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1 Universidad ORT Uruguay Facultad de Ingeniería Sistemas de transporte inteligente Visión general y ejemplos de aplicación Alumno: Milton Rodríguez ( ) Docente: Julio Fernández Septiembre de 2008

2 Abstract Los Sistemas de Transporte Inteligente surgen como solución a la creciente demanda de movilidad, fundamentalmente en el ámbito urbano e interurbano. Contemplan un conjunto de tecnologías basadas en la telemática (telecomunicaciones e informática), que resuelven problemas de transporte y movilidad, aumentando la eficiencia y seguridad del transporte. Dentro de los organismos vinculados a los ITS, se destaca la Organización Internacional para la Estandarización, la cual trabaja sobre estos sistemas a través de su Comité Técnico 204; el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, que define una Sociedad de Sistemas de Transporte Inteligente; y por último, la Administración de Investigación e Innovación Tecnológica junto al Departamento de Transporte de los Estados Unidos. La clasificación de los ITS realizada por el Programa Federal de Sistemas de Transporte Inteligente del Departamento de Transporte de los Estados Unidos, permite separar a estos sistemas en función de los beneficios que se obtienen de su implementación. Basándose en esta clasificación, se exponen en profundidad los Sistemas de gestión de transito, que integran elementos que permiten mejorar la eficiencia y seguridad en el transporte público; y los Sistemas de asistencia al conductor, que permiten asistir al conductor en la operación segura del vehículo. 2

3 Índice 1. Introducción y clasificación general Los ITS frente a los sistemas tradicionales Organismos vinculados a los ITS Ejemplos de ITS Sistemas de gestión de transito Sistemas de asistencia al conductor Glosario Bibliografía

4 1. Introducción y clasificación general Según la Comisión de Transportes del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos (Comisión de Transportes del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, 2003), los Sistemas de Transporte Inteligente, o ITS (Intelligent Transport Systems), contemplan un conjunto de tecnologías basadas en la telemática (telecomunicaciones e informática), que resuelven problemas de transporte y movilidad, aumentando la eficiencia y seguridad del transporte. Mediante el uso de este tipo de sistemas, puede lograrse el ahorro de tiempos y costos en viajes, disminuir los accidentes de tránsito, e incluso disminuir la contaminación del medio ambiente. Algunos de estos sistemas simplemente mejoran sistemas ya existentes, tales como la señalización y el ordenamiento del tráfico, mientras que otros se basan en la innovación tecnológica, definiendo nuevas formas de gestión inteligente, como el enrutamiento dinámico en sistemas de navegación o la gestión de flotas. En general, estos sistemas funcionan en tres etapas: La obtención de información referente a las unidades de transporte e infraestructuras. La integración y análisis de la información obtenida, generando mensajes de respuesta priorizados en función de su relevancia. La difusión de los mensajes generados mediante infraestructura y sistemas a bordo. La Tabla 1 presenta la clasificación de los ITS realizada por el Programa Federal de Sistemas de Transporte Inteligente del Departamento de Transporte de los Estados Unidos (Research and Innovative Technology Administration - U.S. Department of Transportation, 2008): ITS en Infraestructuras Gestión arterial Gestión de autopistas Gestión de transito Gestión de incidentes Gestión de emergencias Pago electrónico y tarifado automático Información al viajero Gestión de la información Prevención de accidentes y seguridad Operación y mantenimiento de carreteras Gestión meteorológica Operación de vehículos comerciales Transporte de mercadería ínter modal ITS en Vehículos Sistemas de evasión de colisiones Sistemas de asistencia al conductor Sistemas de notificación de colisiones Tabla 1: Clasificación de los ITS 2. Los ITS frente a los sistemas tradicionales 4

5 Los ITS surgen como solución a la creciente demanda de movilidad, fundamentalmente en el ámbito urbano e interurbano. De esta forma, frente a las estrategias tradicionales, que pasan por un incremento de infraestructuras y vehículos, llevando a la economía, contaminación y congestión a niveles insostenibles, los ITS suponen una apuesta por la movilidad sostenible, basándose en mejorar la eficacia y eficiencia del transporte, otorgando mayor seguridad a los usuarios (Seguí & Martínez, 2004). Según el Departamento para el Transporte de Londres (Department for Transport of London, 2003), las soluciones tradicionales frecuentemente tienen altos costos de capital, sin embargo sus costos operacionales y de mantenimiento son relativamente pequeños y no han sufrido modificaciones en varios años. Por otra parte, los ITS están basados en sistemas computacionales, y se diferencian ampliamente de las soluciones tradicionales. Su implementación podría implicar menores costos de capital, sin embargo requieren relativamente mayores costos de renovación, y son a menudo, modificados por nuevas ideas o tecnologías desarrolladas. A su vez, los beneficios de las soluciones tradicionales están mayormente documentados, existiendo diversas técnicas disponibles para la evaluación del costo/beneficio (Victoria Transport Policy Institute, 2006). Sin embargo, los ITS son relativamente nuevos, por lo que se carece de experiencia y análisis de sus resultados. La comparación entre soluciones de ITS y tradicionales es compleja y todavía se desarrollan técnicas que ayuden a evaluarlas. Los beneficios de aplicar ITS incluyen: Transporte más eficientes, seguros, con menor contaminación, menor costo y mejor informado. Valor agregado en la gestión del tráfico como resultado del aumento de información y mejora en la toma de decisiones. Simplificación del transporte público por la disponibilidad de información en tiempo real acerca del servicio. Reducción de los efectos de contaminación de vehículos a través de la mejora en la gestión del tráfico. Reducción del número de accidentes mediante el aumento de información a los conductores acerca de las condiciones de las rutas. Asistencia en la definición de la ruta hacia un destino, y cambio de ruta en los casos de incidentes en el camino definido. Mejora en la seguridad de pasajeros y empleados del transporte público, agregando canales de comunicación, circuito cerrado de televisión y mejorando la disponibilidad de información. Monitoreo y evaluación de la eficiencia de circulación mediante la recolección automática y el análisis de información. Protección de usuarios vulnerables como niños y discapacitados. Mejora en la planificación y toma de decisiones otorgando información histórica. Integración de diferentes sistemas, otorgando mecanismos para compartir información entre sistemas y coordinando estrategias entre diferentes organizaciones. 3. Organismos vinculados a los ITS Uno de los principales organismos internacionales vinculado a los ITS es la Organización Internacional para la Estandarización o ISO (International Organization for Standardization). Esta organización trabaja sobre los ITS a través del Comité Técnico 204 (TC204), el cual comprende la estandarización de los sistemas de información, comunicación y control en el ámbito del transporte terrestre urbano y rural, incluyendo información al viajero, gestión del 5

6 tráfico, transporte público y comercial, los servicios de emergencia y comerciales (International Organization for Standardization, 2008). Otro organismo destacado vinculado a los ITS es el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos o IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Este instituto define una Sociedad de Sistemas de Transporte Inteligente ITSS (Intelligent Transport System Society), la cual se interesa en los aspectos teóricos, experimentales y operacionales de la ingeniería eléctrica y electrónica, y tecnologías de información, aplicadas a los sistemas de transporte inteligente (Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2008). La Administración de Investigación e Innovación Tecnológica también puede ser considerada como un organismo relevante, el cual coordina los programas de investigación del Departamento de Transporte de los Estados Unidos, cubriendo aspectos como la innovación tecnológica en sistemas de transporte inteligente, la realización de investigación, análisis y reporte sobre estadísticas de transporte, y la educación y entrenamiento en el transporte y las áreas relacionadas.(research and Innovative Technology Administration - U.S. Department of Transportation, 2008). 4. Ejemplos de ITS Para la Comisión de Transportes del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos (Comisión de Transportes del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, 2003), los ITS cuentan con una enorme variedad de aplicaciones, usualmente clasificadas jerárquicamente en función de los tipos de beneficios derivados de la información que manejan. Como vimos en la clasificación inicial, esta taxonomía diferencia las aplicaciones basadas en infraestructura, de las aplicaciones en los vehículos. Los ejemplos que se exponen a continuación, así como también otros ejemplos de aplicaciones de ITS, pueden ser consultados en el sitio de la Administración de Investigación e Innovación Tecnológica del Departamento de Transporte de Estados Unidos (Research and Innovative Technology Administration - U.S. Department of Transportation, 2008) Sistemas de gestión de transito Los sistemas de gestión de transito integran elementos que permiten a los organismos de transito, mejorar la eficiencia operacional y la seguridad en los sistemas de transporte público. Estos elementos son: sistemas AVL (Automatic Vehicle Location), sistemas CAD (Computer Aided Dispatch) y cámaras de vigilancia en los vehículos e instalaciones. A su vez, mediante el uso de estos sistemas, podremos contemplar aspectos como la seguridad, la gestión de la demanda, la gestión de la flota y la difusión de información. Seguridad La transmisión de voz y datos entre los centros de gestión de transito y los vehículos, aumenta la seguridad y optimiza su operación. Los centros de gestión de transito pueden utilizar los sistemas de vigilancia ubicados en los vehículos y estaciones, mejorando la calidad del servicio y la seguridad de los pasajeros y operadores. Los sistemas de vigilancia dentro de los vehículos cuentan con cámaras de video que monitorean el interior de las unidades, al tiempo que los micrófonos y transmisores permiten la transmisión de audio. Esta información puede disponerse a los centros de gestión de 6

7 transito a través de comunicaciones inalámbricas. Los sistemas AVL a menudo incluyen alarmas silenciosas, permitiendo reportar problemas y la ubicación de la unidad. A su vez, los sistemas de vigilancia en las instalaciones pueden también utilizar tecnologías de transmisión de audio y video para mejorar la seguridad en las terminales y paradas de autobús. Gestión de la demanda de transporte Los servicios de gestión de demanda de transporte, como el viaje compartido, el enrutamiento y horario dinámico y la coordinación de servicios, incrementan el acceso público a los recursos de transporte en áreas donde la cobertura es limitada. El viaje compartido es un servicio que intenta optimizar el uso del transporte, utilizando bases de datos e internet para facilitar la búsqueda de individuos con las mismas características, origen y destino de viajes, que deseen compartir su transporte en busca de reducir sus costos y la contaminación ambiental. Los sistemas AVL, combinados con tecnologías de despacho y reservación, facilitan la implementación de un enrutamiento y horario flexible en el transporte público. El monitoreo de los vehículos y la comunicación, permiten la coordinación del trasbordo de pasajeros entre vehículos o sistemas de transporte. Gestión de flotas Los sistemas de gestión de flotas mejoran la confiabilidad a través de la implementación de sistemas AVL y sistemas CAD, facilitando la gestión de operaciones de transito y reduciendo los tiempos de espera de pasajeros. Estos sistemas pueden también ser implementados con tecnologías de monitoreo y autodiagnóstico para alertar al personal de mantenimiento sobre los potenciales problemas de la unidad. Esta información puede ser obtenida al final del trayecto o durante la ejecución del servicio mediante comunicación inalámbrica. Los registros de los sistemas AVL o CAD, junto a los sistemas de contabilización automática de pasajeros, pueden ayudar a la planificación, otorgando información relevante para modificar o crear nuevos servicios. Difusión de información Los sitios web permiten consultar los horarios, mejorar la coordinación de trasbordos, y reducir los tiempos de espera. La información electrónica en las paradas de autobús ayuda a los pasajeros a gestionar su tiempo, mientras que los sistemas a bordo (como el anuncio de la siguiente parada del autobús) ayudan a los pasajeros en zonas poco familiares a alcanzar su destino. Las agencias de transito pueden difundir información acerca de horarios a los usuarios a través de sistemas dentro del vehículo, a los lados de la ruta o en las estaciones, así como también a través de internet o dispositivos inalámbricos. Referencias de aplicación En Denver, los sistemas AVL disminuyeron los arribos tempranos y tardíos en un 12 y 21% respectivamente (Weatherford, 2000). Una encuesta realizada a los visitantes del Parque Nacional Acadia demostró que más del 80% de quienes experimentaron los anuncios de próxima parada y los indicadores de hora de arribo del autobús, estuvieron de acuerdo en que estas tecnologías facilitaban la llegada al lugar de destino (Zimmerman et al., 2003), mientras que otra encuesta realizada al mismo público, demostró que el 74% de los encuestados que experimentaron la información de estacionamiento en tiempo real, consideraron que ese tipo de tecnología facilitaba el paseo (Daigle & Zimmerman, 2003). 7

8 4.2. Sistemas de asistencia al conductor Existen numerosas tecnologías de vehículos inteligentes para asistir al conductor en la operación segura del vehículo. Algunos sistemas incluyen navegación, mientras que otros, como la mejora de la visión y los sistemas de control de velocidad, intentan facilitar el manejo seguro bajo condiciones adversas. Otros sistemas asisten en tareas como el acoplamiento de vehículos comerciales. Guía de ruta o navegación Los sistemas de navegación a bordo equipados con tecnología GPS pueden reducir el margen de error en la definición de rutas, incrementar su seguridad y ahorrar tiempo mediante la asistencia en la toma de decisiones en áreas desconocidas. Comunicación del conductor Los sistemas de comunicación integrados permiten a los conductores comunicarse con otros conductores y centros de despachantes, gestionar las flotas y coordinar decisiones de reenrutamiento dinámico, ahorrando tiempo, dinero y mejorando la productividad. Mejora de la visión La mejora de visión a bordo aumenta la visibilidad en situaciones adversas que reducen la distancia de visibilidad, como la conducción durante la noche, la iluminación inadecuada, niebla, nieve u otras condiciones meteorológicas. Detección de objetos Los sistemas de detección de objetos alertan al conductor acerca de objetos que se encuentran en el camino del vehículo. Sin embargo, su aplicación más común es el estacionamiento de vehículos de pasajeros. Control de velocidad flexible e inteligente Los sistemas de control de velocidad flexible mantienen el control de la velocidad en función del vehículo que lo precede, mientras que los sistemas de control de velocidad inteligentes limitan la velocidad máxima del vehículo a través de una señal proveniente de las infraestructuras. Asistencia para mantener el carril Los sistemas de asistencia para mantener el carril pueden realizar correcciones menores si el vehículo detecta un cambio de carril inminente sin el uso de la señalización correspondiente. Control de estabilidad Los sistemas de control de estabilidad toman acciones correctivas, como el control de la aceleración o frenado, cuando los sensores detectan que el vehículo esta potencialmente en una situación de vuelco. Alerta de conductor somnoliento Estos sistemas alertan al conductor sobre su estado de fatiga, lo que puede llevar a abandonar el carril o la carretera. Precisión de acoplamiento Los sistemas de precisión de acoplamiento automatizan el posicionamiento exacto del vehículo en áreas de carga y descarga. Monitoreo a bordo Las aplicaciones de monitoreo a bordo reportan el estado de la carga, su seguridad y el estado del vehículo. Esta información puede ser visualizada por el conductor en tiempo real, transmitida o almacenada. En caso de accidente, las grabadoras de eventos pueden guardar 8

9 información sobre la maniobra del vehículo e información proveniente de las cámaras de video y sensores, aumentando la información para el procesamiento pos-accidente. El monitoreo del área de la carga puede notificar manipulación o cambios en las condiciones en las que se encuentra la carga, como movimientos o temperaturas. El autodiagnóstico puede brindar notificación por adelantado de algún desperfecto mecánico, reduciendo los costos de reparación y asistiendo al transporte comercial con planes de contingencia. Las grabadoras de eventos pueden monitorear y grabar las maniobras, velocidades, dirección, frenado y otros parámetros. Esta información es típicamente almacenada para documentar las actividades cercanas a un accidente de forma que sea útil en el análisis posterior y la identificación de mejoras en el entrenamiento de conductores. Referencias de aplicación Aproximadamente el 80% de los conductores entrevistados consideran que el sistema de alerta de colisiones los ayuda a mantener una distancia prudente de otros vehículos, al tiempo que ha incrementado su tiempo de reacción y precaución (McMillan et al., 2007). En Chicago, un estudio de viabilidad demostró que la tecnología de asistencia al conductor y las señales de transito con prioridad para autobuses de transito rápido podría resultar rentable (Shladover et al., 2004). Los camiones equipados con sistemas de alerta de colisión, control de velocidad flexible, y sistemas ABS (Advanced Braking Systems), aumentan un 28% la probabilidad de evitar accidentes (McMillan et al., 2007). 9

10 5. Glosario Telemática ITS ISO APEC ETSI IEEE-SC ITU OGC ITSS AVL ABS CAD Uso conjunto de telecomunicaciones e informática. Intelligent Transport Systems. International Organization for Standardization. Asia Pacific Economic Cooperation. European Telecommunications Standards Institute. Institute of Electrical and Electronics Engineers Computer Society. International Telecommunication Union. Open Geospatial Consortium, Inc. Intelligent Transport System Society. Automatic Vehicle Location. Advanced Braking Systems. Computer Aided Dispatch. 10

11 6. Bibliografía Comisión de Transportes del Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos Libro verde de los sistemas inteligentes de transporte terrestre. Madrid : Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Daigle, John. & Zimmerman, Carol A Acadia National Park ITS Field Operational Test Visitor Survey. [online] [citado 27 Agosto 2008]. Disponible en Internet : <http://www.itsdocs.fhwa.dot.gov//jpodocs/repts_te//13806.html> Department for Transport of London What Can ITS Deliver: The Benefits Of Investing In ITS. En : TRAFFIC ADVISORY LEAFLET. [online] pp. 2-5, feb [citado 12 Agosto 2008]. Disponible en Internet : <http://www.dft.gov.uk/pgr/roads/tpm/tal/its/whatcanitsdeliverthebenefits4094> Institute of Electrical and Electronics Engineers Intelligent transport systems Society. [online] [citado 01 Septiembre 2008]. Disponible en Internet : <http://www.ewh.ieee.org/tc/its/index.html> International Organization for Standardization TC Intelligent transport systems. [online] [citado 01 Septiembre 2008]. Disponible en Internet : <http://www.iso.org/iso/standards_development/technical_committees/list_of_iso_tec hnical_committees/iso_technical_committee.htm?commid=54706> McMillan, N., Carnell, R., Brown, V., Christiaen, A. & Orban, J Evaluation of the Volvo Intelligent Vehicle Initiative Field Operational Test: Final Report - Version 1.3. [online] [citado 15 Agosto 2008]. Disponible en Internet : <http://www.itsdocs.fhwa.dot.gov//jpodocs/repts_te//14352_files/14352.pdf > Research and Innovative Technology Administration - U.S. Department of Transportation ITS Joint Program Office. [online] [citado 11 Agosto 2008]. Disponible en Internet : <http://www.its.dot.gov/index.htm> Seguí, J. M. & Martínez, M.R. Los sistemas inteligentes de transporte y sus efectos en la movilidad urbana e interurbana. En : Geo Crítica / Scripta Nova. Revista electrónica de geografía y ciencias sociales, [online] 6(170-60) pp. 1-18, ago [citado 19 Agosto 2008]. Disponible en Internet : <http://www.ub.es/geocrit/sn/sn htm> Shladover, Steven E., Miller, Mark A., Yin, Yafeng, Balvanyos, Tunde, Bernheim, Lauren, Fishman, Stefanie R., Amirouche, Farid, Mahmudi, Khurran T., Gonzalez-Mohino, Pedro, Solomon, Joseph, Rawling, Gerald, Iris, Ariel & Bozic, Claire Assessment of the Applicability of Cooperative Vehicle-Highway Automation Systems to Bus Transit and Intermodal Freight: Case Study Feasibility Analyses in the Metropolitan Chicago Region. [online] [citado 21 Agosto 2008]. Disponible en Internet : <http://repositories.cdlib.org/its/path/reports/ucb-its-prr /> Victoria Transport Policy Institute Transportation Cost and Benefit Analysis [online] [citado 01 Septiembre 2008]. Disponible en Internet : <http://www.vtpi.org/tca/> Weatherford, Matt Assessment of the Denver Regional Transportation District's Automatic Vehicle Location System. [online] [citado 21 Agosto 2008]. Disponible en Internet : <http://www.itsdocs.fhwa.dot.gov//jpodocs/repts_te/13589.html> 11

12 Zimmerman, Carol A., Coleman, Thomas G., Daigle, John Evaluation of Acadia National Park ITS Field Operational Test: Final Report [online] [citado 15 Agosto 2008]. Disponible en Internet : <http://www.itsdocs.fhwa.dot.gov/jpodocs/repts_te/13834.html> 12

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