The Smart Road, czyli Inteligentna Droga to zrealizowany przed kilku laty i wciąż rozwijany projekt unikatowej trasy służącej nie tylko kierowcom, ale także - a nawet przede wszystkim - inżynierom i naukowcom zajmującym się transportem i drogownictwem.

Nietypowa droga to wspólny projekt trzech instytucji: Virginia Department of Transportation (VDOT), Virginia Tech’s Transportation Institute oraz Federal Highway Administration. Szosa z jednej strony łączy miejscowość Blacksburg w stanie Virginia z pobliską drogą międzystanową, z drugiej i najważniejszej - służy pracom badawczym zarówno publicznym jak i prywatnym, a z trzeciej - stanowi bodziec ekonomiczny dla całej okolicy. Na projekcie skorzystał też uniwersytet Virginia Tech stając się dzięki projektowi The Smart Road jednym z najważniejszych w Stanach Zjednoczonych ośrodkiem badań dróg i transportu.

"Inteligentna droga" to jedyna w swoim rodzaju konstrukcja służąca jako laboratorium badawcze, która jednocześnie pozwala na normalny regularny ruch drogowy. Trasa, w tej chwili przekraczająca trzy i pół kilometra długości, umożliwia prowadzenie badań w ramach programu inteligentnych systemów transportu Smart Travel prowadzonego przez VDOT, a wyposażono ją między innymi w sterowane i różnorodne oświetlenie oraz urządzenia umożliwiające tworzenie na żądanie różnych rodzajów opadów.

Korzyści
Doświadczalny stół jakim jest The Smart Road to kompleksowy obiekt pozwalający na gromadzenie danych z wielu dziedzin i testowanie nowych pomysłów. Takie rozwiązanie przynosi wymierne korzyści na różnych polach. Badane rozwiązania mają na celu minimalizację problemów związanych z ograniczoną widocznością podczas mgły występującej na górskich drogach oraz poprawienie widoczności oznakowania stosowanego na jezdniach i poboczach szczególnie w trudnych warunkach, jak deszcz czy nocne ciemności. Podobne prace pomagają poprawić oświetlenie trasy. Prowadzone non-stop eksperymenty i obserwacje mają służyć zapewnieniu większego bezpieczeństwa pojazdom i kierowcom, między innymi mają zapobiegać groźnym karambolom. Dodatkowe korzyści płynące z realizacji projektu to możliwość testowanie w warunkach rzeczywistych zaawansowanych pojazdów specjalnych, jak pługi śnieżne czy jednostki służb ratowniczych. Kolejne cele przedsięwzięcia to usprawnienie systemów bezpieczeństwa pojazdów oraz redukcja kosztów utrzymania dróg oraz mostów.

Etapy budowy
Oczywiście "inteligentna trasa" nie powstała od razu, a pierwsze pomysły zrodziły się jeszcze w połowie lat 80. podczas planowania połączenia miejscowości Blacksburg z drogą międzystanową I81. W praktyce prace ruszyły w lipcu 1997 roku, a pierwszą fazę zakończono w roku 2000. Oddano wtedy do użytku odcinek o długości 2700 m. Dwupasmową jezdnię (docelowo ma być 4-pasmowa) przeznaczono do testów, a oba kierunki jazdy połączono tworząc zakręt o 180 stopni umożliwiający prowadzenie dodatkowych testów. W następnym roku dobudowano ok. 180 metrów drogi oraz most o długości 600 m. W ten sposób uzyskano ponad 3 km zróżnicowanej drogi umożliwiającej prowadzenie wszechstronnych badań. Dalszy etap prac to przedłużenie istniejącego odcinka o ok. 6 km i udostępnienie go kierowcom. Na zbudowanym wcześniej odcinku "laboratoryjnym" do celów publicznych przeznaczone są wydzielone jezdnie.

800 metrów zmiennej pogody
Na tym odcinku ustawiono 75 "wież pogodowych" z wysięgnikami wysuniętymi nad nawierzchnię. Wysięgniki mogą obracać się o 360 stopni, można też regulować ich wysokość nad powierzchnią drogi. Dzięki temu wysokie na maksymalnie 12 metrów wieże można dostosowywać do zmieniającego się wiatru. A wszystko po to, by móc tworzyć pogodę: urządzenie mogą wyprodukować 5-centymetrowe opady w ciągu godziny, przy czym są w stanie nawet zmieniać wielkość kropel wody. Zamiast deszczu można też sprokurować 10 cm śniegu lub wytworzyć warstwę lodu na nawierzchni. Cały system jest zasilany z potężnego zbiornika wody o pojemności prawie 19 tys. hektolitrów i przy pełnej wydajności zużywa ok. 6800 hl wody na godzinę. W fazie projektowania uwzględniono fakt, że droga ma służyć także zwykłym uczestnikom ruchu, a w przyszłości (prawdopodobnie po roku 2025) będzie przeznaczona w całości dla normalnego ruchu kołowego. Z tego względu kierowcy początkowo będą się poruszać po jezdni dwupasmowej, a po zakończeniu działalności badawczej - czteropasmowej.

Doświadczalne oświetlenie
Kolejny odcinek drogi służy eksperymentom z oświetleniem i ma długość ok. 1300 metrów, przy czym fragment części "oświetleniowej" pokrywa się z fragmentem części "pogodowej" poszerzając w ten sposób zakres prowadzonych badań i testów. Trzy rodzaje oświetlenia umieszczanego nad jezdnią na masztach o regulowanej wysokości dają inżynierom szerokie możliwości konfiguracji świateł i symulacji ich wielkości, jasności czy rozstawienia. Na obszarze, na którym można kontrolować warunki pogodowe prowadzone są badania wspomagające tworzenie znaków i oznaczeń lepiej widocznych w trudnych warunkach meteorologicznych. Dodatkowe prace poświęcone są porównywaniu efektywności tradycyjnych oznaczeń i klasycznego oświetlenia z rozwiązaniami opierającymi się na zastosowaniu światła ultrafioletowego oraz znaków w takim świetle widocznych.

Dla inżynierów i elektroników
Na całej długości The Smart Road znajduje się 12 odcinków asfaltowych i dwa betonowe specjalnego przeznaczenie: służą one do badania ruchu pojazdów i właściwości samej drogi. 400 elektronicznych czujników połączonych światłowodami zbiera informacje o napięciach występujących w betonie, naprężeniach asfaltu, ciśnieniu wywieranemu na glebę, przenikaniu wilgoci, głębokości zamarzania, o wadze i prędkości pojazdów i natężeniu ruchu. Dodatkowo zainstalowano system chroniący przed korozją uzbrojenie betonu. Na nawierzchni umieszczono taśmy magnetyczne służące do pomiarów bocznych odchyleń podczas ruchu pojazdów po jezdni. Maja one przede wszystkim informować o zachowaniach kierowców. Taśmy następnej generacji mają też przekazywać informacje kierowcom naprowadzając ich na właściwy tor. Takie rozwiązanie planuje się szczególnie dla pługów śnieżnych.
Podziemny system okablowania kończy się elektronicznymi łączami wyprowadzonymi poza pobocza. Wszelkie przyłącza są schowane w obudowach chroniących przed wpływami atmosferycznymi i zagrożeniami ze strony ruchu drogowego. Okablowanie nadaje się do rozbudowy w przyszłości i umożliwia w razie potrzeby podłączenie dodatkowych czujników oraz czytników danych.

Dalsze plany zakładają instalację nad drogą wyświetlaczy pokazujących zmieniające się informacje, a także wdrożenie systemu pozycjonowania GPS zwiększającego możliwości obserwacji zachowań kierowców. W przyszłości zostanie także uruchomiony system łączności bezprzewodowej do komunikacji i innych, projektowanych zastosowań mających na celu automatyzację systemu drogowego i przekazywanie informacji bezpośrednio do pojazdów.
Dodatkowym elementem Drogi jest najwyższy w Virginii most. Powierzchnia jezdni znajduje się na wysokości prawie 52 metrów. Trzy najdłuższe przęsła mają prawie 144 metry długości, średnia długość przęsła to ponad 120 metrów. We wnętrzu tej betonowej belkowej konstrukcji znajduje się na całej długości mostu miejsce na przewody zasilające i kable do przesyłania danych. Ze względu na doświadczalne wykorzystanie, most jest znacznie mocniejszy niż standardowe konstrukcje.

Centrum dowodzenia
Wszystkie testy i badania prowadzone są pod ścisłą kontrolą "wieży kontrolnej". To budynek o powierzchni ok. 2800 m. kw. nafaszerowany komputerami i elektroniką pozwalającą grupie specjalistów śledzić pracę wszelkich urządzeń i sczytywać napływające dane. Tutaj kontroluje się działanie wbudowanych w drogę czujników, pracę sieci zasilającej, obraz z kamer kontrolnych i wszelkie zmiany wywoływane przez operatorów. W pobliżu garażują eksperymentalne pojazdy, a praktyczni Amerykanie przygotowali już infrastrukturę pod przyszłą zabudowę. A wszystko to służy realizacji m.in. programu Smart Travel. Pracuje się w nim nad systemem zarządzania drogami, który ma nie tylko obserwować sytuację na trasie, ale także kontrolować samych kierowców. Z jednej strony w proponowanych rozwiązaniach kładzie się nacisk na właściwe sterowanie oświetleniem czy odpowiednie oznakowanie, z drugiej - ściśle nadzoruje ruch mierząc prędkość samochodów czy prowadząc obserwację policyjną za pomocą kamer. Nie jest pewne, czy wszystkie te rozwiązania przypadną do gustu obywatelom.

Pewne jest natomiast, że The Smart Road to unikatowy pomysł pozwalający na pracę badawczą w warunkach rzeczywistych, a nie laboratoryjnych. Dotychczas budowa pochłonęła ok. 37 mln dolarów, co daje nieco poniżej 13 mln USD za kilometr szosy. To oczywiście dużo, prawie dwa razy więcej niż koszt budowy kilometra zwykłej autostrady A1 w Polsce. Z tym, że nasza autostrada nie jest naszpikowana elektroniką. Pragmatycznie nastawieni Amerykanie nie mają zresztą nic przeciw temu, by każdy kto wpłaci odpowiednie pieniądze mógł prowadzić własne badania i testy. A przy okazji dbają o opinię publiczną organizując bezpłatne wycieczki po inteligentnej drodze. Dzięki temu z jednej strony uzyskują efekt edukacyjny, a z drugiej - dowodzą podatnikowi, że jego pieniądze nie poszły na marne.

W artykule wykorzystano informacje z Virginia Department of Transportation oraz Virginia Tech’s Transportation Institute.

Dokończenie znajdziesz w wydaniu papierowym. Zamów prenumeratę miesięcznika ENERGIA GIGAWAT w cenie 108 zł za cały rok, 54 zł - za pół roku lub 27 zł - za kwartał. Możesz skorzystać z formularza, który znajdziesz tutaj

Zamów prenumeratę