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Smart Engineering e nuove tecnologie – prima parte

Infrastrutture stradali: un’analisi delle componenti interne ed esterne e dei fattori abilitanti che stanno condizionando fortemente le scelte future nel nostro Paese

sfondo smart

  For English version: https://www.stradeeautostrade.it/smart-road-digital-transformation/smart-engineering-and-new-technologies-part-one/

Questo primo articolo effettua un’analisi dello stato attuale delle infrastrutture stradali, delle componenti interne ed esterne e dei fattori che stanno condizionando in modo significativo le scelte future.

La seconda parte dell’articolo, proposta sul fascicolo n° 138 Novembre/Dicembre 2019 con https://www.stradeeautostrade.it/its-smart-road/smart-engineering-e-nuove-tecnologie-seconda-parte/, analizza le opportunità tecniche che il più aggiornato sviluppo tecnologico sta via via presentando e che trasformeranno in modo radicale le infrastrutture stradali.

Affronterà anche i fattori abilitanti necessari per accelerare l’adozione delle nuove tecnologie, delle innovazioni emergenti per la realizzazione dell’infrastruttura stradale del futuro.

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Grazie ai progressi tecnologici ed allo smart engineering, stanno emergendo nuove soluzioni che possono rendere le strade più efficienti. Finora ci si è focalizzati molto sulle innovazioni riguardanti le tecnologie dei veicoli. Dovunque si guardi si vede una nuova storia di progresso nel settore dell’automotive.

Veicoli a guida autonoma e connessi sono ora realtà e hanno il potenziale per cambiare le regole del settore e quelli elettrici stanno iniziando a entrare nell’uso comune. Ma tutte queste tecnologie devono necessariamente funzionare su una piattaforma fondamentale e universale: le strade.

Se l’innovazione delle infrastrutture stradali non starà al passo con i progressi tecnologici che riguardano i veicoli, l’alto livello di crescita del traffico resterà un enorme problema per tutti i Paesi e il vero potenziale di tali tecnologie non potrà realizzarsi in alcun modo.

La notevole velocità di sviluppo dell’automotive verso un veicolo sempre più autonomo impone una urgente accelerazione sia della trasformazione delle infrastrutture stradali a tutti i livelli che nelle regole; in particolare, il passaggio dal livello di autoconnessa (driverless car) ai livelli superiori di autonomia del veicolo (guida assistita, guida autonoma) richiede obbligatoriamente una trasformazione delle infrastrutture stradali che, diversamente, non sarebbero in grado di accogliere.

Siamo di fronte ad una trasformazione del Paese che richiede, necessariamente e con molta urgenza, che la politica intervenga adottando non solo provvedimenti ma un vero e proprio piano di sviluppo di lungo periodo, coordinato, condiviso, nell’ambito del quale ognuno degli Stakeholder deve svolgere un preciso ruolo partecipato. Ma allo stato attuale questo non esiste ancora.

Le iniziative sperimentali sono numerose ma non rientrano in un unico disegno, in un’unica strategia di sviluppo del Paese: la tendenza è quella di agire per conto proprio o quasi. Per poter definire una strategia di sviluppo, un percorso, una identità nazionale che ad oggi non esistono ancora, è necessario un contributo fattivo di tutti gli Stakeholder, una condivisione che stenta ad arrivare.

I Ministeri trovano difficoltà a programmare lo sviluppo trovandosi spesso a dover assumere decisioni quasi unilaterali per assolvere agli impegni obbligatori conseguenti a Direttive, Regolamenti europei.

Vi sono poi altri fattori da affrontare come la crescita esponenziale in atto della mobilità, fattore che va in netta controtendenza rispetto ai concetti della nuova mobilità; anche questo fenomeno richiede un intervento adeguato attraverso una strategia che deve essere assunta a livello nazionale.

Sono questi i presupposti fondamentali da affrontare attraverso strategie mirate che devono investire tutto il sistema della mobilità e dei trasporti.

L’aumento del traffico e della congestione

Il World Economic Forum (WEF) stima che il numero delle automobili nel mondo crescerà di 600 milioni tra il 2014 e il 2025, determinando un aumento della congestione a meno che lo sviluppo delle infrastrutture non stia al passo con il cambiamento.

I veicoli sono responsabili del 17% delle emissioni globali di anidride carbonica CO2, oltre che di emissioni di diossido di azoto NO2 e di particolato fine. Nella sola UE questo ha causato più di 450.000 morti premature, costate alle economie delle regioni interessate oltre 1.400 miliardi di Dollari USA all’anno.

Se queste sfide non verranno affrontate, si tradurranno in pesanti oneri economici duraturi per i Paesi di tutto il mondo. Per le infrastrutture stradali, le opportunità di affrontare le sfide poste dal traffico in aumento si presentano su due fronti.

Il primo è quello delle infrastrutture intelligenti, che faciliteranno l’introduzione e la diffusione dei veicoli a guida autonoma, permetteranno una gestione del traffico e delle infrastrutture più proattiva e trasformeranno il modo in cui le persone pensano alla mobilità. Il secondo è quello delle surface technologies, in cui lo smart engineering sta contribuendo a trasformare le infrastrutture passive in risorse dinamiche con sviluppi e trasformazioni della infrastruttura come la ricarica induttiva e le “strade solari”.

In Italia le Linee Guida per le Smart Road costituiscono il presupposto per una trasformazione adeguata e coordinata del Paese, ma allo stato si nota ancora una progressione troppo lenta.

I veicoli a guida autonoma e connessa richiedono una urgente trasformazione delle infrastrutture stradali

Un tempo le strade erano limitate agli elementi fisici come barriere, semafori e segnaletica: ora le infrastrutture stradali includono componenti digitali, quali le tecnologie di rete wireless, l’intelligenza artificiale e realtà aumentata, che sono il prodotto della “digital trasformation”.

L’emergere di veicoli a guida autonoma e connessi sta trainando questo cambiamento, dal momento che essi si basano proprio sulle infrastrutture di telecomunicazione per comunicare con altri veicoli e con le altre infrastrutture.

È ora che la definizione di infrastruttura stradale evolva per includere non solo gli elementi fisici, come strade e ponti, ma anche i componenti digitali ed elettronici. Le infrastrutture intelligenti offrono molte opportunità di migliorare efficienza e sicurezza delle strade.

Ad esempio, le infrastrutture smart sono un fattore essenziale ed abilitante per consentire la diffusione dei veicoli a guida autonoma, che promettono di ridurre del 90% i casi di incidente stradale. È questo un problema sostanziale considerando che lo sviluppo tecnologico dell’auto è già al livello 3-4 SAE.

Il sistema infrastrutturale è molto in ritardo rispetto ai veicoli in termini di strategia di sistema (system thinking)

Il ritardo, in buona parte, dipende dal fatto che i veicoli sono al centro dell’interesse del settore privato, mentre sulle infrastrutture stradali si focalizza il settore pubblico.

Si tenga conto che il passaggio dalla guida connessa alla guida autonoma sarà determinata dal grado di evoluzione delle infrastrutture stradali che devono essere necessariamente più ampie, più smart. Il veicolo automatizzato non può funzionare se non è presente un’infrastruttura smart.

Per essere completamente autonomo, un veicolo deve poter contare su un sistema complesso e integrato che prevede una serie di elementi circostanti: sia statici, come le strade e le torri di trasmissione, sia dinamici, come gli altri veicoli. Ciò richiede molteplici tecnologie che, nonostante i progressi, non hanno ancora raggiunto il necessario grado di maturità.

I veicoli a guida autonoma impiegano molti tipi di sensori, ossia videocamere, rilevatori a ultrasuoni, radar e LIDAR (radar ottici), per provvedere alle informazioni necessarie alla guida senza pilota.

La loro capacità di interagire con l’infrastruttura stradale e con gli altri veicoli può essere migliorata con la predisposizione di adeguate infrastrutture. L’internet of things (internet degli oggetti) è anch’esso al centro di questo processo che richiede un sistema di infrastrutture di telecomunicazione che garantiscano la connettività internet wireless e l’accesso alla rete mobile.

Smart Road: la trasformazione della strada da elemento passivo a risorsa

Lo sviluppo tecnologico Smart e dell’automotive nelle sue varie applicazioni richiede di affrontare con urgenza l’adeguamento dell’infrastruttura stradale che diversamente non sarebbe in grado di accoglierla e contestualmente le questioni che riguardano le sfide del traffico in aumento.

Le strade occupano vaste aree di superficie, nelle città e su tutto il territorio dei vari Paesi e sinora hanno svolto il ruolo di bene essenziale ma passivo; ciò che vediamo sono i molti modi in cui le infrastrutture stanno diventando più intelligenti, più Smart, come i dati vengono usati per trasformare radicalmente la gestione del traffico e determinare nuove forme di mobilità, e come i rapidi cambiamenti nelle tecnologie per le superfici stradali stanno modificando il modo in cui pensiamo le strade, non come elemento passivo ma come risorsa.

Infatti, gli attuali sviluppi in ambito ambientale ed energetico stanno trasformando il valore di questi beni sperimentando infrastrutture che generano elettricità, nel tentativo di ridurre i costi dell’infrastruttura a livello energetico, liberare risorse per altri usi, accelerare l’ascesa dei veicoli elettrici e ridurre le emissioni.

Oltre a migliorare la sicurezza delle strade in modo molto significativo (a seconda degli studi effettuati si passa a una possibile riduzione che va dal 68% al 90%), i veicoli a guida autonoma influenzeranno il futuro dell’ingegneria e il design delle strade.

Per esempio, gli spazi di parcheggio potranno essere ridotti, perché questi veicoli necessitano solo di una decina di centimetri di distanza laterale e non della distanza necessaria ad aprire una portiera, dato che il conducente non deve entrare e uscire.

Allo stesso modo aumenterà anche la capacità stradale grazie a corsie più strette, in considerazione del fatto che le automobili autonome dovrebbero esercitare un migliore controllo della corsia rispetto agli umani.

Gli scenari futuri includono corsie di tangenziali, cavalcavia e sottopassaggi riservati ai veicoli a guida autonoma al fine di migliorare i flussi di traffico. 

Presupposti irrinunciabili

La nuova mobilità dipende ancor di più da collaborazione/partnership/condivisione tra i Governi e tutti gli Stakeholder.

Emerge sempre più che si attui una condizione al contorno: lo sviluppo della mobilità nei profili economico, ambientale, energetico, tecnologico che deve essere impostato sia di fatto dipendente dalla collaborazione/condivisione/partnership tra i Governi, innovatori, attuatori, grandi e piccoli. E qui, per l’Italia, sinora si evidenzia una scarsa predisposizione…

L’esigenza di individuare nuovi modi per finanziare le innovazioni infrastrutturali

In considerazione del necessario continuo aumento delle richieste di finanziamenti pubblici, è indispensabile esplorare nuovi modi per finanziare le innovazioni infrastrutturali necessarie a supportare l’adozione di queste nuove tecnologie.

Le infrastrutture stradali sono la piattaforma per il futuro della mobilità e le tecnologie smart sono al centro della creazione di strade più intelligenti, pulite e sicure.

I Governi devono inoltre perseguire nuovi approcci per finanziare l’upgrading delle tecnologie stradali che richiedono risorse significative. Gli stessi Governi hanno anche l’importante compito di finanziare e rendere possibili progetti pilota ed esperimenti relativi alle tecnologie stradali, nonché favorire le nuove competenze multidisciplinari richieste dai progetti sulle infrastrutture stradali intelligenti.

I prossimi cinque-dieci anni saranno cruciali per determinare il futuro delle strade nel mondo. Le Società private hanno fondi relativamente importanti per le attività di ricerca e sviluppo e sono incentivate ad agire in fretta quando i vantaggi di accaparrarsi un mercato risultano essere sostanziali. Per di più, questi sviluppi stanno avvenendo in un contesto di rapidi progressi tecnologici in altre modalità di trasporto.

Il settore pubblico, di contro, deve confrontarsi con la potenziale opposizione pubblica, con processi decisionali frammentati e con costi potenziali elevati in caso di fallimento, dato che sulle decisioni infrastrutturali è difficile tornare indietro.

Il nuovo approccio delle persone verso diverse forme e modalità di spostamento

La confluenza dei trend della tecnologia dell’automotive, dei big data e della sharing economy sta cambiando l’approccio delle persone nei riguardi degli spostamenti. E questo è uno dei fattori condizionanti rispetto alla accettabilità di questi nuovo di muoversi, di organizzarsi, che incide sui tempi di attuazione. Fattore che richiede importanti interventi di sensibilizzazione.

Ma, congiuntamente al rapido ritmo di crescita della popolazione, questi sviluppi contribuiranno ad aumentare del traffico che già si presenta a livelli insostenibili. L’aumento del traffico sta determinando perdite di produttività, incidenti stradali, inquinamento atmosferico e un impatto negativo sulla salute pubblica.

Il ruolo cruciale dei Governi

Il ruolo cruciale dei Governi nella programmazione delle interventi infrastrutturali e del loro finanziamento per consentire una maggiore diffusione di queste tecnologie.

È necessario che la politica crei i presupposti affinché si possano sviluppare gli standard comuni per le infrastrutture stradali intelligenti, creando quadri normativi e buone pratiche per condividere e tutelare i risultati conseguiti.

I Governi devono inoltre individuare nuovi approcci per finanziare l’upgrading delle infrastrutture stradali che richiedono risorse significative.

Lo sviluppo delle infrastrutture stradali intelligenti richiede di avere standard comuni, quadri normativi e best practice, collaborazione condivisione tra tutti gli Stakeholder per tutelare i risultati conseguiti.

Gli standard tecnici e i quadri normativi concepiti oggi plasmeranno il modo in cui le strade saranno costruite e gestite negli anni a venire. Le prime esperienze dei conducenti e delle altre parti interessate nei progetti pilota e in altre implementazioni iniziali influenzeranno sia il comportamento dei guidatori che l’opinione pubblica.

I Responsabili politici che vogliono cogliere le opportunità offerte dalla tecnologia in termini di miglioramento della sicurezza, della sostenibilità e dell’efficienza delle strade devono intervenire nel processo quanto prima.

Tuttavia, servizi come questi, basati sulla condivisione dei dati, necessitano che i Responsabili politici e le autorità di controllo trovino al più presto un giusto equilibrio tra praticità nella gestione del sistema delle informazioni, cybersecurity e privacy.

La seconda parte dell’articolo è su https://www.stradeeautostrade.it/its-smart-road/smart-engineering-e-nuove-tecnologie-seconda-parte/.

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