ITS SOLUTIONS FOR DETECTION OF REDUCED MOBILITY

Abstract

I denne masteroppgaven har hastighetsprofilanalyse blitt fremmet som en potensiell parameter for gjenkjenning av redusert mobilitet blant tunge kjøretøyer i stigning. Tre nye ITS-teknologier ble testet for deteksjon av likevektshastighet ved en bratt stigning på den europeiske motorveien E8 i Nord-Norge. Disse tre er:

   - C-ITS plattform av Aventi.    - Nedgravd magnetisk detektor av Q-free.    - LiDAR sensorer av ITS-Perception.

Testen ble utført med intensjoner for å svare på følgende forskningsspørsmål:

- F.S. 1: Kan hastighetsprofilanalyse av likevektshastighet brukes til å detektere redusert mobilitet? - F.S. 2: Kan magnetiske detektorer i veibanen, C-ITS eller LiDAR produsere ønsket resultat av sanntid              deteksjon av likevektshastighet eller stopp i trafikken? - F.S. 3: Hvordan vil disse sensorene fungere under en arktisk vinter?

Analyse av vær- og trafikkdata viste at hastighetsnivåene gikk betydelig ned med lavere nedbørs mengder og redusert snødekke på teststedet i Nord-Norge. Det ble også lagt merke til at hastigheten bare reduseres når det ikke er noen visuelle hjelpemidler som vil indikere lavere friksjon. En lavere friksjon reduserte likevektshastigheten der kjøretøyets retardasjon er null, og utnyttet effekt er lik effekt nødvendig for å overvinne all løpebestandighet. Etter å ha logget 31 tunge kjøretøy ble det opprettet en basislinje for likevektshastighet. Ved å bruke denne basislinjen ved overvåkning av hastighetsprofiler, kan trender med lavere likevektshastigheter og lav veioverfriksjon brukes til å utløse varslingssystemer for vintervedlikeholdspersonell, trafikkstyring og annen trafikk.

I sammendraget har de magnetiske detektorene ikke gitt konkluderende resultater for å vise deteksjon av likevektshastigheter. Imidlertid indikerer observasjonene at teknologien kan oppdage stopp i trafikken og kontinuerlig overvåke hastigheten til hvert enkelt kjøretøy.

C-ITS viste seg å være en god kandidat for hastighetsprofilanalyse. Gir resultater som er lik basislinjeprofilen som brukes til sammenligning.

LiDAR sensorer viste lovende resultater for å varsle saktegående og stoppet trafikk. Imidlertid er det ikke mulig med dagens installasjon å trygt sikre likevektshastigheter på kjøretøy. Det beskrives videre hvordan dette kan oppnås og testes for LiDAR sensorer i fremtidig forskning.

In this master thesis speed profile analysis has been brought forward as a potential parameter for detection of reduced mobility among heavy vehicles in grades. Three new ITS technologies were tested for detection of equilibrium speed at a steep incline on the European highway, E8, in northern Norway. These three are:

- C-ITS platform by Aventi. - In-roadway magnetic detector by Q-free. - LiDAR sensors by ITS-Perception.

The test was conducted with the intentions to answer the following research questions:

- RQ 1: Can speed profile analysis of equilibrium speed be used for detection of reduced mobility? - RQ 2: Can in-roadway magnetic detectors, C-ITS or LiDAR produce the desired result of real-time detection of equilibrium speed or stop in traffic? - RQ 3: How will these sensors function during an arctic winter?

Analysis of weather and traffic data showed that speed levels decreased significantly with precipitation and reduced road surface friction at the test site in northern Norway. It was also noticed that speeds decrease only slightly when there is no visual aids that would indicate lower friction. A friction reduction decreased equilibrium speed where the vehicles deceleration is zero and utilised power output is equal to power output needed to overcome all running resistance. Having logged 31 heavy vehicles a baseline for equilibrium speed was established. Using this baseline in monitoring of speed profiles, trends of lower equilibrium speeds with low road surface friction values can be used to trigger alert systems for winter maintenance personnel, traffic management and other oncoming traffic.

In summary the in-roadway magnetic detectors did not have conclusive results to show detection of equilibrium speeds. However, the observations indicate that the technology can detect stop in traffic and continuously monitor speed of each individual vehicle.

C-ITS proved to be a good candidate for speed profile analysis. Giving results equal to the baseline profile used for comparison.

LiDAR sensors showed promising results for alerting slow and stopped traffic. However, it is not possible with the current instalments to safely secure equilibrium speeds of vehicles. It is further described how this can be obtained and tested for LiDAR sensors in future research.