Integration av fordonsinfrastruktur
 |
| Del av en serie om |
| självkörande |
|---|
| bilar |
| Relaterade ämnen |
Integration av fordonsinfrastruktur ( VII ) är ett initiativ som främjar forskning och applikationsutveckling för en rad tekniker som direkt kopplar vägfordon till deras fysiska omgivning, först och främst för att förbättra trafiksäkerheten . Tekniken bygger på flera discipliner, inklusive transportteknik , elektroteknik , fordonsteknik och datavetenskap . VII täcker specifikt vägtransporter även om liknande teknik finns på plats eller under utveckling för andra transportsätt. Plan , till exempel, använder markbaserade beacons för automatiserad vägledning, vilket gör att autopiloten kan flyga planet utan mänsklig inblandning. Inom motorvägsteknik kan en förbättring av säkerheten på en väg öka den totala effektiviteten. VII syftar till förbättringar av både säkerhet och effektivitet.
Integration av fordonsinfrastruktur är en gren av ingenjörskonst som sysslar med studier och tillämpning av att direkt koppla vägfordon till sin fysiska omgivning för att förbättra trafiksäkerheten.
Mål
Målet med VII är att tillhandahålla en kommunikationslänk mellan fordon på vägen (via On-Board Equipment, OBE), och mellan fordon, och vägkantsinfrastrukturen (via Roadside Equipment, RSE), för att öka säkerheten, effektiviteten, och transportsystemets bekvämlighet. Den är baserad på en utbredd distribution av en dedikerad kortdistanskommunikationslänk ( DSRC ), som innehåller IEEE 802.11p . VII:s utveckling bygger på en affärsmodell som stödjer alla berörda parters intressen: industri, transportmyndigheter och professionella organisationer. Initiativet har tre prioriteringar:
- utvärdering av affärsmodellen (inklusive schemaläggning av driftsättning) och acceptans av intressenterna;
- validering av tekniken (särskilt kommunikationssystemen) mot bakgrund av utbyggnadskostnaderna; och
- utveckling av juridiska strukturer och policyer (särskilt när det gäller integritet) för att förbättra systemets potential för framgång på längre sikt.
Säkerhet
Aktuell aktiv säkerhetsteknik bygger på fordonsbaserade radar- och visionsystem. Till exempel kan den här tekniken minska påkörningar bakifrån genom att spåra hinder framför eller bakom fordonet, automatiskt bromsa vid behov. Denna teknik är något begränsad genom att den bara känner av avståndet och hastigheten för fordon inom kamerornas direkta siktlinje och radars avkänningsräckvidd. Det är nästan helt ineffektivt för i vinklad och vänstersväng [ citat behövs ] . Det kan till och med leda till att en bilist tappar kontrollen över fordonet i händelse av en förestående frontalkrock . Kollisioner bakifrån som täcks av dagens teknik är vanligtvis mindre allvarliga än vinkel-, vänstersväng- eller frontalkrockar. Befintlig teknik är därför otillräcklig för vägsystemets övergripande behov.
VII skulle ge en direkt länk mellan ett fordon på vägen och alla fordon inom en definierad närhet. Fordonen skulle kunna kommunicera med varandra, utbyta data om hastighet, orientering, kanske till och med om förarens medvetenhet och avsikt. Detta kan öka säkerheten för närliggande fordon, samtidigt som VII-systemets övergripande känslighet förbättras, till exempel genom att utföra en automatiserad nödmanöver (styrning, inbromsning, bromsning) mer effektivt. trafikinformation i realtid för hela nätverket, samt bättre köhantering och återkoppling till fordon. Det skulle i slutändan stänga återkopplingsslingorna på vad som nu är ett öppet transportsystem.
Genom VII kunde vägmarkeringar och vägmärken bli inaktuella. Befintliga VII-applikationer använder sensorer i fordon som kan identifiera markeringar på vägbanan eller skyltar längs vägkanten, och justerar automatiskt fordonsparametrar vid behov. Ytterst syftar VII till att behandla sådana tecken och markeringar som lite mer än lagrad data i systemet. Detta kan vara i form av data som samlats in via beacons längs en vägbana eller lagras i en centraliserad databas och distribueras till alla VII-utrustade fordon.
Effektivitet
Alla ovanstående faktorer är till stor del ett svar på säkerheten men VII kan leda till märkbara vinster i ett transportnäts operativa effektivitet. Eftersom fordon kommer att kopplas samman med en resulterande minskning av reaktionstider, framsteg mellan fordon minskas så att det blir mindre tomt utrymme på vägen. Tillgänglig kapacitet för trafik skulle därför utökas. Mer kapacitet per körfält kommer i sin tur att innebära färre körfält i allmänhet, vilket möjligen tillfredsställer samhällets oro över konsekvenserna av vägbreddningen. VII kommer att möjliggöra exakt av trafiksignaler genom att spåra fordonsplutoner och kommer att dra nytta av exakt timing genom att utnyttja trafikdata i realtid som täcker volym, täthet och svängrörelser.
Trafikdata i realtid kan också användas vid utformning av nya vägar eller modifiering av befintliga system eftersom data kan användas för att tillhandahålla korrekta studier av ursprung-destination och räkningar av svängrörelser för användning i transportprognoser och trafikoperationer . Sådan teknik skulle också leda till förbättringar för transportingenjörer för att ta itu med problem och samtidigt minska kostnaderna för att erhålla och sammanställa data. Vägavgifter är en annan möjlighet för VII-teknik eftersom den skulle kunna göra det möjligt för vägar att tullas automatiskt. Data skulle kunna överföras kollektivt till trafikanter för visning i fordon, som beskriver den lägsta kostnaden, det kortaste avståndet och/eller den snabbaste vägen till en destination på basis av realtidsförhållanden.
Befintliga applikationer
denna linje uppnåtts i försök som utförts runt om i världen, med användning av GPS , mobiltelefonsignaler och fordonsregistreringsskyltar . GPS håller på att bli standard i många nya high-end fordon och är ett alternativ på de flesta nya låg- och mellanklassfordon. Dessutom har många användare även mobiltelefoner som sänder spårbara signaler (och kan även vara GPS-aktiverade). Mobiltelefoner kan redan spåras i nödsituationer. GPS- och mobiltelefonspårning ger dock inte helt tillförlitliga uppgifter. Dessutom kan det vara oöverkomligt svårt att integrera mobiltelefoner i fordon. Data från mobiltelefoner, även om de är användbara, kan till och med öka riskerna för bilister eftersom de tenderar att titta på sina telefoner snarare än att koncentrera sig på att köra bil. Automatisk registreringsskyltigenkänning kan ge höga datanivåer, men att kontinuerligt spåra ett fordon genom en korridor är en svår uppgift med befintlig teknik. Dagens utrustning är designad för datainsamling och funktioner som verkställighet och vägtullar, inte för att returnera data till fordon eller bilister för svar. GPS kommer ändå att vara en av nyckelkomponenterna i VII-system.
Begränsningar
Det finns många begränsningar för utvecklingen av VII. En vanlig missuppfattning är att den största utmaningen för VII-tekniken är den datorkraft som kan monteras inuti ett fordon. Även om detta verkligen är en utmaning, har tekniken för datorer utvecklats snabbt och är inte ett särskilt problem för VII-forskare. Med tanke på det faktum att teknik redan finns för de mest grundläggande formerna av VII, är det kanske största hindret för utbyggnaden av VII-teknik allmänhetens acceptans.
Integritet
Den vanligaste myten om VII är att den inkluderar spårningsteknik; så är dock inte fallet. Arkitekturen är utformad för att förhindra identifiering av enskilda fordon, där allt datautbyte mellan fordonet och systemet sker anonymt. Utbyten mellan fordonen och tredje parter som OEM och tullindrivare kommer att ske, men nätverkstrafiken kommer att skickas via krypterade tunnlar och kommer därför inte att kunna dechiffreras av VII-systemet.
Även om systemet kommer att kunna upptäcka signal- och hastighetsöverträdelser, kommer det inte att ha förmågan att identifiera överträdaren och rapportera dem. Detekteringen är i syfte att larma överträdaren och/eller närmande fordon, för att förhindra kollisioner.
Andra allmänna frågor
Andra farhågor om allmänhetens acceptans kommer från förespråkare för fritidskörning såväl som från kritiker av vägtullar. De förra hävdar att VII kommer att öka automatiseringen av fordonet, vilket minskar förarens njutning. Fritidskörning är särskilt utbredd bland ägare av sportbilar . De skulle kunna dämpas genom att kompensera för förekomsten av fordon utan VII eller kanske genom att underhålla vägar där fordon utan VII tillåts färdas.
De som är emot vägtull tror att det kommer att göra körning oöverkomligt dyr för bilister i låginkomstklassen, vilket strider mot den allmänna önskan att tillhandahålla lika tjänster för alla. Som svar kan rabatter på kollektivtrafik eller rabatter på väganvändning övervägas för kvalificerade individer och/eller familjer. Sådana bestämmelser finns för närvarande för ett stort antal vägtullade vägar och kan vara tillämpliga på vägar som är avgiftsbelagda via VII. Men eftersom VII skulle kunna tillåta vägtullar för varje VII-aktiverad vägbana, kan bestämmelserna vara ineffektiva med tanke på det ökade behovet av att tillhandahålla användareffektiva transittjänster till varje område.
Tekniska problem
Samordning
En stor fråga för utplaceringen av VII är problemet med hur man ställer upp systemet initialt. Kostnaderna för att installera tekniken i fordon och tillhandahålla kommunikation och ström vid varje korsning är betydande. Att bygga ut infrastrukturen längs vägkanten utan biltillverkarnas samarbete skulle vara katastrofalt, liksom den omvända situationen; därför kommer de två parterna att behöva arbeta tillsammans för att få VII-konceptet att fungera.
Det finns bevis på att koncepttester utförs i Michigan och Kalifornien som kommer att utvärderas av amerikanska DOT och biltillverkarna, och ett beslut kommer att tas gemensamt om huruvida man ska gå vidare med implementeringen av systemet vid den tidpunkten.
Underhåll
En annan faktor att ta hänsyn till när det gäller teknikens distribution är hur man uppdaterar och underhåller enheterna. Trafiksystem är mycket dynamiska, med nya trafikkontroller som implementeras varje dag och vägar som byggs eller repareras varje år. Det fordonsbaserade alternativet skulle kunna uppdateras via internet (helst trådlöst), men kan i efterhand kräva att alla användare har tillgång till internetteknik. Många lokala myndigheter har testat utbyggnaden av internetanläggningar i städer och längs vägar, till exempel vid rastplatser. Dessa system skulle kunna användas för VII-uppdatering.
Ett ytterligare alternativ är att tillhandahålla uppdateringar när ett fordon tas in för inspektion eller service. En stor begränsning här är att uppdatering skulle vara i händerna på användaren. Vissa fordonsägare underhåller sina fordon själva och periodiska inspektioner eller service anses vara för sällsynta för att uppdatera VII. Bilister kan också vara ovilliga att stanna vid rastplatser för en uppdatering om de inte har möjlighet att köra i en internetaktiverad stad.
Alternativt, om mottagare placerades i alla fordon och VII-systemet i första hand var placerat längs vägkanten, kunde information lagras i en centraliserad databas. Detta skulle göra det möjligt för den ansvariga myndigheten att utfärda uppdateringar när som helst. Dessa skulle sedan spridas till vägkanterna för förbipasserande bilister. Operativt bedöms denna metod idag ge störst effektivitet men till en hög kostnad för myndigheterna.
säkerhet
Enheternas säkerhet är en annan fråga, särskilt i ljuset av frågan om allmänhetens acceptans. Brottslingar kan manipulera VII-enheter, eller ta bort och/eller förstöra dem oavsett om de är installerade i fordon eller längs vägkanten. Om de placeras i fordon kan lagar liknande dem för manipulering av en vägmätare antas; och enheterna kunde undersökas under inspektioner eller service för tecken på manipulering. Denna metod har många av de begränsningar som nämnts i förhållande till besiktningsfrekvensen och bilister som utför sin egen service. Det väcker också farhågor angående ärligheten hos fordonstekniker som utför inspektionerna. Teknikers förmåga att identifiera tecken på manipulering skulle vara beroende av deras kunskap om själva VII-systemen.
Magneter , elektriska stötar och skadlig programvara ( virus , hacking eller störning ) kan användas för att skada VII-system – oavsett om enheterna är placerade i fordonet eller längs vägkanten. Omfattande utbildning och certifiering skulle krävas för tekniker att inspektera VII-enheter i ett fordon. Längs vägkanten skulle det krävas en hög grad av säkerhet för att säkerställa att utrustningen inte skadas och för att öka dess hållbarhet. Men eftersom vägkantsenheter mycket väl skulle kunna placeras på allmän väg - som ofta är nära kanten av vägbanan - kan det finnas oro för fordon som kör på dem (oavsett om det är avsiktligt eller av misstag). Enheterna skulle antingen behöva byggas så att de inte utgör ett hot mot bilisterna: kanske i form av ett lågprofilerat och/eller lågmassaföremål som är utformat för att köras över eller bryta isär (vilket skulle innebära ett relativt billig enhet); eller så måste enheten skyddas av en anordning som ett skyddsräcke , vilket ger upphov till säkerhetsproblem.
Dataingång
Ytterligare en begränsning är att digitalisera ingångarna för VII-systemet. VII-system kommer sannolikt att fortsätta att känna av befintliga skyltar och vägmarkeringar, men ett av målen är att eliminera sådana skyltar och markeringar helt. Detta skulle kräva omvandling av platserna och meddelandena för varje objekt till VII-systemets format. Ansvaret för detta arbete skulle troligen falla på vägverken som nästan alla möter svårigheter med finansiering, arbetskraft och tillgänglig tid. Implementering och underhåll av VII-system kan därför kräva stöd på nationell nivå.
Kommunikation och auktorisation
Även om VII till stor del utvecklas som ett gemensamt forskningsföretag som involverar ett flertal transportbyråer, är det troligt att de första produkterna kommer att skräddarsys för individuella applikationer. Som ett resultat kan kompatibilitets- och formateringsproblem uppstå när systemen expanderar. För att övervinna dessa svårigheter kan det krävas komplicerade översättningsprogram mellan olika system eller möjligen en fullständig översyn av befintliga VII-system för att utveckla ett mer heltäckande tillvägagångssätt. I båda fallen kommer kostnaderna och potentialen för buggar i programvaran sannolikt att vara höga.
Lagstiftning kommer att krävas för att skapa tillgång till VII-data och kommunikation mellan tillämpliga myndigheter. I USA , till exempel, är en Interstate en federal väg som ofta underhålls av staten, men de lokala myndigheterna eller de lokala myndigheterna kan också vara inblandade. Lagstiftningen skulle behöva fastställa myndighetsnivåerna för varje myndighet. I Pennsylvania , till exempel, tenderar kommuner att ha större auktoritet än län och ibland även staten, medan grannlandet Maryland har mer auktoritet på länsnivå än på kommunal nivå; och statliga vägar kontrolleras nästan uteslutande av staten. Det skulle också behöva fastställas vilka andra myndigheter som kan använda uppgifterna (dvs. brottsbekämpning, folkräkning etc.) och i vilken grad det är tillåtet att använda informationen. Brottsbekämpning skulle behövas för att minimera datamissbruk. De olika myndighetsnivåerna skulle också kunna öka inkompatibiliteten.
Senaste utvecklingen
Mycket av den nuvarande forskningen och experimenten utförs i USA där samordning säkerställs genom Vehicle Infrastructure Integration Consortium, bestående av biltillverkare (Ford, General Motors, Daimler Chrysler, Toyota, Nissan, Honda, Volkswagen, BMW), IT-leverantörer , USA:s federala och statliga transportavdelningar och professionella föreningar. Trialing äger rum i Michigan och Kalifornien.
De specifika applikationerna som nu utvecklas under det amerikanska initiativet är:
- Varnar förare för osäkra förhållanden eller förestående kollisioner.
- Varna förare om de håller på att springa av vägen eller kör för fort i en kurva.
- Informera systemoperatörer om trafikstockningar i realtid, väderförhållanden och incidenter.
- Förse operatörer med information om korridorkapacitet för realtidshantering, planering och tillhandahållande av korridoromfattande rådgivning till förare.
I mitten av 2007 kommer en VII-miljö som täcker cirka 20 kvadrat miles (52 km 2 ) nära Detroit att användas för att testa 20 prototyp VII-applikationer. Flera biltillverkare bedriver också sin egen VII-forskning och tester.