Investigador responsable: Bruno Benevit
Título original: Aplicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV) en seguridad vial, tráfico y gestión de infraestructuras viarias: Avances y desafíos recientes
Autores: Fatma Outay, Hanan Abdullah Mengash y Muhammad Adnan
Lugar de intervención: -
Tamaño de la muestra: 91 estudios
Sector: Economía del Transporte
Variable de Principal Interés: Tráfico Vial
Tipo de Intervención: Drones
Metodología: Revisión sistemática
Resumen
Los vehículos aéreos no tripulados, conocidos popularmente como drones, son muy utilizados para vigilar y mejorar diversas áreas. El transporte terrestre representa uno de los sectores que más se beneficia de esta herramienta. Este artículo presenta un repaso a los últimos avances en drones para el sector vial, destacando tres funcionalidades: mejora de la seguridad en las carreteras, seguimiento del tráfico y gestión de infraestructuras. El artículo analiza los avances en algoritmos de visión por ordenador para extraer información de vídeos e imágenes captadas por drones, relacionándolos con mejoras en las tres principales funcionalidades analizadas en el sector. Los autores también analizan las barreras asociadas con la implementación generalizada de drones y las posibles soluciones para superarlas.
El uso de drones se ha popularizado en muchos sectores, permitiendo realizar tareas de forma más segura y con menores costos ambientales en comparación con las operaciones de aviación pilotadas (OUTAY; MENGASH; ADNAN, 2020). En este contexto, el mercado de drones civiles y comerciales ha crecido a un ritmo del 19% (JOSHI, 2019), estando asociado a al menos 100 mil empleos solo en Estados Unidos. Sus usos son diversos, abarcando áreas como el inmobiliario, seguros, agricultura, servicios de salud y vigilancia.
En el sector del transporte, esta herramienta aporta una serie de soluciones de mejora. En particular, esta tecnología permite monitorear el tráfico y el comportamiento de los conductores mediante la captura de datos recopilados por cámaras instaladas en drones. Estos datos se pueden utilizar para diversos fines, como vigilancia y seguimiento, reconocimiento de infracciones de tráfico, ayuda a gestionar la congestión del tráfico, optimización de señales y extracción de trayectorias de vehículos para responder preguntas de investigación relacionadas con la evaluación de riesgos, entre otros.
Al observar las ventajas de esta tecnología, el Congreso de los Estados Unidos exigió en 2012 la integración de pequeños drones en el espacio aéreo. Desde entonces, empresas como Amazon han empezado a utilizarlos para las entregas. Como resultado, ha habido una expansión de la financiación y la investigación sobre drones, especialmente en el sector del transporte. Por lo tanto, se vuelve importante comprender cómo se utilizan los drones, sus ventajas, barreras para su implementación y áreas de mejora.
La metodología de este artículo se centró en revisar 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 intentaron recopilar y compilar todos los materiales relevantes disponibles en línea, incluidos artículos de revistas, conferencias, documentos de políticas, informes técnicos, entregables de proyectos, capítulos de libros y páginas web. El alcance temporal de la búsqueda de artículos consideró el período de 2000 a 2020 en las bases de datos SCOPUS y Google Scholar. Los estudios obtenidos fueron seleccionados en función de su relevancia para el tema específico del transporte.
Posteriormente, la literatura de investigación fue resumida en tablas, destacando los casos donde el número de investigaciones fue mayor y destacando la evolución de métodos y tecnologías. Las patentes no se consideraron explícitamente en la revisión. Además, cabe señalar que la revisión se centró en aplicaciones realizadas por pequeños drones, generalmente equipados con hélices, que les permiten despegar desde cualquier punto, en lugar de drones de ala fija que requieren instalaciones como pistas de despegue.
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 importantes en la reconstrucción de escenas a partir de fotografías y vídeos captados por drones. Aunque en el pasado existían desafíos relacionados con la captura de imágenes, como los ángulos de filmación y la altitud, las mejoras en los drones y el software de procesamiento de imágenes Las metodologías para este fin involucran la planificación de vuelos, la recolección y transferencia de datos, el procesamiento de imágenes para generar modelos 3D y la validación del sistema. A pesar de las contribuciones, los estudios apuntan a la necesidad de una implementación a gran escala y comparaciones entre diferentes sistemas para optimizar la reconstrucción de la escena.
En cuanto a la evaluación de riesgos, el uso de drones permitió realizar análisis detallados de las trayectorias de los vehículos, superando las limitaciones de los métodos tradicionales, como los ángulos de cámara fijos montados en estructuras físicas. Según los autores, estudios recientes han desarrollado algoritmos para identificar eventos peligrosos y evaluar los riesgos de colisión, incorporando medidas como el tiempo hasta la colisión. Algunas propuestas utilizan múltiples drones y redes de vehículos para un seguimiento más eficaz, mientras que otras invierten en sistemas de visión a bordo para la detección automática de situaciones anormales. Además, también se identificaron esfuerzos encaminados a la priorización, con la adopción de modelamiento del terreno y evaluación de distancias de visibilidad en áreas críticas.
En cuanto al seguimiento y la gestión del tráfico, la literatura muestra que los drones han desempeñado un papel importante en el seguimiento y la gestión del tráfico, especialmente en el procesamiento de vídeos para extraer parámetros del tráfico. Gracias a los avances en los algoritmos de visión por computadora, como la extracción de características de imágenes y el aprendizaje profundo , es posible detectar vehículos, rastrear sus trayectorias y calcular parámetros como la velocidad, la densidad y el flujo. Los estudios iniciales utilizaron drones de ala fija, que eran grandes y costosos, pero los avances en la tecnología de drones giratorios, que son más livianos y asequibles, han ampliado su aplicación (OUTAY; MENGASH; ADNAN, 2020). Dichos dispositivos permitían tanto la captura como el análisis de imágenes en tiempo real y/o fuera de línea .
Los drones también se han utilizado en el análisis del flujo de tráfico, contribuyendo al estudio de las geometrías de las carreteras, el comportamiento del flujo y los modelos de seguimiento de vehículos. Los datos extraídos de videos aéreos permiten análisis como aceptar espacios en las intersecciones, identificar ondas de choque en los semáforos y evaluar el desempeño de las rotondas. Además, la aplicación de modelos de aprendizaje ha permitido comprender comportamientos complejos del tráfico en escenarios urbanos dinámicos y congestionados. Estudios recientes también destacan el potencial del uso masivo de drones (“enjambres”) para capturar datos a gran escala, cubriendo redes urbanas complejas y ofreciendo nuevas perspectivas para comprender la congestión y su propagación.
El uso de drones en la gestión de infraestructuras viales se ha explorado en áreas como la inspección de puentes y el monitoreo del estado de los pavimentos. Para las inspecciones de puentes, los drones ofrecen beneficios como ahorro de tiempo, reducción de las interrupciones del tráfico y reducción de la necesidad de equipos especializados. Los drones equipados con cámaras de alta resolución y tecnología de termografía infrarroja pueden identificar eficientemente daños estructurales y monitorear el estado de los puentes. Los métodos avanzados de procesamiento de imágenes, como algoritmos mejorados de detección de bordes y redes neuronales profundas, han demostrado una mayor precisión en la detección de grietas y otros defectos. De esta manera, esta tecnología proporciona una alternativa más segura y económica a los métodos tradicionales (OUTAY; MENGASH; ADNAN, 2020).
En el monitoreo de pavimentos, se utilizan drones para mapear las superficies de las carreteras, identificar irregularidades y evaluar condiciones como grietas y deformaciones. La integración de imágenes capturadas por drones con herramientas como el radar de penetración terrestre y la fotogrametría ha mostrado resultados prometedores en la obtención de datos detallados sobre la infraestructura. Además, se desarrollaron algoritmos específicos para analizar nubes de puntos tridimensionales, permitiendo la reconstrucción de modelos digitales de carreteras y la detección de problemas con alta precisión. A pesar de los 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.
En los últimos años, avances regulatorios, como los propuestos por la Unión Europea, han tenido como objetivo armonizar el uso de drones y tecnologías asociadas en contextos urbanos. Sin embargo, el despliegue a gran escala de drones enfrenta desafíos importantes, especialmente relacionados con las regulaciones del espacio aéreo y las limitaciones tecnológicas. Las regulaciones suelen exigir que los drones operen dentro del campo de visión del operador e imponen restricciones de peso, altura de vuelo y operaciones nocturnas, además de exigir formación y certificaciones específicas. Aunque algunas naciones, como España y Francia, han adoptado estándares más flexibles, la integración segura de drones en entornos urbanos requiere avances en los sistemas de detección de fallas y condiciones climáticas adversas. Además, 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 la batería, también restringen el uso de drones. Se han explorado avances en baterías de litio y pilas de combustible de hidrógeno, además del uso de energía solar, para aumentar el tiempo de vuelo. Paralelamente, se han desarrollado algoritmos de planificación de rutas y optimización energética para maximizar la eficiencia de la misión. Sin embargo, cuestiones como la ciberseguridad y la aceptación social siguen siendo desafíos, 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 relacionada con drones presentada en este artículo ayuda a comprender los desafíos y posibles soluciones para la adopción a gran escala de drones, brindando apoyo 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, el monitoreo y la gestión de la infraestructura vial.
Referencias
JOSHI, D. Usos y aplicaciones de la tecnología de drones para drones comerciales, industriales y militares en 2020 y el futuro : vista previa del informe de investigación de Business Insider Intelligence sobre Drones para la empresa. [sl:sn]. . Consultado el: 13 de enero. 2025.
OUTAY, F.; MENGASH, HA; ADNAN, M. Aplicaciones de vehículos aéreos no tripulados (UAV) en seguridad vial, tráfico y gestión de infraestructuras viarias: Avances y desafíos recientes. Investigación sobre transporte, Parte A: Política y práctica , vol. 141, pág. 116-129, noviembre. 2020.
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