Comunicación Vehículo-Infraestructura
*Por DI. Fernando O. Fariña Yúfera.
Palabras iniciales
La Comunicación Vehículo-Infraestructura, conocida como V2I (Vehicle-to-Infrastructure), es un componente fundamental de la tecnología V2X (Vehicle-to-Everything), que abarca la comunicación entre vehículos y otros elementos del entorno. Los dispositivos V2I permiten que los vehículos se conecten de manera directa con la Infraestructura vial, como los semáforos, las señales de tránsito, las estaciones de carga eléctrica, los sensores instalados en las carreteras, etc. A través de esta comunicación, se puede optimizar la movilidad urbana, mejorar la seguridad vial y reducir el impacto ambiental de los sistemas de transporte.
¿Cómo funciona la comunicación V2I?
Las tecnologías de comunicación inalámbrica como 5G, Wi-Fi y Dedicated Short Range Communications (DSRC) son usadas para transmitir datos entre los vehículos y los vehículos con dispositivos de Infraestructura vial. Estas tecnologías permiten un intercambio de información en tiempo real, que es esencial para mejorar la experiencia de conducción, con las mejoras en seguridad antes mencionadas.
El proceso de comunicación generalmente incluye los siguientes elementos:
– “Sensores”: Los sensores en los vehículos y en la Infraestructura recopilan datos sobre el entorno, como la velocidad del tráfico, las condiciones climáticas y el estado de la carretera.
– “Procesamiento de Datos”: Los datos recopilados se procesan y analizan en tiempo real, utilizando algoritmos avanzados de inteligencia artificial y aprendizaje automático.
– “Comunicación y Retroalimentación”: Los vehículos y la Infraestructura se comunican entre sí, enviando y recibiendo datos que permiten ajustar la velocidad, alertar sobre condiciones peligrosas y optimizar las rutas de manera dinámica.
Para garantizar una comunicación rápida y fiable entre los vehículos y la Infraestructura, se utilizan frecuencias específicas. Actualmente, las tecnologías más utilizadas son “DSRC” y “5G”, que operan en diferentes bandas de frecuencia:
“DSRC (Dedicated Short-Range Communications)”: Opera en la banda de “5.9 GHz”, específicamente en la porción de “5.850 – 5.925 GHz” del espectro, que está designada para aplicaciones de transporte inteligentes (ITS). En muchos países, esta frecuencia es ideal para usos de baja latencia (es decir proporcionar información con un retraso mínimo), ya que permite transmitir datos de manera instantánea entre vehículos e Infraestructura. Los mensajes pueden incluir alertas de seguridad, información sobre las condiciones de tráfico y sincronización con semáforos, entre otros. La tecnología DSRC se diseñó específicamente para vehículos, lo que le permite mantener una comunicación fiable y con poca interferencia, lo cual es esencial en un entorno de tráfico.
“Redes 5G” con bandas de frecuencia “inferiores a 6 GHz” y en el rango de “24 GHz a 52 GHz” (bandas milimétricas), ambas están siendo cada vez más adoptada en V2I debido a su capacidad para manejar grandes volúmenes de datos con alta velocidad y baja latencia.Adicionalmente las inferiores a 6 GHz son particularmente útiles ya que ofrecen un alcance mayor, aunque a velocidades más bajas que las bandas milimétricas de 24 GHz y superiores que permiten una comunicación a velocidades extremadamente altas, ideales para la transmisión de video en tiempo real y otros datos complejos que pueden ayudar a mejorar la conducción autónoma y las aplicaciones avanzadas de Infraestructura, éstas bandas se complementan entre sí en las redes 5G para ofrecer una experiencia balanceada según las necesidades de cobertura y velocidad.
C-V2X (Cellular Vehicle-to-Everything), es una tecnología impulsada principalmente por las redes celulares y también utiliza la “banda de 5.9 GHz” para las comunicaciones directas entre vehículos e Infraestructura, aprovechando las redes 4G y 5G para ampliar el alcance de la comunicación. Esto permite que los vehículos no solo se comuniquen directamente con la Infraestructura, sino que también envíen datos a través de la red celular para aplicaciones que requieren un mayor alcance. La tecnología C-V2X tiene la ventaja de ser compatible con la Infraestructura celular existente.
Sistemas Avanzados de Asistencia al Conductor (ADAS) y su relación con la tecnología V2I.
Para entender por qué y cómo de la tecnología I2V, es importante analizar la evolución tecnológica en la industria automotriz que ha permitido el desarrollo de Sistemas Avanzados de Asistencia al Conductor (ADAS), estos sistemas están diseñados para mejorar significativamente la seguridad en la conducción en particular para circunstancias imprevistas o corregir errores en la conducción. Es así como la tecnología de comunicación es un complemento esencial para los sistemas ADAS, ya que facilita el intercambio de información entre vehículos y con la infraestructura vial en tiempo real.
En Argentina, la adopción de estos dispositivos de seguridad aún enfrenta limitaciones, pero ya existen vehículos en el mercado que incluyen los sistemas ADAS y que podrían incrementar sus capacidades si se desarrollara la infraestructura tecnológica necesaria. Estos sistemas están diseñados para mejorar la seguridad de conducción y prevenir accidentes, reduciendo la fatiga durante la conducción, ayudando a mitigar errores humanos; se nombra; se nombran algunos de éstos, que nos permitan conocer su alcance.
– Asistencia de frenado autónomo: Activa los frenos en caso de detectar un obstáculo, si el conductor no reacciona.
– Detección de peatones y ciclistas: Mediante cámaras y sensores de radar, los sistemas ADAS son capaces de identificar usuarios vulnerables en la vía, alertando al conductor o activando el frenado de emergencia.
– Asistencia de punto ciego: Alerta sobre otros vehículos en el punto ciego del conductor, incluso motociclistas y ciclistas, protegiendo así a estos usuarios vulnerables.
– Alerta de tráfico cruzado trasero: Al dar marcha atrás pueden detectar personas o ciclistas que se acercan desde los lados, ayudando a prevenir accidentes.
– Control de crucero adaptativo: Ajusta automáticamente la velocidad para mantener una distancia segura del vehículo que va adelante.
– Advertencia de salida de carril: Avisa al conductor si el vehículo se desvía del carril sin señalización.
– Reconocimiento de señales de tráfico: Detecta e informa al conductor sobre las señales viales, como límites de velocidad.
Es entonces donde la comunicación entre vehículos y elementos de infraestructura vial, mejoran las capacidades de los ADAS al ofrecer información adicional sobre el entorno. Esto es especialmente relevante en áreas urbanas, donde se concentra una gran cantidad de usuarios vulnerables. en los sistemas de alertas de cruce de peatones, los vehículos pueden recibir señales de presencia de personas que puede activar automáticamente los sistemas de ADAS, alentando al conductor a reducir la velocidad o detenerlos.
Otro servicio muy interesante que pueden prestar estas tecnologías es la Integración con los semáforos, permitiendo comunicar los cambios en tiempo real, así los sistemas ADAS pueden responder ajustando la velocidad para mejorar la circulación y hasta detener la marcha de este por completo para evitar accidentes. Esta integración potencia significativamente las capacidades de asistencia al conductor, permitiendo que los sistemas reciban datos adicionales de la infraestructura para responder de manera más eficiente.
La Sinergia Tecnológica, permite al Control de crucero adaptativo, por ejemplo, contar con datos que permita que el sistema responda rápidamente a cambios de velocidad y sincronización de los semáforos mejorando su eficacia al anticipar frenadas según el flujo del tráfico o la proximidad a semáforos o zonas de obra.
Mediante tecnologías de transmisión de datos como LTE, 5G o Wi-Fi, los vehículos pueden enviar y recibir información en tiempo real sobre el estado de la vía y el entorno circundante, permitiendo la implementación a futuro de la conducción autónoma o con asistencia ya que la comunicación V2I amplía la capacidad de los vehículos para comprender mejor el entorno y reaccionar en tiempo real, optimizando así la seguridad y fiabilidad de estos sistemas.
Análisis de modelos con ADAS que requieren V2I en Argentina
En Argentina, la integración de V2I con ADAS podría aportar diversos beneficios como la optimización del tráfico urbano mediante la sincronización con semáforos y señales fijas reduciendo los niveles de congestión en horarios de alta demanda, con la subsecuente mejora en el consumo de combustible ya que los vehículos ajustan su velocidad para reducir paradas innecesarias, disminuyendo la emisión de gases contaminantes.
Como se ha dicho, ya varios modelos de vehículos en el mercado argentino están equipados con tecnología ADAS, lo que serían beneficiados considerablemente por la infraestructura V2I, como por ejemplo:
– Toyota Corolla Cross: Incluye frenado autónomo y control de crucero adaptativo. Con V2I, podría ajustar su velocidad automáticamente para sincronizarse con los semáforos en áreas urbanas.
– Volkswagen Taos: Equipado con monitoreo de punto ciego y advertencia de colisión frontal. La tecnología V2I ayudaría a anticipar peligros en tráfico congestionado.
– Peugeot 3008: Posee reconocimiento de señales de tráfico y asistencia de permanencia en carril. Con V2I, podría responder en tiempo real a los cambios de velocidad permitidos y alertar sobre condiciones de tráfico.
– Ford Territory: Cuenta con asistencia de tráfico cruzado y control de velocidad adaptativo, que con V2I podría ajustar de forma más precisa según las condiciones de tráfico.
– Chevrolet Cruze: Tiene alerta de cambio de carril y advertencia de colisión. La integración de V2I permitiría mejorar la detección de obstáculos y anticiparse a cambios repentinos en el flujo de tráfico.
Sin embargo, existen obstáculos que ralentizan la adopción de la tecnología V2I, entre ellos, la infraestructura actual de telecomunicaciones con el atraso que significa la no adopción de la tecnología necesaria 5G y la falta de una normativa adecuada. Este atraso tecnológico de nuestro país puede ser convertido en virtud en tanto y en cuanto tomemos nota de las pocas, pero significativas necesidades particulares de esta tecnología en los futuros desarrollos de proyectos viales y de comunicación. Podemos ingresar a esta nueva etapa incorporando la experiencia ya realizada en otros países; más adelante desarrollaremos algunos ejemplos, que se encuentran en etapa madura de implementación y aprender de estas experiencias.
Aspectos fundamentales para la implementación de V2I desde cero
Nuestro país se encuentra en este momento, en una condición ideal para la implementación de esta tecnología desde cero, ya que la comunicación 5G está en plena etapa de implementación inicial donde ya se han definido las bandas licenciadas, por lo que es importante incluir estos aspectos en la planificación de la nueva red nacional de comunicaciones. El avance hacia la implementación de esta tecnología 5G permitirá una comunicación más rápida y estable facilitando el crecimiento de la infraestructura vial comunicada en el país, considerando además que otros países ya la han desarrollado con un avance significativo en materia de seguridad vial será esto un importante incentivo para el avance en esta materia.
Para la incorporación de estas tecnologías es necesario considerar ciertos aspectos fundamentales que garanticen la efectividad y la eficiencia del sistema. La colaboración entre el gobierno, la industria automotriz y las empresas de telecomunicaciones será esencial para el desarrollo de V2I y su integración a los ADAS. El despliegue de Proyectos Piloto en áreas urbanas, por ejemplo, en las principales ciudades de Argentina, brindará la posibilidad de evaluar la efectividad de estos y establecer un modelo de expansión a otras áreas.
Se debe incluir a las instituciones existentes para el desarrollo de las Normativas que permitan esta colaboración e integración considerando las necesidades e intereses de cada una de las partes. En IRAM, por ejemplo, ya existen comisiones que están estudiando las normas internacionales vigentes y la conveniencia de la incorporación de las mismas a la biblioteca local; sería importante que las organizaciones viales incorporaran en sus áreas específicas a profesionales dedicados a esta temática particular.
Acompañando iniciativas público-privadas con políticas que incentiven el desarrollo de equipamiento local se abre además la posibilidad de exportación tecnológica para nuestro país. La complementación entre el sector público y privado es crucial para el desarrollo y financiamiento de proyectos V2I en Argentina.
La integración de Sistemas Avanzados de Asistencia al Conductor (ADAS) con tecnología V2I representa una oportunidad importante para mejorar la seguridad y eficiencia del transporte en nuestro país Si bien la infraestructura aún es muy limitada, existen algunos muy buenos ejemplos a seguir como la implementación de los sistemas de peaje sin detención adoptados en la Ciudad de Buenos Aires. Solo mediante el planteo de objetivos claros al momento del desarrollo de las nuevas tecnologías y la colaboración entre los actores claves permitirán que estas innovaciones se conviertan en una realidad en un futuro próximo.
Cinco pasos para la implementación.
1. “Desarrollo de Infraestructura de Comunicación”
Es fundamental instalar antenas y receptores de distinta tecnología a lo largo de las rutas y en áreas urbanas mediante su Integración a redes existentes y con accesibilidad para los organismos rectores de estas políticas (vialidades, municipios, etc.), aprovechar las redes de comunicación existentes de 4G puede ayudar a reducir los costos iniciales. No menos importante es planificar los sistemas de infraestructura conectada con previsión de políticas de mantenimiento a largo y mediano plazo e indicadores de eficiencia que permitan la evaluación de la tecnología sobre datos reales de costo / beneficio.
2. “Instalación de sensores inteligentes”
Sensores de Tráfico: colocar sensores en la infraestructura vial que complementen los que se vayan incorporando en los vehículos con el recambio del parque automotor es esencial para la recopilación de datos. La infraestructura de V2I debe ser compatible con los diferentes fabricantes de automóviles y proveedores de tecnología Adoptar estándares globales, como el protocolo IEEE 802.11p, también conocida como Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE), es una especificación de red inalámbrica diseñada para la comunicación entre vehículos (V2V) y entre vehículos e infraestructuras (V2I) que garantiza que la Infraestructura pueda operar con una variedad de sistemas y dispositivos.
3. “Plataforma de procesamiento de datos”
Es importante contar con una plataforma de procesamiento que pueda analizar los datos de forma rápida y tomar decisiones en tiempo real. Los sistemas de procesamiento en la nube que pueden gestionar grandes cantidades de datos mejoran significativamente los costos de implementación y mantenimiento. Incorporar tecnologías de inteligencia artificial y aprendizaje automático permite analizar patrones de tráfico sin descuidar que la comunicación V2I involucra el intercambio constante de información, se deben implementar protocolos de seguridad y cifrado para proteger la privacidad de los usuarios y evitar el acceso no autorizado a la red. El desarrollo de plataformas compartidas y unificadas entre los organismos públicos y las empresas optimiza el recurso y mejora el uso de los datos como es el ejemplo, entre otros, de la DGT 3.0 una plataforma digital desarrollada por la Dirección General de Tráfico de España (DGT) para gestionar información en tiempo real en todo el país.
5. “Cumplimiento de estándares internacionales”
Trabajar en conjunto con autoridades locales y nacionales es fundamental para garantizar que el sistema cumpla con las regulaciones y normativas adoptadas. Es esencial implementar políticas que cumplan con las regulaciones de privacidad y protección de datos.
Los aspectos de responsabilidad legal en caso de fallas del sistema V2I son fundamentales. Las autoridades y los operadores deben establecer acuerdos claros sobre quién es responsable en caso de accidentes o problemas técnicos. Además, se deben considerar requisitos de seguro específicos para cubrir los posibles riesgos asociados con la tecnología V2I.
La ciberseguridad es una preocupación importante en la implementación de V2I. La Infraestructura debe protegerse contra posibles ataques que podrían comprometer la seguridad de los usuarios.
Casos de éxito de V2I en el mundo
Existen numerosos casos de existo a nivel mundial y la tecnología se encuentra en un significativo estado de maduración para su implementación como una condición más de diseño a tener en cuenta en el desarrollo de nuevos proyectos viales. En particular estos 3 que se describen muy brevemente invita a hacer un análisis de detalle de cómo podemos avanzar.
El primer caso destaca las posibilidades de las cuidades más relevantes de nuestro país para convertirse en la bandera insignia de esta tecnología, como es el caso de la Ciudad de Columbus, Ohio. Por otro lado, el trabajo realizado por “El proyecto Nordic Way” es un claro ejemplo de integración regional que puede ser tomado como guía para la implementación de esta tecnología a nivel de Mercosur considerando el significativo tránsito a través de los distintos países que lo componen. Por último, un ejemplo puntual de desarrollo de tecnología intermedia como es la Baliza Homologada V-16 conectada DGT de España que puede llevar esta nueva tecnología a todos los vehículos independientemente de su antigüedad incorporándose como un requisito de cumplimiento obligatorio en la VTV local.
1. “Smart Columbus, Estados Unidos”
Columbus, Ohio, ha implementado una Infraestructura de V2I como parte de la iniciativa Smart Columbus, que busca transformar la ciudad en un centro de movilidad inteligente. En este proyecto, los semáforos se sincronizan con los vehículos para optimizar el flujo de tráfico, y se han implementado sistemas de advertencia de colisiones en puntos críticos. Desde su implementación, Columbus ha logrado reducir la congestión del tráfico y disminuir los accidentes en las intersecciones que forman parte del proyecto. Además, la ciudad ha mejorado su eficiencia energética al reducir los tiempos de espera y las emisiones de los vehículos. Desde el sitio web del proyecto se puede analizar con profundidad el caso, https://smartcolumbus.com/
2. “Proyecto Nordic Way, Escandinavia”
El proyecto Nordic Way es una colaboración entre Suecia, Noruega, Dinamarca y Finlandia que implementa tecnología para mejorar la seguridad en las carreteras. Los vehículos se comunican con la Infraestructura vial para recibir alertas sobre condiciones peligrosas, como hielo en la carretera o accidentes en el camino. Así se ha logrado disminuir los accidentes de tráfico en condiciones invernales y ha facilitado la gestión del tráfico en condiciones adversas. Desde el sitio web del proyecto se puede analizar con profundidad el caso, https://www.nordicway.net/
3. Baliza homologada V-16 conectada DGT en España
La baliza V16 homologada y conectada a la DGT (Dirección General de Tráfico) es un dispositivo de señalización que mejora la seguridad en situaciones de emergencia en carretera. El organismo mediante un proceso de homologación garantiza que cumple con los estándares de calidad y seguridad necesarios para su uso en la vía pública.
El equipo se activa y adhiere de forma magnética al techo del vehículo evitando así que el conductor deba bajar del mismo para colocar los dispositivos reflectivos obligatorios, con luces LED proporciona una visibilidad efectiva desde distancias significativas, mejorando la seguridad en situaciones de emergencia. Adicionalmente alertar a los conductores de otros vehículos sobre su presencia detenido mediante la comunicación a los sistemas de navegación con una señal de corto alcance DSRC y por último emiten una señal de ubicación por la red 4/5 G al sistema DGT 3.0 que permite la gestión más eficiente de la emergencia en vías rápidas, reduciendo así significativamente la siniestralidad en situaciones de detención de vehículos.
La DGT cuenta con una página web relacionada donde específica los aspectos de mayor relevancia. https://gitlab.cs.cmobility30.es/dgt3.0_esp/caso-de-uso-1.
Conclusión final
La comunicación Vehículo-Infraestructura es una tecnología clave para el futuro del tránsito y del transporte, al permitir una interacción continua entre los vehículos y la Infraestructura vial. Existe evidencia concreta con datos estadísticos de la mejora en la seguridad y la reducción de la congestión del tráfico y cómo esta adicionalmente contribuye a mejorar el impacto ambiental del transporte. Si bien existen desafíos técnicos y legales para su implementación, los beneficios potenciales son significativos y pueden transformar la forma en que nos movemos en las ciudades y las rutas.
Como se ha dicho, estos sistemas son particularmente útiles en densas áreas urbanas como las de nuestro país, donde el tráfico impredecible y la falta de infraestructura moderna pueden contribuir a una mayor tasa de accidentes. Renovar físicamente la infraestructura mediante la tecnología I2V permitirá utilizar las vías existentes complementándolas con sensores y dispositivos de comunicación que optimizan los recursos limitados de nuestro país, mejorando la seguridad sin necesidad de realizar grandes obras o construcciones donde las soluciones de I2V suelen ser menos costosas. La escalabilidad de la tecnología I2V permite una implementación progresiva, ajustada al presupuesto y a las necesidades específicas de cada país, facilitando el acceso a estas soluciones incluso con recursos financieros limitados.
La incorporación de sensores en la infraestructura sumados a los disponibles en los nuevos vehículos que puede detectar y notificar a los conductores la presencia de peatones, ciclistas y vehículos de micro movilidad es vital en las políticas de trasporte sustentable. Su implementación genera una gran cantidad de datos sobre patrones de tráfico, ubicaciones peligrosas y problemas recurrentes en la infraestructura vial, las autoridades pueden utilizar esta información para planificar mejor el desarrollo urbano, priorizar mejoras viales y establecer políticas de seguridad más eficaces.
La adopción de tecnología conectada impulsa la modernización del transporte y abre oportunidades para nuevas formas de movilidad, como el uso de vehículos autónomos y el transporte público inteligente. Este tipo de infraestructura es esencial para que los países en desarrollo puedan avanzar hacia sistemas de transporte más sostenibles, seguros y eficientes, preparándose para la futura adopción de tecnologías avanzadas. Nuestro país cuenta con una industria automotriz importante, cuyas casas matrices se encuentran en puntos muy distintos del planeta, por lo que es importante la incorporación temprana de Normas Internacionales que aseguren la interoperabilidad de la tecnología entre las distintas marcas de vehículos y las múltiples jurisdicciones de la región que administran las redes viales.
Desarrollar tecnología implica ir cerrando la brecha que se tiene en estos desarrollos de manera tal de prepararnos para la adopción de futuros avances en la movilidad y la seguridad vial. A medida que esta tecnología evolucione, será esencial continuar invirtiendo en investigación y desarrollo para crear un sistema de transporte más inteligente y seguro para todos. Esto lejos de ser leído como un condicionante, debe llamarnos a pensar desde hoy en una Argentina líder en la región en esta tecnología.
