車両インフラ統合(VII)は、「コネクテッドロードウェイ」または「車両とあらゆるもの」(V2X)技術としても知られており、[ 1 ] [ 2 ]米国運輸省のイニシアチブで、道路車両と周囲の環境を接続する技術を開発することで道路の安全性を向上させることを目的としています。この開発は、輸送工学、電気工学、自動車工学、テレマティクス、コンピュータサイエンスなど、いくつかの分野を活用しています。VIIは特に道路輸送を対象としていますが、他の輸送モード向けにも同様の技術が開発されています。たとえば、航空機は自動誘導のために地上ビーコンを使用することがあり、これにより自動操縦士が人間の介入なしに飛行機を操縦できるようになります。
VIIの目標は、車両(車載機器、OBE経由)と路側インフラ(路側機器、RSE経由)間の通信リンクを確立し、輸送システムの安全性、効率性、利便性を向上させることです。考えられる2つのアプローチは、 5.9GHz帯での専用短距離通信(DSRC)リンクの広範な展開と、セルラー通信(C-V2X)です。これらの方法のいずれも、車両間(V2V)および車両とインフラ間(V2I)の通信を可能にします。[ 1 ]
この取り組みには3つの優先事項があります。
現在の自動車安全技術は、主に車載レーダー、ライダー、ソナーシステムに依存しています。[ 3 ]この技術により、例えば、車両の前方または後方の障害物を監視し、必要に応じて自動的にブレーキをかけることで、追突事故を減らすことができます。しかし、この技術は、特に斜め衝突や左折衝突、例えば、正面衝突が差し迫っているときに運転者が車両の制御を失うような場合において、車載レーダーの感知範囲によって制限されます。現在の技術で対処される追突事故は、一般的に、斜め衝突、左折衝突、正面衝突よりも深刻度が低いものです。
VIIは、道路車両と周囲のすべての車両との間の直接的な通信リンクの開発を促進し、車両の速度や向き、運転者の認識や意図に関する情報の交換を可能にします。このリアルタイムの情報交換により、操舵、減速、ブレーキなどの自動緊急操作をより効果的に行うことができます。VIIは、周囲の車両認識に加えて、車両と道路インフラとの間の通信リンクも促進します。このようなリンクにより、リアルタイムの交通情報の改善、渋滞管理の向上、車両へのフィードバックが可能になります。
既存のVII(車両識別情報)の実装では、車両搭載センサーが道路標識や路面標示を認識して反応し、認識された指示に従って車両のパラメータを自動的に調整します。しかし、この情報は路側ビーコンを介して取得したり、すべての車両がアクセスできる中央データベースに保存したりすることも可能です。
VIIシステムを導入することで、車両同士が連結されます。これにより、車両間の車間距離を短縮できるため、道路上の空きスペースが減り、車線あたりの容量が増加します。車線あたりの容量が増加すれば、結果として車線数を減らすことが可能になり、道路拡幅による影響に対する地域住民の懸念を解消できる可能性があります。VIIは、車両群を追跡することで正確な信号制御を可能にし、交通量、密度、旋回動作などのリアルタイム交通データを活用することで、正確なタイミング制御を実現します。
リアルタイムの交通データは、新しい道路の設計や既存システムの改修にも活用できます。このデータは、正確な出発地・目的地調査や旋回交通量の計測に利用でき、交通予測や交通運用に役立てることができます。また、このような技術は、交通技術者が問題に対処する際の改善につながり、データの取得と収集にかかるコストを削減することにもなります。VII技術のもう一つの可能性は、有料道路化です。これにより、道路の自動料金徴収が可能になります。リアルタイムの状況に基づいて、目的地までの最低コスト、最短距離、または最速ルートを概説するデータを、車載ディスプレイにまとめて道路利用者に送信できます。
ある程度、こうした方向性の結果は、GPS、携帯電話信号、車両ナンバープレートを利用して世界中で実施された試験で達成されています。GPSは多くの新型高級車で標準装備になりつつあり、ほとんどの新型低価格・中価格帯車ではオプションとなっています。さらに、多くのユーザーは追跡可能な信号を送信する携帯電話(GPS対応の場合もある)も所有しています。携帯電話は既に緊急対応のために追跡可能です。しかし、 GPSと携帯電話の追跡は、完全に信頼できるデータを提供するものではありません。さらに、車両に携帯電話を統合することは非常に困難な場合があります。携帯電話からのデータは有用ではありますが、運転に集中するよりも携帯電話を見る傾向があるため、運転者にとってリスクを高める可能性さえあります。自動ナンバープレート認識は大量のデータを提供できますが、既存の技術では、道路を通行する車両を継続的に追跡することは困難です。今日の機器は、データ取得や、取り締まりや料金徴収などの機能のために設計されており、車両や運転者に応答するためのデータを返すようには設計されていません。それでも、 GPSはVIIシステムの主要コンポーネントの1つとなるでしょう。[ 4 ]
VIIアーキテクチャは、個々の車両の識別を防止するように設計されており、車両とシステム間のすべてのデータ交換は匿名で行われます。車両とOEMや料金徴収員などの第三者との間の交換は行われますが、ネットワークトラフィックは暗号化されたトンネルを介して送信されるため、VIIシステムでは解読できません。2006年の時点では、法執行機関や国土安全保障省とのデータ共有はシステム設計に含まれていませんでした。[ 5 ]
VIIの導入における大きな課題の一つは、システムを初期段階でどのように構築するかという問題である。車両への技術搭載、各交差点での通信および電力供給にかかる費用は莫大なものとなる。
この技術の普及に関して考慮すべきもう一つの要素は、ユニットの更新と保守方法です。交通システムは非常に動的であり、毎日新しい交通規制が導入され、毎年道路が建設または補修されています。車両搭載型のオプションはインターネット(できれば無線)経由で更新できますが、その後、すべてのユーザーがインターネット技術にアクセスできる必要が生じる可能性があります。
あるいは、受信機を全車両に設置し、VIIシステムを主に路肩に設置すれば、情報を中央データベースに保存できる。これにより、担当機関はいつでも最新情報を発信できる。これらの情報は、通行するドライバー向けに路肩のユニットに配信される。運用面では、この方法は現在最も効果的であると考えられているが、当局にとってはコストが高い。
ユニットのセキュリティも懸念事項の一つであり、特に一般市民の受容性という問題を考慮すると、その重要性は増す。車両内部に設置されているか、道路脇に設置されているかにかかわらず、犯罪者はVIIユニットを改ざんしたり、取り外したり、破壊したりする可能性がある。
磁石、電気ショック、悪意のあるソフトウェア(ウイルス、ハッキング、妨害など)は、車両内部に設置されているか路肩に設置されているかに関わらず、VIIシステムに損害を与えるために使用される可能性がある。
現在の研究と実験の多くは米国で行われており[ 6 ]、自動車メーカー(フォード、ゼネラルモーターズ、ダイムラークライスラー、トヨタ、日産、ホンダ、フォルクスワーゲン、BMW)、ITサプライヤー、米国の連邦および州の運輸省、専門家団体からなる車両インフラ統合コンソーシアムを通じて調整が確保されている[ 7 ] 。ミシガン州[ 8 ]とカリフォルニア州[ 9 ]で試験が行われている。
現在、米国主導のイニシアチブ[ 10 ]の下で開発されている具体的なアプリケーションは以下のとおりです。
2007年半ば、デトロイト近郊に約20平方マイル(52平方キロメートル)のVII環境が構築され、20種類のVIIプロトタイプアプリケーションのテストが行われた。複数の自動車メーカーも、独自のVII研究と試験を実施している。