Il Notiziario LASSTRE

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IL NOTIZIARIO LASSTRE

IN QUESTO NUMERO DEL NOTIZIARIO SI PRESENTANO ULTERIORI STUDI CONDOTTI CON IL SIMULATORE DI GUIDA IN REALTÀ VIRTUALE NELL’AMBITO DELL’INNOVAZIONE TECNOLOGICA CHE STA INVESTENDO LE INFRASTRUTTURE E I VEICOLI

Come anticipato sul Notiziario presentato sul fascicolo n° 138 Novembre/Dicembre 2019 (pag. 234), si illustrano qui le applicazioni su “veicoli automatici e connessi” che si prevede potranno circolare in sicurezza sulle future “Smart Road”. Il simulatore di guida in realtà virtuale dell’Università degli Studi Roma Tre si propone da sempre come un avanzato strumento tecnologico capace di assistere la progettazione e la gestione in sicurezza delle infrastrutture tramite interessanti ricerche e sperimentazioni. L’avanzamento tecnologico che sta investendo le infrastrutture ed i veicoli necessita sicuramente di strumenti idonei a testare soluzioni che possano risultare valide dal punto di vista teorico ma che non sempre nella realtà dimostrano la loro efficacia, e che ad oggi stanno rivoluzionando il concetto di veicolo tradizionale e il ruolo dell’uomo all’interno di esso. È questo il caso di applicazioni su veicoli automatici e connessi che da un lato potranno rappresentare il futuro della mobilità ma ad oggi devono essere necessariamente tarati, valutati e sperimentati per la loro ottimizzazione tecnologica prima della messa in esercizio. In questo senso, il simulatore di guida in realtà virtuale si propone come essenziale strumento per consentire le analisi in sicurezza di condizioni particolarmente complicate da riprodurre sul campo, capace di affiancarsi alle sperimentazioni dal vero che sono ad oggi consentite previo nulla osta delle autorità competenti. Alla luce di queste preliminari considerazioni, in questa edizione del notiziario si vogliono presentare le recenti attività che sono state intraprese negli ambiti citati e che rappresentano solo una selezione delle potenzialità che lo strumento offre a Ricercatori, Professionisti e Gestori. È, allo stesso tempo, necessario ricordare come l’indagine del comportamento dell’utente nelle condizioni che verranno presentate non sia l’unico ostacolo al raggiungimento della completa automazione, quindi alla messa in strada dei veicoli autonomi o connessi. Tra le maggiori difficoltà si annoverano infatti anche problemi di natura etica e giuridica. Ci si interroga su come, in caso di incidente, il sistema dovrebbe comportarsi, cioè se questo dovrebbe anteporre l’incolumità dei passeggeri a quella di soggetti terzi coinvolti nel sinistro, oppure se dovrebbe cercare di ottimizzare la soluzione per incorrere in meno danni possibili. Inoltre, ci si domanda di chi debba essere la responsabilità in caso di sinistro, se sul guidatore umano o sulla casa costruttrice del veicolo. Questi interrogativi sono al vaglio del sistema di gestione infrastrutturale e non sono, al momento, oggetto delle ricerche in atto. Al fine di una più semplice comprensione delle tematiche brevemente descritte vengono di seguito suddivise e presentate le applicazioni condotte prima rispetto alla guida automatica e poi alla guida connessa.

LA GUIDA AUTOMATICA

I recenti studi condotti in questo ambito rappresentano un importante e quanto mai attuale filone di ricerca intrapreso nel Dipartimento di Ingegneria dell’Università degli Studi Roma Tre che intende valutare, in primo luogo, gli effetti di un periodo di automazione sul comportamento dell’utente alla guida. In particolare, tra i principali obiettivi, emerge quello di capire se un periodo di guida autonoma (studiato in differenti configurazioni) abbia effetti sulla successiva ripresa dei comandi in termini di comportamento del driver e dei fattori legati alla distrazione piuttosto che alla riduzione dell’affaticamento alla guida. Il livello di guida autonoma implementato è stato quello convenzionalmente definito dalla SAE International “Livello 3” (con-

1. La Secondary task durante la fase di guida autonoma

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siderato il primo livello di vera e propria automazione in quanto il sistema è in grado di sollevare il guidatore dalla necessità di avere il controllo continuo dell’andamento longitudinale e laterale del veicolo). L’ambiente stradale simulato è stato progettato riproducendo un ambito viario extraurbano principale, poiché è questo il contesto in cui la guida autonoma dovrebbe vedere il maggior successo nel breve termine. Nella sperimentazione al simulatore, un sistema di supporto vocale annuncia il termine del periodo in guida autonoma poco prima che il driver approcci ad un restringimento della piattaforma stradale, da due ad una corsia per senso di marcia. In questo modo viene riprodotto il passaggio da un ambiente di guida extraurbano principale ad uno periurbano, caratterizzato dall’alternanza di aree industriali e centri abitati. Pertanto, gli eventi in risposta ai quali si è desiderato valutare le prestazioni dei driver sono tipici di uno scenario periurbano, mentre il tratto extraurbano principale è stato caratterizzato da due diverse modalità di guida, così come illustrato in seguito. Lo scenario implementato nel simulatore di guida si è esteso per circa 30 km ed è stato percorso da un campione di 50 driver per due volte a distanza di una settimana, per ridurre l’“effetto memoria”, in due configurazioni di guida differenti. Lo stesso scenario è stato infatti percorso una volta in guida completamente manuale, l’altra con un periodo in guida autonoma al quale è poi seguito un secondo tratto in guida manuale. In questo ultimo caso, parte del tratto extraurbano era caratterizzato da un periodo in guida autonoma “altamente automatizzata” durante il quale gli utenti erano invitati a impegnarsi in un “Secondary Task” (Figura 1), ossia un’attività secondaria, altamente coinvolgente e immersiva. Infatti, gli utenti sono stati dotati di un tablet e invitati a svolgere quiz a risposta multipla capaci di generare un elevato carico cognitivo, consentendo di ottenere una totale pausa dal compito di guida che in questo modo, da attività principale, passa ad essere quella secondaria. Nell’altro scenario invece l’intera tratta è stata guidata in modalità manuale. Nella seconda parte dello scenario, quella guidata in entrambe le prove in modalità manuale, sono stati implementati eventi ordinari ed imprevisti tipici di un contesto periurbano, utili ad analizzare le prestazioni dei driver e mettere in luce eventuali differenze di comportamento a valle di un periodo in guida autonoma. In particolare, ogni driver è stato chiamato a rispondere a due situazioni di car-following e tre diverse tipologie di attraversamenti pedonali. Dopo l’esecuzione della procedura di validazione dei dati, approfondite analisi statistiche sono state condotte sui dati provenienti dalle sperimentazioni effettuate sia sulle condizioni di car-following per analizzare le risposte dei driver in questo ambito caratterizzato da necessarie frenature di diverso livello. I risultati ottenuti dall’analisi degli eventi di attraversamento pedonale sembrerebbero suggerire un comportamento distratto nei driver provocato dal periodo di guida autonoma. Infatti, la pausa fornita dall’automazione sembrerebbe aver generato negli utenti un comportamento maggiormente imprudente con risposte agli eventi ritardate nel tempo. Per quanto riguarda invece i risultati ottenuti dall’analisi degli eventi di car-following con frenata del veicolo leader sembrerebbe che il periodo in guida autonoma generi anche in questo caso imprudenza nei driver portandoli ad approcciare il veicolo leader in maniera avventata e aggressiva. Inoltre, gli utenti a valle del periodo di automazione appaiono più distratti incorrendo in un maggior numero di tamponamenti rispetto allo scenario di guida completamente manuale. Tuttavia, in entrambe le situazioni analizzate sembrerebbe che nella maggior parte dei casi gli effetti negativi esposti si manifestino solamente in una prima fase a valle della ripresa dei comandi, testimoniando quindi che la guida autonoma potrebbe generare effetti negativi in termini di prestazioni degli utenti, ma concentrati solamente in una fase temporale preliminare. Tale ricerca evidenzia, quindi, la necessità di un periodo di riadattamento dei driver alla guida nella fase immediatamente post automazione.

LA GUIDA CONNESSA

Nell’ambito delle applicazioni che accompagneranno l’espansione tecnologica dei nostri veicoli si stanno sviluppando interessanti attività relative all’utilizzo di realtà aumentata, la cui efficacia, al fine del miglioramento della sicurezza con riferimento agli utenti deboli della strada, è stata valutata tramite il simulatore di guida. Quanto premesso si inserisce nell’ambito delle “moderne tecnologie” riferite ad una serie di sistemi, implementati sia a bordo dei veicoli sia lungo le infrastrutture stradali intelligenti (cosiddette “smart road”) ed aventi il compito di effettuare una connessione tra veicoli (tecnologia V2V “Vehicle to Vehicle”) ed anche tra veicoli ed infrastrutture (tecnologia V2I “Vehicle to Infrastructure”). Tali tecnologie permetterebbero agli utenti di conoscere in tempo reale le condizioni di traffico presenti lungo una determinata viabilità e di ottenere informazioni in merito alle azioni degli altri utenti della strada e, allo stesso tempo, di fornirle loro stessi. In particolare, grazie ad una serie di avvisi forniti ai vari drivers, in queste sperimentazioni è stato possibile analizzare se effettivamente tali sistemi abbiano un’influenza positiva in determinate condizioni considerate rischiose sia per gli utenti alla guida, sia per gli utenti deboli. La realtà aumentata è infatti quella tecnologia in grado di sovrapporre informazioni multimediali alla realtà su diverse tipologie di display come occhiali o parabrezza che supportano l’utente durante la circolazione. Grazie a queste tecnologie, infatti, è possibile integrare la realtà di guida attraverso una serie di dettagli che aumentano la quantità di dati forniti all’utente,

2. Lo studio del comportamento del driver in prossimità di un attraversamento pedonale

in relazione a una determinata situazione, e ne consentono una più ampia comprensione. Nell’ambito di diverse campagne di sperimentazione sono state ricostruite numerose situazioni critiche al fine di valutare l’efficacia dei sistemi innovativi su un’ampia casistica di eventi e scenari: • l’attraversamento pedonale: condizione che mette a repentaglio la sicurezza degli utenti deboli e che si presenta spesso in ambito urbano, sia in condizioni di buona visibilità sia in assenza della stessa; • la brusca frenata: situazione che, nella realtà, spesso innesca il fenomeno del tamponamento; • la presenza di un ciclista sulla carreggiata: condizione che in ambito extraurbano si presenta in numerosi casi e risulta rischiosa sia per l’utente debole sia per l’utente alla guida che è portato ad effettuare manovre in non totale sicurezza; • il sorpasso: manovra considerata critica specialmente per le infrastrutture extraurbane caratterizzate da una corsia per senso di marcia in cui il sorpasso deve avvenire necessariamente invadendo la corsia di senso opposto; • la svolta a sinistra: manovra che determina una grande quantità di sinistri stradali dovuti, spesso, all’errata percezione di velocità e distanza dei veicoli provenienti nella direzione opposta da parte dell’utente che deve effettuare la manovra. Gli eventi elencati, presentati in modo randomizzato all’interno dei numerosi scenari realizzati, sono stati valutati a seconda della presenza o meno di un sistema innovativo di realtà aumentata e per quest’ultimo sono state proposte, a seconda della condizione di studio, due o tre modalità di rappresentazione in modo tale da poterle confrontare tra loro e poter definire il sistema di realtà aumentata più efficace in termini di sicurezza stradale. Nell’ambito di questo notiziario maggior attenzione si pone su quegli eventi riguardanti la sicurezza degli utenti deboli della strada che fanno riferimento, dunque, alla presenza del ciclista sulla carreggiata ed agli attraversamenti pedonali, con pedone definito “visibile” o “nascosto”. Infatti, l’implementazione di

4. Il sistema di realtà aumentata per pedoni e ciclisti implementati nel simulatore sistemi di realtà aumentata ha riguardato sia il caso di attraversamento di pedoni “visibili”, quando il segnalamento ha consentito di evidenziare la presenza dell’utente debole e ha potuto far in modo che il driver potesse adottare un comportamento maggiormente cautelativo, che il caso di pedoni “nascosti” lungo il marciapiede intenti ad effettuare un attraversamento pedonale che, però, non risultava direttamente visibile all’utente alla guida a causa di elementi che ostacolavano la propria visuale. In entrambe le casistiche, gli obiettivi proposti sono stati ampiamente soddisfatti, in quanto sono state osservate delle riduzioni nelle distanze driver-pedone durante le fasi di rilascio dell’acceleratore e di pressione del freno. Dunque, grazie all’adozione di una maggiore sicurezza da parte dell’utente alla guida, egli non ha la necessità di arrestarsi completamente per concedere la precedenza al pedone. In conseguenza a ciò, sono stati evidenziati dei valori di letteratura come Time To Collision e di Time To Zebra maggiormente elevati nei casi caratterizzati dalla presenza della realtà aumentata, rispetto al caso di base. A seguito delle analisi conseguite, è possibile affermare che la realtà aumentata abbia offerto diversi benefici in termini di sicurezza stradale e che il miglior sistema di segnalamento fa riferimento ad un avviso di tipo solamente visivo. Infine, per quanto concerne l’interazione tra driver e ciclisti, dagli studi condotti sono emersi dei risultati positivi rispetto agli obiettivi proposti, in quanto l’utente, durante la manovra di sorpasso, ha mantenuto in media una distanza dal ciclista sempre superiore a 1,5 m e non ha invaso la corsia di senso di marcia opposto. Osservando il comportamento dei singoli utenti del campione, e dunque non facendo riferimento ai valori medi, è stato osservato inoltre che il segnalamento di realtà aumentata per l’evento “ciclista” ha prodotto risultati positivi in termini di sicurezza stradale e che il sistema innovativo più efficace tra quelli proposti fa riferimento all’unione di un avviso visivo con un avviso auditivo, in quanto quest’ultimo ha prodotto delle differenze significative nella percezione del rischio da parte dell’utente alla guida. Ancora una volta si è illustrata l’ampia versatilità del simulatore di guida per coadiuvare gli Esperti in valutazioni di sicurezza su tematiche avanzate associate allo sviluppo e all’ammodernamento che stanno accompagnando le infrastrutture stradali del Paese. n

3. Un sistema di realtà aumentata tramite proiezione su una parte ristretta del parabrezza (1) Ricercatore e Docente del Settore ICAR 04 “Strade, Ferrovie e Aeroporti” del Dipartimento di Ingegneria dell’Università degli Studi Roma Tre