ES2953579A1 - Sistema y procedimiento de detección de eventos de tráfico - Google Patents
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Abstract
El sistema y procedimiento de detección de eventos de tráfico comprende unos dispositivos de detección (1) instalados en una vía por donde pasa el tráfico, comprendiendo cada dispositivo de detección (1) unos sensores, que incluyen un radar (21) y un micrófono y una cámara (18), y cada dispositivo de detección (1) también comprende al menos una luz de señalización (17). Permite proporcionar una detección de eventos de tráfico, en particular, la detección de incidentes asociados al tráfico, la presencia de usuarios no autorizados y de fenómenos meteorológicos adversos en el entorno de la carretera, ofreciendo además simplicidad en la instalación, conectividad y reducción en coste directo y coste indirecto de mano de obra asociada a la instalación y mantenimiento.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema y procedimiento de detección de eventos de tráfico
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un sistema y a un procedimiento de detección de eventos de tráfico, tal como incidentes, accidentes y, en general, eventos de riesgo para el tráfico rodado, generando alarmas visuales y sonoras en tiempo real para los usuarios de la vía, así como la generación de alarmas y estadísticas para un centro de control de tráfico a través de una plataforma de monitorización (remota).
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Existe una necesidad acuciante de digitalización de las infraestructuras de transporte por los operadores de tráfico públicos y privados, para los que es fundamental mantener una monitorización activa del tráfico para optimizar su operación y el tiempo de respuesta a incidentes.
Estas necesidades suelen provenir directamente de un contrato de mantenimiento y/o de operación de la infraestructura con la administración pública o el propietario de la infraestructura en particular, regulado a través de un acuerdo de niveles de servicio que establece medidas y objetivos a cumplir por el operador de la infraestructura.
Varios de estos indicadores de nivel de servicio hacen referencia directa a la seguridad vial, tal como el número de incidentes primarios, los accidentes secundarios provocados por falta de señalización adecuada de un incidente primario, el tiempo de reacción a esos incidentes desde que se recibe una alerta, etc., así como indicadores medioambientales asociados, como puede ser el número de atropellos de animales.
Por legislación, en la actualidad los sistemas de detección de incidentes automatizados se instalan siempre en túneles y sus inmediaciones, principalmente basados en sistemas de software de reconocimiento de patrones en la imagen o el vídeo captados. Sin embargo, dado su elevado precio de mercado, estas soluciones rara vez se aplican en otros segmentos de carretera en los que no aplica una legislación específica sobre seguridad vial proactiva.
En el caso de ciudades inteligentes, al concentrarse más tráfico por kilómetro de red vial, sí existen soluciones basadas en visión artificial a mayor escala, como las citadas anteriormente. Es relevante señalar que los sistemas basados en visión tienen que cumplir en cada territorio con la legislación en cuanto a la protección de datos personales de los usuarios (como, por ejemplo, la matrícula de un vehículo), por lo que la instalación de estos sistemas genera tensiones con la administración propietaria de la infraestructura en la instalación de estos sistemas.
Así pues, es necesario resolver el problema de que actualmente no existen en el mercado soluciones que permitan hacer una monitorización proactiva y un alarmado preventivo sobre las infraestructuras de transporte por carretera a gran escala, que además cumpla por diseño con la normativa de Protección de Datos Personales, al tiempo que es capaz de monitorizar a cualquier usuario de la infraestructura, ya sea tráfico motorizado, ciclistas, peatones, operarios de mantenimiento o emergencias o cualquier otro.
En la actualidad, se comercializan algunos productos relacionados con la detección automática de incidentes.
Uno de estos productos es un dispositivo que comprende un sensor de vibración, que incorpora luces LED multicolor como medio de alarma de posibles eventos al tráfico que se aproxima. Cada dispositivo cuenta con su propia placa solar con la que recarga una batería interna, sin necesidad de alimentación externa. También incluye un sensor de temperatura ambiental para avisar de posibles formaciones de hielo en la superficie de la carretera. Requiere de un dispositivo externo de comunicación 2G/4G/5G para la subida de datos, que sí necesita conexión con la red eléctrica o estación energética solar/eólica. La comunicación entre dispositivos y nodo de comunicaciones es inalámbrica a través de DSRC ("Dedicated Short-Range Communications”).
Este sistema presenta un inconveniente difícilmente salvable a gran escala para los operadores de carreteras, pues su contrato impide realizar instalaciones que dañen la propia carretera. Efectivamente, el proceso de instalación de cada dispositivo sensor requiere realizar perforaciones en la calzada. Dado que la capa superior de rodadura de una carretera debe ser una capa continua sin fisuras ni orificios para poder drenar el agua de la calzada de forma eficiente, este tipo de instalación puede provocar daños por filtración de agua a las capas inferiores del firme, especialmente peligrosas con temperaturas bajo cero y formación de hielo.
Otro dispositivo conocido se instala embutido en la calzada y cuenta los vehículos que pasan por
cada carril mediante sensores magnéticos. Al igual que ocurre con otros sistemas soterrados o embutidos en el firme, su principal inconveniente es que la instalación de cada dispositivo sensor requiere realizar un orificio en la calzada, en cada carril que se monitoriza. Además, no está orientado a la identificación y al alarmado de situaciones de riesgo en tiempo real.
Otro sistema conocido es un sistema modular basado en tecnología Bluetooth®, en el que cada dispositivo tiene la capacidad de detectar otros dispositivos Bluetooth® y diferenciar entre dispositivos de peatones y manos libres de vehículos. Utiliza Bluetooth® como sensor para realizar consultas y detectar dispositivos cercanos, mientras que una radio ZigBee® envía la información recopilada a un módulo de telecomunicaciones 2G o 4G para hacer llegar la información. Este sistema, si bien es apropiado para conocer estadísticamente el comportamiento de los usuarios de una zona urbana (no de carretera ni vías de alta velocidad), pero no está orientado a la identificación y al alarmado de situaciones de riesgo en tiempo real.
Otro sistema conocido consiste en una señalización inteligente y autoalimentada que realiza la detección de vehículos mediante sensores infrarrojos y emite señales de aviso para vehículos aproximándose a la zona. A pesar de tratarse de un desarrollo conceptual, permite alarmar a vehículos aproximándose de la cercanía del vehículo que circula por delante. Específicamente, avisa a los conductores cuando detecta que los vehículos no están guardando la distancia de seguridad. Conviene destacar que los dispositivos individuales no necesitan de un nodo de comunicaciones ni un nodo central para funcionar coordinadamente. Si bien la propuesta es ciertamente apropiada para mantener la distancia de seguridad entre vehículos en condiciones de baja visibilidad (nocturna), no están descritas otras funcionalidades, tal como la detección de otros eventos (vehículo circulando en dirección contraria, vehículos parados, personas o ciclistas en el arcén, etc.). Tampoco cuenta con un medio de alarmado al Centro de Control de Tráfico o servicios de emergencia. Por último, es sabido que los sensores de infrarrojos tienden a dar medidas erróneas en condiciones de alta luminosidad y temperatura, por lo que muy probablemente no sería apropiado para cubrir todas las geografías y tramos horarios.
El documento US10395518B2 describe una unidad de carga para sensores de detección de tráfico. Dicha unidad transforma la energía solar en pulsos eléctricos, mientras que los sensores de tráfico transforman estos pulsos en corriente continua. El sistema puede incluir múltiples sensores de tráfico inalámbricos y uno o más puntos de acceso inalámbricos que reciben información relacionada con el tráfico desde los sensores de tráfico inalámbricos. Los datos son transmitidos a un Centro de Control de Tráfico que puede incluir una o más unidades de procesamiento de datos. La instalación se realiza mediante perforaciones en la calzada, donde
posteriormente se introduce el dispositivo, finalizando con sellado mediante hormigón o epoxi. De nuevo, el sistema propuesto presenta un inconveniente difícilmente salvable a gran escala para los operadores de carretera, pues su contrato con la administración impide realizar instalaciones que dañen físicamente la propia carretera. Efectivamente, el proceso de instalación de cada dispositivo sensor requiere realizar perforaciones en la calzada. Dado que la capa superior de rodadura de una carretera debe ser una capa continua sin fisuras ni orificios para drenar eficientemente el agua de la capa de rodadura, este tipo de instalación puede provocar daños por filtración de agua a las capas inferiores del firme, potencialmente dañinas con temperaturas bajo cero y formación de hielo. Además, los dispositivos requieren un mantenimiento para cambiar las baterías, pues al estar enterrados y sellados, solo la extracción del dispositivo requiere una operativa con maquinaria y cortes de carril, incrementando el coste de mantenimiento.
El documento WO2017036437 describe un sistema de alarmado de vehículos que circulan en dirección contraria, tanto al resto de conductores como al centro de control de tráfico. Según la descripción, el dispositivo que realiza la monitorización del tráfico lo hace mediante el uso cruzado de al menos dos sensores diferentes entre los siguientes: radar, láser, ultrasonidos, térmicos, termográficos y cámara (vídeo), que presenta algunos inconvenientes. La solución propuesta está orientada a la detección y al alarmado de vehículos que circulan en dirección contraria, y aunque menciona otros casos de uso posibles como vehículos parados o colas de vehículos circulando a velocidades anormalmente bajas, no se especifica cómo daría respuesta a esas situaciones. Además, no se especifica la forma de energía que debe proporcionarse al dispositivo, ni si esta es autogenerada o conectada a una red eléctrica. Esta diferenciación es muy relevante, dado que, de necesitar de una conexión eléctrica, la propia instalación del producto a gran escala supondría costes de electrificación de la vía en la que se despliega mucho mayores al propio sistema de detección. Si la alimentación es con batería, implicaría frecuentes cambios de baterías debido al alto consumo energético de los sensores de detección, lo que genera problemas claros de riesgo para la seguridad e integridad del operador que tiene que realizar esos mantenimientos en un entorno de tráfico.
Además, requiere una unidad central de comunicaciones sin especificar donde se reciba, procese y comunique la información en tiempo real, cuya instalación, por tratarse de un equipo más voluminoso, no puede realizarse fácilmente en un entorno de tráfico. En cuanto a los sensores, el análisis del vídeo no especifica si algún tipo de información personal va a ser enviada sin procesar fuera del dispositivo, lo que incumpliría las regulaciones sobre Protección de Dataos Personales. Por otro lado, no se especifica claramente si el panel de aviso a los conductores
emite mensajes en tiempo real, ni en qué formato.
El documento US2020377123A1 hace referencia únicamente a un sistema de software de control de un enjambre o conjunto de vehículos autónomos en la vía, que permite generar un entorno virtual sobre el que ubicarlos, y así procesar si las trayectorias individuales de cada uno pueden poner en riesgos al resto de vehículos monitorizados. La mejora para la seguridad de este sistema se basa en la distribución en tiempo real de la posición de todos los vehículos, dejando a cargo de los sistemas de conducción autónoma de cada uno de ellos la implementación de sus propias reglas de seguridad. No incluye ningún tipo de dispositivo o hardware dedicado, aparte de un repetidor de las señales distribuidas por los propios vehículos para mejorar la cobertura del sistema.
El documento US 10681523B2 describe un sistema de señalización activa mediante dispositivos instalables a lo largo de carriles de una carretera y que son capaces de emitir de forma sincronizada diferentes señales luminosas de alarma. Este sistema necesita de un nodo de comunicación cercano que distribuye mediante Bluetooth® la señal de alarma que deben visualizar los dispositivos luminosos, controlándolos y sincronizándolos a todos. Al no contar con sensores propios para detectar los eventos o incidentes directamente, este sistema depende de la interacción proactiva de un usuario que, desde su vehículo, debe informar mediante una aplicación instalada en su móvil al sistema. Este sistema tiene una clara carencia en cuanto a la detección automatizada de incidentes, puesto que la necesidad de involucrar a los usuarios de la vía como disparador de un incidente, implica que el conductor tenga que parar la marcha para poder abrir y usar la aplicación móvil sin poner en riesgo su propia seguridad, generando por sí mismo un riesgo para el tráfico circundante, lo que duplica el riesgo de producir un accidente secundario en lugar de disminuirlo.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto principal de la presente invención es el de proporcionar un sistema y un procedimiento de detección de eventos de tráfico, en particular, la detección de incidentes asociados al tráfico, la presencia de usuarios no autorizados y de fenómenos meteorológicos adversos en el entorno de la carretera, en términos de simplicidad en la instalación, consumo energético, conectividad, coste directo y coste indirecto de mano de obra asociada a la instalación y mantenimiento.
El sistema y el procedimiento están diseñados para incrementar la seguridad vial de las carreteras de todo tipo, capaz de detectar y alarmar, mediante señales luminosas y/o sonoras de
eventos que ocurren fuera del alcance visual de los conductores y el centro de control de tráfico.
Asimismo, unos sensores y actuadores también sirven de ayuda a la conducción en situaciones meteorológicas adversas, tal como niebla, nieve o lluvia intensa, pudiendo activarse desde el centro de control de tráfico una señal luminosa continua a ambos lados de la calzada en uno o múltiples segmentos de la vía.
Aunque el sistema y el procedimiento de la presente invención están especialmente diseñados para la gestión del tráfico por carretera y urbano, así como a la ingeniería de infraestructuras de carretera y gestión del tráfico, su uso se puede generalizar a la industria de automoción, seguridad vial e incluso como equipamiento a instalar infraestructuras asociadas a la carretera, tal como ciudades o puertos inteligentes.
Es decir, el sistema de acuerdo con la presente invención es un sistema de detección de incidentes en carreteras con capacidad para alertar en tiempo real a los conductores que se aproximan a una situación de riesgo en el tráfico (de casi cualquier tipo ya que dispone de numerosos sensores que permiten detectar un amplísimo rango de posibles situaciones de riesgo), mediante avisos sonoros y señales luminosas sincronizadas a lo largo de la vía.
En concreto, el sistema y procedimiento de detección de eventos de tráfico se definen en las respectivas reivindicaciones independientes. Características adicionales se incluyen en las reivindicaciones dependientes.
El sistema comprende un dispositivo de detección que aloja múltiples sensores, que se instala consecutivamente sobre barreras físicas de una vía y con capacidad de detectar incidentes, por ejemplo, en dos carriles más el arcén. En una realización no limitativa, la separación entre dispositivos de detección consecutivos sería, por ejemplo, de entre 50 y 100 metros; ya que separarlos menos de 50 metros puede suponer un solapamiento entre el alcance de los mismos (que restaría eficiencia al sistema) y separarlos más de 100 metros puede dar lugar a huecos de visibilidad entre dispositivos. La separación entre los dispositivos de detección también puede depender, entre otros factores, de la geometría de la vía donde se colocan (si hay curvas, tramos rectos...).
En el interior del dispositivo pueden alojarse múltiples elementos (por ejemplo, sensores, antenas y actuadores) para cubrir, por ejemplo, las siguientes capacidades:
- Sensor de radar para la detección de objetos en movimiento, sentido, velocidad y volumetría para la determinación del comportamiento del tráfico e incidentes.
- Micrófono para la captura de audio de eventos anómalos, entre los cuales pueden estar, pero no restringido a éstos, por ejemplo, frenadas, impactos vehículo a vehículo, cristales rotos, voces, gritos....
En una realización, el dispositivo una vez capturado el audio por el micrófono, puede hacer un análisis posterior para extraer la huella sonora (también llamada huella digital acústica) que caracteriza a dicho audio. En una realización, solo se almacena y se envía la huella sonora de la grabación de audio para evitar problemas de protección de datos. A partir de la huella sonora se puede conocer el tipo de evento de audio registrado (frenada, impacto.).
-Cámara (en una realización solo capta imagen estática) para la correcta identificación de situaciones de riesgo desde el centro de control de tráfico. Normalmente la cámara no está activada continuamente, sino que solo se activa bajo petición (por ejemplo, del centro de control de tráfico).
- Acelerómetro: Por ejemplo, para la detección de impactos en la estructura a la que se acopla la carcasa. También permite la detección de situaciones de vandalismo.
- Sensores de temperatura y humedad para la determinación de factores climatológicos.
- Antena GPS para la autoidentificación y catalogación mediante coordenadas espaciales de cada dispositivo. Asimismo, permite la ubicación constante de un dispositivo objeto de vandalismo.
- Luces de colores, por ejemplo, de tipo LED, para el alarmado en tiempo real a conductores aproximándose a un evento identificado.
- Antena de comunicaciones, por ejemplo con una red de telefonía, 2G/3G/LTE/5G, para distribuir alarmas de incidentes a vehículos con capacidad de recibir mensajería, por ejemplo, CV2X, en paralelo a las alarmas visuales.
- Antena de comunicaciones, por ejemplo, de tipo Bluetooth®/Zigbee® para la coordinación de señales luminosas con dispositivos actuadores de tipo capta-faro.
- Antena de campo cercano, NFC, que permite activar y desactivar un dispositivo para evitar el drenaje de la batería antes de ser instalado.
- Altavoz para poder generar avisos pregrabados de uso no permitido a usuarios de la vía, tal como peatones y ciclistas. Además, ayuda a evitar situaciones de vandalismo, generando un sonido estridente si el acelerómetro o el GPS detectan movimientos manipulaciones o cambios de ubicación imprevistos.
Gracias a la información cruzada de los sensores del dispositivo, es capaz de detectar, alarmar y prevenir con precisión los siguientes eventos:
- Impacto contra cualquier elemento de protección (acelerómetro).
- Frenazos intensos o impactos entre vehículos (huella sonora y radar).
- Vehículo circulando en dirección contraria (radar).
- Vehículo detenido (radar).
- Vehículo/s circulando a baja velocidad (radar).
- Personas, ciclistas o animales en la calzada (radar, huella sonora).
- Probabilidad de hielo en la calzada (temperatura, humedad, fecha/hora).
Los dispositivos de detección están concebidos para su montaje en cualquier estructura (normalmente una vía de circulación) que se desea monitorizar en tiempo real. El dispositivo puede estar programación para activar su funcionamiento del sistema durante el tiempo necesario para llevar a cabo cada medición, mientras que el resto del tiempo, lo mantiene en modo de bajo consumo.
El sistema de acuerdo con la presente invención también puede comprender dispositivos actuadores opcionales de tipo capta-faro (ojo de gato) instalados sobre el pavimento a ambos lados de la calzada, por ejemplo, cada 25 metros, coordinados por radio con los sensores principales para hacer más relevante la señal luminosa de aviso a los usuarios de la vía.
El sistema de acuerdo con la presente invención también puede comprender al menos un nodo de procesamiento, externo a los dispositivos de detección (llamado plataforma de monitorización o plataforma intermediaria). Esta plataforma puede ser uno o más servidores remotos (por ejemplo, en la nube) con el que los dispositivos de detección se comunican a través de una o varias redes de comunicación (por ejemplo, a través de una red de telefonía y/o de internet). De manera que, los dispositivos de detección le envían mensajes con información de (todos o parte de) los eventos detectados por ellos, la plataforma procesa dicha información y (por ejemplo, mediante un software específico de inteligencia artificial), puede descartar los falsos positivos, transformar los eventos detectados en sucesos con un índice de riesgo y establecer las medidas a tomar, dependiendo del evento detectado.
Estas medidas se pueden comunicar tanto a los dispositivos de detección como a un centro de Control de Tráfico, y también pueden enviarse de forma sencilla a actores externos relacionados con la seguridad vial, tal como, por ejemplo, Waze®, DATEXII, o similares.
El sistema de acuerdo con la presente invención también puede, a través deal menos un panel de control en tiempo real vía web, mostrar al centro de Control de Tráfico todos los eventos mediante una interfaz digital para ordenador y móvil, y permite al personal de operaciones
interactuar con dispositivos sensores y actuadores para modificar el comportamiento automático de la plataforma de monitorización. El mismo panel de control sistema ofrece estadísticas relevantes para la operación del servicio y la mejora continua del sistema.
El sistema de acuerdo con la presente invención también puede comprender una aplicación para teléfonos inteligentes que permite activar/desactivar los dispositivos de detección y configurarlos "in situ”.
El sistema y procedimiento de acuerdo con la presente invención aportan, respecto al estado de la técnica, al menos las siguientes ventajas:
- Mínimo impacto en la infraestructura durante la instalación. Instalación libre sobre cualquier tipo de soporte acoplado a los sistemas de protección de la carretera. La altura de instalación recomendada es, por ejemplo, de aproximadamente 1 metro sobre la calzada, lo que evita la necesidad de instalar báculos de altura o soportes especiales, además de contar con medios de instalación en altura (escaleras, cestas o grúas). Al no embutirse en el pavimento, no es necesario realizar ningún tipo de trabajo agresivo para el mismo.
- Reducido coste de despliegue y mantenimiento. La mano de obra necesaria para instalar los dispositivos no necesita una formación específica en sistemas eléctricos/electrónicos. Tan solo medios mecánicos básicos para su instalación, tal como llaves, pegamentos o resinas. No necesita ningún tipo de electrificación ni dotación de comunicaciones. Una vez activados, los dispositivos de detección se conectan a la red, se ubican espacialmente (GPS/GNSS), generan una etiqueta única y se catalogan a sí mismos, sin necesidad de intervención humana. Como la instalación se realiza sobre las barreras y no en el suelo, no se ven afectados por el paso de maquinaria invernal (quitanieves).
- Precisión en las detecciones de eventos de riesgo. Gracias a la información de los sensores, como el acelerómetro (que detecta mínimas vibraciones en la infraestructura), el micrófono (que recoge el sonido ambiente), el sensor radar (movimiento con dirección), y los sensores de temperatura y humedad, es capaz de detectar incidentes y alarmar en tiempo real a los vehículos en aproximación.
- Señal de alarma coordinada. Gracias a sus luces de varios colores y a su altavoz, cuando un dispositivo de detección detecta una situación de alto riesgo (tal como un impacto contra la barrera o un sonido relacionado con accidentes de tráfico), puede generar alarmas visuales y
sonoras adecuadas al riesgo, que se transmiten desde todos los dispositivos de detección cercanos de forma coordinada. El resultado es la generación de onda luminosa coordinada que avanza hacia los conductores que se aproximan al incidente. Además, cada dispositivo de detección puede sincronizarse con otros dispositivos auxiliares externos de iluminación tipo capta-faro (actuadores) situados sobre los límites de la calzada para incrementar la visibilidad.
Gracias a su altavoz interno de alta intensidad, además de la alarma visual, es capaz de generar alarmas sonoras paralelas a usuarios de la vía no permitidos, tal como peatones y ciclistas, separando los mensajes de alarma: al tiempo que la alarma visual avisa a los vehículos en aproximación de un riesgo inminente, la señal sonora alarma a ciclistas y peatones del uso incorrecto de la vía.
- Comunicación con Vehículos Conectados. Además de la comunicación visual descrita, cada dispositivo puede contar con una antena capaz de enviar y recibir comunicaciones de vehículos, (conectados en la banda LTE-M1 o 5G, por ejemplo, siguiendo los estándares del protocolo C-V2X), lo que permite alarmar en tiempo real a los sistemas de ayuda a la conducción de los vehículos con cualquier grado de automatización de la conducción.
- Soporte a la conducción en situaciones meteorológicas adversas (lluvia, nieve o niebla intensa). Desde el Centro de Control de Tráfico, un operador puede activar el modo "Ayuda a la Conducción”, que permite iluminar las luces en un determinado tramo de metros por delante del vehículo, demarcando los límites de la carretera en donde se han desplegado los dispositivos de detección. Asimismo, puede ser capaz de iluminar una luz de diferente color si detecta un vehículo que circula por delante a distancia no segura, encadenando las dos señales luminosas para a) guiar la conducción (color 1) y b) alertar de la presencia de otros vehículos a poca distancia (color 2).
- Consumo energético optimizado. El reducido consumo energético de todos los sensores y sistemas de comunicación permite que la batería pueda operar, por ejemplo, hasta 72 horas, sin carga de la placa solar. El dispositivo de detección puede estar en operación, por ejemplo, más de 5 años sin necesidad de cambios de baterías.
- Sin necesidad de nodo de comunicaciones. Cada dispositivo de detección incorpora un sistema (módulo) interno e independiente de comunicaciones multiprotocolo para hacer llegar la información a la(s) plataforma(s) de monitorización y al Centro de Control de Tráfico (directamente o a través de la plataforma) o incluso a otros dispositivos de detección
(directamente o a través de la plataforma). Los dispositivos de detección mantienen las comunicaciones en reposo mientras no es necesario alarmar de ningún incidente, reduciendo las necesidades energéticas.
- Sin necesidad de alimentación desde fuentes externas a ninguno de los dispositivos que componen el sistema.
- Protección ante vandalismo. Cada dispositivo de detección puede detectar movimientos impropios (acelerómetro), activando una alarma sonora estridente de alta intensidad (altavoz interno), además de enviar una alarma telemática al Centro de Control de tráfico informando de la ubicación (GPS) del dispositivo periódicamente (por ejemplo, cada minuto o el tiempo que se establezca).
- Máxima seguridad. Con una construcción en material plástico, de perfil aerodinámico, estanca (IP68) y duradera, por sus reducidas dimensiones, no ofrece ningún peligro adicional a los ocupantes de un vehículo como resultado de un posible impacto a alta velocidad contra el dispositivo. En una realización, las dimensiones de cada uno de los dispositivos de detección son de 20,4cmx15,0cm y un peso de 412 gramos (esto es un solo ejemplo no limitativo y los dispositivos usados pueden tener otras dimensiones y pesos).
- Validación visual remota desde el Centro de Control de Tráfico. Gracias a la cámara instalada en el frente del dispositivo de detección que se orienta al tráfico, el operador del centro de control puede solicitar a un dispositivo de detección especifico una validación mediante fotografía o video del incidente detectado (esto no se utiliza como medio de detección de incidentes, evitando captura indiscriminada de datos personales).
En resumen, el sistema y procedimiento de acuerdo con la presente invención no solo reúnen y optimizan diversas técnicas en un único producto de reducidas dimensiones y peso, sino que además extienden las funcionalidades anteriores y casos de uso mediante el uso de diferentes sensores.
Algunos de estos sensores son, por ejemplo, un micrófono, que identifica patrones sonoros compatibles con incidentes de tráfico (frenazo, impacto) o voces humanas, un acelerómetro, que detecta con gran precisión impactos contra los pretiles y barreras, y una cámara de gran angular integrada en el frontal, que permite solicitar al dispositivo de detección una imagen panorámica de la situación en tiempo real para ratificar la gravedad del incidente e incluso servir de prueba
en caso de litigio.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 es una vista en perspectiva del dispositivo de detección que se utiliza en el sistema de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva del interior del dispositivo de detección que se utiliza en el sistema de acuerdo con una realización de la presente invención, mostrando sus componentes.
La figura 3 es una vista en perspectiva en despiece de un dispositivo actuador opcional externo que se utiliza en el sistema de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 4 es una vista en planta de una carretera donde se instala el sistema de detección de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 5 es una vista en alzado de un dispositivo de detección instalado en una barrera de una carretera (también llamada quitamiedos, guardarraíl o bionda), de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 6 es una vista en perspectiva inferior de un dispositivo de detección, donde se muestra su conectividad con un dispositivo móvil, de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 7 es un esquema del flujo de comunicación entre un dispositivo de detección de eventos de tráfico con otros elementos, que muestra su funcionamiento en el caso de detección de un evento de tráfico, de acuerdo con una realización de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓN El sistema de detección de eventos de tráfico (rodado) de acuerdo con la presente invención comprende una pluralidad de dispositivos de detección (1), instalados a lo largo de, por ejemplo, una carretera.
Cada dispositivo de detección (1), en la realización presentada en la figura 1, comprende los siguientes elementos (esto es un ejemplo no limitativo y no todos los elementos presentados son obligatorios en todas las realizaciones de la invención) :
Una carcasa (11) aerodinámica y estanca, por ejemplo, inyectada en ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) de forma industrial, en la que se alojan diferentes componentes, que se describirán a continuación. La carcasa (11), de acuerdo con la realización representada, está formada por un cuerpo y una tapa, ensambladas entre sí mediante tornillos.
El diseño de la carcasa (11) está optimizado para soportar las inclemencias meteorológicas más adversas, teniendo por ejemplo un grado de protección al menos IP67, además de tener una resistencia aerodinámica baja. Está diseñada para permitir el intercambio de gases necesario para el correcto funcionamiento de los sensores internos de temperatura y humedad.
El dispositivo de detección (1) también puede comprender unas tomas de aire (12), que son unos respiraderos protegidos que evitan la entrada de contaminantes, tal como agua, polvo y otras partículas, al tiempo que permiten que las moléculas de vapor de agua se difundan a través de la membrana microporosa. Por otra parte, igualan la presión y reducen la condensación al permitir que el flujo de aire entre y salga de recintos sellados. Tienen, por ejemplo, una clase de protección IP68 (profundidad del agua 2 metros/60 minutos) y un rango de temperatura de funcionamiento, por ejemplo, de -40 °C ~ 125 °C, pudiéndose utilizar así en condiciones ambientales adversas.
El dispositivo de detección (1) también puede comprender una junta (13), por ejemplo, de 2 milímetros de diámetro que recorre la tapa, que proporciona una unión estanca entre el cuerpo y la tapa de la carcasa (11).
El dispositivo de detección (1) también comprende un panel fotovoltaico (14). Además, dado que los paneles fotovoltaicos son más productivos cuando los rayos solares son perpendiculares a sus superficies, la mejor orientación es con un ángulo azimutal = 0°. De esta manera, en el dispositivo de detección (1) preferentemente su disposición es de 0°, que proporciona al dispositivo la versatilidad de adaptarse a cualquier latitud.
El dispositivo de detección (1) también puede comprender un cargador solar y una o varias baterías (15), por ejemplo, de 5000 mAh. Por ejemplo, se puede usar un paquete de baterías recargables de polímero de iones de litio, que incluye batería, circuito protector, cables y otras partes. La batería (15) comprende un disipador de calor (16), tal como una estructura de aluminio dotada de aletas instalada sobre la batería (15), con el objetivo de ralentizar su degradación y alargar su vida útil.
El dispositivo de detección (1) también comprende una o más luces de señalización (17), por ejemplo, LED de alta intensidad integrados en el frontal del dispositivo, visibles a gran distancia. Son usados para dar avisos visuales a los usuarios de la vía, pudiendo transmitir señales de peligro, precaución o hacer de guías visuales en caso de condiciones de visibilidad reducida.
El dispositivo de detección (1) también tiene varios sensores de medición con objeto de realizar mediciones cruzadas o individuales precisas de eventos de riesgo para el tráfico, haciendo por ejemplo uso de un sensor radar, un acelerómetro y un micrófono, así como de sensores meteorológicos y medioambientales para la medición de temperatura y humedad, pudiendo acoplar otros sensores.
Otros componentes del dispositivo de detección (1) pueden ser una unidad de memoria, por ejemplo, de memoria flash, y una cámara (18) de foco fijo. Esta cámara (18) está situada en el frontal del dispositivo, que permite obtener instantáneas en formatos diversos, por ejemplo, desde una distancia de 0,3 m desde la lente y alcanza, por ejemplo, 120° de visión.
El dispositivo de detección (1) también puede comprender una placa de circuito impreso, PCB, (19), que está diseñada especialmente para este dispositivo y que puede implementarel control, geoposicionamiento, y las comunicaciones, por ejemplo, de banda estrecha, de telefonía móvil como 2G/3G/LTE/5G para comunicaciones externas (por ejemplo, con la plataforma de monitorización y/o el centro de control), y Bluetooth®/Zigbee® para dispositivos accesorios externos (actuadores), posicionamiento GNSS/GPS, acelerómetro, micrófono y carga solar. El dispositivo también puede incluir un transceptor y una ranura para una SIM para acceder a la red de comunicación de al menos un operador de telefonía y una antena (20) para permitir las comunicaciones mediante la red de comunicación.
El dispositivo de detección (1) también comprende un sensor radar (21), con las siguientes características, de acuerdo con una realización preferida:
- Radar de silicio germanio para generación y recepción de señales, operando en la banda ISM de 24.0 GHz a 24.25 GHz.
- Alta sensibilidad de detección en comparación con los sensores de infrarrojos.
- Operación en ambientes hostiles y detección a través de materiales no metálicos.
- Factor de forma muy reducido (2,5 cm * 2,5 cm).
- Campo de visión: Horizontal: 29° - Vertical: 80°.
- Bajo consumo de energía.
El dispositivo de detección (1) también puede comprender un altavoz (22) para, cuando se active por una situación de peligro detectada por los sensores, poder generar avisos pregrabados de uso no permitido a usuarios de la vía, tal como peatones y ciclistas. Además, ayuda a evitar situaciones de vandalismo, generando un sonido estridente si el acelerómetro o el GPS detectan movimientos manipulaciones o cambios de ubicación imprevistos.
Además, el sistema de detección también puede comprender unos dispositivos actuadores (3), uno de los cuales se representa en la figura 3. Estos dispositivos pueden ser de tipo capta-faro y se utilizan como refuerzo de la alarma visual de eventos de riesgo para los usuarios de la vía pública. Estos dispositivos se activan el tiempo necesario para llevar a cabo su actuación (encendido/apagado de luces), mientras que el resto del tiempo están en modo de bajo consumo. Cada dispositivo, comprende un panel fotovoltaico (31) para alimentar una o varias baterías (33), unas luces de señalización (32), una placa de circuito impreso, PCB, (34), que implementa el control y comunicación del dispositivo, y una antena de comunicaciones, por ejemplo, Bluetooth® y Zigbee®, para su comunicación con los dispositivos de detección (1).
Cada dispositivo actuador (3) también comprende una carcasa, por ejemplo, extruida en aluminio, para su montaje sobre la calzada atornillado o pegado y para soportar el impacto de tráfico pesado, en la que se insertan las luces de señalización (32), por ejemplo, LED de diferentes colores, cuya luminosidad puede ser realzada por unos reflectores.
Además de los dispositivos de detección (1) y de los dispositivos actuadores (3), en una realización el sistema de detección de acuerdo con la presente invención también comprende un sistema informático de gestión, que está compuesto por el firmware instalado en cada dispositivo de detección (1), el software que compone una plataforma de monitorización (6) y uno o varios paneles de control (7), la API (interfaz de programación de aplicaciones) de acceso a los datos y la aplicación para teléfonos inteligentes empleada en la activación en campo de cada dispositivo de detección (1).
Aunque pueden elegirse diversas geometrías de carretera para desplegar el sistema de acuerdo con la presente invención, a modo de realización preferente se describe a continuación un ejemplo de uso en vías de alta velocidad, mediante la instalación de múltiples dispositivos de detección (1) en barreras (4) de una carretera, o similares, mediante un soporte (23) adecuado.
En un entorno de vía rápida de dos calzadas y dos carriles por calzada más arcén cada dispositivo de detección (1) individual se instala al lado derecho de la calzada en el sentido de la marcha, orientando su cámara (18) y sus luces (17) al tráfico, por ejemplo, con una orientación 45° con respecto al eje de la carretera; el ángulo puede ser otro siempre que las luces de señalización sean fácilmente visibles por los conductores. En esta realización sólo se colocan los dispositivos en un lado de la calzada, pero en otras realizaciones se pueden colocar en ambos lados. Por ejemplo, cuando hay más de dos carriles en cada calzada y sentido, puede ser necesario colocar dispositivos en ambos lados de la calzada ya que éstos suelen tener un alcance de detección de solo dos carriles; o cuando hay una sola calzada con un carril en cada sentido, también puede ser necesario colocar dispositivos en ambos lados de la calzada para que las luces de señalización sean vistas por los conductores en ambos sentidos.
El panel fotovoltaico (14) está optimizado para instalarse a una inclinación de, por ejemplo, 0° con respeto al plano horizontal. En cada calzada que se desea monitorizar se instala un dispositivo de detección (1), por ejemplo, al menos cada 50 metros aproximadamente, como se puede apreciar en la figura 4.
Cada dispositivo de detección (1) instalado está en estado "inactivo” por defecto para proteger la batería (15), por lo que se activa una vez colocado en su posición definitiva, por ejemplo, mediante la excitación de la antena NFC pasiva que se sitúa en la tapa. Este proceso se realiza, por ejemplo, con un teléfono inteligente (5) dotado de antena NFC en el que se haya instalado la aplicación móvil creada a tal efecto para el sistema de acuerdo con la presente invención, como se puede apreciar en la figura 6.
Una vez activado, el dispositivo de detección (1) se conecta a un operador local de telecomunicaciones especificado (es decir, se conecta por ejemplo a la red de telefonía móvil de dicho operador) y procede a catalogarse/registrarse por sí mismo en la plataforma de monitorización (6). Desde ese momento, el operario asocia el dispositivo de detección (1) a un grupo de testeo para validar su orientación óptima, detecciones de eventos y funcionamiento en general antes de dejarlo operativo.
Los dispositivos actuadores (3) se pueden instalar pegados al lado exterior al tráfico de las líneas delimitadoras del arcén derecho e izquierdo, o solo izquierdo. No es necesario realizar el emparejado de los dispositivos actuadores (3) con los dispositivos de detección (1), pues están enlazados de origen.
A partir del despliegue o instalación descrita, la operación del sistema de acuerdo con la presente invención puede seguir la siguiente secuencia de pasos:
Si el dispositivo de detección (1) detecta un evento de riesgo para el tráfico mediante alguno o varios de sus sensores, la información se envía (encriptada) en uno o varios mensajes, a la plataforma de monitorización (6) a través de la red de comunicación (por ejemplo, red de telefonía), que lo puede comparar con otros eventos de dispositivos de detección (1) cercanos y el histórico de eventos en la zona para determinar su nivel de riesgo.
Si el evento detectado se valida automáticamente como un incidente de riesgo, se solicita al dispositivo de detección (1) activar la alarma adecuada, ya sea luminosa, sonora o las dos, adecuada especialmente al tipo de riesgo.
El dispositivo de detección (1) que primero detectó el evento recibe una petición de activación de alarma (luminosa, sonora o las dos) con la que activa la alarma en sí mismo, en sus dispositivos actuadores (3) si los hay y en otros dispositivos de detección (1) que se encuentren aguas arriba en dirección al tráfico (la alarma en estos otros dispositivos puede ser activada por el dispositivo que detectó el evento o por la plataforma de monitorización (6)), generando una onda luminosa, estática o intermitente en dirección al tráfico que se aproxima. Igualmente, el dispositivo puede recibir una solicitud de distribuir un mensaje de seguridad a los vehículos conectados circundantes.
Al mismo tiempo que se envía la petición de alarmado al dispositivo de detección (1), la plataforma de monitorización (6) puede mostrar el incidente en el panel de control (7) y activar una alarma en panel de control (7) para poner sobre aviso al operador del Centro de Control de Tráfico.
Gracias al alarmado en tiempo real en el panel de control (7), el operador del centro de control de tráfico, puede desencadenar acciones de ayuda y protección externas en un tiempo de, por ejemplo, 3 segundos, tal como enviar una patrulla de mantenimiento al lugar del incidente o avisar a los servicios de emergencia.
Desde el mismo panel de control (7), el operador puede interactuar de diferentes formas con los dispositivos. En particular, permite:
- solicitar al dispositivo de detección (1) una imagen o grabación de audio/video del lugar del incidente para validarlo antes de desencadenar acciones externas,
- etiquetar el incidente como "verdadero positivo” o "falso positivo” para actualizar el conjunto de datos que alimenta los modelos predictivos de la plataforma de monitorización (6),
- activar el modo ayuda a la conducción en situaciones de baja visibilidad, y
- desactivar temporalmente el sistema de alarma (por ejemplo, si se conoce la presencia de un radar móvil en la carretera, evitando que se identifique como un evento de "vehículo parado”).
En la figura 7 muestra, de manera esquemática en perspectiva el flujo de comunicaciones en el caso de detección de un evento de tráfico y su notificación al resto del sistema, como se ha explicado anteriormente. En dicha figura se muestra con flechas las distintas comunicaciones que se establecen; así, en línea punteada gruesa las comunicaciones que suelen ser de banda estrecha, en línea normal las que suelen ser comunicaciones de datos (TCP/IP) a través de internet y en línea punteada fina las comunicaciones con los actuadores y otros dispositivos (que suelen ser comunicaciones Bluetooth / Zigbee).
Existen una gran variedad de realizaciones alternativas derivadas de cómo se resuelve mecánicamente la colocación del sistema objeto de la presente invención, en muchos casos condicionadas por los requerimientos de la propia geometría de la infraestructura y elementos de seguridad previos (barrera, pretiles, balizas, etc.), tipo de tráfico (urbano, interurbano, vía rápida, dirección única, carriles especiales reversibles), etc.
Las formas, dimensiones, o diseños del dispositivo descrito, los tipos de sensores que incorpora, la programación de los mismos, la(s) plataforma(s) empleadas donde se recibe la información de un conjunto de dispositivos instalados a lo largo de la carretera o nudos de carreteras, o la comunicación de ésta con el centro de datos (centro de control del tráfico), serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración en la esencialidad de la invención, que se define en las reivindicaciones adjuntas.
Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como la manera de realizarse en la práctica, hay que hacer constar la posibilidad de que sus diferentes partes podrán fabricarse en variedad de materiales, tamaños y formas, pudiendo igualmente introducirse en su constitución o procedimiento, aquellas variaciones que la práctica aconseje, siempre y cuando
las mismas, no alteren el principio fundamental de la presente invención.
La descripción y los dibujos simplemente ilustran los principios de la invención. Por lo tanto, debe apreciarse que los expertos en la técnica podrán concebir varias disposiciones que, aunque no se hayan descrito o mostrado explícitamente en este documento, representan los principios de la invención y están incluidas dentro de su alcance. Además, todos los ejemplos descritos en este documento se proporcionan principalmente por motivos pedagógicos para ayudar al lector a entender los principios de la invención y los conceptos aportados por el (los) inventor(es) para mejorar la técnica, y deben considerarse como no limitativos con respecto a tales ejemplos y condiciones descritos de manera específica. Además, todo lo expuesto en este documento relacionado con los principios, aspectos y realizaciones de la invención, así como los ejemplos específicos de los mismos, abarcan equivalencias de los mismos.
Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a realizaciones específicas, los expertos en la técnica deben entender que los anteriores y diversos otros cambios, omisiones y adiciones en la forma y el detalle de las mismas pueden realizarse sin apartarse del alcance de la invención tal como se definen mediante las reivindicaciones siguientes.
Claims (16)
1. Sistema de detección de eventos de tráfico, que comprende unos dispositivos de detección (1) instalados en una vía por donde circula el tráfico, comprendiendo cada dispositivo de detección (1) varios sensores,
caracterizado por que dichos sensores incluyen un radar (21), un micrófono y un acelerómetro, y porque cada dispositivo de detección (1) también comprende una cámara (18) y al menos una luz de señalización (17), un panel fotovoltaico (14) configurado para alimentar una o más baterías (15) y al menos una antena (20).
2. Sistema de detección de eventos de tráfico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada dispositivo de detección (1) también incluye un sistema de posicionamiento global, GPS, un sensor de temperatura y/o un sensor de humedad.
3. Sistema de detección de eventos de tráfico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un soporte (23) para la fijación de cada dispositivo de detección (1) a una barrera de una carretera.
4. Sistema de detección de eventos de tráfico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada dispositivo de detección (1) también comprende un altavoz (22).
5. Sistema de detección de eventos de tráfico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que también comprende unos dispositivos actuadores (3) en comunicación con los dispositivos de detección (1), comprendiendo cada dispositivo actuador (3) unas luces de señalización (32).
6. Sistema de detección de eventos de tráfico de acuerdo con la reivindicación 7, en el que cada dispositivo actuador (3) comprende una o más baterías (33) alimentadas por un panel fotovoltaico (31).
7. Sistema de detección de eventos de tráfico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada dispositivo de detección (1) comprende una antena de alcance cercano, NFC, para la activación del dispositivo de detección (1) mediante un dispositivo electrónico móvil (5) provisto también de una antena de alcance cercano, NFC.
8. Sistema de detección de eventos de tráfico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde cada dispositivo de detección (1) está configurado para enviar, a través de una o más redes de comunicación, uno o más mensajes a una plataforma de monitorización (6), incluyendo información captada por los sensores de dicho dispositivo de detección (1) y,
donde al menos uno de los dispositivos de detección (1) está configurado para recibir, a través de las una o más redes de comunicación, uno o más mensajes de la plataforma de monitorización (6), si ésta determina, a partir de la información recibida de dicho al menos uno dispositivo de detección (1), que se ha detectado un incidente de riesgo de tráfico.
9. Sistema de detección de eventos de tráfico de acuerdo con la reivindicación 8, donde los uno o más mensajes recibidos de la plataforma de monitorización (6) incluyen medidas a tomar por el al menos uno de los dispositivos de detección (1) dependiendo del incidente de riesgo de tráfico detectado.
10. Sistema de detección de eventos de tráfico de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 o 9, en el que la plataforma de monitorización (6) está conectada a un panel de control (7), donde se muestra información enviada por uno o más de los dispositivos de detección (1).
11. Procedimiento de detección de eventos de tráfico llevado a cabo por un sistema de detección de eventos de tráfico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado por que comprende las siguientes etapas:
- detectar un evento de riesgo para el tráfico mediante uno o varios sensores de al menos un dispositivo de detección (1);
- el al menos un dispositivo de detección (1), enviar información sobre el evento detectado a una plataforma de monitorización (6) mediante una red de comunicaciones;
- determinar en la plataforma de monitorización (6), a partir de dicha información, si el evento se valida como un incidente de riesgo; y
- si el evento detectado se valida como un incidente de riesgo, activar una alarma luminosa y/o sonora en el al menos un dispositivo detección (1).
12. Procedimiento de detección de eventos de tráfico de acuerdo con la reivindicación 11, que
además comprende enviar la plataforma de monitorización (6) una alarma a un operador de un centro de control de tráfico.
13. Procedimiento de detección de eventos de tráfico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11a 12, que también comprende la etapa, mediante el al menos un dispositivo de detección (1), de activar también una alarma en dispositivos actuadores (3) asociados y/o en otros dispositivos de detección (1), que se encuentren aguas arriba en dirección al tráfico.
14. Procedimiento de detección de eventos de tráfico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, que también comprende la etapa de solicitar al dispositivo de detección (1) que detectó el evento una imagen o grabación de audio del lugar del incidente para validarlo antes de desencadenar acciones externas.
15. Procedimiento de detección de eventos de tráfico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, que también comprende la etapa de etiquetar el incidente como verdadero positivo o falso positivo para actualizar el conjunto de datos que alimenta unos modelos predictivos de la plataforma de monitorización (6).
16. Procedimiento de detección de eventos de tráfico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, donde para determinar si el evento se valida como un incidente de riesgo, se compara la información recibida con otros eventos de dispositivos de detección (1) cercanos y/o con un histórico de eventos detectados.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GD2A | Contractual licences |
Effective date: 20220719 |
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| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2953579 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20231114 |
|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20240229 |