Investigador principal: Bruno Benevit
Título original: Aplicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV) en seguridad vial, gestión del tráfico y de infraestructuras viales: avances y desafíos recientes
Autores: Fatma Outay, Hanan Abdullah Mengash y Muhammad Adnan
Lugar de la intervención: –
Tamaño de la muestra: 91 estudios
Sector: Economía del transporte
Variable principal de interés: Tráfico por carretera
Tipo de intervención: Drones
metodología: Revisión sistemática
Resumen
Los vehículos aéreos no tripulados, conocidos popularmente como drones, se utilizan ampliamente en aplicaciones de vigilancia y mejora en diversas áreas. El transporte terrestre es uno de los sectores que más se beneficia de esta herramienta. Este artículo presenta una revisión de los últimos avances en drones para el sector del transporte por carretera, destacando tres funcionalidades: mejora de la seguridad vial, monitorización del tráfico y gestión de infraestructuras. El artículo analiza los avances en algoritmos de visión artificial para la extracción de información de vídeos e imágenes captados por drones, relacionándolos con mejoras en las tres principales funcionalidades analizadas en el sector. Los autores también analizan las barreras asociadas a la implementación generalizada de drones y las posibles soluciones para superarlas.
- Problema de política
El uso de drones se ha popularizado en numerosos sectores, permitiendo realizar tareas con mayor seguridad y menores costos ambientales en comparación con las operaciones de aviación pilotada (OUTAY; MENGASH; ADNAN, 2020). En este contexto, el mercado de drones civiles y comerciales ha crecido a una tasa del 19% (JOSHI, 2019) y está asociado a al menos 100 empleos solo en Estados Unidos. Sus usos son diversos y abarcan áreas como el sector inmobiliario, los seguros, la agricultura, la salud y la monitorización.
En el sector del transporte, esta herramienta ofrece diversas soluciones para su mejora. En particular, esta tecnología permite la monitorización del tráfico y el comportamiento de los conductores mediante la captura de datos recopilados por cámaras instaladas en drones. Estos datos pueden utilizarse para diversos fines, como la vigilancia y el monitoreo, el reconocimiento de infracciones de tránsito, la asistencia en la gestión de la congestión vehicular, la optimización de las señales de tráfico y la extracción de trayectorias de vehículos para responder a preguntas de investigación relacionadas con la evaluación del riesgo de accidentes, entre otros.
Reconociendo las ventajas de esta tecnología, el Congreso de Estados Unidos ordenó la integración de pequeños drones en el espacio aéreo en 2012. Desde entonces, empresas como Amazon han comenzado a utilizarlos para realizar entregas. Esto ha impulsado un aumento en la financiación y la investigación sobre drones, especialmente en el sector del transporte. Por lo tanto, resulta relevante comprender cómo se utilizan los drones, sus ventajas, las barreras para su implementación y las áreas de mejora.
- Método
La metodología de este artículo se centró en la revisión de la literatura relacionada con el uso de drones en tres funcionalidades para el sector transporte: seguridad vial, monitoreo y gestión del tráfico y gestión de infraestructura vial.
Por lo tanto, los autores se propusieron recopilar y compilar todos los materiales relevantes disponibles en línea, incluyendo artículos de revistas, ponencias de congresos, documentos de políticas, informes técnicos, entregables de proyectos, capítulos de libros y páginas web. El alcance temporal de la búsqueda de artículos se extendió del 2000 al 2020 en las bases de datos SCOPUS y Google Académico. Los estudios obtenidos se seleccionaron en función de su relevancia para el tema específico del transporte.
A continuación, se resumió la literatura de investigación en tablas, destacando los casos con mayor número de estudios y destacando la evolución de los métodos y las tecnologías. Las patentes no se consideraron explícitamente en la revisión. Además, cabe destacar que la revisión se centró en aplicaciones realizadas por drones pequeños, generalmente equipados con hélices, que permiten el despegue desde cualquier punto, en lugar de drones de ala fija que requieren instalaciones como pistas de aterrizaje.
- Seguridad vial
La evidencia en la literatura sobre el uso de drones para la seguridad vial destaca dos áreas principales de aplicación: la investigación de accidentes y la evaluación de riesgos. En cuanto a la investigación de accidentes, la tecnología ha permitido avances significativos en la reconstrucción de escenas a partir de fotografías y vídeos capturados por drones. Si bien en el pasado existían desafíos relacionados con la captura de imágenes, como los ángulos de filmación y la altitud, la mejora de los drones y su tecnología ha logrado avances significativos. softwares El procesamiento de imágenes ha permitido una mayor precisión. Las metodologías para este propósito incluyen la planificación del vuelo, la recopilación y transferencia de datos, el procesamiento de imágenes para generar modelos 3D y la validación del sistema. A pesar de estas contribuciones, los estudios indican la necesidad de una implementación a gran escala y comparaciones entre diferentes sistemas para optimizar la reconstrucción de escenas.
En cuanto a la evaluación de riesgos, el uso de drones ha permitido realizar análisis detallados de las trayectorias de los vehículos, superando las limitaciones de los métodos tradicionales, como los ángulos fijos de las cámaras instaladas en estructuras físicas. Según los autores, estudios recientes han desarrollado algoritmos para identificar eventos peligrosos y evaluar el riesgo de colisión, incorporando medidas como el tiempo transcurrido hasta la colisión. Algunas propuestas utilizan múltiples drones y redes vehiculares para una monitorización más eficaz, mientras que otras invierten en sistemas de visión integrados para la detección automática de situaciones anormales. Además, se han identificado esfuerzos centrados en la priorización, con la adopción del modelado del terreno y la evaluación de las distancias de visibilidad en zonas críticas.
- Monitoreo y gestión del tráfico
En cuanto a la monitorización y gestión del tráfico, la literatura muestra que los drones han desempeñado un papel importante en la monitorización y gestión del tráfico, especialmente en el procesamiento de vídeo para la extracción de parámetros de tráfico. Esto se debe a los avances en algoritmos de visión artificial, como la extracción de características de imagen y el aprendizaje profundo.deep learningCon la llegada de la tecnología de drones, fue posible detectar vehículos, rastrear sus trayectorias y calcular parámetros como la velocidad, la densidad y el flujo. Los estudios iniciales utilizaban drones de ala fija, que eran grandes y costosos, pero los avances en la tecnología de drones rotatorios, más ligeros y asequibles, han ampliado sus aplicaciones (OUTAY; MENGASH; ADNAN, 2020). Estos dispositivos han permitido tanto la captura de imágenes como el análisis en tiempo real y otros tipos de análisis. digital fuera de línea..
Los drones también se han empleado en el análisis del flujo vehicular, contribuyendo al estudio de la geometría de las carreteras, el comportamiento del flujo y los modelos de seguimiento vehicular. Los datos extraídos de vídeos aéreos permiten realizar análisis como la aceptación de huecos en intersecciones, la identificación de ondas de choque en semáforos y la evaluación del rendimiento de las rotondas. Además, la aplicación de modelos de aprendizaje automático ha permitido comprender el comportamiento complejo del tráfico en escenarios urbanos dinámicos y congestionados. Estudios recientes también destacan el potencial del uso generalizado de drones ("enjambres") para capturar datos a gran escala, abarcando redes urbanas complejas y ofreciendo nuevas perspectivas para comprender la congestión y su propagación.
- Gestión de infraestructuras viales
El uso de drones en la gestión de infraestructuras viales se ha explorado en áreas como la inspección de puentes y la monitorización del estado del pavimento. En estas inspecciones, los drones ofrecen ventajas como ahorro de tiempo, reducción de interrupciones del tráfico y menor necesidad de equipos especializados. Los drones equipados con cámaras de alta resolución y tecnología de termografía infrarroja pueden identificar eficazmente daños estructurales y monitorizar el estado de los puentes. Los métodos avanzados de procesamiento de imágenes, como los algoritmos mejorados de detección de bordes y las redes neuronales profundas, han demostrado una mayor precisión en la detección de grietas y otros defectos. Por lo tanto, esta tecnología ofrece una alternativa más segura y económica a los métodos tradicionales (OUTAY; MENGASH; ADNAN, 2020).
En la monitorización de pavimentos, se utilizan drones para mapear superficies viales, identificar irregularidades y evaluar condiciones como grietas y deformaciones. La integración de imágenes captadas por drones con herramientas como el georradar y la fotogrametría ha arrojado resultados prometedores en la obtención de datos detallados sobre la infraestructura. Además, se han desarrollado algoritmos específicos para analizar nubes de puntos tridimensionales, lo que permite la reconstrucción de modelos digitales de carreteras y la detección de averías con alta precisión. A pesar de estos avances, los autores destacan que desafíos como la necesidad de una validación rigurosa del sistema y la complejidad técnica para aplicaciones a gran escala aún limitan la adopción generalizada de esta tecnología.
- Regulaciones, desafíos y lecciones en políticas públicas
En los últimos años, avances regulatorios, como los propuestos por la Unión Europea, han buscado armonizar el uso de drones y tecnologías asociadas en contextos urbanos. Sin embargo, el despliegue a gran escala de drones enfrenta desafíos significativos, especialmente relacionados con la regulación del espacio aéreo y las limitaciones tecnológicas. Las regulaciones a menudo exigen que los drones operen dentro del campo visual del operador e imponen restricciones de peso, altitud de vuelo y operaciones nocturnas, además de exigir capacitación y certificaciones específicas. Si bien algunos países, como España y Francia, han adoptado regulaciones más flexibles, la integración segura de los drones en entornos urbanos requiere avances en los sistemas de detección de fallas y condiciones climáticas adversas. Asimismo, es necesaria la adopción de plataformas tecnológicas para la gestión del tráfico aéreo, como el sistema basado en la nube implementado en China.
Además de los desafíos regulatorios, las limitaciones tecnológicas, como la corta duración de las baterías, también restringen el uso de drones. Se han explorado avances en baterías de litio y pilas de combustible de hidrógeno, así como el uso de energía solar, para aumentar la autonomía de vuelo. Simultáneamente, se han desarrollado algoritmos de planificación de rutas y optimización energética para maximizar la eficiencia de las misiones. Sin embargo, cuestiones como la ciberseguridad y la aceptación social siguen siendo un desafío, lo que pone de relieve la necesidad de enfoques que equilibren la automatización y la interacción humana en la gestión del tráfico aéreo.
La evidencia de la literatura sobre drones presentada en este artículo ayuda a comprender los desafíos y las posibles soluciones para su adopción a gran escala, aportando información para la formulación de políticas públicas que fomenten el uso seguro y eficiente de esta tecnología. A pesar de los desafíos técnicos y regulatorios, los drones tienen un gran potencial para aumentar la productividad y reducir los costos en el sector del transporte, transformando significativamente la seguridad, la monitorización y la gestión de la infraestructura vial.
Referencias
JOSHI, D. Usos y aplicaciones de la tecnología de drones comerciales, industriales y militares en 2020 y el futuroAvance del informe de investigación de Business Insider Intelligence sobre drones para la empresa. [sl: sn]. Consultado el 13 de enero de 2025.
OUTAY, F.; MENGASH, HA; ADNAN, M. Aplicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV) en seguridad vial, gestión del tráfico y de infraestructuras de carreteras: avances y desafíos recientes. Investigación de Transporte Parte A: Política y Práctica, v. 141, pág. 116-129, noviembre. 2020.
