SR-90

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Descrição do projecto

Descrição

SR-90 é um sistema para instalar no pavimento das vias de circulação rodoviárias, com elevação dinâmica e iluminação LED controladas em função da velocidade. Composto por detetor de velocidade, controlador e marcadores de estrada, com a funcionalidade de controlar a velocidade dos veículos em zonas criticas.

O sistema tem vários marcadores de estrada para que o condutor sinta a sua presença???? aquando da passagem e não tente passar ao lado - como acontece atualmente com as lombas (tornando-as, muitas das vezes, ineficientes). A sua elevação é feita em função da velocidade, tornando-se impercetível abaixo da velocidade requerida e agressiva acima dessa velocidade. Este controlo é o resultado de um algoritmo inteligente – função da velocidade dos veículos à aproximação da zona de controlo.

O controlador tem a função de receber a informação da velocidade dos detetores e transmitir as ordens relativamente à altura e à cor que deverão ter aquando da passagem do veículo.

SR-90 – o vencedor da Categoria de Segurança do Intertraffic Amsterdam Innovation Award 2018 - tem dois tipos de aviso para o condutor: elevar a sua altura acima do solo e iluminar-se em função da velocidade dos veículos que se aproximam.

Tem vários níveis de aviso:

- Velocidade adequada: o marcador de estrada está ao nível do solo e apresenta luz verde;

- Velocidade excessiva (inadequada por excesso): o marcador de estrada está um pouco acima do nível do solo e apresenta luz amarela;

- Excesso de velocidade (que supera os limites legais estabelecidos): o marcador de estrada está num dos seus níveis superiores acima do nível do solo e apresenta luz vermelha.

O foco desta pesquisa foi o processo que permitiu a elevação do marcador de estrada, mantendo todas as características mecânicas inerentes ao seu bom funcionamento.

Este sistema será instalado em locais em que é fundamental que os carros reduzam a velocidade aquando da sua passagem. Perto de escolas e em zonas com uma média elevada de acidentes causados por velocidades excessivas.

A técnica inerente ao projeto é única no mundo. Com efeito, não existe nenhum sistema dinâmico controlado por velocidade, associado aos marcadores de estrada. O grande desafio esteve na conceção do sistema mecânico de elevação do corpo principal do marcador de estrada, pelo facto de se pretender um sistema que resista ao alto impacto provocado pelos veículos e que possa funcionar a tensões e correntes provenientes de estações solares de energia elétrica.

 

PROBLEMA

Velocidades altas (isto é, conduzir acima do limite permitido) e inadequadas (dirigir rápido demais para as condições do momento, o que envolve o condutor, veículo, via e trânsito, mais do que o limite de velocidade) são quase universalmente reconhecidas como os principais fatores contribuintes tanto para o número, como para a gravidade das colisões rodoviárias. Inúmeras pesquisas identificaram claramente a velocidade excessiva/inadequada como um dos problemas mais graves nas estradas.

No contexto da Quarta Semana Mundial da segurança rodoviária da ONU, a Organização Mundial da Saúde publicou o relatório “Managing Speed”. O documento destaca que a velocidade excessiva e inadequada é um dos principais riscos para mortes e feridos no tráfego rodoviário.

Ocorreram 1,2 milhões de mortes na estrada em 2016. O estudo revela que o excesso de velocidade contribuiu para um em cada três acidentes de trânsito no mundo. Entre 40% e 50% dos condutores ultrapassam os limites de velocidade e homens jovens sob a influência de álcool estão mais suscetíveis a envolverem-se em acidentes de trânsito provocados por alta velocidade. Os acidentes de trânsito continuam a ser a principal causa de morte entre os jovens de 15 a 29 anos.

Os condutores não entendem os riscos envolvidos e, muitas vezes, as vantagens percebidas ao acelerar superam os problemas que daí podem resultar.

Quanto maior a velocidade, maior a distância necessária para parar um veículo e, portanto, maior o risco de ocorrer uma colisão. Isto porque, conforme a velocidade aumenta, o mesmo acontece com a distância percorrida durante o tempo de reação do condutor e a distância necessária para parar. Além disso, a alta velocidade, os efeitos dos erros dos condutores são amplificados. Numa colisão, quanto maior for a velocidade, maior é a quantidade de energia mecânica (cinética) que deve ser absorvida pelo impacto. Daí, existir maior probabilidade de lesões graves.

A reconstituição de acidentes permite determinar a velocidade dos veículos envolvidos nos acidentes, permitindo-nos saber que quando a velocidade duplica, as distâncias de travagem quadruplicam, a violência do impacto quadruplica e a probabilidade de sofrer acidentes graves ou fatais aumenta entre 8 e 16 vezes.

De acordo com um estudo realizado pela Universidade de Adelaide, por cada 5 km/h de aumento de velocidade duplica o risco de acidente. O risco de acidente ao circular a 80 km/h em vias urbanas, e equivalente a circular com 2.1 g/1 de álcool no sangue. Cada 5 km/h acima do limite correspondem em termos de risco de acidentes a 0.5 g/1 de taxa de alcoolemia.

Se um condutor a 120 km/h detetar um obstáculo, reagir e travar ficando junto ao obstáculo, colidirá com o obstáculo a uma velocidade entre 70 e 80 km/h que poderá ter consequências fatais.

O relatório divulgado pela OMS mostra que uma diminuição de 5% na velocidade média pode resultar numa redução de 30% em acidentes rodoviários fatais. Afirma ainda que um pedestre adulto tem menos de 20% de probabilidades de morrer se for atingido por um veículo que circule a menos ed 50 Km/h. Se a velocidade for de 80 Km/h, o risco sobe para quase 60%.

O efeito túnel demonstra que quando a velocidade aumenta o campo visual diminui, apresentando sérios riscos em particular em ambiente urbano ou em estrada nacional, em que o condutor deixa de conseguir visualizar outros veículos ou pessoas que se aproximem. Por exemplo tipicamente o angulo de visão passa de 100 graus a 40 km/h a 30 graus a 130 km/h.

Os acidentes rodoviários causam consideráveis perdas pessoais para as vitimas e as suas famílias, e económicas para as nações como um todo. Estes gastos surgem do custo do tratamento (incluindo a reabilitação e investigação de incidentes), bem como da redução/perda de produtividade para aqueles que morreram ou ficaram inválidos devido aos seus ferimentos, e para os membros da família que precisam de se afastar do trabalho para cuidar dos feridos. Uma estimativa de 2000 sugere que o custo económico dos acidentes rodoviários foi de aproximadamente US $518 bilhões.

De acordo com a ONU, as estimativas indicam que os prejuízos relacionados com estas fatalidades custam aos países entre 3% e 5% do seu Produto Interno Bruto (PIB).

Por isso, a ideia da OMS é criar medidas para ajudar a prevenir mortes e lesões causadas por acidentes relacionados com a velocidade excessiva ou inadequada, para tornar as populações mais saudáveis e as cidades mais sustentáveis.

 

OBJECTIVOS A ALCANÇAR

O principal objetivo do SR-90 é diminuir o excesso de velocidade e as velocidades inadequadas nas zonas urbanas/estradas nacionais.

Entre as medidas de gestão da velocidade sugeridas pela OMS, estão a construção ou modificação de vias para incluir recursos que moderem o tráfego, tais como rotundas e obstáculos de velocidade – como o marcador de estrada SR-90 - e estabelecer limites de velocidade adequados à função de cada via, rua ou estrada.

A utilização do SR-90 irá declinar acentuadamente as taxas de acidentes rodoviários e, consequentemente, as vitimas com ferimentos graves diminuirá, assim como os gastos económicos que daí derivam.

É imperativo consciencializar os condutores (os jovens e os mais experientes) sobre os perigos da velocidade em excesso ou inadequada nas diferentes vias.

Com este projeto pretende-se contribuir com mais uma solução sustentável para a resolução dos problemas dos atropelamentos e do excesso de velocidade. O objetivo é desenvolver um sistema que será instalado no pavimento das vias de circulação rodoviárias, com elevação dinâmica e iluminação LED controladas em função da velocidade, composto por detetor de velocidade, controlador e marcadores de estrada, com a funcionalidade de controlar a velocidade dos veículos em zonas criticas, reduzindo concomitantemente os atropelamentos nas zonas mais sensíveis.

Esta solução vai ao encontro do preconizado no programa europeu “Cars 2020” do âmbito do projeto Horizonte 2020, onde um dos pilares diz respeito ao investimento em l&DT na melhoria da segurança rodoviária, neste caso pelo cruzamento das indústrias de mobilidade com a eletrónica e TIC, promovendo a proteção infraestrutura­a-veículo (I2V). Esta é também uma área de especialização coletiva identificada pela estratégia regional de especialização inteligente.

 

ESTADO DA ARTE

Os níveis de velocidade podem ser afetados pelo desenvolvimento de infraestruturas seguras, como por exemplo, a modificação do ambiente rodoviário para reduzir a velocidade dos veículos e do fluxo de tráfego, proporcionando assim uma proteção contra acidentes e reduzindo taxas de lesões.

As chamadas medidas de tráfego-calmante têm sido amplamente utilizadas para reduzir a frequência de acidente em muitos países desenvolvidos. Estes incluem a instalação de medidas de redução de velocidade física, tais como rotundas, mudanças verticais na estrada (por exemplo lombas de velocidade), mudanças horizontais na estrada (tais como estreitamentos estrada ou bandas sonoras).

A introdução de lombas nas estradas portuguesas, qualquer que seja o seu tipo, oferece problemas muito específicos, que geralmente não são analisados.

Este tema foi estudado por João Alves e de seguida procedemos à apresentação das suas conclusões publicadas no artigo “Código da Estrada: Lombas artificiais no asfalto – questões.

Em Portugal, assim como em muitos países do mundo, as áreas residenciais exclusivas são raras, o comércio, indústria e serviços coexistem nos mesmos espaços, a maioria dos pavimentos nas localidades encontram-se muito deteriorados e troços com centenas de metros encontram-se há muito dotados de outros dispositivos (semáforos, passagens aéreas, bandas cromáticas etc).

Porém, neste caso é preciso articular medidas de tráfego-calmante com a sua aplicação com o urbanismo existente, a política de transportes públicos, a mobilidade urbana e o ordenamento e preservação do meio ambiente. Atentos os impactos negativos, torna-se urgente encontrar uma alternativa para as lombas.

Analisando as vantagens e desvantagens da instalação de lombas nas estradas.

Vantagens:

- Reduzido custo face a outros meios de acalmia de tráfego, tais como, radares, semáforos e modificação do traçado de vias.

- Carácter permanente da proteção, ao contrário dos radares ou policiamento.

- Redução da velocidade dos veículos ao aproximarem-se das lombas.

Desvantagens:

- Aumento do ruído (poluição sonora).

É um facto notório que um veículo que circula a uma velocidade constante, em piso liso, produz menor ruído que um veículo que é obrigado a travar, reduzir a velocidade, embater com as rodas na lomba e acelerar novamente.

- Perigo de aquaplaning (a formação de lençóis de água e a dificuldade no seu escoamento em locais onde se encontram implantadas é frequente).

- Aumento da poluição atmosférica e do consumo de combustível (a manutenção de uma velocidade constante é a chave para obter reduzidos consumos e baixas emissões de poluentes).

- Produção de impactos, vibrações no solo e danos em edifícios (os passeios são geralmente estreitos o que implica que as lombas fiquem junto aos prédios, o que acaba por causar micro sismos nos edifícios).

- Danos em viaturas (em geral a referência a danos resultantes da contínua passagem em lombas reportam-se a: desgaste prematuro dos pneus, suspensão, apoios do motor e travões; perda de calibragem dos pneus e alinhamento da direção; possíveis danos estruturais em certos veículos pesados tipo autotanque; possível disparo de airbags se o embate na lomba for violento; desvio de tráfego)

-  Redução de veículos que circulam nessa rua e a sua deslocação para ruas adjacentes onde não existem lombas.

- Atrasos e danos em veículos de socorro (ambulâncias, bombeiros) e perigo para acidentados e doentes (esta é uma das principais razões para a exclusão da sua aplicação nos itinerários de acesso a hospitais e centros de saúde. No que respeita a veículos de bombeiros, geralmente veículos pesados com autotanque, devido ao peso e aos equipamentos que transportam, o condutor praticamente tem que parar para transpor a lomba, sob pena de danificar o equipamento devido ao embate e “salto” dos rodados traseiros (o designado efeito de “bottoming out”).

Outras questões

Quando colocadas em série são perigosas para veículos de duas rodas dada a possibilidade de provocarem despistes. Na realidade, nalguns casos, como uma lomba parece não resultar, colocam-se duas ou três distanciadas um metro, ou então, em vez de colocar uma de 3 cm, substitui-se por uma de 7 cm.

- Perda de fluidez do tráfego

- A existência de produtos «cópia» no mercado, isto é, face ao sucesso do produto desenvolvido por uma multinacional, seguiram-se imitações do original, vendidas a metade do preço.

 

PROGRAMAÇÃO

Trata-se de um sistema que comporta:

Software

Software que é univocamente um item exclusivo, pelas suas características únicas e inovadoras, que só pode correr pendurado a arquitetura de hardware propositadamente desenvolvida. Trata os inúmeros tópicos que garantem a funcionalidade e estabilidade de toda aplicação, tais como processamento de imagem, em cenários de luminosidade adversos, do envio de um pequeno vídeo e também organizará um registo de dados, erros, falhas e exceções, que ficarão disponíveis a utilizadores cadastrados. O Software feito de raiz assenta em algoritmos de reconhecimento de vídeo, baseado em redes neuronais e soluções heurísticas, com capacidade de aprendizagem com recurso a base de dados local no próprio ambiente do hardware. Ao nível do software do microcontrolador, tivemos os seguintes desafios implícitos: um rápido processamento da informação enviada pelos sensores (radar micro-onda ou imagem) e posterior atuação nos marcadores de estrada. Sendo por isso bastante importante a otimização do código fonte gerado para evitar possíveis bugs, bloqueios no processador.


Hardware


Hardware especifico que obrigou à investigação pura já que o conceito pretendido é inexistente no mercado. Todos os esforços de desenvolvimento foram canalizados para a conceção de um produto, com eficácia de 100%, decisão rápida e fácil implementação. A solução comporta vários tipos de tecnologia, desde das câmaras de vídeo a microcontroladores de processamento digital de sinal de última geração (circuitos eletrónicos de muito baixo consumo).


Componente mecânica


Componente mecânica focou-se na durabilidade das peças e toda a construção do sistema elevatório. O grande desafio do sistema elevatório foi não colocar qualquer sistema pneumático de alimentação.

Os aspetos sensíveis da tecnologia e os desenvolvimentos mais significativos verificam-se ao nível:

- da idealização de um sistema elevatório;

- da aquisição da imagem e as questões que se prendem com a captação e produção da mesma por diversos sensores;

- do desenvolvimento do algoritmo de processamento da informação e medição da velocidade;

- da programação do sistema de controlo.

 

EQUIPA TÉCNICA

A equipa do projeto é polivalente e muito experiente em processos idênticos, com um passado rico em projetos de l&D, tendo ganho uma experiencia importante e uma perceção clara das dificuldades e condições necessárias ao êxito deste tipo de projeto.

A equipa interna é composta por 4 elementos, todos licenciados, dos quais um é doutorado em visão computacional. A equipa é formada por:

- Engenheiro licenciado em eletrotécnica, com diversas especializações em microcontroladores e energia renováveis;

- Engenheiro doutorado em visão computacional e mestrado (pós-Bolonha) em eletrónica, especialista em visão computacional, bases de dados e layout PCB

- Engenheiro mestrado (pós-Bolonha) em eletrónica, especialista em conceção de hardware, desenho de circuitos impressos, prototipagem, programas de microcontroladores;

- Engenheiro licenciado em eletrotécnica, especialista em técnicas avançadas de computação. computação gráfica, comunicação de dados, processamento digital de sinais.

A equipa externa do Instituto Superior de Engenharia do Porto é composta por 3 elementos, todos licenciados em mecânica.

- Professor doutorado e especialista em Tecnologias da Produção, licenciado em Engenharia mecânica. Especialista em mecatrónica, prototipagem rápida e tecnologias de fundição

- Professor doutorado em engenharia mecânica, especialista em mecatrónica, projetos mecânicos e biomecânica;

- Técnico assistente mestrado engenharia mecânica.

 

PROPOSTAS DE AÇÕES PARA O SEGUIMENTO E ATUALIZAÇÃO CONTÍNUA DO PROJETO

Como o dispositivo que se pretende desenvolver é inovador, representa um considerável avanço cientifico e tem aplicação industrial (a invenção é passível de consumo e produção em serie), a SERNIS irá optar por requerer a proteção do modelo de utilidade nos países estratégicos, atendendo à eficácia da proteção, limite geográfico e aos custos associados. O objetivo é proteger o conjunto de direitos de propriedade intelectual que visam reprimir a concorrência desleal.

O que se pretende é registar a patente em Portugal, e posteriormente expandir para União Europeia, Estados Unidos da América e Brasil (pelas vias nacionais destes dois últimos países).

Como a SERNIS opera no mercado nacional e internacional, a necessidade de registo de patentes tem sido para vez mais interiorizada como um fator prioritário pela gestão da empresa. Não basta unicamente criar é também preciso tempo e proteção, fatores implícitos numa patente, para que as ações comerciais possam surtir os efeitos desejados.

O registo internacional desta patente integra a estratégia de inovação que é o principal motor de criação de riqueza pela SERNIS.

A técnica servirá para muitas outras aplicações, nomeadamente ao nível dos marcadores de estrada instalados em países com invernos mais rigorosos, onde os limpa-neves são um problema pela sua elevação. Nestes casos, ordens poderão ser dadas para baixar os marcadores aquando da passagem das máquinas limpa-neves.

Poderão também ser equacionados sistemas para vídeo vigilância, com câmaras integradas nos marcadores de estrada e que apenas levantam em caso de necessidade.

O facto da elevação poder ser controlada, nomeadamente pela velocidade captada dos veículos, constitui um potencial muito grande no controlo de tráfico com aplicações diretas ao nível do ITS e consequentemente das cidades inteligentes. Os marcadores poderão ser ativados (elevados) apenas em algum horário crítico de controlo de tráfico. O seu controlo poderá estar associado a fluidez de trânsito.

A conjugação da altura do marcador com o sistema de iluminação dinâmico, constituirá sem dúvida, uma mais valia na resolução efetiva de spots negros nas estradas de todo o mundo. 

 

PRÉMIOS

O SR-90 – o Sistema Inteligente para Redução de Velocidade Física – desenvolvido pela SERNIS foi várias vezes premiado nacional e internacionalmente pelo seu valor inovador.

 

2018

Vencedor da Categoria de Segurança do prestigiado Intertraffic Amsterdam Innovation Award 2018 


A SERNIS foi a primeira empresa portuguesa a vencer o mais conceituado prémio a nível mundial de Segurança Rodoviária.

De entre mais de 60 inscrições mundiais de alta qualidade, a SERNIS Soluções Tecnológicas recebeu 2 nomeações entre os 15 finalistas - pelas suas soluções SR-90 (categoria Segurança) e IMAPARK (categoria Estacionamento), acabando por ser vencedora da Categoria de Segurança.

O júri do Intertraffic Amsterdam Innovation Award 2018 incluiu o Dr. Peter van der Knaap (Presidente do Júri), Diretor Executivo – SWOV e do Instituto de Pesquisa de Segurança no Trânsito (NL), Jorrit Weerman, CEO - Parking Network (NL) e Dr. Ir. B.J.C.M. (Ben) Rutten, Gestor de Programa - Área Estratégica Mobilidade Inteligente Universidade de Tecnologia de Eindhoven (NL).

Aquando da premiação, o presidente do júri, Peter van der Knaap disse que "Este é um conceito verdadeiramente inovador para a redução da velocidade física de veículos motorizados em zonas de velocidade controlada", acrescentando ainda que “O júri ficou impressionado com o design e o preço relativamente acessível do sistema e com a alegação de que a superfície não é muito escorregadia para motociclos ou veículos que estejam a travar. Este aspeto, juntamente com a necessidade óbvia de evitar que os condutores se desviem dos marcadores de estrada, tornando as “guinadas” impossíveis requer uma boa consideração dos locais para uso inicial.”

 

2016

Vencedor da Medalha de Ouro nos prémios de inovação do 44° Salão Internacional de Invenções – Genebra, Suíça

A SERNIS foi a única representante nacional na feira e apresentou 3 inventos de aplicação à escala global inseridos num espírito de responsabilidade social e na sua principal área de intervenção, a Segurança Rodoviária.

O SR-90 foi premiado com a Medalha de Ouro pelo seu elevado grau de inovação, totalmente díspar das soluções existentes e envolvendo domínios de conhecimento diversos: mecânica; sistemas elevatórios sem corrente de energia associada; visão computorizada; produção de algoritmos específicos. Isto torna o software num item exclusivo, pelas suas características únicas e inovadoras; arquitetura de hardware propositadamente desenvolvida; processamento de imagem; aprendizagem com recurso a base de dados local no próprio ambiente do hardware; soluções sustentáveis energeticamente, etc.

 

Vencedor do Grande Prémio da Associação de Inventores da Alemanha

O Grande Prémio da Associação de Inventores da Alemanha é o prémio mais prestigiado (e desejado) ligado às invenções e patentes.

A Associação de Inventores da Alemanha resolveu entregar o grande prémio à SERNIS por considerar que o SR-90 representa um considerável avanço cientifico e tem aplicação industrial (a invenção é passível de consumo e produção em serie).

O facto de a elevação poder ser controlada, nomeadamente pela velocidade captada dos veículos, constitui um potencial muito grande no controlo de tráfico com aplicações diretas ao nível do ITS e consequentemente das Smart Cities. Os marcadores poderão ser ativados (elevados), por exemplo, apenas num horário crítico de controlo de tráfico. O seu controlo poderá estar associado a fluidez de trânsito.

A conjugação da altura do marcador com o sistema de iluminação dinâmico, constituirá sem dúvida, uma mais valia na resolução efetiva de spots negros nas estradas de todo o mundo.

A transversalidade a vários domínios do conhecimento, da qual resultou uma tecnologia não existente, com a possibilidade de se constituir uma nova de gama de produtos dentro do mesmo conhecimento. Assim como o facto do SR-90 ser um produto de aplicação à escala global inserido num espírito de responsabilidade social, levaram à atribuição de vários prémios mundiais e nacionais na área da Responsabilidade Social e Inovação:

 

Atribuição do Prémio Especial de Inovação pela ERINET (Alemanha)

Atribuição do Prémio pelo alto nível científico e tecnológico das invenções apresentadas na 44ª Exposição Internacional de Invenções de Genebra (nas quais se inclui o SR-90) pelo Ministério da Educação e Ciência da Federação Russa

 

Atribuição do Prémio Especial de Inovação Social pela UNION of Inventors (Marrocos)

Atribuição do Prémio especial para contribuição para a inovação na área de Responsabilidade Social pela APICIS - Associação dos inventores e criativos do inventor português

O SR-90 encontra-se ainda neste momento, na posição de candidato ao Prémio Inovação Segurança Rodoviária do ACP (Automóvel Clube de Portugal).

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