El foto-rojo y la metrología. Elemento de seguridad vial

1.- Introducción

En nuestra sociedad tecnológicamente avanzada, donde la movilidad de los ciudadanos ha estado muy basada en el vehículo privado, las medidas sobre seguridad vial son vitales para reducir el número de accidentes de tráfico.  Los accidentes de tráfico se sitúan como la octava causa de muerte en el mundo según la OMS. Todos los años mueren aproximadamente 1,25 millones de personas en las vías de tránsito del mundo como consecuencia de las colisiones. Casi la mitad de las defunciones por esta causa en todo el mundo afectan a «usuarios vulnerables de la vía pública», es decir, peatones, ciclistas y motociclistas. Estos accidentes de tránsito cuestan aproximadamente entre el 3 % y el 5 % del PIB [1], [2].

La metrología es una herramienta que apoya a las tecnologías que se emplean para el control y gestión del tráfico, aportando fiabilidad a las medidas que se realizan y con ello protegiendo la vida y el derecho de los ciudadanos. La metrología aporta soluciones para detectar, de forma fiable y contrastable, incumplimientos de las regulaciones de seguridad vial, como excesos de velocidad o nivel de alcoholemia. Asimismo, la metrología ayuda a los conductores aportando seguridad en las actuaciones de dispositivos de seguridad que incorporan los vehículos, como son detección de objetos en la calzada, salidas de carril, conducción automática, etc.

Las infracciones contra la seguridad vial son constantes en nuestras vidas, siendo una de las más comunes, después del exceso de velocidad, el no respetar la luz roja de los semáforos. En este artículo nos vamos a centrar en un dispositivo que se ha venido utilizando para reducir, a través de la penalización, este tipo de infracción, el dispositivo de control de paso de vehículos en semáforos en fase roja, comúnmente denominado “foto –rojo”. El foto- rojo es un dispositivo que se emplea en las ciudades y urbes para vigilar el respeto de la luz roja de los semáforos de cruces, pasos de peatones, etc., y que, en algunos casos, también son empleados como elemento de apoyo a la limitación de velocidad en travesías y vías urbanas. (Figura 1)

Los primeros dispositivos foto-rojo fueron desarrollados por Gatso en Holanda y se empezaron a utilizar en la década de los sesenta. En España, se estima que empezaron a utilizarse en grandes ciudades en la década de los noventa, difundiéndose posteriormente su utilización a ciudades y ayuntamientos más pequeños. Desde entonces el parque de estos dispositivos instalados en nuestras ciudades ha ido aumentado, estando colocados, por ejemplo en Madrid, alrededor de 44 dispositivos.

La efectividad del uso de foto-rojo para reducir las infracciones a la luz roja ha sido ampliamente tratada y documentada [3], [4], [5], [6]. Algunos estudios indican que la utilización de los dispositivos foto-rojo puede reducir las infracciones de luz roja en los cruces entre el 40 % y el 59 %, reduciendo los accidentes de choque lateral entre un 20 % y un 36 %, si bien, es necesaria una instalación adecuada y cuidadosa para no inducir otro tipo de incidencias que podrían reducir su efectividad global, como podrían ser los alcances traseros.

El uso de estos dispositivos busca mejorar la seguridad vial y la gestión del tráfico, no obstante, tal como se ha visto en el párrafo anterior, existe una notable preocupación ciudadana en cuanto a la seguridad y garantía que ofrecen dichos dispositivos en sus resultados. A nivel nacional,  hay multitud de artículos publicados en la prensa y medios de comunicación y recursos y reclamaciones presentados a los tribunales de justicia, con desiguales sentencias, en unos casos dan la razón a los ciudadanos en cuanto a que no se respetan sus derechos y que el dispositivo no se puede utilizar para sancionar, y en otras a las administraciones ratificando el uso legal de los mismos [7], [8]. El Centro Español de Metrología emitió un informe el 3 de mayo de 2018 que intentaba informar y dar luz a la problemática, aportando algunas recomendaciones [9].

2.- Descripción del dispositivo foto- rojo

El dispositivo foto rojo es el sistema destinado a la detección de infracciones de semáforo en rojo en instalación estática.

Los elementos principales que  lo componen son:

• Sensor de estado del ciclo semafórico, encargado de detectar el estado del semáforo. Puede ser un elemento físico, una conexión con el regulador semafórico o realizarse mediante análisis de imagen.
• Sensor de tráfico para detectar el paso de los vehículos por la línea de parada. Puede ser de tipo óptico, de análisis de imagen, de sensor embebido en la calzada o de sensor de efecto Doppler.
• Cámara(s) digital(es) con posibilidad de grabación de secuencias de video. La cámara toma fotografías de la parte trasera de cualquier vehículo que se desplaza sobre la línea de parada después de que la luz haya cambiado a rojo. Usualmente existen dos cámaras, una dedicada a capturar el contexto de la infracción: el vehículo su situación y el semáforo y otra tipo LPR (License Plate Recognition) enfocada al detalle del vehículo y la lectura de la matrícula.
• Reloj, que controla la fecha y hora del sistema.
• Unidad de proceso, que gestiona la información.
• Otros elementos auxiliares, como pueden ser:
  • Dispositivos de iluminación para condiciones de baja luminosidad.
  • Elementos de comunicaciones para conexión con centros de control.
  • Sistema de almacenamiento.
  • Terminal de servicio, que permite acceder a las funciones del dispositivo.
  • Sistema de localización (opcional) que identifica en tiempo real el lugar donde se comete la infracción, en caso de no operar como un cliente NTP (Network Time Protocol (protocolo de tiempo de red )).

Las imágenes capturadas por las cámaras generalmente muestran (Figura 2):

• La luz del semáforo y una visión general de la localización del vehículo respecto a la línea de parada en posiciones de, al menos, antes de la línea, cruzando la línea y sobrepasando el paso de peatones.
• El vehículo, su placa de identificación.

Junto con la imagen pueden presentar la siguiente información:

• Fecha y hora de la infracción.
• Identificación del sistema foto-rojo
• Ubicación de la cámara (foto-rojo).
• Sentido y carril de circulación del vehículo.
• Tiempo transcurrido desde que el semáforo ha cambiado a rojo.
• Velocidad del vehículo y límite de velocidad establecido en la vía, en caso de medir dicha velocidad.

El funcionamiento del sistema es como sigue:

Cuando la luz roja del semáforo se enciende, el sistema recibe una alerta y la cámara empieza a registrar las imágenes tomadas. Si en esas imágenes se detecta que un vehículo sobrepasa la línea de parada, el dispositivo almacena la información para proponer la infracción. La información almacenada contiene, al menos, dos imágenes que muestran al vehículo delante de la línea de parada y detrás de la misma, estando el semáforo en rojo, demostrando así la progresión del vehículo sobre la línea de parada. Estas imágenes suelen ser extraídas de un video grabado en continuo del que se almacena el fragmento evidencial de la sanción y el resto se va borrando. Para que se produzca la activación de la cámara, el sistema debe recibir la secuencia apropiada de semáforo en verde, ámbar y rojo del controlador de tráfico.  (Figura 3)

Los vehículos que se encuentran en tránsito sobre la línea de parada cuando el semáforo se pone en rojo, no activan el proceso de registro de la infracción indicado anteriormente. Existe un intervalo de tiempo específico para el cual el ámbar debe mantenerse iluminado antes de cambiar a rojo. Este intervalo de tiempo es variable, generalmente entre uno y cinco segundos, y depende de cada autoridad. Más adelante se hablará algo más de este tiempo.

El registro de la infracción contiene, junto con las imágenes referidas, como se ha mencionado antes, un fichero de todos los datos relevantes para documentar la infracción como son  fecha, hora, velocidad (si procede), la ubicación del dispositivo foto-rojo, etc.

El registro de la infracción se cifra y firma utilizando un protocolo de encriptado, como puede ser el descrito en la Norma ISO/IEEE 9945:2009 [10] y el documento RFC-4880, OpenPGP Alliance [11], o AES 192, que garantiza la autenticidad de las evidencias. Las evidencias suelen ser transferidas  junto con el video a través de una red privada virtual (VPN) para su procesamiento. En el procesamiento previo a la emisión de la correspondiente denuncia, se visualizan las imágenes y el video por un agente para determinar si se produjo la infracción de la luz roja según la legislación de tráfico vigente. Este proceso manual valida la captación automática de la infracción añadiendo seguridad y protección al ciudadano.

Además de utilizarse para sancionar los vehículos que se saltan el disco rojo, estos dispositivos, sobre todo los de última generación, pueden también ser utilizados para el control de los vehículos asegurados y en su caso con ITV pasadas, gestión de matrículas y control de acceso a zonas protegidas y en general para la monitorización del tráfico.

3.- Requisitos constructivos. Últimas tecnologías en el mercado

La evolución tecnológica en los últimos años ha sido considerable pasando de tecnologías analógicas, basadas en lazos de inducción embebidos en la calzada o sistemas doppler para la detección de los vehículos y relés para la detección de la fase verde, ámbar o roja, a sistemas basados en visión artificial capaces de detectar la presencia del vehículo y la fase semafórica realizando un análisis de las imágenes del video.

El uso de visión artificial y algoritmos de Deep Learning permiten detectar tanto la fase en la que se encuentra el semáforo, sin necesidad de una conexión física al regulador semafórico, como los vehículos infractores mediante el análisis de las imágenes proporcionadas por la cámara e identificarlos a través de la lectura automática de sus matrículas. Además esta tecnología es menos intrusiva que los lazos de inducción y menos costosa que los sistemas doppler.

Los primeros sistemas foto-rojo necesitaban elementos externos para la detección de las infracciones, requerían el uso de varias cámaras para documentar la infracción, generalmente una por carril, y de un computador externo para realizar los procesos. Estos sistemas han evolucionado a equipos “todo en uno” que pueden controlar varios carriles e integran en la misma unidad todos los elementos necesarios para la captación y el procesamiento de las imágenes: cámaras, iluminación IR o de rango visible, unidad de procesamiento, comunicaciones y todo el software asociado. Esta evolución ha reducido notablemente la complejidad de las instalaciones y los costes de adquisición y mantenimiento.

Los equipos de última tecnología no solo integran en una misma unidad todos los elementos hardware y software, sino que además son equipos multifunción que aplican a las imágenes distintas analíticas para el control y gestión del tráfico. Algunas de estas analíticas son la lectura automática de matrículas, el cálculo de la velocidad instantánea con fines estadísticos, la clasificación de los vehículos en diferentes categorías, la detección del color del vehículo y de la placa de matrícula, o de la marca fabricante del vehículo, y el modelo concreto.

Gracias a los grandes avances que se han producido en los últimos años en las comunicaciones, como el 4G, estos equipos pueden realizar también otras funciones basadas en consultas a bases de datos sin necesidad de una conexión física a una red informática. Algunos ejemplos son la consulta del distintivo ambiental del vehículo, si pertenece a un residente de una determinada zona, o si dispone de seguro e ITV en vigor (Figura 4). Además permiten una monitorización remota en continuo del estado de cada uno de sus elementos, facilitando a los organismos hacer una gestión mucho más eficaz al poder obtener información en tiempo real del correcto funcionamiento del sistema foto-rojo, de cada dispositivo que lo integra (con datos muy precisos como la temperatura de los componentes o las revoluciones a las que gira un ventilador) e incluso del propio semáforo.

En lo relativo al hardware, los grandes avances en sensores de imagen, cada vez con mayor resolución y sensibilidad, y los procesadores neuronales, diseñados específicamente para analíticas y aplicaciones de inteligencia artificial, han dado una potencia y versatilidad a los equipos foto-rojo de última generación que hasta hace poco tiempo era impensable. No ha habido una variación significativa en cuanto a los registros: ya hace veinte años se requería una secuencia de fotografías para evidenciar la sanción. Sin embargo la calidad de la imagen, la sensibilidad de las cámaras y la combinación de varios tipos de cámaras, hacen que actualmente estos sistemas puedan funcionar en condiciones ambientales o de luminosidad extrema, e incluso instalaciones a distancias superiores a cien metros del semáforo, cinco veces más lejanas que las de sus antecesores.

4.- Dónde instalarlos y requisitos

Los dispositivos foto-rojo se instalan de forma general en emplazamientos fijos, en zonas despejadas, evitando cruces, pendientes pronunciadas y curvas, respetando los ángulos de apuntamiento, y además, de manera que se posibilite la conexión e intercambio de información de forma normalizada con uno o varios centros de control y tramitación de denuncias. Según la normativa municipal, suele señalizarse su instalación. (Figura 5)

Las cámaras suelen ir instaladas en postes o soportes en altura de unos 5 metros, a unos 25 metros de la línea de detección, con objeto de permitir un encuadre adecuado que abarque toda la escena, incluyendo al semáforo.

En todo momento la seguridad de la circulación debe garantizarse y en ello, un factor importante es el tiempo establecido de la fase ámbar. El tiempo de transición (duración de la fase ámbar entre verde y rojo)  tiene como objetivo advertir al conductor que se aproxima el cambio inminente a la fase roja y la prohibición del derecho de paso. El intervalo de tiempo ámbar se determina de tal manera que proporciona el tiempo suficiente para que un vehículo pase a la velocidad permitida en la vía a través de la intersección antes de que el semáforo se ponga rojo o para permitir que un conductor se detenga con una desaceleración media cómoda antes de llegar a la intersección. La probabilidad de que un automovilista pase una luz roja, aumenta a medida que se acorta el intervalo de tiempo fase ámbar. Se ha demostrado que un buen ajuste del intervalo ámbar, dentro de las pautas adecuadas para el flujo circulatorio, reduce significativamente el número de infracciones inadvertidas de semáforo en rojo. Este tiempo viene establecido en las regulaciones municipales aplicables.

Para la estimación del intervalo fase ámbar adecuado existen diferentes fórmulas, siendo una de las más empleadas la del Instituto de Ingeniería del Transporte de Estados Unidos de Norteamérica (ITE) [12], [13]. En esta fórmula se tiene en cuenta variables como la precepción y reacción de conductor (típicamente 1 segundo para sucesos inesperados), la velocidad de aproximación y la distancia necesaria para detener el vehículo.  También incluye la relación de deceleración segura del vehículo (típicamente 3 m/s²), longitud del vehículo, aceleración de la gravedad y pendiente de la vía, entre otros parámetros.

5.- Marco regulatorio y su utilización

A lo largo de los últimos años, la utilización del foto-rojo ha dado lugar a diferentes estudios sobre la conveniencia de su utilización para disminuir accidentes en cruces, el lugar donde deberían ser instalados y las características fundamentales de su instalación y parámetros de funcionamiento, así como sobre la legalidad de los mismos en su uso automático para sancionar [3], [4], [5], [6], [14], [15], [16].

El marco regulatorio sobre el que se asienta su utilización es variado y diferente según los países donde se están instalando. Lo que sí es casi unánime es que la legislación metrológica no los recoge, al no considerarlos como instrumentos de medida en sí mismos. Así, como ejemplo de lo existente en Europa, Reino Unido, Eslovenia y Suiza disponen de cierta regulación metrológica; España, Bélgica, Turquía y Holanda aplican regulación metrológica pero solo cuando operan en combinación con la medición de velocidad y Francia aplica una regulación del Ministerio de Transportes, no exactamente metrológica. Por lo general la regulación que los cubre cae dentro del ámbito de la gestión y control de tráfico ya sea estatal o municipal. [27], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35], [36].

El marco regulatorio es determinante y necesario para poder actuar en el ámbito sancionador, así en la UE, por lo general, se regulan los dispositivos que aportan pruebas de las infracciones, como es el caso de los foto-rojo, dado que dichas pruebas podrían tener en el conductor un efecto económico (multa) o un efecto legal (perder el permiso de conducir). Las pruebas deben utilizarse con certeza y ambas partes deben confiar en ellas.

Además la prueba (evidencia) de la infracción debe proporcionarse de forma fidedigna y con todas las garantías para la protección del conductor, evitando ambigüedad y que pueda ser impugnada ante los tribunales de justicia.

Los requisitos de instalación y configuración de los dispositivos foto-rojo son esenciales para el buen funcionamiento del sistema. Factores como la velocidad de aproximación de los vehículos, duración del ciclo semafórico, duración de la fase ámbar, dimensión de la zona de captura de imágenes, y situación del semáforo en el campo de visión, han de tenerse en cuenta a la hora de la puesta en servicio de estos dispositivos [14], [15], [16].

En España, con independencia de las posibles ordenanzas municipales que regulen la utilización de los dispositivos foto-rojo y del Reglamento General de Circulación (Real Decreto 1428/2003, de 21 de noviembre) [17], la base legal de estos dispositivos está fundamentada en el artículo 83.2 del Real Decreto Legislativo 6/2015, de 30 de octubre, por el que se aprueba el texto refundido de la Ley de Tráfico, circulación de vehículos a motor y seguridad vial [18].

Asimismo para el uso de cámaras en lugares públicos, se dispone del Real Decreto 596/1999, de 16 de abril, por el que se aprueba el Reglamento de desarrollo y ejecución de la Ley Orgánica 4/1997, de 4 de agosto, por la que se regula la utilización de videocámaras por las Fuerzas y Cuerpos de Seguridad en lugares públicos [26].

Para aquellos instrumentos de medida que contienen la función del foto rojo como es el caso de instrumentos de medida de velocidad, denominados cinemómetros o más comúnmente, radares de velocidad, se aplica el marco regulatorio del control metrológico del Estado, es decir, la Ley 32/2014, de 22 de diciembre, de Metrología [19], el Real Decreto 244/2016, de 3 de junio [20] y la Orden ICT/155/2020, de 7 de febrero, por la que se regula el control metrológico del Estado de determinados instrumentos de medida [21].

La citada Orden ICT/ 155/2020, de 7 de febrero, en su apéndice I, del anexo XII, además posibilita que los dispositivos foto-rojo que no tienen asociada la función de medida de velocidad, pueden ser objeto de una comprobación de sus funcionalidades y parámetros de configuración, de acuerdo con la Norma UNE 199142-1 [23] y según se establece en el punto 1.1 del referido apéndice y en el punto 2 del apéndice II. Ello ha llevado a que el Centro Español de Metrología desarrolle un procedimiento de certificación que se describe someramente el siguiente apartado.

6.- Certificación de dispositivos foto-rojo

Mantener y reforzar la confianza de la sociedad en las tecnologías utilizadas para ayudar a reducir las infracciones y hacer más segura la vida en las ciudades es clave para garantizar la introducción y aceptación de las mismas. Por ello los dispositivos foto-rojo sin función de medida de velocidad y por lo tanto no sometidos a control metrológico deben ser objeto de algún control de aseguramiento de sus funcionalidades y parámetros de configuración. Esto se puede materializar, por ejemplo como lo hacen en Reino Unido, por una homologación de tipo (no metrológica), o por cumplimiento de especificaciones que pudiera dar lugar a una certificación. Además, es recomendable una comprobación periódica de las funcionalidades, una vez instalados y en operación.

Esta última alternativa es por la que se ha decantado España y desde el verano del año 2020 se ha empezado a implantar el procedimiento correspondiente de certificación. A continuación se recoge someramente las líneas fundamentales en la que se basa dicho procedimiento desarrollado dentro de un grupo de trabajo formado por fabricantes, Administraciones públicas, la DGT, expertos de universidades e instituciones y liderado por el CEM.

El proceso de certificación se inicia con el estudio documental sobre el diseño y construcción del dispositivo. La documentación ha de contener información sobre el funcionamiento, partes relevantes de su diseño y construcción, así como normativas y/o regulaciones satisfechas como puedan ser las de baja tensión o compatibilidad electromagnética.

Una vez conocida las funciones y la arquitectura del dispositivo, se procede a una evaluación del software relevante siguiendo procedimientos ampliamente utilizados en metrología legal como los recogidos en la guía WELMEC 7.2 [22].

Durante la evaluación del software se comprobará:

• La inviolabilidad del software
• La integridad de las imágenes registradas y datos relevantes. Se verificará el contenido de la infracción generada en archivo encriptado y se comprobará que contenga los campos identificados en la norma de especificación funcional y protocolos aplicativos de la Norma UNE199142-1 [23]
• La transmisión, recepción, registro y protección de la información [24]
• El aseguramiento de otros parámetros relevantes como pueden ser la fecha y hora de la detección, o la localización del foto-rojo. La fecha y hora del reloj del sistema generalmente se actualiza vía protocolo de comunicaciones, por un servidor NTP o por GPS

Y para terminar la evaluación se realizaran una serie de ensayos de funcionamiento y comprobaciones en un emplazamiento real, concretamente:

1. El cruce de un semáforo en rojo se documentará mediante una secuencia de fotos, al menos cuatro fotografías que recojan una imagen de la parte trasera del vehículo y la luz roja del semáforo en las situaciones de vehículo antes de la línea de parada, vehículo sobrepasando la línea de parada y vehículo sobrepasando el cruce o paso de peatones completamente.
2. El registro fotográfico indicará el tiempo en el que se tomaron las fotografías, el tiempo en el que el semáforo se puso en rojo y el tiempo en el que el vehículo cruzó la línea de parada. La hora se indicará con una resolución de 0,01 s.
3. Cuando se determina si se ha cruzado un semáforo en rojo, se debe tener en cuenta un tiempo de gracia positivo de 0,5 s, respecto a la hora a la que se ha encendido la luz roja, a favor del conductor.
4. Durante los ensayos de precisión del registro del cruce de un semáforo en rojo se deben realizar comprobaciones en dos momentos diferentes, una a 0,5 s antes del encendido de la luz roja y otra a 0,5 s después.
5. Se registrará para cada una de las cámaras instaladas en campo los parámetros referentes a la geolocalización y cronométricos.

Todo este estudio y evaluación llevará a la emisión de un certificado de conformidad a requisitos que será extensivo a todos los dispositivos similares que se fabriquen.

A la hora de instalarlos en su ubicación definitiva y ponerlos en servicio, se ha de verificar que corresponde con el modelo certificado y realizar ensayos in-situ similares a los de su evaluación inicial.

Por último, una vez comprobada la adecuada instalación y correspondencia funcional con el modelo certificado, se asegurará el dispositivo a sus fijaciones y se precintará de tal manera que se garantice la orientación y se impida el acceso a los parámetros relevantes a personas no autorizadas. Se tomarán fotos de detalle de la instalación para su identificación inequívoca y documentación del expediente.

Además, tal como recomienda la Orden ICT 155/2020, de 7 de febrero, se contempla en el procedimiento una comprobación periódica de las funcionalidades, una vez instalados y en operación, emitiendo informes posteriores en caso de reevaluaciones necesarias como consecuencia de detectar cambios en la orientación de las cámaras por causas accidentales, cambio de ubicación, rotura de precintos o cualquier tipo de malfuncionamiento y siempre antes de 6 años.

7.- Conclusiones

La utilización de los dispositivos foto-rojo está destinada a mejorar la seguridad vial y la gestión del tráfico en beneficio de todos. Su uso como herramienta probatoria de infracciones por saltarse un semáforo en fase roja está fundamentado en bases técnicas y legales que aportan las máximas garantías al proceso sancionador y por lo tanto al ciudadano.

Los dispositivos foto-rojo que tienen asociada la función de medida de velocidad y que se usen para sancionar el exceso de la misma, son instrumentos sometidos a control metrológico y regulados por la Orden ICT/155/2020  [21], de 7 de febrero, por la que se regula el control metrológico del Estado de determinados instrumentos de medida.

El dispositivo foto-rojo, compuesto por sensor de estado del ciclo semafórico, sensor de tráfico, y cámara(s), sin función de medida de velocidad, no realiza medición alguna, limitándose a monitorizar o registrar los diferentes estados del semáforo, con la información complementaria capturada de otras fuentes, y a aportar las fotos como evidencia de la infracción. Las infracciones cometidas se tipifican en base a una observación de un hecho no a una medición. No hay pues fundamento para que puedan ser considerados instrumentos de medida y someterlos al control metrológico del Estado. Para este tipo de dispositivos, la Orden ICT/155/2020 de 7 de febrero, en su apéndice I, del anexo XII, posibilita que puedan ser objeto de una comprobación de sus funcionalidades y parámetros de configuración, de acuerdo con la Norma UNE 199142-1 [23].

Los derechos de los consumidores en cuanto a la veracidad de las sanciones se garantizan o bien por aplicación del control metrológico del Estado para el caso de dispositivos con función de medida de velocidad o por certificación de conformidad a requisitos para aquellos que no dispongan de dicha función.

8.- Referencias