PIARC Internazionale – Abstract Special Project 2021 Smart Roads Classification

Il progetto è stato sviluppato dall’Università Politecnica di Valencia, attraverso due gruppi di ricerca: l’Highway Engineering Research Group, parte dell’Istituto dei trasporti e del territorio (ITRAT) e il Mobile Communications Group, parte dell’istituto di ricerca iTEAM. Tra i membri del team di supervisione del progetto PIARC (Project Oversight Team) figura il Prof. Ing. Lorenzo Domenichini dell’Università di Firenze, presidente del Comitato Tecnico 3.1b di PIARC Italia – Progettazione di infrastrutture stradali e membro della Task Force 4.1 di PIARC International – Road Design Standards.

Tradizionalmente, i sistemi di classificazione della rete stradale si sono concentrati su due dimensioni fondamentalmente opposte: mobilità e accessibilità. Questi sistemi di classificazione sono stati adattati alle circostanze variabili dei paesi o delle regioni. Tuttavia, con l’entrata in gioco dei veicoli connessi e autonomi (CAV, Connected and Automated Vehicles), la situazione è diventata molto più impegnativa di prima. Gli attuali CAV consistono in diversi sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS, Advance Driver Assistance Systems) che supportano il conducente nella guida.

Oggi, il tasso di penetrazione del mercato (PMR, Penetration Market Rate) dei veicoli di livello SAE 2 (Society of Automotive Engineers – sistemi che possono controllare entrambe le posizioni, longitudinale e laterale, allo stesso tempo. In questi casi, il sistema è inteso solo per assistere -non sostituire- il conducente) è in aumento, e i primi veicoli di livello SAE 3 stanno comparendo.

Oltre allo sviluppo degli AV, c’è anche una spinta a utilizzare la connettività e la condivisione delle informazioni per migliorare ulteriormente il funzionamento del traffico e la sicurezza. La connessione di tutti gli elementi (veicoli, utenti della strada, infrastrutture, traffico, dati meteorologici, ecc.) porterà a una migliore conoscenza delle condizioni del traffico e degli eventi in tutta la rete stradale, il che aiuterà a migliorare il flusso del traffico, ridurre gli incidenti stradali e minimizzare le emissioni dei veicoli. Si sta delineando un’infrastruttura digitale che fornisce queste informazioni, così come il modo in cui verrebbero fornite agli utenti.

Considerando la varietà di strutture stradali e le capacità di connettività a venire, pochi progetti di ricerca recenti hanno sottolineato la necessità di esplorare una classificazione delle smart roads (SRC, Smart Roads Classification) che aiuti i CAV e gli utenti a sapere cosa aspettarsi dalle diverse strutture stradali. Queste informazioni dovrebbero andare da segmenti di strada che non supportano l’automazione, a segmenti di strada che saranno addirittura in grado di prendere il controllo di migliaia di veicoli alla volta per ottimizzare la sicurezza e le prestazioni in modo cooperativo. Una SRC dovrebbe quindi rispettare alcuni obiettivi, evidenziando i seguenti:

Sicuro, operativo e sostenibile. Una SRC dovrebbe aumentare i livelli di sicurezza stradale, sia presentando un’adeguata geometria, segnaletica e condizione della pavimentazione che previene la maggior parte dei disimpegni, sia condividendo informazioni dettagliate con i veicoli connessi. Inoltre, dovrebbe migliorare le prestazioni del traffico e aiutare a ridurre le emissioni dei veicoli.

Struttura universale. Una SRC dovrebbe essere completamente compatibile, ma adattabile, ovunque e potrebbe essere usata da qualsiasi struttura stradale, veicolo e utente. Questa è una sfida molto sentita, a causa della diversità mondiale di strade, regolamenti e utenti.

Flessibile. Data la rapida evoluzione tecnologica dei CAV e la vasta rete stradale, una SRC dovrebbe essere resiliente ai cambiamenti tecnologici che influenzano il modo in cui gli utenti interagiscono con l’infrastruttura.

Robusto e dinamico. Per fornire informazioni coerenti agli utenti, adattabili a situazioni mutevoli in tempo reale.

Semplice e credibile. Una SRC dovrebbe essere uno strumento facile da usare per tutte le parti interessate (amministrazioni e operatori stradali, industria automobilistica, utenti della strada, ecc.) in modo che possano interpretare facilmente cosa devono fare. Questo non significa semplicità nei dati da condividere con i veicoli.

Equa condivisione delle responsabilità tra tutte le parti coinvolte. Questo è di particolare importanza per le amministrazioni stradali (RA, Road Administrations) e gli operatori stradali (RO, Road Operators), che dovrebbero stabilire un adeguato livello di smart road (SRL, Smart Road Level) e cercare di mantenerlo -o cambiarlo quando necessario-. Questo SRL è puramente informativo, essendo gli utenti della strada responsabili di agire in conformità ad esso e alle capacità di automazione dei loro veicoli. Inoltre, qualsiasi minima discrepanza tra l’SRL mostrato e l’SRL effettivo da parte di amministratori e operatori dovrebbe risultare solo in una perdita di prestazioni, non in un impatto sulla sicurezza.

Proposta di classificazione delle Smart road

Considerando gli scenari precedenti, viene suggerita una SRC a cinque livelli. I suoi livelli di smart road (SRL) corrispondono alla scala basata sul colore usata nella descrizione degli scenari, riassunta come segue:

Segmenti stradali a modalità umana (HU). Questi segmenti di strada non supportano l’automazione. È sconsigliato agli autisti abilitare i loro sistemi.

Segmenti stradali a modalità assistita (AS). Questi segmenti di strada presentano un supporto parziale per l’automazione, con un numero notevolmente inferiore di disimpegni rispetto ai segmenti di strada HU.

Segmenti stradali a modalità automatica (AT). Questi segmenti stradali presentano caratteristiche fisiche simili a quelle dei segmenti stradali AS, ma presentano anche capacità di connettività che potrebbero aiutare i veicoli connessi a prevenire ed evitare i disimpegni.

Segmenti stradali a modalità completamente automatica (FA). Questi segmenti stradali presentano un supporto completo per i veicoli di livello SAE 4 e buone capacità di connettività.

Segmenti stradali a modalità autonoma (AU). Questi segmenti stradali presentano un supporto completo per i veicoli di livello SAE 4 e capacità di connettività eccezionali. Possono essere utilizzati solo da veicoli di livello SAE 4 e 5.

Come indicato prima, le autorità stradali dovrebbero stabilire quali proprietà e soglie dovrebbero essere considerate per definire i livelli. Un primo approccio a quali aspetti potrebbero essere considerati è stato affrontato in questo progetto speciale. Sono stati proposti due indicatori: il livello di servizio per la guida autonoma (LOSAD, Level of Service for Automated Driving) e il supporto all’infrastruttura per la guida autonoma (ISAD, Infrastructure Support for Automated Driving). Il primo rappresenta la prontezza fisica del segmento stradale per supportare l’automazione, mentre il secondo si concentra sul supporto della connettività. Così, l’SRL potrebbe essere determinato combinandoli come mostrato nell’Immagine 2.

Amministratori stradali e operatori stradali

Le Autorità stradali e gli operatori stradali dovrebbero definire una chiara segnaletica fisica per identificare i segmenti di strada HU e AS (in modo consultivo e non obbligatorio). I segmenti di strada HU dovrebbero essere prioritari, indicando ai conducenti quando la guida autonoma è chiaramente sconsigliata. Un secondo passo potrebbe essere l’identificazione dei segmenti stradali AS, cioè quali segmenti stradali presentano caratteristiche fisiche che permettono l’automazione sulla maggior parte dei veicoli di livello SAE 2 esistenti.

Una volta che l’infrastruttura digitale è disponibile, e le Autorità stradali e gli operatori stradali la incorporano in alcuni segmenti stradali, i segmenti stradali AT potrebbero essere identificati. È importante che la connettività sia distribuita ai segmenti stradali che supportano l’automazione.

Queste misure dovrebbero andare di pari passo con campagne di informazione ed educazione per i conducenti e gli altri utenti. Essi dovrebbero essere consapevoli di ciò che un veicolo autonomo può fare. Mantenere il conducente attento alla strada è essenziale prima che i veicoli di livello SAE 4 siano una realtà.

Si potrebbero applicare aggiornamenti regolari alle soglie della SRC, adattandosi all’evoluzione delle capacità dei CAV. I test pilota sono considerati un fattore chiave. Questi possono essere utilizzati per verificare la connettività e le capacità di automazione dei CAV in condizioni reali.