Carreteras inteligentes, ¿cómo integrarán a los coches autónomos?

Mucho han evolucionados los vehículos en los últimos años. Coches cargados de tecnología, con inteligencia artificial, conectados y también autónomos. No es nuevo, los coches sin conductor ya existen, pero hacen falta otros elementos para que las funciones que ofrecen estos vehículos se hagan realidad. Y en este punto entra en juego un elemento clave: las carreteras. ¿Ha evolucionado la infraestructura al mismo ritmo que los vehículos? Claramente, no.

“Poco o nada tienen que ver los antiguos carruajes con los últimos vehículos, que ya presentan ciertas capacidades de autonomía; sin embargo, la concepción de las vías y su uso han cambiado muy poco desde la Antigüedad”, afirma Jacobo Díaz, director general de la Asociación Española de la Carretera (AEC). Aunque la tecnología también ha llegado a las vías gracias al equipamiento ITS (Sistemas Inteligentes de Transporte), con los paneles de mensajes variable, vigilancia automática de infracciones, reconocimiento automático de matrículas…, todavía queda mucho camino para ofrecer soluciones avanzadas a los nuevos modos de movilidad por carretera. Y más aun teniendo en cuenta que las carreteras españolas presentan un déficit de conservación de 7.054 millones de euros, según el último estudio realizado por la AEC correspondiente a 2017-2018.

En este sentido ya hay proyectos que buscan hacer realidad las carreteras inteligentes, vías capaces de integrar a los vehículos autónomos, sin conductor.

¿Cómo se prepara la infraestructura para hacer frente a los nuevos retos tecnológicos? ¿En qué soluciones se están trabajando?

“Actualmente la conducción autónoma se contempla en las vías de mayor capacidad, es decir, en autopistas y autovías, porque las carreteras convencionales no están preparadas, muchas están sin pintar o señalizar. Hoy en día las primeras están más o menos adaptadas para el nivel 2 de conducción autónoma, aunque solo en algunos tramos”, nos cuenta Felipe Jiménez, director de la Unidad de Sistemas Inteligentes en Vehículos del Instituto Universitario de Investigación del Automóvil (INSIA). Actualmente, las fases para llegar a una conducción autónoma total se han dividido en cinco niveles.

En España ya hay coches circulando con nivel 2 de conducción autónoma, Audi, Mercedes-Benz, Kia, Hyundai, Tesla, Volvo… Son los que incluyen algún sistema de conducción semiautónomo cuya función es mantener el coche en el centro del carril, circular a la velocidad establecida, adaptar la distancia de seguridad con respecto al vehículo que circula delante e incluso frenar si se va a producir una colisión. Uno de los requisitos es que el conductor apoye las manos en el volante porque si lo suelta el sistema se desactiva.

Queremos crear una autopista que permita un tráfico ininterrumpido, predecible, seguro...

Los avances van más allá y el Audi A8 ya ofrece un nivel 3 de autonomía con el sistema Traffic Jam Assist pero sólo cuando funciona en atasco, “fuera de ese contexto es complicado predecir qué va a ocurrir durante la conducción”, explica Jorge Villagra, responsable del Programa Autopia en el Centro de Automatización y Robótica en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (UPM-CSIC). Con este sistema el vehículo circula sin que sea necesario mantener las manos en el volante, pero, de momento, su uso está limitado por el marco legal. En el caso de España, delegar la conducción en el coche no está permitido. El Programa Autopia se creó hace 20 años con el objetivo de reducir las limitaciones de la conducción autónoma con el foco puesto en el vehículo, “trabajamos en el uso compartido del control hombre-máquina y la cooperación con otros agentes de la carretera”, explica su responsable.

Felipe Jiménez incide en la necesidad de mejorar y adaptar la infraestructura para la conducción autónoma ya que todavía hay muchos puntos críticos. “Un coche con nivel 2 le devolverá el control al conductor de forma frecuente por falta de pintura, porque la curvatura de la carretera no es predecible, en zonas de incorporaciones y obras… También es muy importante que el vehículo disponga de información sobre circunstancias especiales como, por ejemplo, cuando una carretera pasa de dos a tres carriles, para poder actuar con mayor precisión y seguridad”.

Jorge Villagra es contundente cuando afirma que “el coche autónomo, aquel en el que el conductor va como si fuera en un tren, es todavía una quimera, sobre todo en entornos urbano y algo menos en autopistas donde la circulación está más estructurada y hay menos variables”.

Ante este contexto, ¿qué se está haciendo para conseguir infraestructuras adaptadas a los nuevos retos de la movilidad? La solución pasa por crear corredores de pruebas para ir evaluando la madurez de las tecnologías y, sobre todo, el grado de seguridad que pueden tener, “y esto último es lo más difícil de garantizar”, nos dice.

Y es en este punto donde entran en juego las comunicaciones tanto coche a coche (V2V), coche con infraestructura (V2I) e, incluso, ahora también entre coche y peatón (V2P) a través de su ‘smartphone’, aunque en este caso más enfocado a entornos urbanos.

Ya se están haciendo pruebas piloto en carreteras. El proyecto más importante en Europa se llama C-Road (Carreteras Conectadas) y tiene su reflejo en casi todos los países europeos, en el caso de España, a través de C-Road Spain, desde finales de 2017. Se trata de una plataforma de Estados Miembros que trabajan de forma conjunta en el despliegue armonizado en Europa de servicios C-ITS (Sistemas de Transporte Inteligentes y Cooperativos). El objetivo es intercambiar datos entre componentes y actores del sistema de transporte a través de tecnologías de comunicación inalámbrica. C-Road Spain incluye cinco proyectos piloto entre los que están DGT 3.0 y los Corredores Cantábrico (autopista A-8/E-70) y Mediterráneo (autopista AP-7).

En España también se está trabajando en otros proyectos europeos como 5G-Mobix, Concorda, Brave, Inframix, Safe Strip, Autopilot… (puedes verlos todos en este enlace). Todos con el reto puesto en la conducción conectada y automatizada aplicando sistemas ITS y BigData.

El Grupo Abertis, líder mundial en la gestión de autopistas de peaje e infraestructuras, participa en Inframix, un proyecto europeo de I+D que preparará la infraestructura vial del futuro para dar soporte a la coexistencia de vehículos convencionales y automatizados. Para ello evaluarán varios casos de uso por escenario utilizando la simulación y se complementarán con pruebas reales, que en España empezarán a realizarse este verano.

La conducción autónoma está limitada por la legislación

“Desde Autopistas hemos implantado, en una sección de 20 kilómetros del Corredor Mediterráneo (Autopista AP7) cerca de Girona, las tecnologías más avanzadas en detección y comunicación para demostrar tres casos de uso definidos por Inframix: asignación dinámica de carril, zona de obras y cuellos de botella”, nos explica Xavier Serra, Director de Innovación de Autopistas, compañía del grupo Abertis. El objetivo final es crear un modelo de autopista que permita un tráfico ininterrumpido, predecible, seguro y eficiente. Y lo quieren conseguir a través de una infraestructura vial híbrida, que gestione la transición de los vehículos y que sirva de base para los sistemas de transporte autónomo del futuro.

También a través del programa Autopia se ha puesto en marcha un proyecto piloto en el bus VAO de la A6 en Madrid –cuando no se utiliza dicho carril- en el que se analizan las necesidades de un vehículo altamente automatizado. Además, en colaboración con una empresa israelí, están haciendo pruebas con balizas inteligentes V2I instaladas en el lateral de la carretera. “Queremos mejorar estas balizas, que ahora se utilizan para la gestión del tráfico, para aumentar la seguridad de los vehículos que circulan por la vía”, afirma el responsable de Autopia, Jorge Villagra.

En el Insia junto a Indra, una de las principales empresas globales de consultoría y tecnología, también están haciendo pruebas en un corredor habilitado en la carretera A6 a través del proyecto Autocits. Se trata de uno de los primeros proyectos que ha comenzado a probar la conducción autónoma en las carreteras europeas, a partir de 2017 y en concreto en las áreas metropolitanas de Lisboa, Madrid y París, las tres ciudades más grandes del llamado Corredor Atlántico.

Un proyecto que está bastante desarrollado es la conducción en 'platooning'. Se trata de un sistema de transporte inteligente donde los camiones, dispuestos como un tren de carretera, se acercan unos a otros. Mientras que el primero está dirigido por un conductor, el resto le siguen de forma autónoma gracias a la tecnología avanzada y al software que se instala en cada vehículo. Este tipo de transporte supone un gran ahorro de combustible.

Las empresas Scania y Acotral han sido las primeras en poner en marcha el transporte real en platooning en España, en sus rutas Ribarroja-Getafe y Valladolid-Getafe durante dos meses en 2018 y ahora están analizando los datos registrados para trasladarlo a otras rutas.

Daimler, BMW, Ford y Volvo, en cooperación con HERE Technologies, Tom Tom y las autoridades de transporte de seis países europeos, acaban de firmar un acuerdo para mejorar la seguridad en el tráfico por carretera. Concretamente van a realizar pruebas para transmitir información sobre situaciones extremadamente peligrosas utilizando la tecnología coche a coche. La fase de pruebas tendrá una duración de 12 meses y comenzará en los Países Bajos.

Desde que la DGT estableció el marco legal para realizar pruebas con vehículos de conducción automatizada en vías abiertas al tráfico en noviembre de 2015, se ha facilitado mucho su investigación y desarrollo en España. “Se puede solicitar hacer pruebas de manera puntual, pero es complicado hacerlas de continuo”, se lamenta Jorge Villagra.

¿En qué consisten las pruebas que se están haciendo? Se están instalando módulos de comunicaciones tanto en vehículos como en la infraestructura según unos protocolos que ya están bastantes definidos. A día de hoy lo más desarrollado son los servicios informativos que este tipo de comunicaciones a distancia ofrecen: a través de aplicaciones se informa al conductor sobre el estado de la vía, congestión, si hay hielo, un carril cerrado, un coche averiado…

“En estos servicios, la información va con retraso ya que primero se tiene que detectar la incidencia, pasar a un centro de control que la procese y trasladarla al usuario. Pero hay aplicaciones que necesitan tomas de decisiones rápidas”, explica Felipe Jiménez, director de la Unidad de Sistemas Inteligentes en Vehículos en el INSIA. Uno de los retos es aplicar las comunicaciones a los servicios de seguridad.

Es el caso de dos vehículos que se aproximan en un cruce, ¿cuál pasa primero? Y en un carril de aceleración o desaceleración, ¿cómo interactúan? Son respuestas que necesita la conducción automatizada. “Esa comunicación V2V no puede llevar retraso, es necesaria una comunicación directa entre los vehículos que no pase por el centro de control. Los corredores de seguridad no están tan desarrollados como los de información”, continúa diciendo Felipe Jiménez.

“Si para la gestión del tráfico, la información que reciben los sensores se transmite al usuario cada 5-10 segundos, nuestro objetivo es pasar a una transmisión en 100-200 milisegundos, que es la mínima velocidad requerida para gestionar una información crítica con la seguridad vial. Y esto es un gran desafío”, explica Jorge Villagra, experto en el Centro de Automatización y Robótica en el CSIC.

La solución podría estar en las redes de quinta generación o 5G actualmente en desarrollo. En la actualidad la comunicación con 3G o 4G permite transmitir una gran cantidad de información, pero no garantiza cuándo llega esa información. Para gestionar información de riesgo, se utiliza lo que se llama comunicación de corto alcance dedicada, que es una variante del wifi que se transmite en 100 milisegundos. El problema de este último sistema es que la información que se puede transmitir es muy limitada.

“El 5G permite aunar los dos mundos: grandes cantidades de información con una latencia muy pequeña. Si realmente llega, sería la panacea porque la información llegaría de todos los coches y a tiempo”, explica Jorge Villagra. “Y aquí tenemos otro desafío para hacer realidad las infraestructuras inteligentes. ¿Se utilizará solo la red 5G o se seguirán utilizando diferentes tecnologías?”, continúa diciendo.

Menos optimista se muestra Felipe Jiménez, del INSIA, “para el coche conectado y, por tanto, para un mayor nivel de autonomía en la conducción, hay que poner módulos de comunicación en la infraestructura y en el coche, aunque se dice que con la llegada de la conexión 5G no hará falta, pero eso está por ver”.

Otra evolución que vamos a ver en las carreteras va a estar relacionada con los sistemas de ayuda a la conducción (ADAS). Hasta ahora los asistentes que incorporan los vehículos actúan a partir de la información que cámaras y sensores reciben de las señales de tráfico, las líneas de las vías… pero estos elementos irán perdiendo terreno a favor de los mapas de alta definición. “El sensor más importante dejará de ser la cámara instalada en el coche para pasar a ser el GPS. El problema es que no se sabe si estos mapas de alta definición van a ser rentables porque su mantenimiento es muy costoso. Mi creencia es que va a haber una hibridación, se utilizarán todos los sistemas”, explica Jorge Villagra.

¿Y sobre la ciberseguridad? Aquí encontramos otro ‘quid’ de la cuestión. Toda la información que se transmite aporta mucho valor para tomar decisiones en la conducción autónoma, pero sólo si la información es íntegra. “De poco sirve que la información sea parcial o si alguien la falsea o hackea. Y ahora mismo no hay una solución definitiva a este problema”, se lamenta Villagra, científico del Centro de Automatización y Robótica del CSIC.

¿Son los carriles exclusivos para coches autónomos la mejor solución para facilitar la conducción del futuro? Ni Jorge Villagra ni Felipe Jiménez lo creen. “Se habló de ellos durante un tiempo, pero a día de hoy no se contemplan como solución. Se apuesta por los corredores, es decir, rutas en las que se instalan módulos de comunicación para el tráfico mixto”, explica Jiménez, director de la Unidad de Sistemas Inteligentes en Vehículos en el INSIA.

“Un coche con nivel 4 de autonomía podríamos verlo funcionar en dos o tres años porque sí hay tramos que están preparados, pero tiene truco. Su uso dependerá de las condiciones y tiempo de autonomía que establezcan sus fabricantes y estos suelen acotar mucho su uso”, opina Felipe Jiménez teniendo en cuenta que haya cambiado el marco legislativo y que se permita la conducción autónoma en España.

Jorge Villagra, por su parte, cree que el proyecto 'platooning' podría estar funcionando en tres o cinco años “porque está bastante avanzado. En cambio, para los vehículos de pasajeros con sistemas ADAS de asistencia a la conducción superavanzados habría que esperar cinco o diez años para verlos conducir de forma autónoma por autopistas”.

Es una realidad que la mayoría de los avances se aplican primero en los vehículos, mientras que las infraestructuras se quedan en segundo plano. No hay que perder de vista el gran desajuste que impide que las carreteras sigan el mismo ritmo y es que si la edad media de un vehículo está en unos 10 años, el ciclo de vida de la carretera aumenta a 20 e incluso 30 años. Seguridad, velocidad de transmisión de datos, mapas de alta definición, evitar el hackeo… Sin duda, grandes desafíos para conseguir carreteras inteligentes capaces de integrar la movilidad tradicional y los vehículos autónomos del futuro.