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1 corso di Teoria e Tecnica della Circolazione + Trasporti e Territorio a.a ITS Intelligent t Transport Systems TRAFFIC ENFORCEMENT SYSTEMS ( il TUTOR ) Prof. Ing. Umberto Crisalli Dipartimento di Ingegneria dell Impresa crisalli@ing.uniroma2.it

2 Introduzione Tra gli obiettivi dei sistemi ITS per la gestione del traffico autostradale vi è quello della sicurezza. Le statistiche mostrano come oltre il 90% degli incidenti mortali sia dovuto a comportamenti di guida inadeguati e come ogni anno la velocità causi circa il 60% dei decessi che si verificano in autostrada. Il controllo della velocità si dimostra essere una strategia efficiente per l abbattimento dell incidentalità e, quindi, per rendere più sicuri gli spostamenti. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 2

3 Introduzione TUTOR è un sistema di controllo della velocità media in autostrada. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 3

4 Introduzione L obiettivo del suo utilizzo è quello di indurre i guidatori a moderare la velocità, non limitatamente ad un punto all istante del rilievo, ma su un area vasta (tratta autostradale). Il sistema consente la verifica delle violazioni con due modalità: velocità media su tratto velocità istantanea in un punto Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 4

5 Introduzione Il sistema prevede l uso di una rete di apparati ognuno dei quali rileva automaticamente ti t i dti dati significativi ifi i di dei veicoli in transito, quali: velocità, per la verifica del superamento della velocità istantanea nel punto di rilevamento; classe del veicolo; targa, associata all istante di transito in due punti di rilevamento successivi, consentendo la verifica della velocità media tenutat dl dal veicolonel l trattott sottocontrollo. t Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 5

6 Descrizione del sistema Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 6

7 Descrizione del sistema Per avere un preciso riferimento orario, il riferimento temporale della rete di sistemi di rilevamento è costantemente allineato con il sistema GPS. La rilevazione dei dati di transito viene eseguita da sensori induttivi (spire) installati nel manto stradale connessi ad unità intelligenti che integrano le funzioni automatiche di rilevamento dei veicoli ed il calcolo dei dati di transito, di ripresa delle immagini dei veicoli e la relativa lettura delle targhe. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 7

8 Descrizione del sistema TUTOR ha funzionalità innovative rispetto alle tradizionali metodologie in uso, quali: capacità di monitoraggio dell intera sezione stradale con analoga efficacia su tutte le corsie di transito (1, 2, 3 corsie); rilevamento diretto tramite i sensori in pavimentazione nel 90% dei casi o indiretto (tramite consultazione dei pubblici registri) della classe del veicolo; rilevamento della velocità media su tratti tendenzialmente estesi; rilevazione della velocità istantanea (in prossimità di punti critici e/o ad elevata incidentalità); attribuzione automatica delle violazioni alle categorie di veicoli. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 8

9 Descrizione del sistema La determinazione della velocità media di percorso avviene attraverso: il posizionamento lungo il tracciato di una serie di stazioni di rilevamento del traffico composte, per ogni corsia di transito, da un sensore in pavimentazione (loop magnetico) e da una unità di rilevamento; la misura delle distanze intermedie tra le due stazioni di rilevamento (A e B) secondo il percorso più breve; il rilevamento di tutto il traffico passante sulle stazioni A e B; l abbinamento dei numeri di targa riconosciuti in entrambe le stazioni con i rispettivi dati temporali di passaggio; l acquisizione dagli apparati periferici delle immagini dei veicoli liintransitoi per laverifica dll dellaviolazione. l i Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 9

10 Descrizione del sistema Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 10

11 Descrizione del sistema Un altra peculiarità del sistema, in antitesi con le installazioni di tipo fisso, è rappresentata dalla flessibilità di impiego. Infatti, l utilizzatore del sistema (Polizia) può: dfii definire le soglie limitei di velocità in relazione ad eventuali prescrizioni particolari presenti all interno del tratto monitorato (es. cantieri di lavoro, condizioni atmosferiche); determinare la funzionalità dei punti di rilevamento, intermini di estensione dei tratti, per effetto delle mutabili caratteristiche dll dellacircolazione l i nei diversii periodi didll dell anno. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 11

12 Architettura di Sistema Il sistema è costituito da due unità funzionali: sistema centrale di elaborazione; Sistema di rilevamento periferico che comprende anche i sistemi e software di comunicazione, i sistemi e software per la sicurezza informatica e l unità di sincronizzazione oraria. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 12

13 Architettura di Sistema Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 13

14 Architettura di Sistema Sicurezza La sensibilità dell insieme dei dati trattati (immagini, targhe, orari di passaggio, ecc.) ne impone un trattamento che imponga l inviolabilità e l inalterabilità al fine di non permettere la divulgazione i didti dei dati che possono ld ledere la privacy. Il sistema è dotato di un modello di sicurezza improntato: sulla cifratura e firma did dei dati sensibili utilizzando certificati i standard emessi da enti di certificazione riconosciuti (ad es. Ministero dell Interno). Vengono applicate per lo scambio dei dati che coinvolgono i sistemi periferici ed il sistema centrale; sulla protezione delle diverse linee di comunicazione coinvolte alle quali viene inoltre applicata una ulteriore protezione sui dati trasmessi utilizzando uno scambio di informazioni basato su connessione protetta SSL. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 14

15 Architettura di Sistema Il sistema è costituito da due unità funzionali: sistema centrale di elaborazione; Sistema di rilevamento periferico che comprende anche i sistemi e software di comunicazione, i sistemi e software per la sicurezza informatica e l unità di sincronizzazione oraria. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 15

16 Sistema Centrale Architettura Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 16

17 Sistema Centrale Componenti di elaborazione Il sistema it di elaborazione lb centrale è rappresentato tt dll i dall insiemei di hardware e software per la gestione della soluzione in tutte le sue componenti. È composto da sistemi server di alte prestazioni e capacità di archiviazione su cui sono installati tutti gli applicativi necessari al funzionamento del sistema quali, ad esempio: calcolo delle violazioni di velocità media; verifica delle violazioni da parte dei pubblici ufficiali; stampa delle immagini dei veicoli trasgressori e dei relativi dati di transito; analisi off-line; amministrazione i i di sistema. it Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 17

18 Sistema Centrale Processo di riconoscimento targhe Il riconoscitore i utilizzato (PLATES) è in uso anche in altri sistemi specializzati per controllo accessi a ZTL e sistemi Telepass. Il PLATES riesce ad identificare e leggere la targa in un immagine con un rendimento maggiore del 95%. L errore nel riconoscimento delle targhe è dovuto essenzialmente a due possibili cause: errore nella rilevazione della targa (98% dei mancati rilevamenti) che non viene riconosciuta globalmente nell immagine i dl del veicolo; errore nel riconoscimento dei singoli caratteri (meno del 2% dei casi) che comporta un riconoscimento errato. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 18

19 Sistema Centrale Maschera di accertamento delle targhe Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 19

20 Architettura di Sistema Il sistema è costituito da due unità funzionali: sistema centrale di elaborazione; sistema di rilevamento periferico che comprende anche i sistemi e software di comunicazione, i sistemi e software per la sicurezza informatica e l unità di sincronizzazione oraria. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 20

21 Sistema di rilevamento periferico Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 21

22 Sistema di rilevamento periferico Architettura e componenti È costituito da un insieme di componenti modulari installabili sulle infrastrutture normalmente esistenti, quali i portali attualmente utilizzati per i pannelli a messaggio variabile o cavalcavia. Il sistema risponde alle caratteristiche necessarie per il funzionamento in un ambiente con discrete escursioni termiche e di umidità, fornendo quanto necessario per la rilevazione dei veicoli in transito con la ripresa delle relative immagini, la registrazione temporanea dei dati e l invio in modo protetto verso il sistema centrale. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 22

23 Sistema di rilevamento periferico Architettura e componenti Il sistema di rilevamento periferico può essere suddiviso in tre blocchi fondamentali: unità integrata di rilevamento e veicoli, ripresa immagine e lettura targhe; unità di elaborazione locale; unità di ricezione GPS. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 23

24 Sistema di rilevamento periferico Architettura e componenti Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 24

25 Sistema di rilevamento periferico Installazione Tiene conto di precise esigenze funzionali tra cui: il posizionamento delle spire non deve consentire fenomeni di non rilevamento del traffico o elusione volontaria del sistema, così come il calcolo della velocità e la classificazione del traffico nel rispetto dei requisiti richiesti dal sistema; il posizionamento delle unità di rilevamento, la scelta di un opportuna ottica e del sistema di illuminazione I/R che consentano una rilevazione precisa e dettagliata delle immagini dei veicoli (ed in particolare della targa). Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 25

26 Sistema di rilevamento periferico Installazione Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 26

27 Sistema di rilevamento periferico Installazione Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 27

28 Sistema di rilevamento periferico Installazione Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 28

29 Sistema di rilevamento periferico Installazione Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 29

30 Sistema di rilevamento periferico Installazione Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 30

31 Sistema di rilevamento periferico Unità di rilevamento del veicolo È costituita dai seguenti componenti: rilevatore di traffico che fornisce indicazioni sul transito dei veicoli e sulla relativa tipologia; loop induttivi connessi al rilevatore quali sensori di rilevazione. Il sensore di rilevazione è costituito da una doppia coppia di spire installate nella pavimentazione della corsia da monitorare. L unità esegue il controllo continuo del transito dei veicoli e ne trasmette le informazioni all unità di elaborazione locale Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 31

32 Sistema di rilevamento periferico Unità àdi ripresa immagine È costituita da una telecamera (dotata di illuminazione a infrarosso) e da una unità di analisi dell immagine sulla quale viene caricato il modulo di lettura della targa (PLATES). L immaginei viene ripresa all uscita dl del veicolo dll dalla prima spira mentre si trova ancora nella seconda. Permette di eseguire le elaborazioni (ad es. riconoscimento della targa) in tempi brevissimi consentendo la cattura di immagini e la relativa elaborazione su veicoli che viaggiano fino a 250 km/h. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 32

33 Sistema di rilevamento periferico Unità àdi ripresa immagine Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 33

34 Possibilità di funzionamento Nella modalità di rilevamento nella velocità istantanea il sistema è sempre utilizzabile mentre in quella a velocità media è utilizzabile a condizione che i sistemi di rilevamento siano installati ad una distanza compatibile con l efficacia. Nel controllo della velocità media, purché opportunamente istruito, il sistema prevede la gestione di tratte stradali aventi sottotratte con velocità limite differenti (ad es. per lavori in corso). È utilizzabile nelle diverse condizioni meteo in quanto i componenti sono studiati per funzionare anche nelle condizioni più avverse. In questa situazioni i i l unico parametro che gli operatori autorizzati potrebbero necessitare di modificare è quello delle velocità minime (ad es. -20 km/h i caso di pioggia). Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 34

35 Controllo della velocità media Descrizione Il sistema calcola il tempo impiegato da ogni veicolo per percorrere una tratta stradale individuata tra due sistemi di rilevamento periferici di cui è conosciuta la distanza. Il veicolo viene identificato t attraverso la rilevazione i automatica ti del suo numero di targa e della classe di appartenenza. Se il veicolo impiega un tempo inferiore al tempo minimo ammissibile per percorrere il tratto sotto controllo alla velocità massima consentita per la data classe, viene considerato in violazione. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 35

36 Controllo della velocità media Descrizione Il calcolo viene eseguito basandosi: sulla distanza minima (percorso minimo: traiettorie interne dei tratti curvilinei e taglio delle curve a S) tra i due punti di rilevamento, conosciuta in quanto misurata con opportuna procedura e utilizzando strumenti di altissima precisione installati su veicoli appositamente attrezzati allo scopo; sull istante di attraversamento del veicolo tra i due punti di rilevamento; tale informazione è ricevuta direttamente da un ricevitore GPS; sulla classe del veicolo definita dal C.d.S.. L informazione viene registrata da un apposito sistema di rilevazione e classificazione veicoli dotato di opportuni sensori installati nel manto stradale. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 36

37 Controllo della velocità media Individuazione d distanza minima Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 37

38 Controllo della velocità media Descrizione Il limitei di velocità viene impostato tramite un sistema di controllo centrale al quale è garantito l accesso ai soli operatori autorizzati dell ente ente che gestisce il sistema. Conosciuta la distanza d min e impostata la velocità massima di percorrenza consentita v ref, il sistema calcola il tempo di attraversamento minimo che sarà dato dalla formula: T min = d min v ref Questa misura risulta essere cautelativa nei confronti dei guidatori che adottano una guida ottimale pur non superando i limitii i di velocità imposti. i Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 38

39 Controllo della velocità media Descrizione La targa dei veicoli in transito viene rilevata attraverso un processo di ripresa fotografica dei veicoli che transitano nelle corsie sotto controllo e successiva lettura della targa. La tipologia di veicoli viene verificata dal sistema di rilevamento veicoli che la interpreta leggendo l impronta lasciata dal veicolo all interno di un campo magnetico generato da una coppia di spire installate nel manto stradale. I dati rilevati (numeri di targa e classe del veicolo) vengono successivamente inviati al sistema centrale che li immagazzina temporaneamente nella base dati informativa. Le immagini vengono cifrate e trattenute nel sistema periferico che le ha rilevate in attesa della verifica dell eventuale violazione e successivamente cancellate. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 39

40 Controllo della velocità media Descrizione Il sistema centrale, alla ricezione di ogni dato di transito, esegue le seguenti verifiche: controllo dei sistemi accoppiati. Ogni punto potrebbe essere accoppiato it con un altro precedente o successivo rispetto alla direzione di marcia; se non esiste alcun sistema a monte o se esiste un sistema a valle i dati ricevuti vengono memorizzati temporaneamente sulla base dati informativa; se esiste un sistema a monte vengono ricevuti nella base dati le informazioni relative al passaggio della data targa. Una volta trovate le informazioni a partire dall ora di passaggio, viene calcolato il tempo impiegato dal veicolo a percorrere il segmento di strada. Tale tempo viene poi confrontato coi tempi di percorrenza previsti. i Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 40

41 Controllo della velocità media Descrizione In caso di rilevazione di infrazione, il sistema centrale registra nella banca dati le informazioni relative ai passaggi per i due sistemi di rilevamento periferico e ne richiede agli stessi le immaginii idi dei singoli litransiti. Nel caso che non venga rilevata alcuna infrazione il sistema centrale istruisce il sistema periferico a monte affinché elimini le specifiche immagini e i dati relativi. Le immagini dei veicoli per i quali il sistema non è riuscito a trovare la targa vengono trattenute per il tempo minimo necessario alle successive elaborazioni, siano esse automatiche (mediante analisi da parte di ulteriori software di OCR per la lettura targhe) o manuali (attraverso computazione manuale delle targhe). Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 41

42 Controllo della velocità media Precisione La distanza tra i punti di rilevamento viene verificata utilizzando uno strumento di alta precisione che garantisce un errore massimo dello 0,05%. Un altro errore potrebbe essere introdotto dal disallineamento degli orologi dei due sistemi di rilevamento che si è calcolato possa arrivare al massimo a 120 ms. La precisione del sistema è legata alla seguente formula: dmin T cal = 0, mS v v ref dove T cal è il tempo calcolato, d min è la distanza tra i due punti di rilevamento e v ref è la velocità di riferimento impostata. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 42

43 Controllo della velocità istantanea Descrizione Controllo della velocità istantanea del veicolo in transito sui sensori predisposti nella corsia di marcia. Viene attivata la ripresa dell immagine del veicolo che, nel caso di violazione dei limiti di velocità, viene memorizzata. In caso contrario l immagine viene immediatamente cancellata. La verifica viene eseguita basandosi su di una griglia di riferimento impostata dagli operatori autorizzati in centrale nella quale sono fissati i limiti di velocità per le diverse classi di veicolo. Un secondo processo si preoccupa di analizzare la foto per decodificarne in modo automatico la targa e renderla disponibile per elaborazioni successive. Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 43

44 Controllo della velocità istantanea Esempio Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 44

45 Controllo della velocità istantanea Precisione La precisione del sistema nella rilevazione della velocità istantanea è strettamente legata all accuratezza con cui viene eseguita l installazione delle spire e a quella dell unità di rilevamento veicoli. Il sistema garantisce un errore inferiore al 3% che risulta essere comunque minore del richiesto dall art. art. 345 del regolamento attuativo del C.d.S. (pari al 5%) Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 45

46 Bibliografia Pellegrini M. (2005) Velocità controllata: più sicurezza meno incidenti. id Il progetto SICVe,rivistai it Autostrade, t n.1-2, Crisalli U. - Teoria e Tecnica della Circolazione 46