Rodovia inteligente

Rodovia inteligente e rodovia inteligente são termos para várias propostas diferentes para incorporar tecnologias em estradas para geração de energia solar, para melhorar a operação de carros autônomos, para iluminação e para monitorar as condições da estrada.

Integração de infraestrutura veicular
Agrupar veículos em pelotões é um método para aumentar a capacidade das estradas. Um sistema rodoviário automatizado é uma tecnologia proposta para isso.

Os pelotões diminuem as distâncias entre carros ou caminhões usando acoplamento eletrônico e, possivelmente, mecânico. Essa capacidade permitiria que muitos carros ou caminhões acelerassem ou travassem simultaneamente. Este sistema também permite um avanço mais próximo entre os veículos, eliminando a distância de reação necessária para a reação humana.

A capacidade do pelotão pode exigir a compra de novos veículos, ou pode ser algo que possa ser adaptado. Os pilotos provavelmente precisariam de um endosso especial de licença por conta das novas habilidades exigidas e da responsabilidade adicional ao dirigir na liderança.

Carros inteligentes com inteligência artificial poderiam automaticamente entrar e sair de pelotões. O sistema rodoviário automatizado é uma proposta para um desses sistemas, onde os carros se organizam em pelotões de 8 a 25.

Integração de infraestrutura veicular
A Integração da Infra-estrutura de Veículos (VII) é uma iniciativa que promove o desenvolvimento de pesquisas e aplicações para uma série de tecnologias que ligam diretamente os veículos rodoviários aos seus ambientes físicos, principalmente para melhorar a segurança no trânsito. A tecnologia baseia-se em várias disciplinas, incluindo engenharia de transporte, engenharia elétrica, engenharia automotiva e ciência da computação. VII abrange especificamente o transporte rodoviário, embora existam tecnologias semelhantes em desenvolvimento para outros modos de transporte. Os aviões, por exemplo, usam beacons baseados em terra para orientação automatizada, permitindo que o piloto automático pilote o avião sem intervenção humana. Na engenharia de rodovias, melhorar a segurança de uma rodovia pode melhorar a eficiência geral. VII visa melhorias em segurança e eficiência.

Integração de infra-estrutura de veículo é aquele ramo de engenharia que lida com o estudo e aplicação de uma série de técnicas que ligam veículos rodoviários diretamente ao ambiente físico deles / delas para melhorar segurança de estrada.

Monitoramento de integridade estrutural
Monitoramento de integridade estrutural (SHM) refere-se ao processo de implementação de uma estratégia de detecção e caracterização de danos para estruturas de engenharia. Aqui, dano é definido como alterações no material e / ou propriedades geométricas de um sistema estrutural, incluindo mudanças nas condições de contorno e conectividade do sistema, que afetam adversamente o desempenho do sistema. O processo SHM envolve a observação de um sistema ao longo do tempo usando medições de respostas dinâmicas amostradas periodicamente de uma matriz de sensores, a extração de recursos sensíveis a danos dessas medições e a análise estatística desses recursos para determinar o estado atual da integridade do sistema. Para o SHM de longo prazo, a saída desse processo é uma informação atualizada periodicamente sobre a capacidade da estrutura de desempenhar sua função pretendida à luz do inevitável envelhecimento e degradação resultante dos ambientes operacionais. Após eventos extremos, como terremotos ou cargas explosivas, o SHM é usado para triagem rápida de condições e visa fornecer, em tempo quase real, informações confiáveis ​​sobre a integridade da estrutura. A inspeção de infraestrutura desempenha um papel fundamental na segurança pública no que diz respeito ao acúmulo de danos a longo prazo e a cenários de eventos extremos. Como parte dos rápidos desenvolvimentos em tecnologias orientadas a dados que estão transformando muitos campos da engenharia e da ciência, as técnicas de aprendizado de máquina e de visão computacional são cada vez mais capazes de diagnosticar e classificar de forma confiável os dados de imagem, que têm aplicações claras em contextos de inspeção.

Sistemas inteligentes de transporte
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.

Sistemas de transporte inteligentes geralmente se referem ao uso de tecnologias de informação e comunicação (ao invés de inovações na construção da rodovia) no campo do transporte rodoviário, incluindo infraestrutura, veículos e usuários, e no gerenciamento de tráfego e gerenciamento de mobilidade, bem como para Interfaces com outros modos de transporte.

Pavimento fotovoltaico
O pavimento fotovoltaico é uma forma de pavimento que gera eletricidade através da captação de energia solar com energia fotovoltaica. Estacionamentos, trilhas, calçadas, ruas e rodovias são todos locais candidatos onde este material poderia ser usado.

Em 2013, os alunos do Instituto Solar da Universidade George Washington instalaram um caminho para painéis solares projetado pela Onyx Solar, algo que eles chamam de pavimento solar.

O SolaRoad é um sistema que está sendo desenvolvido pela Organização Holandesa de Pesquisa Científica Aplicada (TNO), pela Ooms Groep, pela Imtech e pela Holanda do Norte da Holanda. Eles planejam instalar seus painéis em 100 m de ciclovia em Krommenie, Holanda, em novembro de 2014. Um conceito variante de uma “estrada solar” instalada em Avenhorn, pela Ooms Avenhorn Holding AV, usa asfalto e asfalto para absorver os raios solares e o calor água para uso em aquecimento doméstico.

A empresa Solar Roadways, de Idaho, EUA, está desenvolvendo um sistema protótipo para substituir estradas, estacionamentos e calçadas atuais por painéis solares fotovoltaicos que geram eletricidade.

A Coreia do Sul construiu uma rodovia com a mediana coberta por painéis solares acima do caminho de bicicletas.

A primeira estrada fotovoltaica do mundo foi construída em Tourouvre, Orne, França em 2016. Chamada de “Wattway”, foi construída pela Société Nouvelle Aeracem (SNA), e dedicada pela Ministra da Ecologia francesa, Ségolène Royal em 25 de outubro de 2016 A seção de 1 km da estrada foi aberta ao tráfego em 22 de dezembro de 2016. Acredita-se que a estrada fornecerá energia suficiente para as luzes da rua da cidade.

A rodovia solar Jinan foi inaugurada na China em dezembro de 2017 ao longo de um trecho de 1,2 milha. Ele usa concreto transparente na camada superior com os painéis solares embaixo. Foi a segunda estrada solar da cidade, a primeira inaugurada em setembro de 2017 usando uma tecnologia diferente.

Painéis Solares
O principal objetivo das estradas solares é substituir as estradas de asfalto por painéis solares, que geram energia através do sol, que podem ser usadas por casas locais ou empresas que estão conectadas ao sistema a partir da entrada da casa ou do estacionamento da empresa. Os painéis também aumentarão o número de estações de recarga de carros elétricos se essa estação estiver conectada à rodovia solar. Cada painel é aproximadamente 12 ‘por 12′ de painéis de intertravamento que têm suas próprias luzes de LED que serão usadas como linhas de estrada e também podem ser usadas para soletrar palavras como “Reduzir velocidade” ou “Tráfego à frente” para ajudar o fluxo de tráfego.

Existem 3 camadas que compõem os painéis solares:

1. A camada de superfície da estrada – A camada de estrada é a camada de alta resistência que tem as células fotovoltaicas que atrai os raios do sol, tem tração para que os veículos não deslizem da estrada e é à prova d’água para proteger as camadas abaixo.

2. A Camada Eletrônica – As Camadas Eletrônicas contêm uma pequena placa de microprocessador que ajuda a controlar o elemento de aquecimento dos painéis, esta tecnologia pode ajudar a derreter a neve que cai nos painéis para que as condições perigosas da estrada não sejam mais um problema nos mais regiões do norte. Esta camada pode sentir quanto peso está nos painéis e pode controlar o elemento de aquecimento para derreter a neve.

3. A Camada da Placa Base – A Camada da Placa Base é a camada que coleta a energia do sol e distribui a energia para as residências ou empresas que estão conectadas às estradas solares. Isso também será usado para transferir a energia para os carros enquanto eles dirigem sobre a faixa para recarregar a bateria.

Crítica
A Slate Magazine afirmou que as estradas solares produziriam menos eletricidade do que as células solares colocadas em um ângulo, e que menos luz as tocaria por causa da sombra, sujeira cobrindo a estrada e carros impedindo o sol de tocar nos painéis.

Os críticos apontaram que as estradas solares seriam mais caras e menos produtivas do que formas mais convencionais de combinar a energia solar com a infra-estrutura, como construir abrigos em estradas e estacionamentos e colocar painéis solares tradicionais nos telhados; Elon Musk demonstrou que há um amplo espaço nos EUA, além das estradas, para atender às exigências de energia do país. .

Pavimento inteligente
O Departamento de Transporte do Missouri (MoDOT) começou a testar o “pavimento inteligente” em um ponto de parada fora de Conway, Missouri, ao longo da histórica Rota 66 no final de 2016. O programa piloto cobre atualmente cerca de 200 pés quadrados de calçada no centro de visitantes e custa US $ 100.000. (Landers), amplamente subsidiados pela Administração Federal de Rodovias. Tudo faz parte da iniciativa Road to Tomorrow do Missouri para encontrar novas inovações em sua infraestrutura de transporte. O Missouri quer aproveitar essas estradas para implementar outras tecnologias relacionadas. Os painéis aquecerão a estrada e impedirão que neve e gelo se acumulem. Eles também contarão com diodos LED que aumentarão a visibilidade das linhas das estradas. Os LEDs também ajudariam a impedir que a tinta inibisse a geração de energia solar. Os painéis ainda não tiveram tempo suficiente para determinar a durabilidade, a eficiência energética ou a relação custo-benefício no mundo real, portanto, o MoDOT ainda não chegou a conclusões sobre a viabilidade e a aplicação futura.

Carregamento de veículos sem fio
O veículo elétrico on-line que está sendo desenvolvido pelo KAIST (Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coréia) possui circuitos elétricos embutidos na estrada, o que possibilitará a adaptação adequada de veículos por indução eletromagnética sem contato. Um sistema piloto alimentando ônibus elétricos está em desenvolvimento. O IAV da Alemanha é outra empresa que está desenvolvendo carregadores de indução.

Baterias eletromecânicas
O sistema de veículo elétrico com motor de estrada é a patente detida por Howard R. Ross. Tem vários componentes. O primeiro dos quais é um veículo totalmente elétrico que seria encaixado com baterias eletromecânicas que aceitam uma carga da estrada. A estrada é o segundo componente e teria bobinas de carga estrategicamente posicionadas para apenas carregar o carro quando necessário. Esses carros e estradas não precisariam de gás ou energia solar.

Em nenhum lugar do mundo existe uma invenção como esta atualmente implementada, e isso se deve ao custo da reforma de infraestrutura que seria necessária para colocar essa patente em realidade.

Marcações rodoviárias
O conceito Smart Highway desenvolvido pelo Studio Roosegaarde e o grupo de gestão de infra-estrutura Heijmans na Holanda incorporou tinta fotoluminescente para marcação de estradas, que absorvem a luz durante o dia e depois brilham por até 10 horas. A tecnologia foi demonstrada em um trecho da rodovia em Brabant, Holanda.

Proteção contra congelamento e derretimento de neve, gelo
Sistemas de derretimento de neve usando eletricidade ou água quente para aquecer estradas e pavimentos foram instalados em vários locais.

A Solar Roadways propôs incluir um sistema de derretimento de neve com seus painéis de estradas fotovoltaicos, já que os painéis já possuem conexões de energia elétrica para a coleta de energia fotovoltaica. Os céticos apontam para o custo.

A ICAX Limited da tecnologia “Interseasonal Heat Capture” de Londres captura energia solar em bancos térmicos e a libera de volta sob uma pista, aquecendo-a e mantendo asfalto livre de gelo.

Benefícios
Nos EUA, um estudo descobriu que entre 1996 e 2011, mais de 12.000 mortes foram causadas por precipitação relacionada ao inverno. Anualmente, mais de 500.000 acidentes ocorrem por causa do clima relacionado ao inverno. Em 2014, os governos federal, estadual e municipal gastaram US $ 73 bilhões em operações e manutenção de rodovias, inclusive para a recuperação necessária devido às atuais técnicas de remoção de neve. Entre outubro de 2014 e abril de 2015, 23 DOTs estaduais relataram gastos de US $ 1,131 bilhão na remoção de neve e gelo, incluindo 8 milhões de horas de trabalho, sem incluir gastos locais. Por exemplo, entre 2003 e 2015, a cidade de Nova York estimou o custo da remoção de neve e gelo em US $ 1,8 milhão por polegada. Anualmente, os motoristas de automóveis perdem US $ 23,4 bilhões em custos de reparo relacionados à corrosão e depreciação ligada a produtos químicos usados ​​para tratar estradas durante o inverno. Em 2014, economistas estimaram que neve e gelo naquele inverno custaram ao país US $ 47 bilhões em PIB e 76.000 empregos.

Com sistemas de neve e derretimento de gelo implantados para obstruir o clima de inverno, mortes, acidentes, custos governamentais e de seguros, perdas econômicas e despesas com automóveis pessoais são reduzidos.