Illuminazione stradale intelligente adattiva: sensore a infrarossi (PIR) rispetto a sensore radar

L'illuminazione stradale adattiva si riferisce ai lampioni che adattano l'illuminazione ai movimenti di pedoni, ciclisti e veicoli. I lampioni stradali intelligenti adattivi si illuminano automaticamente a un livello preimpostato solo quando viene rilevato un essere umano nelle vicinanze. Se non c'è nessuno in giro, i lampioni restano poco accesi. Di conseguenza, si risparmia energia, si riduce l'inquinamento luminoso e si riduce al minimo l'impronta di carbonio. Tutto questo senza compromettere la sicurezza pubblica.

Oggi sono disponibili due tipi di sistemi di illuminazione stradale adattiva: sistema basato su sensori a infrarossi o PIR (infrarossi passivi) e sistema basato su sensori radar. L'Università di scienze applicate di Münster ha condotto un progetto pilota per determinare quale sistema – PIR o radar – è più pratico da selezionare per progetti su larga scala.

Dalla città di Münster:

Progetto pilota con l'Università di scienze applicate di Münster

La continua innovazione nel campo delle attrezzature tecniche stradali, in particolare nella tecnologia dell'illuminazione, presenta nuove sfide per i responsabili delle decisioni quando si tratta di determinare il tempo e il tipo di investimenti orientati al futuro in 28,000 punti luce a Münster. Nel campo dell'illuminazione stradale pubblica, soluzioni innovative possono far risparmiare sui costi energetici. L'Ufficio per la mobilità e l'ingegneria civile mostra come questo può funzionare in futuro.

Se e in che misura l'ambiente possa essere alleviato dalle misure adottate dall'Ufficio per la mobilità e l'ingegneria civile della città di Münster nel settore dell'illuminazione stradale è stato discusso e elaborato in passato con il comune di Münster e l'Università di scienze applicate di Münster . Di conseguenza, è stato realizzato un progetto pilota in cui due sistemi di illuminazione stradale adattivi sono stati esaminati per la loro praticabilità al fine di poter selezionare la tecnologia più adatta per futuri progetti su larga scala.

L'obiettivo più importante del progetto pilota era riuscire a mantenere l'elevato livello di sicurezza stradale risparmiando allo stesso tempo energia. Inoltre, il dipartimento di ingegneria civile di Münster si sta impegnando per mantenere il primo posto ottenuto negli audit condotti dall'Istituto municipale di auditing della Renania settentrionale-Vestfalia, tra l'altro attraverso questo progetto, e per mettere alla prova le nuove tecnologie come pioniere nella costruzione di strade illuminazione. I progetti infrastrutturali negli spazi pubblici, in particolare, sono al centro dell'attenzione del pubblico, in quanto hanno un impatto diretto sulle abitudini di mobilità degli utenti. Le esperienze acquisite dagli utenti della strada con il nuovo sistema saranno incorporate nei progetti futuri.

Münster è una delle città con il più alto volume di traffico di biciclette in Germania, motivo per cui è stato realizzato un progetto pilota su un sentiero pedonale e una pista ciclabile nella città di Münster.

Tecnologia dei sensori per un'illuminazione su misura

La città di Münster sta già utilizzando i moderni sensori nel controllo del traffico, come il conteggio dei ciclisti e i semafori. In molte aree, i sensori consentono di adattare il flusso del traffico alle esigenze degli utenti della strada.

Nell'illuminazione stradale, la tecnologia dei sensori fornisce un importante contributo al risparmio energetico, ad esempio riducendo l'intensità della luce sui percorsi con poco traffico notturno.

Il fattore decisivo per l'utilizzo è il rilevamento degli utenti della strada senza errori e indipendente dalle condizioni meteorologiche. Ha lo scopo di garantire la sicurezza del traffico attraverso vedere ed essere visti senza sforzo, garantendo allo stesso tempo il senso di sicurezza degli utenti della strada attraverso un adeguato livello di illuminazione, soprattutto nelle aree con scarso controllo sociale.

Per analizzare se questi obiettivi possono essere raggiunti attraverso l'uso di sensori, è stata selezionata una pista pedonale/ciclabile lunga 680 m come pista di prova. Questo apre sia un centro scolastico che un centro commerciale e ha anche una funzione di collegamento. Il percorso rettilineo con pochi ingressi (linea ferroviaria parallela) offre condizioni di prova ideali, poiché i campi di rilevamento dei sensori sono relativamente facili da calibrare. Inoltre, le condizioni quadro per entrambi i sistemi sono le stesse sull'intero percorso di prova, il che semplifica il confronto. Sette luci con sensori radar sono utilizzate in una sezione della pista di prova e dodici luci con sensori a infrarossi in un'altra sezione. Qui è stata utilizzata la tecnologia dei sensori a basso costo per consentire progetti futuri nel campo dell'illuminazione stradale adattiva.

Valutazione del test

Non appena il volume di traffico diminuisce (ad es. quando il centro commerciale chiude), le registrazioni mostrano solo sporadiche commutazioni notturne. Utilizzando il sistema di sensori nell'illuminazione stradale lungo il percorso pedonale/ciclabile, si potrebbe ottenere un risparmio energetico del 70%. Ulteriori vantaggi sono i singoli circuiti (controllo singolo punto luce) e la possibilità di monitorare lo stato di funzionamento delle luci.

I risultati dei test in termini di sicurezza stradale e suscettibilità agli errori sono molto diversi.

Il sistema a infrarossi funziona in modo affidabile in questa applicazione, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche. Tuttavia, la commutazione errata causata da piccoli animali è presente e apparentemente non può essere completamente evitata nonostante l'algoritmo di calcolo appropriato. Le aree di rilevamento regolabili individualmente possono essere facilmente adattate alle condizioni prevalenti. Gli utenti della strada vengono regolarmente rilevati indipendentemente dalla loro velocità.

Il sistema radar utilizzato nel corso del progetto pilota funziona anche indipendentemente dalle condizioni meteorologiche. Tuttavia, i sensori radar reagiscono ai segnali Doppler indesiderati causati da alberi e cespugli che si muovono nel vento. Pertanto, è necessario eseguire un posizionamento accurato all'aperto e tagliare la vegetazione, il che comporta costi di manutenzione operativa. Inoltre, qui è possibile anche una commutazione errata da parte di piccoli animali.

I sensori radar devono essere migliorati in modo che l'illuminazione non si affievolisca a velocità di camminata da lenta a media. In considerazione dell'elevato numero di utenti della strada più anziani e del conseguente desiderio di accessibilità, l'illuminazione stradale deve reagire anche agli utenti della strada più lenti. Tuttavia, a causa del loro design, i sensori radar reagiscono solo a velocità di ca. 2.8 km/h, motivo per cui sono meno adatti ai marciapiedi rispetto ai sensori a infrarossi.

L'illuminazione stradale adattiva fornisce agli utenti un livello di illuminazione parzialmente più elevato e basato sulle esigenze all'interno di un nido d'ape a luce mobile. Questa reazione immediata all'utente supporta il senso di sicurezza.

Indagine sugli utenti della strada

È importante coinvolgere il pubblico nei progetti infrastrutturali (soprattutto con componenti innovativi). Pertanto, da un lato, le informazioni sono state fornite in loco con l'ausilio di pannelli informativi, la stampa e la home page della città e, dall'altro, le impressioni e le esperienze degli utenti sono state rilevate online e in loco per un periodo di quattro mesi. Ciò ha consentito agli utenti della strada di testare e valutare entrambi i sistemi in diverse condizioni meteorologiche.

Gli utenti valutano i sistemi come molto affidabili e considerano bilanciati il ​​tempo di combustione e la risposta del sistema. L'illuminazione e la visibilità fornite sono risultate buone e anche il senso generale di sicurezza è stato aumentato. Solo gli utenti della strada più lenti hanno criticato il fatto che le luci a volte fossero abbassate o che i sensori non si attivassero nemmeno.

Nel complesso, i risultati del sondaggio sono stati positivi. I vantaggi dei sistemi (come l'efficienza delle risorse e il miglioramento della sicurezza sociale) sono stati riconosciuti. Anche la disponibilità della città a testare nuove tecnologie su una pista di prova è stata ampiamente apprezzata.

I commenti negativi e critici chiariscono che anche gli utenti notano e mettono in discussione piccole cose. Da ciò si possono trarre due conclusioni importanti: da un lato, quando si introduce l'illuminazione adattiva è consigliabile creare un concetto informativo completo e di accompagnamento. D'altra parte, l'attenta impostazione delle aree del sensore e della durata della luce è di grande importanza per una percezione positiva. Come in altri settori della pianificazione del traffico e della tecnologia, qui vale il principio che l'infrastruttura deve essere comprensibile e autoesplicativa per gli utenti. Commutazione errata e impostazioni del sensore inadeguate provocano irritazione e ridotta accettazione.

Oltre al sondaggio tra gli utenti, sono state valutate anche le impressioni dei residenti. La maggior parte di questi sono da neutri a positivi in ​​relazione all'illuminazione adattiva. Il senso di sicurezza è aumentato, anche se sono stati notati errori di commutazione notturna.

Bilancio positivo

Fondamentalmente, i sensori sono stati in grado di convincere sia in termini di percezione dell'utente che di analisi degli errori. Altre aree di applicazione dell'illuminazione stradale adattiva, come le aree residenziali e commerciali, sono previste per il 2018. Qui, tuttavia, le aree di rilevamento sono molto più complesse, il che richiede ulteriori indagini.

Indipendentemente dal sistema scelto e dalle condizioni generali del tratto di percorso, si consiglia di impostare i sensori e calibrare i parametri con molta attenzione e di farne verificare la funzionalità mediante sopralluoghi e test.

Nel complesso, il bilancio è molto positivo, tanto che la città di Münster utilizzerà l'illuminazione stradale adattiva per i marciapiedi e le piste ciclabili di nuova progettazione.