Jak technologie transportowe zmienią wszystko

Systemy transportowe, wokół których zbudowany został współczesny świat, znajdują się na skraju znaczącej transformacji. Inteligentne systemy transportowe (ITS) sprawiają, że jazda i zarządzanie ruchem są lepsze i bezpieczniejsze dla wszystkich.

Transport określa ramy struktury FutureStructure. (FutureStructure jest siostrzaną publikacją Governmentnmet Technology.) Infrastruktura miękka – sfera koncepcji, polityki i prawodawstwa – szybko ewoluuje, aby sprostać zapotrzebowaniu na globalne inwestycje w twardą infrastrukturę transportową. Technologia stanowi pomost pomiędzy nimi, ponieważ pojazdy i infrastruktura, na której działają, stają się coraz bardziej połączone.

Ruch drogowy i wzrost liczby ludności stwarzają zapotrzebowanie na większą infrastrukturę transportową, ale wiele jurysdykcji nie ma wystarczających środków finansowych ani miejsca na budowę większej liczby dróg i kolei.

Pomimo braku funduszy w miastach, wzrost populacji będzie kontynuowany – Światowa Organizacja Zdrowia przewiduje, że do połowy wieku 7 na 10 osób na świecie będzie mieszkać w miastach. W połączeniu z obawami związanymi ze zmianami klimatycznymi, liderzy miast muszą zacząć na nowo myśleć o samym charakterze istniejących systemów transportowych.

Aby sprostać tym wyzwaniom, pojawiają się nowe technologie transportowe, w tym połączone i autonomiczne pojazdy, paliwa alternatywne, zarządzanie flotą bez klucza i analiza ruchu, a także lokalne planowanie przestrzenne i polityka planowania, które wspierają rozwój zorientowany na tranzyt. Nowe technologie komunikacji drogowej radykalnie zmienią sposób funkcjonowania pojazdów i zapewnią informacje oraz możliwości lepszego zarządzania ruchem w czasie rzeczywistym – jeśli będzie istniała niezbędna infrastruktura sieciowa.

ITS jest w stanie przekształcić transport w połączony, dynamiczny komponent systemu „miasto jako całość”. Być może, co ważniejsze, większa łatwość przemieszczania się będzie miała pozytywny wpływ na jakość życia i handlu mieszkańców, odwiedzających i lokalnych przedsiębiorców.

Obietnica ITS

„Miasta zmagają się dziś z transportem, a w przyszłości będą walczyć jeszcze bardziej”, powiedział Bill Ford, Jr., prezes wykonawczy Ford Motor Company, przemawiając na Światowym Kongresie ITS w Detroit we wrześniu 2014 roku. „Musimy na nowo zdefiniować, czym jest mobilność w nadchodzącym stuleciu.”

Według Departamentu Transportu USA, ITS poprawia bezpieczeństwo transportu i mobilność poprzez integrację zaawansowanych, bezprzewodowych technologii komunikacyjnych z infrastrukturą transportową i pojazdami. Celem ITS jest przetwarzanie i wymiana informacji, które mogą zapobiec kolizjom pojazdów, utrzymać ruch i zmniejszyć wpływ na środowisko.

Koordynacja sygnałów drogowych, nadawanie priorytetu sygnałom na pasach tranzytowych, elektroniczne znaki informacyjne i znaki ograniczenia prędkości o zmiennej prędkości to elementy rozwijającej się branży ITS. Częścią ITS jest również możliwość automatycznego rozpowszechniania danych o ruchu drogowym w czasie rzeczywistym na stronach internetowych, w kanałach społecznościowych, w aplikacjach mobilnych oraz w lokalnych stacjach telewizyjnych i radiowych.

„Zamiast grupy niezależnych systemów na poziomie lokalnym, krajowym czy nawet globalnym, ITS tworzy sieć transportową, która działa jak Internet, gdzie wszystko jest połączone, ale także otwartą na komunikację opartą na standardach, co zmniejsza koszty i tworzy wartość dla wszystkich zaangażowanych w zarządzanie ruchem” – powiedział David Pickeral, który kieruje Zespołem ds. Inteligentnych Rozwiązań Branżowych dla Transportu w IBM.

Pojazdy autonomiczne i podłączone

Być może najbardziej oczekiwanym elementem ITS jest podłączony pojazd. Zbliżające się pojawienie się połączonych pojazdów jest jednym z powodów nowych wizji transportu w obrębie metra.

Technologia połączona koncentruje się na komunikacji bezprzewodowej: pojazd-pojazd (V2V), pojazd-pedestrian (V2P) oraz pojazd-infrastruktura (V2I), zwane łącznie V2X. Technologia V2V, mająca na celu przede wszystkim poprawę bezpieczeństwa, pozwala samochodom stale komunikować się z otaczającymi je pojazdami, aby każdy z nich był świadomy ich prędkości, kierunku jazdy i kierunku jazdy. Połączone pojazdy pomagają również w rozpoznawaniu i ostrzeganiu kierowców o niebezpiecznych sytuacjach.Poprzez dodanie punktów komunikacyjnych w niebezpiecznych obszarach dróg i na skrzyżowaniach, technologia V2I rozszerza możliwości redukcji liczby kolizji poprzez umożliwienie automatycznej kontroli czasu sygnału, zarządzania prędkością i działania pojazdów tranzytowych i użytkowych.

„Technologie pojazdów połączonych są gotowe”, powiedziała Suzanne Murtha, starszy kierownik programu inteligentnych inicjatyw transportowych w Atkins Global. „Teraz chodzi o to, aby rządy przechwytywały i udostępniały dane o warunkach ruchu drogowego na ulicach w czasie rzeczywistym, tak aby kierowcy mogli dokonywać lepszych wyborów”.

Inna, ale powiązana z tym technologia to autonomiczne pojazdy, których być może najbardziej znanym przykładem jest samochód samojezdny Google. Samochody autonomiczne wykorzystują kombinację LIDAR (podobną do sonaru, ale ze światłem laserowym), GPS, kamer optycznych i dużej mocy przetwarzania w celu analizy milionów możliwych scenariuszy drogowych, a następnie podjąć odpowiednie działania. Ostatecznym celem technologii autonomicznych pojazdów jest sprawienie, aby pojazd był tak inteligentny, że nie będą potrzebne żadne dane wejściowe kierowcy. Jednak prawdziwie autonomiczne pojazdy, w których kierowca może oddać pełną kontrolę nad samochodem, pozostają na dalekim horyzoncie. Według Forda, to właśnie stopniowy postęp technologiczny doprowadzi pewnego dnia do tego, że samochody będą bez kierowców.

„Zanim dojdziemy do pełnej autonomii, ostatni krok nie będzie wydawał się taki duży”, powiedział. „Nawet jak włożymy wiele z tych cech, kierowca musi być czujny i mieć kontrolę.”

Malcolm Dougherty, dyrektor California Department of Transportation, zgodził się. Na Światowym Kongresie ITS powiedział, że choć wierzy, że „rozwój autonomicznej technologii pojazdów przyspieszy… na razie to kierowca zawsze będzie odpowiedzialny za pojazd”.

Jeśli dziś kupisz nowy samochód, dostaniesz podgląd, jak zmieni się jazda w miarę przechodzenia w erę autonomicznych, połączonych pojazdów. Funkcje, które pomogą Ci zaparkować samochód w ciasnym miejscu, automatycznie dostosują prędkość tempomatów i włączą alarm, gdy samochód zjedzie z pasa ruchu, to przykłady technologii oferowanych obecnie przez producentów samochodów. Kilka stanów przyjęło już przepisy, które zezwalają autonomicznym pojazdom na poruszanie się po drogach publicznych.

We wrześniu Kalifornia zatwierdziła trzy zezwolenia dla Volkswagena, Mercedesa i Google na rozpoczęcie autonomicznych testów pojazdów na mocy ustawy senackiej 1298, która wymaga od państwa przyjęcia formalnych, autonomicznych zasad testowania pojazdów do 2015 roku.

„Kiedy SB 1298 był w trakcie pracy, wszyscy myśleli, że technologia jest już odległa o kilka lat – a my wszyscy byliśmy bardzo zaskoczeni, gdy spotkaliśmy się z producentami samochodów i przemysłem, jak daleko sięga ta technologia naprawdę”, powiedział kalifornijski departament pojazdów samochodowych CIO Bernard Soriano w siostrzanej publikacji FutureStructure Techwire. Zdobycie szansy zobaczenia technologii z bliska i przekonania się o niej jest oszałamiające”. To ekscytujące pracować nad tym, ponieważ jesteśmy na szczycie zmian społecznych. Nie jestem jednym z tych, którzy używają hiperboli, ale ta jest zmiennikiem gry. To zmieni sposób, w jaki funkcjonujemy jako społeczeństwo, na lepsze.”

California State Sen. Alex Padilla (D-Pacoima), który dwa lata temu wprowadził SB 1298, podzielił się podnieceniem, mówiąc w oświadczeniu, że „ta technologia robi odważny krok naprzód”. Pojazdy bez kierowcy zrewolucjonizują transport, zmniejszą liczbę wypadków drogowych i będą ratować życie. Ustalenie standardów bezpieczeństwa dla tych pojazdów jest niezbędnym krokiem w tym procesie.”

Terry D. Bennett, starszy kierownik programu przemysłowego, inżynierii lądowej i planowania w Autodesk, powiedział, że podczas gdy koncepcja autonomicznego pojazdu jest przekonująca, skupienie się na V2I i V2V ma większy praktyczny sens w miastach.

„Myślę, że [autonomiczne samochody] bardziej niż cokolwiek innego tworzą dużo przestrzeni dla ludzi, aby myśleć inaczej”, powiedział. „Jednak w Detroit i innych miastach, które szukają dedykowanych dróg do komunikacji między pojazdami lub między pojazdami a infrastrukturą, zaczynasz dostrzegać, że posiadanie infrastruktury, która jest inteligentna, posiada czujniki i może się komunikować, jest znacznie lepszym podejściem długoterminowym niż próba zautomatyzowania pojedynczego samochodu”.

W rzeczy samej, U.S. Department of Transportation szacuje, że technologia V2V może wyeliminować lub zmniejszyć skutki nawet do 80 procent wypadków z udziałem niezakłóconych kierowców. W badaniu przeprowadzonym w Instytucie Zarządzającym 62% lokalnych urzędników zgodziło się, że autonomiczne i połączone pojazdy będą oznaczać mniejszą liczbę zderzeń. Pięćdziesiąt jeden procent przewiduje również poprawę mobilności i zmniejszenie zatorów komunikacyjnych w miarę pojawiania się na drogach bardziej inteligentnych pojazdów.

Pojazdy elektryczne

Oregon zyskuje zarówno korzyści dla środowiska, jak i rozwoju gospodarczego dzięki swojej infrastrukturze oraz programowaniu inwestycji wspierających pojazdy elektryczne (EV). Najbardziej widoczną z tych inwestycji jest West Coast Electric Highway, która obejmuje stacje ładowania wzdłuż Interstate 5 w Oregonie, Waszyngtonie i ostatecznie w Kalifornii. Bazując na pozytywnym odzewie społecznym, Oregon instaluje stacje ładowania pojazdów elektrycznych wzdłuż innych kluczowych autostrad i zachęca przedsiębiorstwa prywatne do instalowania stacji.

Travel Oregon, stanowe biuro turystyczne, prowadzi ukierunkowany program turystyki EV, „Oregon Electric Byways”, z proponowanymi trasami i partnerstwem z Enterprise Rent-a-Car for EV rental.

„Trudno jest oddzielić infrastrukturę od rozwoju gospodarczego, ponieważ infrastruktura rozpoczyna rozmowę o pojazdach elektrycznych, zwłaszcza poza dużymi miastami”, powiedział Ashley Horvat, dyrektor ds. pojazdów elektrycznych w Oregonie i pierwsza osoba w sektorze publicznym, która pełni tę rolę. „Umieszczając stacje ładowania w całym stanie, weszliśmy do społeczności, które nigdy nie widziały pojazdów elektrycznych, co naprawdę zwiększyło ich akceptację i stworzyło pozytywne postrzeganie Oregonu w branży pojazdów elektrycznych”.

We wrześniu, gubernator Kalifornii Jerry Brown podpisał senacką ustawę 1275, która ustanawia cel dla stanu, aby do 2023 r. umieścić na drodze 1 milion pojazdów o zerowej emisji zanieczyszczeń. Ustawa upoważnia również stan do zapewnienia zachęt finansowych dla konsumentów do zakupu takich pojazdów, część wysiłków gubernatora, aby samochody elektryczne dostępne dla pracowników o niższych dochodach.

„Jestem podekscytowany, że Kalifornia ładuje się do przodu z planami posiadania pojazdów elektrycznych w każdym kodzie pocztowym w całym stanie,” autor projektu ustawy, Kalifornijski Sen stanu Kevin De León (D-Los Angeles) powiedział w oświadczeniu. „Będziemy przewodzić w walce ze zmianami klimatycznymi, umieszczając na drogach milion pojazdów elektrycznych, co oznacza, że będą one dostępne dla wszystkich kierowców, nie tylko bogatych.”

Dane dotyczące prowadzenia pojazdu

Inteligentna infrastruktura generuje dane, które pomagają kierownictwu obywatelskiemu podejmować lepsze decyzje. Dla lokalnych zarządców transportu, połączone pojazdy i połączona infrastruktura będą narzędziami do gromadzenia i analizy danych o ruchu.

Lepszy przepływ ruchu jest możliwy do osiągnięcia częściowo dzięki lepszym systemom gromadzenia i analizy danych o ruchu w czasie rzeczywistym. Na tej arenie zarządzający transportem mogą uczyć się na podstawie technologii i praktyk stosowanych przez firmy prywatne, zwłaszcza te, które posiadają duże floty.

Na przykład, niektórzy zapaleni obserwatorzy wiedzą, że znane brązowe ciężarówki UPS rzadko wykonują skręt w lewo. Powodem jest to, że od dziesięcioleci UPS pracuje nad optymalizacją tras. Oprogramowanie UPS On-Road Integrated Optimization Navigation (ORION), które zapewnia analizę tras dla ciężarówek dostawczych firmy, jest najnowszym rozwiązaniem w zakresie optymalizacji tras. System łączy dzienne dane dotyczące zobowiązań związanych z doręczaniem paczek i historycznym śledzeniem trasy w celu określenia optymalnej trasy (spośród setek tysięcy możliwości) dla każdego kierowcy UPS, który ma śledzić ten dzień. Firma UPS oczekuje, że system ORION znacznie zmniejszy zużycie paliwa i liczbę kilometrów przejechanych w jej ciężarówkach. Działy transportu publicznego odniosą korzyści z zastosowania podobnych narzędzi analitycznych, powiedział Tom Madrecki, kierownik ds. komunikacji strategicznej w firmie UPS.

„Naprawdę chodzi o to, aby zanurzyć się w dane i na podstawie tego, gdzie ludzie muszą się udać, określić, jak sprawić, aby system transportowy był najlepszy, a następnie zainwestować w technologię potrzebną do realizacji tych ulepszeń” – powiedział Madrecki.

ITS i Droga do Inteligentnych Miast

Bez względu na to, jak obiecująca jest nowa technologia, urzędnicy transportu lokalnego są uwikłani w klasyczny system finansowania – nie da się obniżyć kosztów bez dokonania inwestycji, ale finansowanie inwestycji infrastrukturalnych jest ograniczone lub nie istnieje.W niedawnym badaniu przeprowadzonym przez Governing Institute 78 procent respondentów wskazało brak finansowania jako kluczową barierę w rozwoju ITS, znacznie wyprzedzając 45 procent, które jako kluczową barierę wymieniło starzejącą się infrastrukturę.

„Musimy stworzyć ramy dla prywatnej przedsiębiorczości, aby przewodzić”, przekonywała sekretarz Departamentu Transportu Florydy Ananth Prasad podczas panelu na Światowym Kongresie ITS. „Prawodawstwo na poziomie stanowym i federalnym musi zostać rozluźnione.”

W wielu przypadkach partnerstwa publiczno-prywatne będą odgrywały większą rolę w finansowaniu nowych projektów transportowych. „Wiele samorządów państwowych i lokalnych nie dysponuje personelem i innymi zasobami umożliwiającymi realizację projektów na tak dużą skalę”, powiedział Nicholas Fluehr, dyrektor zarządzający w Wells Fargo. „Chociaż finansowanie obligacji komunalnych jest nadal realną opcją, partnerstwo z sektorem prywatnym może być dobrym rozwiązaniem zarówno z punktu widzenia kosztów, jak i efektywności”.

Ponieważ natężenie ruchu drogowego będzie nadal rosło w nadchodzących dziesięcioleciach, sektor publiczny będzie musiał rozważyć każdą możliwą możliwość lepszego zarządzania wszystkimi systemami transportowymi i infrastrukturą.

„Dla władz państwowych i lokalnych problemem jest to, jakie inwestycje pozwolą im skuteczniej i wydajniej wykorzystać istniejącą infrastrukturę transportową” – powiedział Murtha. „Można wydać miliardy na nowe drogi i lekkie koleje, albo można poczynić znacznie mniejsze inwestycje w technologie komunikacyjne, które pozwolą na inteligentną eksploatację większej liczby pojazdów na obecnych ulicach i autostradach”.

Jednym z powracających tematów Światowego Kongresu ITS było to, że znajdujemy się na szczycie niezwykłej rewolucji w transporcie, która może zaoszczędzić rządowe miliardy dolarów poprzez umożliwienie znacznie lepszego wykorzystania istniejącej infrastruktury transportowej.

„Inwestowanie w infrastrukturę ubiegłego stulecia jest tańsze w krótkiej perspektywie, ale bardziej kosztowne w dłuższej perspektywie”, powiedział prezes Verizon i dyrektor generalny Lowell C. McAdam w przemówieniu programowym na Światowym Kongresie ITS.

Dlatego właśnie inteligentne miasta przyszłości będą tymi, które obejmą i zintegrują inteligentne systemy transportowe. Podczas gdy samochody bez kierowców mogą być dalekie, łączność z pojazdami nie jest.

„Inteligentna, połączona infrastruktura poprawi jakość całego naszego życia”, powiedział McAdam. „Zadaniem nr 1 w osiągnięciu tego potencjału jest zapewnienie łączności z każdym samochodem.”