Self-driving Sign for Mobile Road Work

Abstract

Bevegelig vegarbeid er en essensiell og nødvendig del av å holde veiene våre i en tilfredsstillende stand. Dette inkluderer alt fra kantslått og rengjøring av grøfter, til montering av rekkverk og vasking av tunneler. I motsetning til stasjonært vegarbeid, så må skilting og varslingsutstyr flyttes kontinuerlig for å holde følge med fremgangen til vegarbeidet. Dette er en tidkrevende og farlig oppgave, og blir derfor ofte ikke gjort. Den økende avstanden mellom skilting og vegarbeid vil redusere effekten av varslingen, og kan potensielt føre til farlige situasjoner. Den foreslåtte ideen i dette prosjektet, er et selvkjørende skilt som vil erstatte det stasjonære skiltet. Denne innretningen vil følge bak arbeidskjøretøyet med en bestemt eller variabel avstand, som kan endres avhengig av forholdene. Ved bruk av et standard vegarbeidskilt vil den være lett gjenkjennelig, og samtidig ha muligheten til å montere underskilt eller variable skilt, og dermed gi en mer forutsigbar og tryggere situasjon for trafikantene.

Ved hjelp av intervjuer med fagpersoner i bransjen, filming av vegnettet, og en litteraturstudie, ble de nødvendige karakteristikkene til innretningen identifisert. Litteraturstudiet ga verdifull innsikt i hva som allerede eksisterer innenfor dette feltet, og hva som er under utvikling. Spesielt selvkjørende lastebiler, og varslingsvogner som kunne flyttes ved hjelp av fjernstyring, var av interesse. I tillegg ble det avdekket flere problemer knyttet til sikkerhet. Ulykker knyttet til bevegelig vegarbeid, både med og uten dødsfall, er dekket i flere uavhengige nyhetsartikler. Statens vegvesen har også publisert flere rapporter med temaanalyser av ulykker som i størst grad var knyttet til stasjonært vegarbeid. Autonom teknologi ble også dekket, noe som ga en bedre forståelse for fremtiden til teknologien, den økte bruken i sivile applikasjoner, og hvilken betydning den har for nye retningslinjer og reguleringer. Ved bruk av semi-strukturerte intervju ble det etablert en oversikt over dagens situasjon, hvilke utfordringer som er tilstede, og hva innretningen skal være i stand til å gjøre. Forskjellige vegstrekninger ble filmet, noe som ga innsikt i kompleksiteten i vegnettet, og belyste utfordringene en autonom innretning vil møte. Det ble utført en kartlegging av ulike autonome teknologier som finnes i dag, for å få en grov oversikt over hva som eksisterer. Denne mangler faglig tyngde.

Basert på litteraturstudien og intervjuene etablerte vi de nødvendige egenskapene innretningen skal ha med tanke på design, ytelse, og teknologi. De viktigste egenskapene innebærer en overkjørbar design, en driftstid på minst fire timer, elektrisk fremdrift med batterier, en toppfart på 15-20 km/h, og et godt synlig design ved bruk av LED-lys og sterke farger. Innretningen kan ha et potensial for økt effektivitet og redusert risiko knyttet til bevegelig vegarbeid, spesielt på to-felts fylkes- og riksveger. Det finnes utfordringer knyttet til den autonome teknologien, og hvordan den håndterer kompleksiteten i vegnettet, slik som kryss, fotgjengerfelt, og mangel på skulder. En fjernstyrt versjon ble evaluert til å være nyttig for en "proof-of-concept" studie, men mindre nyttig i bevegelig vegarbeid sammenlignet med en autonom versjon. Fremtidig arbeid bør inkludere mer forskning på autonom teknologi, i tillegg til å utføre en "proof-of-concept" studie for å evaluere fordelene og ulempene i en reell situasjon.

Mobile road work is a crucial and necessary part of keeping our roads at a satisfactory standard. This includes everything from roadside mowing and cleaning of ditches, to mounting of guardrails and washing tunnels. Contrary to stationary road work, the signage and other warning equipment has to be moved continuously to keep track with the progress of the road work. This is a time consuming and dangerous task, and is as a result often neglected. The increased distance between the sign and the road work will reduce the effect of the warning, and potentially cause dangerous situations. The proposed idea in this project is a self-driving sign which will replace the regular stationary sign. This device will follow the leading work vehicle with a certain distance depending on the situation. Using a standard road work sign, it will be easily recognizable, and have the option of using supplementary signs or variable signs to provide a safer, and more predictable experience.

Using interviews with individuals from the industry, video recording of the road network, and a literature review, the necessary characteristics of the device were identified. The literature review provided valuable insight into what already exists in this field and what is under development, notably self-driving trucks and remote controlled flaggers. In addition, several examples on problems with safety were revealed. Both fatal and non-fatal accidents with mobile road work vehicles are covered in many independent news reports. The Norwegian Public Roads Administration has also published reports covering accidents related to mostly stationary road work. Autonomous technology was also covered, providing more background on the future of the technology, its increased use for civilian applications, and what impact it has on policy. Using semi-structured interviews, an overview was obtained on the current conditions, which challenges are present, and what the device should be capable of. Video recording different stretches of roads provided insight in the complexity of the road network, and shed a light on what challenges an autonomous device will face. Another literature review was done on various autonomous technologies available today, to get a rough idea on what exists. This lacks professional standing.

Based on the literature study and interviews, this thesis established the necessary characteristics of the device in terms of design, performance, and technology. The main features include the ability for the device to be driven over by a vehicle, an operation time of at least four hours, battery electric propulsion, top speed of 15-20 km/h, and a very visible design using LED-lights and bright colors. The device could have the potential for increased efficiency and reduced risks related to mobile road work, especially on two-lane county and regional roads. There exists challenges with the autonomous technology, and how it can handle the complexity of the road network, such as intersections, crosswalks, and lack of shoulders. A non-autonomous version was evaluated as being valuable for a proof-of-concept study, but less usable in mobile road work compared to a fully autonomous version. Future work should include more research on autonomous technology, as well as conduct a proof-of-concept study to evaluate the benefits and disadvantages in a real life application.