimar o estado do tráfego. A precisão de tal sistema se compara bem com os outros métodos descritos acima.

Fusão de informações de várias modalidades de detecção de tráfego
Os dados das diferentes tecnologias de sensoriamento podem ser combinados de maneiras inteligentes para determinar o estado do tráfego com precisão. Uma abordagem baseada na fusão de dados que utiliza os dados acústicos, de imagem e sensoriais recolhidos no lado da estrada demonstrou combinar as vantagens dos diferentes métodos individuais.

Aplicações inteligentes de transporte

Sistemas de notificação de veículos de emergência
O eCall no veículo é gerado manualmente pelos ocupantes do veículo ou automaticamente através da ativação de sensores no veículo após um acidente. Quando ativado, o dispositivo eCall no veículo estabelecerá uma chamada de emergência transportando voz e dados diretamente para o ponto de emergência mais próximo (normalmente, o ponto de atendimento de segurança pública mais próximo, E1-1-2, PSAP). A chamada de voz permite que o ocupante do veículo se comunique com o operador de eCall treinado. Simultaneamente, será enviado um conjunto mínimo de dados ao operador eCall que recebe a chamada de voz.

O conjunto mínimo de dados contém informações sobre o incidente, incluindo a hora, a localização precisa, a direção em que o veículo estava viajando e a identificação do veículo. O eCall pan-europeu pretende ser operacional para todos os novos veículos homologados como uma opção padrão. Dependendo do fabricante do sistema eCall, ele pode ser baseado em telefones celulares (conexão Bluetooth a uma interface no veículo), um dispositivo eCall integrado ou uma funcionalidade de um sistema mais amplo, como navegação, dispositivo de telemática ou dispositivo de pedágio. Espera-se que o eCall seja oferecido, no mais tardar, até ao final de 2010, na pendência da normalização pelo Instituto Europeu de Normas de Telecomunicações e do compromisso de grandes Estados-Membros da UE, como a França e o Reino Unido.

O projecto financiado pela CE, SafeTRIP, está a desenvolver um sistema ITS aberto que irá melhorar a segurança rodoviária e fornecer uma comunicação resiliente através do uso da comunicação por satélite da banda S. Essa plataforma permitirá uma maior cobertura do Serviço de Chamadas de Emergência na UE.

Aplicação de estradas automáticas
Um sistema de câmeras de controle de trânsito, consistindo de uma câmera e um dispositivo de monitoramento de veículos, é usado para detectar e identificar veículos que desobedecem a um limite de velocidade ou algum outro requisito legal da estrada e automaticamente ofendem os infratores com base no número da placa. As multas de trânsito são enviadas por correio. Aplicativos incluem:

Radares de velocidade que identificam veículos que viajam acima do limite de velocidade legal. Muitos desses dispositivos usam o radar para detectar a velocidade de um veículo ou os elos eletromagnéticos enterrados em cada pista da estrada.
Câmeras de luz vermelha que detectam veículos que cruzam uma linha de parada ou designaram um local de parada enquanto um semáforo vermelho está sendo exibido.
Câmeras de faixa de ônibus que identificam veículos viajando em faixas reservadas para ônibus. Em algumas jurisdições, as faixas de ônibus também podem ser usadas por táxis ou veículos envolvidos no estacionamento de carros.
Câmeras de passagem de nível que identificam veículos que cruzam ferrovias em nível ilegal.
Câmeras de linha branca dupla que identificam veículos que cruzam essas linhas.
Câmeras de faixa de veículos de alta ocupação que identificam veículos que violam os requisitos do HOV.

Limites de velocidade variável
Recentemente, algumas jurisdições começaram a experimentar limites de velocidade variáveis ​​que mudam com o congestionamento de estradas e outros fatores. Normalmente, esses limites de velocidade mudam apenas para diminuir durante condições precárias, em vez de serem melhorados em condições boas. Um exemplo é a rodovia M25 da Grã-Bretanha, que circunda a cidade de Londres. Na seção de 23 km (23 km) mais movimentada (junção 10 a 16) dos limites de velocidade variável M25 combinados com a execução automatizada estão em vigor desde 1995. Os resultados iniciais indicaram economia nos tempos de viagem, tráfego mais suave e uma queda no número de acidentes, então a implementação se tornou permanente em 1997. Ensaios posteriores sobre o M25 foram até agora provados inconclusivos.

Sequência de semáforos dinâmicos
Um artigo de 2008 foi escrito sobre o uso de RFID para sequências dinâmicas de semáforos. Ele contorna ou evita problemas que geralmente surgem com sistemas que usam técnicas de processamento de imagem e interrupção de feixes. A tecnologia RFID com algoritmo e banco de dados apropriados foi aplicada a uma área de junção multi-veículo, multi-pista e multi-estrada para fornecer um esquema eficiente de gerenciamento de tempo. Um cronograma dinâmico foi elaborado para a passagem de cada coluna. A simulação mostrou que o algoritmo de seqüência dinâmica pode se ajustar mesmo com a presença de alguns casos extremos. O jornal disse que o sistema poderia imitar o julgamento de um policial de trânsito em serviço, considerando o número de veículos em cada coluna e as propriedades de roteamento.

Sistemas de prevenção de colisão
O Japão instalou sensores em suas rodovias para avisar os motoristas que um carro está parado na frente.

Sistemas cooperativos na estrada
A cooperação na comunicação na estrada inclui carro para carro, carro para infraestrutura e vice-versa. Os dados disponíveis nos veículos são adquiridos e transmitidos para um servidor para fusão e processamento central. Esses dados podem ser usados ​​para detectar eventos como chuva (atividade do limpador) e congestionamento (atividades freqüentes de frenagem). O servidor processa uma recomendação de direção dedicada a um grupo único ou específico de drivers e o transmite sem fio para veículos. O objetivo dos sistemas cooperativos é usar e planejar a infraestrutura de comunicação e sensores para aumentar a segurança nas estradas. A definição de sistemas cooperativos no tráfego rodoviário está de acordo com a Comissão Europeia:

“Os operadores rodoviários, a infraestrutura, os veículos, seus motoristas e outros usuários da estrada cooperarão para proporcionar a jornada mais eficiente, segura e confortável. Os sistemas cooperativos veículo-veículo e infra-estrutura de veículos contribuirão para esses objetivos além das melhorias alcançáveis. com sistemas stand-alone “.
Congresso Mundial de Sistemas de Transporte Inteligente – O seu Congresso Mundial é uma feira anual para promover as tecnologias ITS. A ERTICO – A SUA EUROPA, A SUA AMÉRICA E SEU AsiaPacific patrocina o Congresso Mundial do ITS e sua exposição. Todos os anos, o evento ocorre em uma região diferente (Europa, Américas ou Ásia-Pacífico). O primeiro Congresso Mundial ITS foi realizado em Paris em 1994.

Europa
A Rede de Associações Nacionais de ITS é um agrupamento de interesses nacionais de ITS. Foi oficialmente anunciado em 7 de outubro de 2004 em Londres. O secretariado está na ERTICO – ITS Europe.

ERTICO – A ITS Europe é uma parceria público / privado que promove o desenvolvimento e implantação de ITS. Eles conectam autoridades públicas, agentes da indústria, operadores de infra-estrutura, usuários, associações nacionais de ITS e outras organizações. O programa de trabalho ERTICO centra-se em iniciativas destinadas a melhorar a segurança dos transportes, a segurança e a eficiência das redes, tendo simultaneamente em conta medidas para reduzir o impacto ambiental.

Estados Unidos
Nos Estados Unidos, cada estado tem um capítulo de ITS que realiza uma conferência anual para promover e mostrar as tecnologias e idéias de ITS. Representantes de cada Departamento de Transporte (estado, cidades, municípios e municípios) do estado participam desta conferência.