Smart Roads: Rilievo del traffico e delle condizioni di deflusso

1          Rilievo del traffico

Come stabilito dal Decreto Smart Road[1], i dati di flusso, di velocità e le condizioni di deflusso e di rispetto delle regole di circolazione devono essere rilevati dal gestore/concessionario dell’infrastruttura secondo l’articolazione in:

• Dati di transito ad una sezione (detti anche dati euleriani);
• Dati sul rispetto dei limiti di velocità e per l’enforcement;
• Dati di tragitto (detti anche dati lagrangiani).

Nel rilievo dei dati di transito e di quelli di rispetto dei limiti di velocità e per l’enforcement si assume che alcune sezioni significative dell’infrastruttura stradale siano sottoposte all’osservazione continua di un elevato numero di variabili, riferite all’intera corrente di traffico transitante per la sezione considerata. Nel rilievo dei dati di tragitto tra due punti, invece, un campione dei veicoli della corrente di traffico viene sottoposto ad osservazione con riferimento ad un numero ridotto di variabili di deflusso.

Il rilievo dei dati di transito e di quelli di velocità per l’enforcement è spesso realizzato attraverso postazioni fisse di misura del traffico e delle sue caratteristiche (ad esempio spire induttive, sensori above ground, telecamere con riconoscimento automatico del numero di targa, ecc.), mentre il rilievo dei dati di tragitto può essere effettuato con tecniche di Floating Car Data (anche abilitato da tecnologie avanzate di localizzazione satellitare), di vehicle re-identification, mappe di calore fornite dai gestori di telefonia mobile o altre.

1.1       Rilievo dei transiti ad una sezione

I dati di transito ad una sezione sono quelli osservabili rilevando il passaggio e le caratteristiche di deflusso di singoli veicoli transitanti per una ben definita sezione stradale (sezione di controllo); il sistema di osservazione è solidale alla sezione stradale.

I dati di transito possono essere ottenuti con metodi basate su diversi principi e tecnologie. La tecnologia dei sensori e/o le modalità di rilievo non sono rilevanti se non per l’ottenimento delle specifiche riportate nel seguito. I dati di transito ad una sezione devono essere rilevati dal gestore/concessionario della infrastruttura per l’universo dei veicoli transitanti per la sezione di rilevo/osservazione e non su base campionaria.

I dati identificati in tabella con un asterisco sono considerati dal punto 3 dell’allegato al regolamento delegato europeo 962/2015 del 18 dicembre 2014[2], quelli caratterizzati con doppio asterisco sono contemplati anche dal decreto interministeriale del febbraio 2013 (cosiddetto Decreto ITS)[3].

Il rilievo dei dati di transito alla sezione deve essere assicurato in continuo 24/24 h e per tutti i giorni dell’anno; particolare attenzione deve essere data alla progettazione energetica dei sistemi, curandone la sostenibilità.

Il rilievo deve riferire, ove possibile, a condizioni di deflusso ininterrotto, con conseguente posizionamento della sezione di rilievo in modo da non risentire delle perturbazioni indotte da svincoli, incroci, stazioni di servizi, piazzole di sosta, ecc.

Per tutte le Smart Road, sia di tipo I sia di tipo II, è necessario individuare almeno due sezioni di rilievo, agli estremi di ogni arco omogeneo. Ex Art. 5 del Decreto recante “Classificazione delle Smart Road” vengono classificate secondo le tipologie identificate come «I» e «II»:

• Rientrano nella tipologia I le infrastrutture appartenenti alla rete TEN-T, core e comprehensive, e, comunque, tutta la rete autostradale.
• Rientrano nella tipologia II le infrastrutture appartenenti al livello 1 dello SNIT, di cui all’art. 4, comma 2, e non già classificate come Smart Road di tipo I.

Un arco omogeneo rappresenta una tratta infrastrutturale che deve essere necessariamente interrotta in corrispondenza di ogni intersezione (sia essa a raso o sfalsata) con una altra Smart Road (sia di tipo I sia di tipo II) oppure in corrispondenza di qualsivoglia intersezione (a raso o sfalsata) anche non con altra Smart Road, purché non trascurabile.

Una intersezione si dice trascurabile per una Smart Road nel caso in cui il flusso immesso o emunto dalla Smart Road in questione per effetto della intersezione non superi i 100 veicoli/ora nel 90% dei periodi orari di un intero anno. In mancanza di conteggi di traffico in grado di verificare la precedente definizione l’intersezione non può essere considerata di scarsa importanza. L’immissione o uscita da o verso aree di servizio, rifornimento e sosta non è considerata ai fini della identificazione di archi disgiunti.

Le sezioni di rilievo devono essere posizionate in modo tale, ove possibile, da rilevare condizioni di deflusso ininterrotto.

1.2       Rilievo del rispetto dei limiti di velocità e per l’enforcement

I dati sul rispetto dei limiti di velocità e per l’enforcement devono essere raccolti a cura del gestore/concessionario dell’infrastruttura attraverso dispositivi a bordo strada o above-ground basati su metodologie d’identificazione non ripudiabile del veicolo ed associazione della relativa velocità di transito.

I dati di rispetto dei limiti di velocità e per l’enforcement devono essere rilevati obbligatoriamente solo con riferimento alle smart road di tipo I. I dispositivi devono essere basati sull’individuazione delle velocità medie in un tratto significativo di strada e, opzionalmente, anche delle velocità istantanee.

Oltre alla identificazione dei veicoli con finalità di rispetto del codice della strada, devono essere rilevati, per ogni corsia di marcia, i volumi di traffico (rilevati in maniera aggregata con base 15 minuti), la distribuzione delle velocità istantanee (funzione di distribuzione di probabilità, rilevata su base temporale di 15 minuti).

Le sezioni per il rilevo dei limiti di velocità e per l’enforcement devono essere in ragione di almeno 2 per ogni ramo omogeneo definito come alla precedente sezione 1.1 e possono coincidere con le sezioni di rilievo dei transiti. Anche in questo caso le sezioni di rilievo devono osservare, ove possibile, condizioni di deflusso ininterrotto.

Rimangono validi eventuali requisiti aggiuntivi derivanti da prescrizioni imposte dalle autorità preposte all’azione di rispetto delle regole stradali.

1.3       Rilievo dei dati di tragitto

I dati di deflusso tra due sezioni (tragitto tra due punti) sono quelli osservabili seguendo il movimento di un veicolo lungo la sua traiettoria da un punto o istante di inizio della osservazione ad un punto od istante di termine della osservazione. I due punti di inizio e fine osservazione rappresentano gli estremi di un segmento. Il sistema di osservazione è solidale al veicolo osservato (da cui anche la dizione alternativa di dati lagrangiani).

A scopo esemplificativo, i dati possono essere ottenuti attraverso tecniche di FCD (Floating Car Data), abilitate da tecnologie avanzate di localizzazione satellitare, da eventuali sensori posti sulla infrastruttura per il rilievo delle caratteristiche del moto e di un sistema di connessione con una centrale di raccolta dei dati. In alternativa, i dati di deflusso tra due punti possono essere ottenuti individuando uno stesso veicolo nei due punti (noti) e calcolando le grandezze di deflusso derivanti dalla distanza trai punti e gli istanti di tempo di rilevamento. In tale ultimo caso il rilievo/individuazione deve avvenire nel rispetto delle esigenze di anonimato e privacy, a meno di quanto espressamente previsto dalle norme per la verifica di regolarità assicurativa/contributiva dei veicoli, per il tracking di veicoli sospetti o rubati, per l’enforcement sulle regole della strada (es. limiti di velocità) e per quanti altri casi esplicitamente previsti dal legislatore.

L’osservazione di dati di deflusso tra due punti può essere effettuata su base campionaria, utilizzando un campione significativo dei veicoli transitanti o verificando ex-post di avere individuato un campione significativo di tali veicoli. Il dato di universo rispetto al quale confrontare la numerosità del campione deve essere quello ottenuto/stimato utilizzando i dati di rilievo dei transiti nelle sezioni più vicine ai due punti di rilievo.

Per le Smart Road di tipo II il rilievo del deflusso tra due punti deve avvenire con riferimento almeno alle sezioni utilizzate per il rilievo dei transiti. Per le Smart Road di tipo I il rilievo del deflusso deve essere effettuato con scansione di 500 metri che rappresenta, dunque, la lunghezza del segmento.

Il dettaglio dei dati di deflusso da rilevare tra due punti è riportato nella successiva tabella; esso riferisce ad ognuno dei due punti estremi del segmento; nella localizzazione e caratterizzazione è indicato se si tratta di estremo iniziale del segmento o estremo finale e quale è l’identificativo dell’altro estremo di segmento.

Tabella 1 – Rilievo dei dati di tragitto.

2          Registrazione dei dati in centrale, archiviazione e storicizzazione

I dati rilevati sul campo e relativi alla precedente sezione 1 devono essere sistematizzati e registrati in appositi database a cura del gestore/concessionario dell’infrastruttura.

La ricerca e l’accesso ai dati deve essere possibile da parte del gestore/concessionario, da parte del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, da parte del Ministero dell’Interno per le finalità relative alla sicurezza stradale e da parte di utenti terzi accreditati dal gestore/concessionario o autorizzati dal Ministero delle Infrastrutture e Trasporti, nel rispetto della normativa in materia di riservatezza e protezione dei dati personali. Con riferimento alla parte di dati storicizzati, come definiti nel seguito, si applica inoltre un approccio open-data.

I database sono articolati secondo tre repository principali:

• Dati Disaggregati: Uno è dedicato ai dati disaggregati. Esso riferisce ai dati così come rilevati e trasmessi dai dispositivi periferici (sezione A.1) e preserva quindi la massima disaggregazione del dato. I dati vengono inseriti nel database disaggregato dopo essere stati estratti dai pacchetti utilizzati per la trasmissione. I dati del repository disaggregato sono conservati con riferimento all’ultimo mese di rilevazione.
• Dati Correnti: Un ulteriore repository riferisce ai cosiddetti dati correnti; si tratta di una elaborazione dei dati dettagliati, finalizzata ad una prima aggregazione ma tale per cui il valore informativo dei dati si mantenga di elevato livello di dettaglio. È ragionevole supporre che la maggior parte dei servizi informativi in tempo reale possa essere basato sulle informazioni contenute nei dati correnti. I dati correnti vengono conservati con riferimento agli ultimi dodici mesi e vengono archiviati in maniera da essere recuperati su base giornaliera. Le regole di aggregazione per ottenere i dati correnti sono descritte nelle tabelle seguenti.
• Dati Storicizzati: Il terzo repository è quello dei dati storicizzati; esso riferisce ad un ulteriore processo di elaborazione teso a ricavare valori statistici descrittivi del fenomeno del traffico. È ragionevole pensare che i dati storicizzati siano utilizzati soprattutto in modalità off-line e per applicazioni di pianificazione e programmazione. I dati storicizzati vengono conservati con riferimento agli ultimi 10 anni. Le regole per la storicizzazione dei dati sono anche esse riportate in successive tabelle. Lo sviluppo, implementazione, verifica, manutenzione ed aggiornamento delle strutture dei repository devono essere fatte obbligatoriamente con il coinvolgimento di un tecnico specificamente qualificato nel campo della ingegneria dei sistemi di trasporto.

2.1       Aggregazione in dati correnti dei rilievi di transito ad una sezione.

2.2       Aggregazione in dati correnti di rilievi del rispetto dei limiti di velocità (enforcement)

2.3       Elaborazione e Aggregazione in dati correnti di rilievi di dati di tragitto

I dati identificati in tabella con un asterisco (*) sono considerati dal punto 3 dell’allegato al regolamento delegato europeo 962/2015, quelli caratterizzati con doppio asterisco sono contemplati anche dal decreto interministeriale del febbraio 2013 (cosiddetto decreto ITS).

2.4       Storicizzazione di rilievi di transito ad una sezione

2.5       Storicizzazione di rilievi del rispetto dei limiti di velocità (enforcement)

2.6       Storicizzazione di rilievi di dati di tragitto

3          Modelli di previsione a breve termine

A partire dai dati rilevati sul campo (sezione 1), il soggetto gestore/concessionario della infrastruttura è tenuto, attraverso l’utilizzo di strumenti analitici e modelli opportuni, a fornire una previsione di traffico e condizioni di deflusso a medio-breve termine. In particolare, la seguente tabella riporta le informazioni da prevedere. Le previsioni devono essere aggiornate ogni 15 minuti e proiettate in avanti con una tecnica di rolling-horizon, con orizzonti temporali di 15, 30 e 45 minuti.

Quantità da stimare/prevedere sono riportate nella seguente tabella.

I metodi per ottenere le stime/previsioni devono essere sviluppati, implementati, certificati e ciclicamente sottoposti a processi di manutenzione, aggiornamento e revisione, con cadenze non più che biennali, a cura di tecnici con elevata e specifica qualificazione nel settore della ingegneria dei sistemi di trasporto.

4          Modelli di previsione su periodi di tempo omogenei successivi

A partire dai dati rilevati sul campo (sezione 1) e da quanto storicizzato e archiviato (sezione 2), devono essere prodotte stime di traffico e di tempi di percorrenza valide per successioni di periodi omogenei. Ad esempio, devono essere disponibili, ad un certo giorno, previsioni di traffico e tempi di percorrenza per tutti i giorni feriali successivi di una settimana e per i giorni festivi della settimana stessa; tali stime devono essere almeno espresse in termini di traffico giornaliero medio e fattore dell’ora di punta, raffrontati al traffico giornaliero medio ed al fattore di ora di punta medi dello stesso periodo di riferimento (es.: giorno feriale medio o giorno di fine settimana).

Ove possibile, utilizzando una tecnica di selezione e raffronto di pattern osservati e proiezione, o altre tecniche di stima esperta, o infine, almeno, tecniche di estrapolazione per analogia, deve essere operata una previsione del traffico e dei tempi di percorrenza in caso di implementazione di lavori di manutenzione, modifiche alle regole di circolazione, ecc.

I metodi per ottenere le previsioni devono essere sviluppati, implementati, certificati e ciclicamente sottoposti a processi di manutenzione, aggiornamento e revisione, con cadenze non più che biennali, a cura di tecnici con specifica qualificazione nel settore della ingegneria dei sistemi di trasporto.

5          Qualità delle misure

I dati rilevati dagli enti gestori/concessionari devono essere sottoposti a verifiche di qualità. Le verifiche devono essere eseguite rispetto agli strumenti ed alle tecnologie utilizzate per la misura/osservazione dei dati, con riferimento sia a quelli di transito alle sezioni che di tragitto tra punti successivi e validando i risultati delle misure in termini di accostamenti alla realtà.

L’accuratezza dei dati di transito deve assicurare che i conteggi classificati siano corretti, in termini di accuratezza della classificazione, in almeno il 90% dei casi. Le velocità locali di passaggio misurate alle postazioni di rilievo devono differire da quelle reali al più del 10% in almeno il 90% dei casi. Analogamente, l’errore nell’headway misurato deve essere al più del 10% in almeno il 90% dei casi. Per le misure di tragitto tra due punti successivi, almeno il 10% del flusso transitante nelle sezioni soggette a rilievo deve essere campionato. I tempi di percorrenza campionati devono presentare un errore massimo del 20% rispetto a quelli reali in almeno lo 85% dei casi. Sia per le misure di velocità di transito che per quelle di tragitto la funzione di densità di probabilità misurata dalle attrezzature poste sul campo deve risultare simile a quella ottenuta con le misure di controllo e validazione.

Le misure di transito ad una sezione devono essere sottoposte a verifica in un duplice modo:

• utilizzando gli stessi strumenti adottati per le misure di campo ma in un ambiente controllato e con caratteristiche analoghe a quelle reali;
• in maniera duale alla precedente, utilizzando sul campo soggetto a misure strumenti diversi da quelli posizionati/utilizzati dall’ente gestore/concessionario e procedendo a verificare l’ottenimento di misure simili.

Le misure di tragitto tra due sezioni devono essere anche esse sottoposte a verifica con logiche simili, sia eseguendo validazioni in ambiente controllato degli strumenti utilizzati in campo reale, sia effettuando le misure contemporaneamente a quelle reali ma con strumenti diversi, eventualmente con l’utilizzo di idonei veicoli strumentati.

Per la parte di verifiche effettuate in campo controllato, occorre procedere in condizioni di traffico realistiche e non idealizzate; le condizioni di installazione devono essere rappresentative di quelle che saranno realizzate su campo e le operazioni di messa in opera devono essere eseguite a regola d’arte a cura dell’operatore economico/fornitore (o dell’ente gestore/concessionario realizzatore).

Le verifiche di qualità e accuratezza delle misure devono essere effettuate:

• A cura dell’ente gestore/concessionario, in fase di realizzazione/fornitura delle soluzioni di digital transformation. Occorre obbligatoriamente verificare la conformità alle specifiche funzionali qui definite. Ove la soluzione sia realizzata direttamente dal gestore/concessionario della strada ad esso spetto l’onere obbligatorio di provare la conformità alle specifiche. Ove la soluzione sia fornita all’ente gestore/concessionario da un operatore terzo, l’ente assume il ruolo di amministrazione aggiudicatrice e l’obbligo si manifesta attraverso la obbligatorietà per l’ente gestore/concessionario di esigere le prove di conformità. Ai fini della prova di conformità, in mancanza di un organismo accreditato ai sensi del regolamento (UE) n. 765/2008, occorre rivolgersi ad un organismo terzo di chiara alta qualificazione. Le prove di conformità devono avvenire in almeno tre fasi di realizzazione/fornitura della soluzione:
  1. Prima della messa in opera, testando soluzioni e piattaforme in un sito controllato, a cura dell’organismo terzo di alta qualificazione;
  2. In fase iniziale, con riferimento ad una installazione completa da un punto di vista funzionale ma in scala ridotta, realizzata/fornita a scopo prototipale ed installata in campo su un sito campione scelto nell’ambito della infrastruttura da sottoporre a digital transformation.
  3. In seguito alla realizzazione/fornitura completa della soluzione, operando sul campo e verificando almeno il 10% del sistema realizzato.
• A cura del gestore/concessionario, successivamente al termine di realizzazione/fornitura della soluzione, con campagne di verifica cadenzate ogni 6 mesi, su almeno il 5% del sistema realizzato ad ogni campagna di verifica e con l’obbligo di non ri-sottoporre a verifica la stessa parte di sistema prima di avere realizzato la verifica di tutte le altre parti.

Il Ministero delle Infrastrutture e Trasporti può sottoporre a verifica non più del 10% del sistema, scelto a campionamento e per non più di due campagne di verifica ogni 6 anni su uno stesso sistema.

Allo scopo di implementare in maniera efficace le azioni di qualificazione di cui ai precedenti punti, le postazioni che implementano l’osservazione e misura di dati di transito alla sezione devono essere dotate di telecamere di contesto atte ad osservare il traffico misurato.

La validazione delle misure deve riportare la funzione di distribuzione dell’errore rispetto al dato di confronto.

I sistemi di stima e previsione (sezioni 3 e 4) devono essere anche essi validati. Trattandosi di previsione di dati che saranno misurati dal sistema, la loro validazione può essere eseguita attraverso un raffronto ex-post.

La validazione delle stime deve essere eseguita, su base campionaria e con cicli di verifica ripetuti nel tempo.

Bibliografia

• https://www.car-2-car.org/about-c-its.
• MINISTERO DELLE INFRASTRUTTURE E DEI TRASPORTI, DECRETO 28 febbraio 2018 recante “Modalità attuative e strumenti operativi della sperimentazione su strada delle soluzioni di Smart Road e di guida connessa e automatica”.
• MINISTERO DELLE INFRASTRUTTURE E DELLA MIBILITÀ SOSTENIBILI, MINISTERO DELL’INTERNO, MINISTERO PER L’INNOVAZIONE TECNOLOGICA E LA TRANSIZIONE DIGITALE, Decreto recante “Osservatorio tecnico di supporto per le Smart Road e per i veicoli e mezzi innovativi di trasporto su strada a guida connessa e automatica”.
• https://www.fassina.it/news-gli-adas-obbligatori-da-luglio-2024-quali-sono-e-come-funzionano/ .
• freepik.com

Note

[1] DECRETO 28 febbraio 2018  Modalita’ attuative e strumenti operativi della sperimentazione su strada delle soluzioni di Smart Road e di guida connessa e automatica. (18A02619) (GU Serie Generale n.90 del 18-04-2018).

[2] https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/PDF/?uri=CELEX:32015R0962 .

[3] https://www.gazzettaufficiale.it/eli/id/2013/04/19/13A03418/sg .