Aplikace telematiky v silničním provozu – současný stav a perspektivy Fritz Busch, Robert Hoyer, Hartmut Keller, Hartmut Reupke, Gerd Riegelhuth, Heinz Zackor Využívání nových informačních technologií (aplikace telematiky) v silničním provozu zaznamenalo v posledních dvou desetiletích značný pokrok ve výzkumu a vývoji stejně jako při jejich transformaci do praxe; přesto zůstalo mnoho očekávání nesplněno. Z popudu pracovního výboru FGSV (Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen) „Telematika v silničním provozu“ se autoři snaží zaujmout k tomuto problému stanovisko. Oblasti důležitých opatření (ovlivňování poptávky, informace o cestě a o provozu, řízení a usměrňování provozu, vedení k individuálnímu cíli, řízení vozidla a pomoc řidičům) jsou prezentovány z hlediska formulace cílů, koncepce, perspektiv a rizik stejně jako z hlediska potřeby jednání. Na to navazuje kritická příprava disponibilních základních technologií pro obsluhu přístrojové techniky, zahrnující sběr, přenos a zpracování dat a poskytování informací. Na závěr se zpracovávají organizačně-institucionální aspekty týkající se rozdělení kompetencí na různé činitele a jejich kooperace. 0. Úvodní poznámka Následná prezentace byla iniciována a (ve stadiu návrhu) diskutována pracovním výborem „Telematika v silničním provozu“ Výzkumné společnosti pro silniční stavitelství a dopravu (FGSV) a vztahuje se prioritně a důrazně na strategie a opatření, které pomocí moderních informačních technologií umožňují individualizaci zprostředkovávání informací konečnému uživateli, což činí v souladu s oborem působnosti tohoto výboru a jeho vymezení vůči sousedním výborům, které zpracovávají spíše tradiční metody ovlivňování provozu zařízeními světelné signalizace, značkami střídavého provozu aj. Tím však nemá být formulováno přesné vymezení pojmu aplikace telematiky, zejména když se již beztoho v praxi vyvinula rozdílná pojetí pojmu „dopravní telematika“. Ke dvěma nejčastějším patří: - vozidlové systémy, které řidiče individuálně podporují využíváním nových technologií (toto pojetí vychází z amerického podnětu); - integrované systémy, které začleňují subsystémy různých úloh jako nadřazený faktor do koncepce managementu provozu, a to za výrazného využívání informačních a komunikačních technologií. Zde je třeba vzít za základ rozsáhle koncipovaný faktor managementu provozu, přičemž se úvahy rozšíří na dopravní médium silnice stejně jako – pokud to bude nutné – na rozhraní s jinými dopravními médii, takže je třeba vycházet z integrativní koncepce managementu dopravního systému nebo z integrativní koncepce ovlivňování provozu. Práce je současně pokusem o zaujetí nového postoje pracovního výboru „Telematika v silničním provozu“ po tom, co dřívější pracovní kruh „Zavádění nových technologií“ jako předchozí gremium před více než deseti léty vypracoval zprávu „Aplikace nových technologií – aspekty zavádění systému“. 1. Úvod Vývoj dopravní poptávky ukázal za poslední desetiletí v podstatě kontinuální nárůst, a to jak v osobní, tak i v nákladní dopravě. Ve střednědobém horizontu dalšího hospodářského růstu
1
by mohl tento trend, i když na základě demografických změn v zeslabené formě, nadále pokračovat. Přitom připadne při porovnávání dopravních médií silniční dopravě s jejím výrazným sociálním a ekonomickým významem vysoce dominantní postavení: na silnici se uskuteční zhruba 88 % výkonů v osobní dopravě a 70 % v dopravě nákladní. Realizace potřeb mobility pro rozmanité účely stejně jako realizace přepravy zboží v hospodářství s vysokým stupněm dělby práce však vede zejména v silniční dopravě ke značným vedlejším dopadům ve formě spotřeby zdrojů, následků úrazů a zatížení životního prostředí. Těmto negativním dopadům se dá čelit různými opatřeními, která jsou zde v hrubých rysech shrnuta a seřazena podle délky doby své realizace: - Změna disperzní struktury osídlení ve prospěch kratších cest a lepší dosažitelnosti veřejnou dopravou, zejména železniční. - Výstavba dopravních cest k odstranění dopravně přetížených míst a k přeložení dopravy ze silnice na koleje. - Zlepšení v oblasti vozidlové a trakční techniky v zájmu zvýšení aktivní a pasivní bezpečnosti stejně jako v zájmu snížení emisí škodlivých látek. - Organizačně-politická opatření, zaměřená na ovlivňování objemu a modálního, časového a prostorového rozdělení dopravní poptávky s cílem alokace dopravou vzniklých škod a nákladů se zaměřením na jejich příčiny, to znamená internalizace externích nákladů (daň z minerálních olejů, daň z motorových vozidel, poplatky za užívání silničních komunikací dopravním provozem i dopravou v klidu, odbourání subvencí atd.). - Ovlivňování dopravního provozu v dopravních uzlech, na traťových úsecích a v dopravní síti řídicí technikou s přihlédnutím k aktuálním datům o provozu a okolním prostředí, t. j. optimalizace dopravního provozu podle předem zadaných kriterií z cílových oblastí hospodárnosti, bezpečnosti a environmentální kompatibility, což zahrnuje i řízení přímo ve vozidle na individuální úrovni. Tyto soubory opatření nepůsobí alternativně, ale musí se navzájem účelně doplňovat, přičemž se musí vyznačit a vyhodnotit jejich užitek, náklady a realizovatelnost – a to i v jejich časovém vývoji. Oba naposledy uvedené soubory opatření jsou normálně přiřazovány managementu dopravního systému a v širokém rozsahu odpovídají pojmu aplikace telematiky, vysvětlenému v úvodní poznámce. Protože se na jedné straně výstavba infrastruktury zdaleka nedá z nákladových a jiných důvodů přizpůsobit proporcionálně vývoji dopravní poptávky a na druhé straně se rozšířila disponibilita nových výkonnějších informačních a komunikačních technologií (telematika), která otevírá rozšířené a nové možnosti managementu dopravního systému, očekáváme od zesíleného rozvoje a realizací v této oblasti významný příspěvek k řešení stávajících problémů. Především byly a jsou dále zlepšovány a využívány spíše konvenční možnosti kolektivního ovlivňování provozu na provozu závislou světelnou signalizací, značkami střídavého provozu a dopravní radiokomunikací. Kromě toho došlo zejména od 80. let v národním i mezinárodním měřítku k vynakládání značného úsilí v oblasti aplikací telematiky v silničním provozu s individuálními komponentami, tj. s přihlédnutím k charakteristikám individuálních účastníků provozu nebo vozidel. Jen stručně zde budiž uvedeny některé německé a evropské programy a projekty:
2
- ALI: Autofahrer-Leit- und Informationssystem /řídicí a informační systém pro řidiče/ (dynamické vedení k cíli s induktivní výměnou dat mezi silnicí a vozidlem) a LISB - Leitund Informationssystem Berlin /řídicí a informační systém Berlín/ (dynamické vedení k cíli s přímou komunikací prostřednictvím infračervených signálů). - PROMETHEUS: automobilovým průmyslem iniciovaný a široce založený program Eureka, zaměřený na vývoj autonomních vozidlových a infrastrukturu využívajících řídicích systémů (informace o provozu, vedení k cíli, řízení vozidla aj.). - DRIVE (a návazné programy): projekty EU s podobnými úlohami a koncepty jako PROMETHEUS, avšak s vyšším významem veřejných nositelů úkolů, zejména zemí a obcí. - MOTIV: Mobilita a doprava v intermodálním provozu (systémy pomoci řidičům, sdružení pro mobilitu a přepravu). - „Mobilita v aglomeracích“: program BMBF s velkými regionálními projekty v šesti německých aglomeracích s dnes již četnými integrovanými jednotlivými opatřeními, jako jsou například, mobilní sběr dat, multimodální plánování mobility, informace o provozu, sdílení aut, aplikace telematiky v MHD (informace pro cestující, zajišťování přípojů, Park and Ride atd.), optimalizace v hlavní silniční síti. - INVENT: Výzkumná iniciativa BMBF k tématům bezpečnosti, managementu provozu a logistiky s důrazem na systémy pomoci řidičům. - „Verkehrsmanagement 2010“ (připravuje se): Program BMBF, který z hlediska obsahu navazuje na výsledky řídicích projektů „Mobilita v aglomeracích“ a INVENT. Tyto vývojové kroky musí být v architektuře systému provozovány na třech úrovních fungování paralelně a navzájem souhlasně, aby tak mohlo vzniknout pro reálné podmínky použitelné nebo dokonce co nejlepší řešení: /1/ Koncepčně-funkční úroveň zpracovává dopravně-technické soubory, tj. strategie a rozhodovací metody, podle nichž se zprostředkovávají informace o stavu, doporučení nebo pokyny k chování (až po automatický zásah do řízení vozidla). V centru pozornosti stojí optimalizační kriteria, která je třeba definovat s přihlédnutím k vedlejším a okrajovým podmínkám. /2/ Technicko-fyzická úroveň popisuje přístrojovou techniku, nezbytnou pro realizaci koncepce (hardware včetně softwaru), t. j. architekturu systému v užším smyslu. /3/ Organizačně-institucionální úroveň ukazuje systémově specifické kompetence zúčastněných institucí a faktorů a jejich kooperaci. To zahrnuje zajištění informačních toků a rozhodovacích procesů i vysvětlení funkce nositelů nákladů a eventuálních právních otázek (v podstatě pravidla provozu, odpovědnost, ochrana dat). Z koncepčních ustanovení vyplývají zejména přínosy, z technických ustanovení vyplývají náklady. Organizační řešení jsou základními předpoklady proveditelnosti. Pohled na dosavadní vývoj aplikací telematiky v silničním provozu a na jejich realizaci v praxi umožňuje poznat souhrnně tyto skutečnosti: 1. Velké sdružené projekty výzkumu a vývoje (zejména PROMETHEUS) trvale podpořily mezinárodní a interdisciplinární charakter vývojových kroků (dopravní technika, vozidlová technika; hospodářské a sociálně-politické vědy).
3
2. Zatímco mnoho úkolů bylo technicky ve značném rozsahu vyřešeno, byly dopravně technické soubory, zejména optimalizační kriteria, zanedbávány a byly zpracovávány jen neuspokojivě. Z hlediska účastníků provozu není přínos dnes nabízených služeb často uspokojivý. Informace, předávané účastníkům provozu, nejsou výrazně lepší, nežli dosavadní rádiokomunikační hlášení. Navíc chybí strategie, které dopravně-politické cílové oblasti, jako jsou bezpečnost a životní prostředí, realizují v proveditelné formě. 3. Kooperace různých institucí, zejména ve veřejno-soukromém partnerství, ukazuje v praktické realizaci ještě značné možnosti zlepšení. To se týká především sběru a přípravy dat, ale také odsouhlasování strategií řízení. Na dálnicích shromažďují veřejná a soukromá místa paralelně stejná data; současně má sběr dat velké mezery, zejména neuspokojivé je zjišťování případů poruch, ale i odstraňování kongescí. Na komunikacích nižšího řádu, které přicházejí v úvahu jako objezdové trati, neexistuje prakticky žádný sběr dat o provozu. Data světelné signalizace, závislá na provozu, se jen málokdy začleňují do komplexního managementu dopravního systému. 4. Velké nedostatky existují ve vývoji a realizaci intermodálních koncepcí. V rámci MHD se vyvíjejí faktory, které by se mohly dále vyvíjet k intermodalitě. Za podpory spolkového ministerstva dopravy a stimulováno Svazem německých dopravních podniků (Verband deutscher Verkehrsunternehmen - VDV) vzniklo rozhraní mezi systémy řízení provozu různých výrobců a systémy podniků pro předávání informací nezbytných pro kompletní zajištění přípojů a informací pro cestující i pro prezentaci kompletní dopravní situace v systémech počítačového řízení provozu. Německá železnice a řada dalších dopravních podniků nabízí vlastní informační systémy pro cesty z domu do domu pro celé Německo. 5. Projekty výzkumného programu „Mobilita v aglomeracích“, podporované značnými veřejnými prostředky, spojily ve vybraných oblastech různé účastníky a vypracovaly řešení, která odpovídají technicky a organizačně představám o inovačním managementu provozu. Tím byla zahájena řada slibných aktivit. Nemohla tím však být překonána ani řada základních překážek organizačního rázu, zejména v technickém propojení heterogenních zdrojů dat a v plošném zprostředkovávání informací uživatelům. Jasné koncepce a důkazy užitku doposud chybí. Celkem je třeba konstatovat, že po fázi vysokých očekávání došlo ke značnému rozčarování s tím následkem, že někteří odborníci posuzují kriticky i další vývoj aplikací telematiky. Je však třeba poukázat i na to, že disponibilita telematiky pro aplikace v silničním provozu v sobě skrývá značné možnosti a kapacity a že by tyto systémy mohly být provozovány s příznivými poměry mezi náklady a přínosy, kdyby byly vytvořeny nezbytné předpoklady. K nim patří zejména: - Mezinárodní harmonizace a standardizace rozhraní. - Výstavba veřejno-soukromých partnerství s přiřazením jasných kompetencí. - Odsouhlasení řídicích strategií různých koncepcí vedení k cíli. - Kombinované využívání informací řidiče a řídicího systému při regulaci odstupu. - Vytvoření bezpečných ústupových (záchytných) oblastí pro případ selhání bezpečnostně relevantního systému. V nejnovější době předložila také vědecká rada při BMVBW zhodnocení postupu zavádění telematiky. To se vztahuje na veškerou pozemní dopravu a rovněž zjišťuje rozčarování,
4
k němuž mezitím došlo. Pro perspektivně efektivnější zavádění telematiky se zejména doporučuje pokládat telematické systémy za integrální součást dopravní infrastruktury. V dalších odstavcích jsou charakterizovány pokusy o prezentaci dosavadního stavu vývoje a realizace v jednotlivých souborech opatření v sektoru silničního provozu, o vyznačení perspektiv dalšího vývoje a o vyvození nezbytnosti jednání. Následně se pak přejde k základním technologiím. které jsou k dispozici pro realizaci koncepčních podnětů, a k organizačně-institucionálním aspektům. 2. Oblasti opatření 2.1 Systematizace Opatření, která se mají diskutovat v kontextu dopravní telematiky, se obvykle kategorizují tímto způsobem: - kolektivně působící/individuálně působící; - monomodální /multimodální/ intermodální. Pro úplnost hodnocení by měly být doplněny aspekty: - opatření pro mobilní provoz; - opatření pro provoz v klidu; - statická opatření plánovací fáze (off-line); - dynamická opatření řídicí-/regulační fáze (on-line). Ty poslední představují stále důležitější hraniční oblast dopravní telematiky. Avšak teprve důsledné propojení těchto tří fází zaručuje maximální účinnost dynamických opatření dopravní telematiky. Když se v tomto materiálu hovoří o opatřeních dopravní telematiky, rozumí se tím ve smyslu terminologie FGSV nadřazený pojem, který zahrnuje implementaci opatření pomocí řídicích systémů s řídicí technikou a řídicími metodami. Řídicí systémy přitom působí podle výše uvedené kategorizace individuálně a/nebo kolektivně. Rozloží-li se okruh působení managementu provozu na jeho podstatné komponenty, může se systemizace opatření managementu provozu formulovat zhruba podle jejich působení v regulačním obvodu podle obrázku 1.
5
Obrázek 1: Úrovně ovlivňování provozu v managementu provozu
Dopravní poptávka
Nabídka dopravy Chod provozu a efekty provozu
Sběr dat
Řízení vozidel Řízení provozu
Informační /řídící centrála
Informace o provozu Informace o cestě Management poptávky
V pořadí podle této systematiky se v dalším textu opatření stručně charakterizují a uvádí se stav vývoje a realizace i vyhlídky na úspěch a požadavky jednání z hlediska autorů. 2.2
Ovlivňování poptávky
Formulace cílů, koncepční podnět, užitek Opatření jsou zaměřena na modální, prostorové a/nebo časové ovlivňování trvale existující dopravní poptávky. Ústředním prvkem je aktivní utváření nabídky ekonomickým řízením a cenovou politikou. Opatření ekonomického řízení zahrnují mobilní provoz (mýto) a parkování (parkovací poplatky, omezování doby parkování, licence pro obyvatele a dodavatele) a aplikují se ve všech dopravních oborech (individuální a veřejná osobní doprava, nákladní doprava). Užitek vzniká přerozdělováním poptávky, kterou je nutno zvládnout, z jednoho dílčího systému ohrožovaného přetížením na méně zatížené dílčí systémy, takže se projeví celkem výrazně zlepšené podmínky dopravního toku s příslušnými pozitivními efekty (délka doby cesty, životní prostředí, bezpečnost, spolehlivost/plánovatelnost, komfort, náklady, …). V rámci telematiky provozu je zde třeba primárně zvažovat dynamická opatření závislá na situaci, i když jejich hranice nejsou stabilní. Tarifní systém, systém mýta i parkovací poplatky jsou v hlavních rysech předem fixovány, na situaci závislá opatření pro adaptaci nabídky a pro aktivní řízení poptávky probíhají on-line (na základě poruch, mimořádných událostí …). Jako příklad budiž pro široké spektrum možných opatření uvedeno: 6
- vybírání poplatků za užívání silnic (Road-Pricing) prostřednictvím přímé komunikace (DSRC – Dedicated Short Range Communication) nebo mobilním radiem /družicovou navigací (GSM – Global System of Mobile Communication/Global Positioning System), a to jako mýto z nákladních motorových vozidel (Švýcarsko, Rakousko, Německo) nebo všeobecné mýto (Francie, Italie, USA, Kanada …); - City-Pricing s povinnými poplatky za vjezd/průjezd (např. Bologna, Singapur, Oslo, Londýn) na technické bázi, např. detekce státních poznávacích značek pomocí videa nebo přímou komunikací; - management parkovacích prostorů s diferencovanými, na uživatele orientovanými tarifními strukturami; tato opatření se nacházejí v hraniční oblasti k telematice provozu, přičemž technologickou cestu zde naznačují první aplikace s placením cestou GSM; - vytváření tarifních systémů MHD (prostorová struktura a přiřazování dopravních časů); to jsou v podstatě statická opatření, která se rovněž nacházejí v hraniční oblasti k aplikaci telematiky; diskuse ke sjednocení tarifních systémů a k zavedení elektronického placení a mobilních karet ukazují i zde budoucí cestu; - nabídka MHD, řízená potřebou, zejména v oblastech se slabou strukturou s prostorově i časově silně rozdělenou, slabou poptávkou; - manažer mobility podle amerického vzoru (Kalifornie), resp. provozní plánování mobility. Šance a rizika, potřeba jednání: Pokud se ovlivňování poptávky neprovádí infrastrukturálními opatřeními, ale opatřeními managementu provozu, poskytuje telematika podporu k lokalizaci vozidla a ke komunikaci mezi centrálními a mobilními zařízeními. Zde je třeba jmenovat zejména výkonné technické prostředky, jako jsou GPS/GSM/DSRC na podporu lokalizace vozidel, zjišťování jejich jízdního výkonu a ostatních dat o vozidlech, k vybírání poplatků a ke kontrole využívání těchto zařízení. Rizika spočívají ve formě nežádoucích dopadů přeložení na jiná dopravní média a/nebo na jiné systémy/síťové prvky; existuje nebezpečí odsunu problému místo jeho odstranění. Tato rizika se vyskytují u koncepčních chyb ve funkční systémové architektuře a ve stanovení oblastí vlivu opatření a optimalizačních kriterií, dále pak při neúplném dopravně-technickém zasíťování managementu provozu. Potřebu jednání je vidět jednak v silnějším propojení plánování dopravní infrastruktury s dynamickými metodami managementu poptávky, jednak v podpoře intermodálních nabídek (jako např. Car-Sharing, P+R a jeho podpory formou elektronických nebo kombinovaných jízdenek). 2.3
Informace o cestě a dopravní informace
Formulace cílů, koncepční podnět, užitek: Tato opatření jsou zaměřena na informace účastníka dopravy z hlediska pevně „plánované“ cesty (pre-trip) nebo na informace ke korektuře cesty ještě v jejím průběhu (on-trip). Informace se týkají disponibility zdrojů cesty, průběhu cesty s údaji o dobách, o cestách, o dopravních prostředcích, o poplatcích/tarifech, o poruchách atd. a o ukončení cesty (zaparkování, cesta zpět atd.). Tyto informace jsou v závislosti na koncepci individuální nebo kolektivní. Užitek těchto informací se spatřuje v lepším využívání prostorové a časové
7
nabídky dopravního prostředku, disponibilního pro účely cesty nebo pro řešení situace v poptávce, a to v její celkové intermodální kvalitě. Aplikované systémy a techniky jsou: - Systémy plánování tras (off-line, on-line/ s využitím internetu) - Informace o cestě s užitím MHD (EFA - Elektronische Fahrplan Auskunft, EVA – Elektronische Verkehrsauskunft) - Informace v oblasti mobility (telefon, informační místa, terminály) - Rozhlas (RDS/TMC – Radio Data System/Traffic Message Channel) - Informace pro cestující ve vozidle nebo na stanicích - Informační služby pro mobilní telefony - Tabule s dopravními informacemi (text a/nebo grafika, jako např. v různém provedení v Mnichově, v Kolíně nebo v Berlíně). Perspektivy a rizika, potřeba jednání: Plošný dopravní rozhlas poskytuje základní přísun informací pro individuální dopravu. Systém pro cesty a informační systémy, především pro plánování cesty, patří – vycházeje ze statických informací elektronického jízdního řádu MHD a Deutsche Bahn – k základní nabídce veřejné dopravy. Monomodální informační systémy mohou být přitom pokládány za celkem široce rozvinuté, pokud vycházejí ze statických informací. Potíže existují i nadále ve využívání dynamických informací, které buď na základě nedostatečného monitorování dopravního provozu neexistují v dostatečné kvalitě, nebo jsou z provozně-organizačních důvodů poskytovány nedostatečně podrobně. Intermodální informační systémy jsou sice funkčně schopné, kladou však ještě vysoké nároky na další rozvoj. Velký pokrok, ale současně i vysoká potřeba jednání existují v oblasti personalizace informačních systémů. Dynamizace zejména intermodálních systémů o cestě a informačních systémů se stává pravděpodobnější využíváním zdokonaleného modelování odhadu následků poruch a rostoucího zasítění systémů. Rýsující se intermodální, resp. multimodální propojení MHD se systémy silniční dopravy a provozu představuje významný krok ke zlepšení managementu provozu tím, že je podporováno rozhodování účastníků provozu ve věci volby cesty a volby dopravního prostředku nejen při aktuálních poruchách, ale i při poruchách denně se opakujících. Invididuální rozhodování on-trip (během cesty) je silně závislé na vývoji výkonných koncových zařízení a odpovídajících komunikačních sítí; dosavadní služby nemohly při stávajících nabídkách dosáhnout žádného hospodářského průlomu. To má svou příčinu v neposlední řadě v bezplatné dostupnosti dopravních informací prostřednictvím rozhlasu (dopravní výstražná služba), které dosahují vysoké kvality v aglomeracích na základě tam existujícího sběru dat o provozu na dálnicích. 2.4 Řízení a regulace dopravy Formulace cílů, koncepční podnět, užitek Tato oblast zahrnuje široké pole klasického ovlivňování provozu v intravilánu i extravilánu. Nové technologie telematiky vedly v podstatě k detailním zlepšením a k optimalizaci stávajících faktorů a jen ojediněle k úplným nekonvenčním opatřením. Nejdůležitějším
8
přínosem telematiky je zde zpřístupnění nejrůznějších dat on-line a tím – s využitím možnosti fúzování – dosažení vyšší kvality informací. Aplikované systémy a techniky z hlediska telematiky jsou: - řízení městské světelné signalizace se zvláštním zaměřením na adaptivní síťové metody a na zrychlení MHD v dopravních uzlech a na tratích; - automatizovaný management poruch a zajišťování přípojů ve veřejné osobní dopravě podporou RBL; - řízení provozu v intravilánu informačními tabulemi a systémy řízení parkování; - aplikací zařízení pro ovlivňování jízdních pruhů na rychlých silničních komunikacích v zájmu harmonizace chodu provozu a v zájmu managementu poruch; - řízení provozu na dálničních sítích aplikací klasických výměnných ukazatelů cesty a inovačních informačních ukazatelů; - regulace nájezdu automobilů v oblasti vysoce zatížených dálničních přivaděčů; - integrované strategické řízení v aglomeracích jako koordinovaný soubor opatření jednotlivých řídicích a regulačních systémů. Perspektivy a rizika, potřeba jednání: Řízení a regulace provozu zaznamenaly zavedením informační a komunikační technologie/telematiky významného zlepšení tím, že je možno díky špičkovým technologiím lépe zjistit situaci a prognózu provozu a tím i diferencované metody řízení provozu. Ty jsou již ve stále větším rozsahu implementovány v řadě měst - jednou jako provozně adaptivní řízení sítě při řízení světelnou signalizací a podruhé při střídavém vyznačování směru na dálničních sítích, resp. při ovlivňování tras. Při začínajícím propojování úrovní řízení a plánování se zdokonaluje báze dat pro plánování a rovněž i integrace dopravní telematiky do formulace nabídky. Rizika existují ve vybudovaných nehomogenních systémových architekturách a v často nedostatečném zabezpečení kvality provozovaných systémů. Vysoká potřeba zlepšení existuje kromě toho u provozně-technických souborů a optimalizačních faktorů. Konflikt mezi uživatelsky optimálními individuálními faktory a mezi systémově optimálními kolektivními faktory se nárůstem individuální řídicí techniky zvětšuje. Vzájemné dopady mezi uvedenými opatřeními a chováním uživatelů se nedají dostatečně prognózovat a integrovat do modelů. 2.5 Individuální vedení k cíli ve vozidle Formulace cílů, koncepční podnět, užitek: Cílem opatření je časově nebo nákladově příznivé vedení jednotlivce od počátku cesty až k jejímu cíli. Je třeba rozlišovat mezi statickými a dynamickými systémy; dynamické systémy používají informace o provozu pro adaptaci plánování tras navigačního přístroje v závislosti na situaci. Dále je třeba rozlišovat mezi navigací onboard a navigací offboard. Navigace offboard si vyžaduje trasy od centrálního serveru, přístroj ve vozidle obdrží pouze mapy a informace o trasách trasového koridoru, dodaného serverem. Mobilní řešení na bázi mobilních koncových přístrojů (Personal Digital Assistant – PDA) nabízejí výhodu individuálního, na člověka vázaného systému, jejich nevýhoda spočívá v nižší navigační přesnosti v důsledku chybějící výpočtové navigace. Jednotlivé systémy 9
onboard propojují navigaci s dalšími informacemi, mezi telematickými kriterii je zajímavé zejména propojení s dynamickými informacemi o parkování (včetně P+R). Jednotliví výrobci nabízejí možnost telematické služby s doplňkovými službami (aktualizace, poruchová služba, hotel, zajímavé cíle, rezervační služby, dynamické směrování cesty, atd.). Částečně je s tím spojeno (dobrovolné) datové spojení s poskytovatelem služeb, který tak získává informace o průběhu absolvované cesty vozidla (Floating Car Data – FCD). Perspektivy a rizika, potřeba jednání: Zatímco se statické navigační a směrovací systémy ve vozidle prosazují na trhu a také v přenosných přístrojích (PDA) k tomu lze zjišťovat náznaky, vládne nedostatek zesíťování všech disponibilních zdrojů dat, nedostatek v přípravě dat pro uživatele a rovněž chybí únosný komerční model. Při vysoké aktuálnosti a kvalitě informací a při sladění strategií řízení s kolektivními strategiemi silničních správ se dá očekávat, že se i tyto systémy prosadí na trhu. A to tím více, čím více se tyto systémy propojí s asistenčními systémy při nehodách. 2.6
Vedení vozidla a pomoc řidiči
Formulace cílů, koncepční podnět, užitek: Cílem je podpora řidiče při jeho úkolu řízení vozidla, žádoucí užitek je třeba vidět primárně ve zvýšené bezpečnosti a ve zvýšeném jízdním komfortu, sekundárně i ve zvýšení kapacity. Další šance je ve zlepšení dopravní databáze, např. komunikací vozidlo-vozidlo (sítě ad hoc, FCD, decentrální strategie). Tyto systémy se ještě převážně nacházejí ve fázi vývoje, částečně již i ve fázi zavádění. Dílčím aspektem je potenciální interakce vozidel s infrastrukturou a/nebo mezi sebou navzájem za účelem výměny dat. Dvousměrná komunikace s infrastrukturou se může uskutečňovat prostřednictvím pevných majáků (DSRC) nebo mobilním radiem (WLAN), jednosměrná komunikace do vozidla je také umožněna prostřednictvím DAB. K aplikovaným systémům a technikám patří: - výstraha při překročení rychlosti - ABS, ESP - Tempomat - upozornění na odstup a na udržování odstupu (ACC – Adaptive Cruisse Control, ISA – Intelligent Speed Adaptation) - automatická jízda (vozidla veřejné dopravy: vedení vozidel po zadané koleji, autobus vedený ve stopě, provoz železnice bez strojvedoucího; pro individuální automobily ještě ve stadiu výzkumu) - výstražné upozornění na místní nebezpečná místa - nekonvenční obrazovky (obrazovky ve výši očí, …), vstup a výstup lidskou řečí - telemetrická data pro operátora paměti (Content-Provider) - dálkově působící systémy pro případ nouze, při krádeži - automatické nouzové volání 112 na evropské úrovni
10
Šance a rizika, potřeba jednání: Systémy na pomoc řidiči a systémy pro řízení vozidla se již nedají z tak zvaných špičkových vozidel současné generace odmyslet. Rozběhové křivky dnešních quasi-standardů, jako jsou ABS a ESP, však naznačují, že – zásadní funkční schopnost a potřeba trhu se předpokládají proniknutí nejaktuálnějších asistenčních systémů na trh je otázka let, resp. generací vozidel. Přitom by měla platit zásada, že asistenční systémy jsou účelné zejména v těch oblastech, v nichž zásadně existují slabá místa řidiče nebo že tam v kritických situacích mohou vzniknout (příkladem je v tomto smyslu ABS). Přitom si je třeba být vědom toho, že asistenční systémy nevyhnutelně oslabují v podporované oblasti schopnost řidiče k jednání a že je proto nutno věnovat aspektům systémové disponibility a bezpečnosti (zejména spolehlivosti a prevence chybných poplachů) obzvláštní pozornost zaváděním odpovídajících opatření pro zajištění kvality. Pokud systémy nepůsobí automaticky a ručení výrobce za škody způsobené vadou výrobku není účinné, není problém interakce člověk – stroj vyřešen natolik, aby zprostředkovával řidiči, resp. zákazníkovi rozmanité informace a možnosti jednání. Postupné zbavování řidiče odpovědnosti výkonnými asistenčními systémy nadhazuje právní otázky, týkající se odpovědnosti řidiče vozidla. 3. Základní technologie pro přístrojovou techniku 3.1 Systemizace Četné aplikace telematiky v silničním provozu – jak pro osobní dopravu (motorovou individuální dopravu, městskou hromadnou dopravu - MHD), tak i pro dopravu nákladní – vyžadují účinná technologická řešení pro čtyři průřezové úlohy – pro úlohu - sběru, - přenosu, - zpracování a - prezentace parametrů, signálů, dat a informací. Tyto úlohy se opakovaně řeší na terénní úrovni, na staniční úrovni, na centrální úrovni a na úrovni koncových přístrojů. Terénní úroveň figuruje přímo na fyzickém procesu provozu a na podmínkách jeho bezprostředního okolí, jejichž popisné parametry se měří vhodnými senzory. Typickým reprezentantem jsou indukční smyčky, pasivní infračervené detektory (PIR), radarové detektory nebo videodetektory stejně jako vozidlové měřiče pohybu (měření FCD). Na následné staniční úrovni se shromažďují signály, resp. data od mnoha detektorů a zpracovávají se na řídicí povely a/nebo na konzolidovaná a eventuálně agregovaná data. Přenos dat využívá zpravidla standardizovaná rozhraní, jako například RS 485. Typickými reprezentanty staniční úrovně jsou řídicí přístroje pro zařízení světelné signalizace (LSA) a výstražné sloupky úsekových stanic. Pro jejich hardwarovou a softwarovou technickou realizaci byly vypracovány různé definice a směrnice pro rozhraní, jako jsou - Technické podmínky dodávky pro úsekové stanice (TLS) - Směrnice pro zařízení světelné signalizace (RILSA) - OCIT (Open Communication Interface for Road Traffic Control Systems).
11
Navazuje centrální úroveň, na níž se dále zpracovávají konzolidovaná a agregovaná data z více stanic. Zde se, například, realizují tyto úlohy: - rekonstrukce časově-prostorového stavu provozu; - prognóza stavů provozu; - zjišťování a sledování poruch; - vypracovávání zpráv o provozní situaci; - dedukce řídicích povelů pro značky střídavého provozu (WVZ) a doporučení pro volbu tras pro vozidlové navigační systémy. Standardizační opatření se týkají jak přenosu dat, tak i jejich zpracování. Zpracování dat je například předmětem předpisu pro vybavení provozních počítačových a pomocných center (MARZ). Následuje úroveň koncových přístrojů, která umožňuje individualizaci informací o provozu. Informace o stavu provozu se dostávají standardizovanými rozhraními do koncových zařízení, jako jsou například radia, PC, PDS (Personal Digital Assistent), mobilní telefony nebo navigační systémy. Standardizované prostředky popisu dat, jako jsou HTML (Hypertext Markup Language), XML (Extended Markup Language), WML (Wireless Markup Language) nebo TMC (Traffic Message Channel) umožňují generování prezentace stavů provozu v akustické, textové nebo grafické formě nebo také dynamizaci individuálního vedení k cíli. Pro řešení těchto čtyř průřezových úloh jsou k dispozici různé základní technologie, které se v širokém měřítku dají aplikovat nezávisle na dopravním médiu. Přehled je k tomu uveden na obrázku 2. Kromě toho se užívají obdobné základní technologie při autonomních vozidlových aplikacích, jako například pro ovlivňování odstupu a rychlosti.
12
Obrázek 2: Průřezové úlohy na úrovních technické systémové architektury
Základní technologie, u nichž již došlo k využití, sledují k řešení jim přisouzených úloh různé koncepční podněty, jimiž se nebudeme dále v podrobnostech hlouběji zabývat. Pro zajištění žádoucí funkčnosti může zpravidla dojít k aplikaci různých technologií, jejichž šance a rizika jsou někdy navzájem protichůdné. Nutnost jednání za účelem zlepšení nějaké technologie může v podstatě vyplynout v souvislosti s výkonovými parametry, které již ojediněle narážejí na fyzikální hranice, a v souvislosti se standardizací. V oblasti zpracování dat se nacházejí významné potenciály v metodické oblasti. Infrastrukturální systémy někdy potřebují lepší plošné pokrytí. Přijetí určité technologie pro provozně technické aplikace je však rozhodující měrou ovlivňováno investičními a zejména provozními náklady, které se vytvářejí na trhu a které se dají v jednotlivých případech jen stěží technologicky ovlivnit. V dalších odstavcích jsou základní technologie prezentovány z hlediska určování cíle, koncepčního podnětu a užitku stejně jako z hlediska šancí/rizik a potřeby jednání, jsou tedy strukturovány analogicky se soubory opatření. 3.2 Sběr dat Formulace cílů, koncepční podnět, užitek: Sběr dat tvoří základ pro všechny další kroky procesu, vedoucího k realizaci telematických opatření, naznačených v kapitole 2. V podstatě existují čtyři koncepční postupy: 13
- zjišťování lokálních dat; - měření prostorových dat vztahujících se k trati; - využívání dat generovaných vozidlem; - manuální zavádění /dat/. Lokální data odrážejí obvyklé měřitelné a částečně již agregované provozní veličiny, jako například intenzitu provozu, časový odstup /vozidel/, čas obsazení, přítomnost a nepřítomnost a průměrnou rychlost. Lokální evidenční systémy se realizují téměř výhradně pro činnost zařízení světelné signalizace závislých na provozu (LSA), a zařízení pro ovlivňování provozu (VBA), na dálnicích také pro provozní informační služby. Prostorová data, vztahující se k trati, mají oproti lokálně zjišťovaným datům tu výhodu, že popisují stav provozu na traťovém úseku jednoznačně. Prostorová data, vztahující se k trati, se však mohou bez dalšího propočtu skutečně měřit v současné době pouze pomocí zobrazovacích metod (video-kamery a infračervené kamery) nebo pomocí čidel, která mají prostorově rozšířenou oblast snímání (radar, laserový skener), a to ve velmi omezeném rozsahu. Další skupinu tvoří data generovaná vozidlem (FCD). Ta vycházejí z principu, že vozidla, pohybující se v celkové koloně vozidel, měří, ukládají do paměti a vyhodnocují svou vlastní rychlost a při splnění zadaných kriterií strategie předávání zpráv předávají rychlostní profil absolvované trasy centrále. Zde je pak možno odhadovat prostorově časový průběh stavu provozu v bezprostředním okolí vozidla, chová-li se měřicí vozidlo reprezentačně pro okolní kolektiv vozidel. Roli, kterou nelze v aplikacích telematiky podceňovat, hrají také data, která nejsou evidována automaticky, jako například geo-informace o staveništích ovlivňujících provoz a o velkých akcích, stejně jako hlášení o poruchách. Data o provozu, jejichž rostoucí sběr a zpracování podléhají zajištění kvality, tvoří základ pro realizaci strategií managementu provozu, zejména pro tvorbu informací o provozu stejně jako o řízení provozu v intravilánu i extravilánu. Požadavky na data o provozu z hlediska podrobnosti, kvality a disponibility jsou určovány smyslem jejich využívání. Podniky, které chtějí nabízet služby v oblasti mobility upravené individuálně na zákazníka, nepotřebují sice data o provozu tak podrobně, jako je to nutné pro kolektivní řízení provozu, přesto však s plným plošným pokrytím. Z tohoto důvodu instalovaly komerční poskytovatelé služeb dodatečné detektory, které předávají hlášení o mimořádných událostech na jejich centrály. Sběr dat MHD dodává především informace o aktuální poloze vozidla v síti. Využitím těchto informací mohou veřejné dopravní prostředky na dopravních uzlech, vybavených signalizací, získávat přednost oproti motorové individuální dopravě (MIV). Kromě toho se tyto informace využívají v počítačovém systému řízení provozu k posuzování aktuální situace v jízdním řádu v celé síti. Posléze se dá ze získaných dat odvodit dynamická informace pro cestující, která dovoluje vydávání aktuálních odjezdových časů na vybraných zastávkách nebo prostřednictvím digitálních medií; dále se dá provádět zajišťování přípojů v případech přesedání. Existují různé metody určování aktuální polohy veřejného dopravního prostředku. Systémy, založené na GPS, a společné vyhodnocování logických a fyzikálních lokačních informací dále zlepšily spolehlivost při poruchách a rovněž i kvalitu dat.
14
Šance a rizika, potřeba jednání: Kvalita získávaných dat závisí na technologii sběru. S chybnými měřicími daty se však musí u všech technologií, disponibilních v současné době, vždy počítat. Konvenční indukční smyčky tvoří v současnosti páteř sběru dat o provozu. Tyto smyčky jsou doplňovány o moderní technologie sběru s řadou výhodných vlastností, jako například pozemní uložení bez zásahu do krytu vozovky nebo sběr dat z většího počtu jízdních pruhů jediným přístrojem. Optické systémy slibují jak sběr dat z větších oblastí jediným čidlem, tak i určitou flexibilitu z hlediska rozmístění měřicích polí. V závislosti na systému jsou kvalita dat a jejich dostupnost ovlivňovány světelnými poměry, počasím a znečištěním. Laserová a radarová čidla poskytují kromě toho i trojrozměrné informace, takže se dá podle výšky vozidla usuzovat na jeho druh. Metody FCD (data, generovaná vozidlem) byly sice od svého prvního velkoplošného ověření v rámci projektu RHAPIT technicky dále rozvíjeny, avšak zejména v městských silničních sítích existuje ještě příliš málo příslušně vybavených vozidel, která by se sama jen s využitím metody FCD dostala k použitelnému popisu provozní situace. Floating Cars však získávají jako doplňkový zdroj dat k doposud existující stacionární technice sběru dat – alespoň pro tvorbu informací o provozu – stále větší význam. Metody Extended FCD (XFCD) využívají vozidlových komponent, jako například stěračů a zařízení proti prokluzu, a poskytují dodatečná data o podmínkách v bezprostředním okolí a na silnici. Na úsecích silniční sítě, vhodně vybavených, jsou k dispozici data o provozu komplexně a v dobré kvalitě. Tato data jsou dostatečná jak pro ovlivňování sítě a tras, tak i pro regulaci lokálního provozu na dopravních uzlech pomocí LSA. Kompletní plošná evidence provozu prostřednictvím lokálních měřicích míst se z toho nedá odvodit a sama o sobě není pro dálnice z nákladových důvodů účelná. V městských silničních sítích se pro nedostatek plošného sběru dat o dostatečné kvalitě a/nebo pro chybějící návaznost detektorů na centrálu využívá částečně videokamer, jejichž obrázky lze hodnotit pouze vizuálně. Centrální automatické vyhodnocování záběrů, zaměřené na odhadování stavu provozu a na ovlivňování provozu bez operátora pro ověřování výsledků (provoz closed-loop) není v současné době v Německu ještě zavedeno. Těžištěm budoucích instalací by měla být sekundární síť, aby tak mohlo zejména dynamické řízení alternativních tras dálnic využívat relevantní data o stavu provozu na komunikacích nižších tříd. Pro tento účel musí být vyřešeny v současné době ještě existující problémy autarkního napájení energií a přenosu dat v podmínkách vandalismu a nebezpečí zcizení. Pronikání sekundárních sítí budou rozhodujícím způsobem ovlivňovat investiční a provozní náklady. 3.3 Přenos dat Formulace cílů, koncepční podnět, užitek Komunikační úlohy je třeba plnit na všech úrovních. Dochází k využívání kabelových i bezkabelových technologií s obousměrným nebo jednosměrným účinkem. Vyžadovanou infrastrukturu dávají k dispozici buď sám stát a obce (územně správní celky, silniční správy spolkových zemí, dopravní podniky) nebo soukromí provozovatelé. V některých případech není pro přenos dat nutná žádná zvláštní síťová infrastruktura, když komponenty komunikují výlučně navzájem přímo a eventuálně formou radiokomunikace.
15
Komunikace vyvolává při zapojení síťových provozovatelů provozní náklady, které vycházejí v případě mobilních radiových služeb obzvláště vysoko. Dopravní podniky udržují často vlastní analogovou a ve stále větším měřítku i digitální podnikovou radiovou síť pro přenos řeči a dat. Za využívání exkluzivně přidělených kmitočtů přicházejí v úvahu relativně nízké licenční poplatky. Digitální radiokomunikační sítě zacházejí s omezenými zdroji kmitočtů mezi jiným v důsledku využívání jak bezztrátových, tak i ztrátami zatížených technik komprese dat – podstatně efektivněji. Pro šíření informací o provozu směrem k účastníkům provozu hraje rozhodující roli ultrakrátkovlnný rozhlas (UKW) s vybranými hlášeními. Dalším krokem bylo zavedení TMC, které je upraveno jako RDS-TMC na omezenou šířku pásma RDS ve vysílání UKW. RDSTMC má v důsledku omezeného počtu lokačních kódů své informační těžiště v síti dálkových silničních komunikací. Digitální rozhlas DAB (Digital Audio Broadcasting) výrazně uvolňuje omezení šířky pásma oproti RDS, takže i nestandardní hlášení mohou být šířena nezávisle na zadaných lokačních kódech. Vítané služby, jako například dynamizace navigačních systémů s doplňujícími informacemi, jsou demonstrovány ve výzkumných projektech, jako je např. INVENT.
Šance a rizika, potřeba jednání: Jedním z problémů přenosu dat je také žádoucí plošné vybavení celé silniční sítě technikou sběru dat. Zatímco data na dálnicích mohou být přenášena nákladově výhodně s využitím místně existujících traťových telekomunikačních kabelů, musí být data z ostatních částí sítě a FCD zprostředkovávána obvykle nákladným mobilním rozhlasem v provozních centrálách. Aby se minimalizovala doba komunikace a tím i náklady na přenos, přenášejí se lokálně měřená data často jen se zaměřením na mimořádné události. Z toho vyplývá pouze neúplný obraz provozní situace, který je pro účely řízení provozu a pro individuální vedení k cíli prostřednictvím navigačních systémů bez dodatečného modelování provozu jen stěží nebo jen v omezené míře použitelný. Riziko při využívání sítí mobilního rozhlasu spočívá také v přechodném přetěžování telekomunikačních buněk právě tehdy, když jsou zapotřebí data o provozu, jako například při poruchách. Pro přenos dat v hustých sítích sběru dat přicházejí v úvahu také telekomunikační systémy na krátkou vzdálenost v bezplatném kmitočtovém pásmu ISM. (ISM se vztahuje na aplikační oblasti „Průmysl, služby a lékařství“.) Vedle minimálních provozních nákladů je výhodná i vysoká šířka pásma v pásmu 2,4 GHz, která postačuje pro přenos obrazů, jak je provozována například v Magdeburku. Pro kolísající disponibilitu volných kmitočtů ISM se však nedají žádné časově kritické provozně technické aplikace, jako například řízení LSA, zásobovat spolehlivě daty. Stejné omezení platí i pro technologii WLAN /Wireless Local Area Network/, která se ojediněle vyskytuje v provozně technických aplikacích. Přenos informací k uživateli prostřednictvím kabelových sítí pro přístup k internetu je s velkým zájmem instalován zejména pro informace o jízdním řádu a pro plánování trasy před nastoupením cesty. Mobilní aplikace jsou k dispozici třeba prostřednictvím GSM-WAP /Wireless Application Protocol/. Ačkoliv určitě existuje množství informací, které vystačí s několika málo znaky i pro důležité pokyny (např. aktuální informace o odjezdech nebo dynamické informace o parkování), jejich příjem není ještě příliš vysoký. Pro většinu potenciálních poskytovatelů služeb existuje jen stěží možnost participovat finančně výhodně na poskytování těchto služeb.
16
Mobilní telekomunikační síť GSM bude brzy doplněna systémem UMTS /Universal Mobile Telecommunications System/. UMTS poskytuje mezi jiným mnohonásobně vyšší šířku pásma pro přenos dat, účtování podle objemu dat a v důsledku menší velikosti buněk lepší přesnost lokace. UMTS bude k dispozici nejdříve v aglomeracích a ve větších městech. Zda a kdy bude dokončena plošná výstavba, to není v současné době ještě známo. Mezikrok k UMTS představuje systém GPRS /General Packet Radio System/, vycházející z GSM. Některé výzkumné činnosti se zabývají kromě toho přenosem informací na krátkou vzdálenost prostřednictvím telekomunikačních sítí ad-hoc jak mezi silničními majáčky a vozidly, tak i mezi samotnými vozidly. Telekomunikační sítě jsou například realizovány prostřednictvím WLAN, přičemž mezi jiným doba, nezbytná pro výstavbu spojení, omezuje maximální střetnou rychlost vysílacích a přjímacích zařízení. 3.4 Zpracování dat Formulace cílů, koncepční podnět, užitek: Zpracování dat má mezi jiným úlohu ověřovat hodnověrnost měřených dat, kompenzovat zjištěné výpadky a hodnotit stavy provozu v silniční síti, resp. je prostorově a časově kompletovat. Na základě více nebo méně konzolidované polohy dat se generují informace a doporučení pro individuální i kolektivní systémy řízení a formulují se například řídicí instrukce pro LSA a VBA. Zpracování dat se provádí nejdříve na terénní úrovni a na staniční úrovni decentralizovaně na místě. Zvolená a případně agregovaná data jsou přenášena do řídicí centrály za účelem dalšího zpracování a získávání informací. Protože mohou měřená data obsahovat v podstatě chyby, existují úvahy o slučování dat z většího počtu vesměs heterogenních pramenů. Existuje naděje získat tak přesnější obraz s vyšší zatížitelností, odrážející aktuální a perspektivně i prognózovaný stav provozu s lepší disponibilitou. V neposlední řadě se zjišťují poruchy, sleduje se jejich časový a prostorový rozsah a odhadují se jízdní doby. Šance a rizika, potřeba jednání: V dalším metodickém vývoji zpracování dat spočívá důležitý, ne-li dokonce nejdůležitější klíč ke zlepšení kvality dat, informací a řízení provozně technických aplikací. Nedostatky, plynoucí z neúplného vybavení silničních sítí technikou sběru dat, mohou být do určité míry vyrovnány zejména aplikací modelů provozu. Nicméně hustý sběr dat o provozu poskytuje největší záruku důležitých a hodnotných výsledků ve zpracování provozně technických dat. Kromě toho má z ekonomického hlediska obzvláštní význam fúze dat z různých pramenů. Zejména na centrální úrovni spočívají rizika zpracování dat především v tom, že se s daty a s postupy musí zacházet kvalifikovaně. To vyžaduje kromě obsluhy systému školeným a dostatečně kvalifikovaným personálem také důslednou péči o základní bázi dat, jako například o digitální mapy a o další, částečně pod vyšší kompetencí vytvořených základních dat a scénářů jednání. Městské centrály řízení provozu můžeme nalézt v několika málo velkých městech, resp. v rámci ještě budovaných velkých výzkumných projektů. Úloha, kterou je nutno řešit, má umožnit městský integrovaný management provozu s multimodálními a intermodálními nároky; tato úloha je výrazně komplexnější nežli ovlivňování provozu na dálnicích. Aktuální potřeba jednání spočívá nyní ve výstavbě centrál i ve středně velikých městech, které se nemusí nezbytně budovat podle vzoru velkoměstských centrál. Problémy jsou do 17
určité míry jiného druhu a pro jejich realizaci zde existuje méně prostředků. Proto jsou zejména zde inovační návrhy i nadále žádoucí. V aglomeracích s vybudovanými centrálami se již přesunuje potřeba jednání na začlenění regionu do konzistentního managementu provozu. 3.5 Prezentace informací Formulace cílů, koncepční podnět,užitek: Prezentace, zaměřená na skupiny uživatelů a na situace, ovlivňuje vedle aktuálnosti, pravdivosti a disponibility rozhodující měrou akceptanci nabídek informací. Dynamické indikace v silničním prostoru se v široké míře prosadily pro informace na stanicích a pro naváděcí systémy k parkovištím. Indikace s volným textem v silničním prostoru jsou na základě restriktivního postoje státu a obcí ještě spíše výjimkou. Vedle silniční prezentace jsou informace o provozu přítomny v elektronických médiích. Přitom hrají mluvená hlášení ARI v analogové radiokomunikaci ještě dominantní roli. Selekci hlášení o provozu provádějí redakce jednotlivých radiových vysílačů a kromě toho vyplývá z teritoriálního pokrytí vysílačů. Nadregionální vysílače musí sledovat obzvláště mnoho hlášení o provozu. Tento nedostatek se odstraní selekčními možnostmi RDS-TMC. Prezentace ve formě hlášení TMC, založená na standardizovaných hlášeních a na omezeném počtu lokačních kódů, je opět předstižena možnostmi volného grafického znázornění libovolných informací (text, grafika, foto, video) digitálního rozhlasu DAB. Dynamické navigační systémy informují řidiče v optimální formě tehdy, když při poruchách na zvolených trasách, hlášených prostřednictvím RDS-TMC, poskytují výpočet nové trasy. Navigační systémy pracují zpravidla s vizuálním a akustickým výstupem. Systémy pro ovlivňování individuálního odstupu a rychlosti ve vozidle se řidiči prezentují formou odstupňované koncepce informací a vlivů. Možnosti zde sahají od informací o stavu aktivace systému přes optickou, akustickou nebo haptickou (hmatovou) výstrahu před kritickými situacemi až po zásah do ovládání motoru a do brzdového systému. Z hlediska prezentace informací je třeba u mobilních koncových zařízení zaznamenat velký pokrok. Mobilní telefony jsou ve stále větším rozsahu vybavovány grafickou barevnou obrazovkou. Ta vychází vstříc očekáváním uživatelů, silně ovlivněných využíváním internetu na PC. Tím by mohla být oživena doposud potlačovaná akceptance mobilně disponibilních aplikací. Šance a rizika, potřeba jednání Na prezentační úrovni bylo doposud největšího pokroku dosaženo razantním vývojem koncových přístrojů. Zde se může telematika provozu podílet na vývoji trhu rozšířením individualizovaných informací. V dalším kroku lze uvažovat s personalizací informačních služeb. Pro uživatele je důležité, zda si musí požadované informace obstarávat sám (internet, WAP, SMS), nebo zda bude po ohlášení informován automaticky (SMS, e-mail). V rámci výzkumného projektu PIEPSER bylo pro MHD dokázáno, že personalizované služby vyvolávají u uživatele největší očekávání, která mohou být splněna jedině hodnotnými a spolehlivými daty a informacemi. Tabulka 1 obsahuje shrnutí základních technologií ve struktuře předcházející prezentace.
18
Tabulka 1: Základní technologie pro aplikace telematiky v silničním provozu Úloha
Základní technologie (výběr)
Sběr dat - charakteristiky provozu - charakteristiky prostředí - polohy vozidel - manuální vkládání
Mobilní individuální automobilismus indukční smyčky, pasivní infračervený (PIR), radar, video, globální navigační systém (GPS) pro Floating Car Data (FCD) Individuální automobilismus v klidu indukční smyčky, světelné závory (světelné zámky), ultrazvuk, parkovací automaty MHD: infračervené výstražné sloupky, logická navigace, navigace GPS, čipové karty Sběr dat z prostředí: různá čidla Relevantní plánování provozu: geografické informační systémy (GIS) pro detekci stavenišť, prognozování hromadných akcí, místa zvýšeného zájmu atd. Vozidlo: čidla na kolech, navigace GPS, navigační systémy (vkládání cílových adres), infračervená metoda (IR), ultrazvuk (US), radar, video Terénní úroveň: zpracovávání signálů (např. z indukčních smyček a infračervených čidel), zpracování obrázků video atd. Staniční úroveň: test hodnověrnosti, náhrada měřicích dat, vyrovnávací metoda, kombinace historických a aktuálních dat, odhad délek zpětného vzdutí (tj. hromadění vozidel před křižovatkou), metoda řízení světelné signalizace Centrální úroveň: rekonstrukce časově-prostorového stavu provozu, metody prognozování Na vozidle nezávisle: zpracovávání obrazů, fúze dat z čidel, map-matching a generování hlášení z FCD Z místa sběru na centrálu: kabelový přenos: spoje via modem, ISDN (Integrated Services Digital Network), spoje skelným vláknem bezkabelový přenos: zpoplatněná radiokomunikace: GSM-Mobilfunk; bezplatná radiokomunikace; kmitočty ISM (průmysl, služby a lékařství), resp. WLAN (Wireless Local AreaNetwork); laserové tratě (laserové úseky); DSRC (Dedicated Short Range Communication); infračervený, mikrovlnný rozhlas protokoly: vlastnické (např. BEFA-15...18), OCIT (Open Communication Interface for Road Traffic Control Systems), standardní rozhraní VDV pro zajištění nadpodnikového spojení (Svaz německých dopravních podniků), TLS (Technické podmínky dodávky pro traťové stanice), DATEX (Data Exchange) Z centrály k účastníkům provozu: k informačním tabulím v silničním prostoru: kabelová a radiová spojení, Digital Audio Broadcasting (DAB) radiokomunikace: rozhlas VKV s ARI (AutofahrerRundfunk-Information = Rozhlasové informace pro řidiče), RDS-TMC (Radio Data System – Traffic Message Channel); DAB s RDS-TMC nebo multimediálně Internet: pevná síť, mobilní radiokomunikační síť se službami WAP (Wireless Application Protocol), SMS
Zpracování dat - ověřování hodnověrnosti - agregování - bezztrátová komprimace - dokompletování - generování informací a hlášení - vypracovávání řídicích instrukcí
přenos dat a informací - z místa sběru na centrálu - z centrály k účastníkům provozu - z vozidla na vozidlo
19
Prezentace informací - silniční prostor - radiokomunikace - Internet - koncová zařízení ve vozidle - komponenty vozidel
(Short Message Service), datové spoje k vozidlu (individuálně): GSM (zejména SMS), IR (Bake) = výstražné infračervené sloupky z vozidla na vozidlo: radiokomunikace ISM, WLAN, světlo, infračervená metoda Světelné signály, značky střídavého provozu, číslicová indikace, tabule s volným textem radio VKV, DAB média „Pull“: Internet, WAP, SAM, aplikace JAVA pro přístroje handy média „Push“: SMS, e-mail koncová zařízení ve vozidle: obrazovka, výstup lidskou řečí
4. Organizačně-institucionální aspekty 4.1 Systemizace Předcházející odstavce naznačily rámec technicky možných a žádoucích řídících a intervenčních možností. Aby se však mohl očekávaný dopad na uživatele v systému provozu a na společnost rozšířit, musí být účelně organizováno spolupůsobení oblastí jednotlivých opatření a technických komponent. Realizace telematických aplikací v silničním provozu se zúčastňují různí aktéři a instituce, jejichž úkoly a spolupůsobení jsou prezentovány v dalším textu. Veřejné instituce a soukromé podniky v individuálním motorismu a v MHD přitom jednají podle svých úkolů na třech různých úrovních. Jsou to - politická úroveň (strategická); - režijní úroveň (strategicko-taktická); - operativní úroveň (operativní). Na politické úrovni jsou v rámci spolkové, zemské nebo komunální politiky definovány provozně-politické rámcové podmínky pro realizaci telematických aplikací. Režijní úroveň odpovídá za definování řídicích strategií, které jsou posléze realizovány operativní úrovní. Ústava, zemský zákon o dálkových silničních komunikacích, resp. zemské zákony o silničních komunikacích upravují kompetence a rozdělení úkolů pro silniční provoz: Břemeno stavby silnic spočívá na příslušných správách stavby silnic zemí, okresů a územně správních celků, zatímco transformaci pravidel silničního provozu (StVO) zajišťují dopravní úřady jednotlivých korporací veřejného práva. Hranice mezi úkoly režijní a operativní úrovně závisí na příslušné struktuře správ a mohou být flexibilní. Na operativní úrovni přejímají v širokém rozsahu výsostnou úlohu řízení provozu centrály řízení provozu. Kromě toho úlohy zabezpečování provozu a prevenci nebezpečí zajišťují policejní úřady. Organizační struktura a rozdělení úloh v rámci MHD jsou zakotveny v zákonech o MHD jednotlivých zemí. Přitom se rozlišuje mezi zadavateli služeb na režijní úrovni a poskytovateli služeb na operativní úrovni. Zadavateli služeb (nositeli úkolů MHD) jsou dopravní sdružení pro regiony; pro komunální územní korporace jsou to lokální společnosti pro místní dopravu. Poskytovali služeb na operativní úrovni jsou dopravní podniky, které mohou být organizovány soukromě, veřejně nebo jako společnosti státu a obcí. Dopravní podniky provozují centrály řízení provozu pro řízení a monitorování provozu.
20
Kromě toho existují operátoři mobilních služeb nebo provozovatelé telematických systémů na operativní úrovni v rámci individuálního motorismu a v rámci MHD, kteří poskytují svým zákazníkům kolektivní a/nebo individuální služby. Jsou to vedle centrál řízení dopravy nebo řízení provozu jako provozovatelů kolektivních informačních služeb také soukromí operátoři systémů vedení k cíli a operátoři služeb v oblasti mobility, veřejné radiokomunikační organizace, resp. soukromé vysílače a automobilové svazy. Uvedení aktéři a operátoři přitom realizují telematické aplikace převážně ve své původní oblasti kompetence. V řadě případů je však kooperace pro zajištění úkolů nepostradatelná. Nutnost kooperace se přitom jeví v dále uvedených případech: - Realizace strategií regionálního managementu provozu v aglomeracích vyžaduje spolupráci odpovědných míst při řízení provozu i při realizaci provozních a informačních opatření. - Nadregionální ovlivňování sítě, týkající se převážně dálnic, vyvolává nutnost odsouhlasení řídicích opatření mezi větším počtem zúčastněných centrál řízení provozu. - Poskytování individuálních telematických služeb, které pokrývají celou množinu dopravních komunikací nezávisle na hranicích kompetencí a volbě dopravního prostředku, vyžaduje sběr a fúzi dat, resp. informací o provozu z většího počtu zdrojů. V regionálním managementu provozu se užívají k technické podpoře opatření, určených k realizaci, telematická zařízení odpovědných míst ve sdruženém režimu. Na základě komplexnosti technického a organizačního spolupůsobení zde široce decentralizovaný provoz těchto telekomunikačních komponent prokázal, že je na základě společně dohodnutých strategií schopen vést k cíli. K tomu se může připojit kooperace s podniky, které formou komerčních modelů poskytují služby v oblasti mobility, resp. které provozují telematické systémy. Ty mohou být integrovány v rámci veřejně-soukromých partnerství. Takové partnerství může sahat od pouhého přenechávání dat a informací až k začleňování těchto podniků a tím i jejich soukromě provozovaných telematických služeb do strategií managementu provozu. Taková spolupráce, jaká je prezentována na obrázku 3, zvyšuje navíc efektivnost poskytovaných služeb a zajišťuje soulad s opatřeními řízení provozu. Při nadregionálním řízení sítě zůstává spolupráce v širokém měřítku omezena na státní instituce, které jsou odpovědné za provoz zařízení pro ovlivňování provozu. Přitom mohou být data o provozu pro neomezené zobrazování provozní situace vyměňována, zatímco řídicí opatření musí být naproti tomu na každý pád kompenzována. Úsilí operátorů telematických služeb, neomezených ani z hlediska dopravních médií, ani z hlediska kompetencí, musí spočívat především ve vytváření odpovídající datové základny. Ta se může vytvářet částečně z vlastních zdrojů dat nebo v rámci přikupování tzv. smlouvami o přenechávání dat, které uzavírají výsostná místa, aby prodala data ze svých centrál řízení provozu, kumulovaná původně pro účely řízení provozu, třetím osobám.
21
Obr. 3: Spolupůsobení řízení provozu a informací o provozu
Legenda k německým výrazům: Kunde / Verkehrteilnehmer - uživatel, zákazník/účastník provozu Individuell – indiviuální Kollektiv – kolektivní Nutzen - užitky Services – služby Mobilitätsdienstleistung - služby v oblasti mobility, informace Informationen zu Steuerungs-entscheidungen - informace pro řídicí rozhodnutí Steuerung – řízení Verkehrssteuerung - řízení provozu Verkehrsdaten - data o dopravě Datenakquisition - sběr dat, akvizice dat o provozu/dopravě Erfassung - evidence Verkehrsdatenerfassung - sběr dat o provozu Privatwirtschaft - soukromé hospodářství Őffentliche Hand – veřejná ruka (státy a obce) Zwischen Privatwirtschaft und Őffentliche Hand abgestimmte Verkehrsmanagementstrategie – dopravní strategie řízení mezi soukromým hospodářstvím a veřejnou rukou
4.2 Organizace managementu systému provozu Formulace cílů, koncepční podnět, užitek: Management systému provozu má opatření, neomezená ani z hlediska dopravních médií ani z hlediska organizace, popsaná v kapitole 2, realizovat s využitím technických možností, naznačených v kapitole 3. Zájmy účastníků provozu jsou přitom směrovány na dosažitelnost, neomezovanou ani hledisky oblasti, ani hledisky hranic nebo hledisky dopravního média. To je zajištěno jedině tehdy, když všechny zúčastněné organizace předávají a zpracovávají data podle společně dohodnutých nebo standardizovaných pravidel a když je realizace opatření navzájem harmonizována. Vhodnými možnostmi řídicího zásahu na všech řídicích úrovních a pro informaci zúčastněných organizací a konečných uživatelů o změněné situaci se mohou
22
dohodnuté řídicí strategie dokonale realizovat. Jedině tehdy lze dosáhnout očekávaného přínosu pro účastníky provozu i pro veřejnost. Šance a rizika, potřeba jednání: Jak již bylo popsáno, je nutno překonat dnes existující situaci, charakterizovanou roztříštěním kompetencí, silným politickým zaměřením disponibilních možností jednání, celkem nízkým stupněm vybavenosti telematickými komponentami, zaváděním převážně lokálně fungujících nezasíťovaných systémů a nepatrným rozšířením standardů při aplikovaných technických komponentách. Hlavní problémy z toho plynoucí organizačně-institucionální systémové architektury je třeba spatřovat ve financování, tj. v rozdělování nákladů mezi zúčastněné aktéry, stejně jako ve sjednocování pravidel o vydávání informací, doporučení a opatření z hlediska možných cílových konfliktů mezi zúčastněnými. Byly provedeny koncepční a technické přípravné práce a několik pilotních projektů ukazuje účinnost spolupráce i v praxi. Plošná disponibilita, dorozumění ve věci řídicích strategií a jejich realizace a informace o stavech provozu a o zavedených opatřeních musí však být vyžadovány a podporovány i nadále. 5. Shrnutí, výhled V posledních dvou desetiletích došlo k výraznému dalšímu vývoji informačních technologií a také v silničním provozu došlo k rozmanitým novým telematickým aplikacím. Technický vývoj byl zpočátku velmi slibný a vyvolával vysoká očekávání z hlediska výrazných zlepšení ve všech technických cílových oblastech provozu a dopravy, zejména v oblastech hospodárnosti, bezpečnosti a environmentální kompatibility. Tato očekávání byla splněna jen částečně, i když jsou v telematice provozu zřejmé velké užitné kapacity. Proto se tento příspěvek, iniciovaný ve výboru FGSV „Telematika v silničním provozu“, zabývá koncepcemi a problémy podstatných souborů opatření, problémy základních technologií i problémy institucionálního rámce. Touto trojitostí systémových aspektů je pojem systémové architektury strukturován již předem a vyžaduje vývoj a diskusi na třech navzájem propojených úrovních konání: - koncepčně-funkční architektura (provozně technické obsahy, optimalizační kriteria); - technicko-fyzická architektura (zařízení, přístrojová technika); - organizačně-institucionální architektura (kompetence zúčastněných institucí a jejich spolupůsobení). Zde diskutovaná opatření se vztahují z hlediska své závažnosti na taková opatření, u nichž individuální znaky pro funkcionalitu jsou nebo mohou být podstatné. Soubory opatření, projednané z hlediska formulace cílů, koncepčního podnětu, užitku, šancí a rizik a z hlediska potřeby jednání, jsou tyto: - ovlivňování poptávky, řízení poplatků za užívání silničních komunikací, management parkovišť, tvorba tarifů MHD atd.); - informace o cestě a o provozu (plánování tras, informace pro cestující atd.); - řízení a regulace provozu (řízení světelnou signalizací závislou na provozu, ovlivňování tras a sítě značkami střídavého provozu, regulace hustoty příjezdu na dálničních přivaděčích atd.); - individuální vedení k cíli ve vozidle (navigace);
23
- vedení vozidla a pomoc řidičům (ovlivňování odstupu a rychlosti, výstraha před nebezpečím, hlášení případů nouze, automatická jízda). Kritická prezentace základních technologií zahrnuje sběr, přenos, zpracování a poskytování dat/informací. Zvláštní význam přitom připadá datům generovaným vozidly (FCD), mobilnímu radiokomunikačnímu zařízení (se zapojením UMTS), fúzi dat z různých zdrojů a selekci a poskytování informací podle situace. Pro institucionální přiřazování možností jednání v plánování a provozu poskytuje rámec pořádkové právo, jímž je zásadně upraven prostor pro veřejné a soukromé aktivity. Zde se vyvinuly na základě nových technických možností různé konfigurace veřejně-soukromých partnerství. Analýza dnešní situace telematických aplikací v silničním provozu (osobní i nákladní doprava) připouští dále uvedené stručné závěry k současnému stavu a k potřebě jednání: - Důležitým příznakem managementu systému provozu je dnes ovlivňování provozu se zapojením aktuálních dat o stavu provozu (provoz, prostředí, infrastruktura). Dnes disponibilní nabídka telematiky je přitom jednou z dnes již neodmyslitelných pomocí a měla by být při plánování infrastruktury brána v úvahu jako integrální složka. - Aplikace telematiky v silničním provozu přinášejí průkazně zlepšení ve všech relevantních cílových oblastech, ale pouze v rozsahu, jímž výstavbu dopravní infrastruktury účelně doplňují, ale jímž ji nemohou nahradit. - Sektorální řešení pro zavádění telematiky se sice dají z hlediska historického vývoje vyrovnat, měla by se však v budoucnosti nahradit intermodálními koncepcemi, které hodnotí integrovaně veškerá dopravní média pro soukromou i pro veřejnou osobní i nákladní dopravu. - Z hlediska provozně-technických a dopravně-technických kriterií je třeba zejména vyjasnit definici optimalizačních kriterií s přihlédnutím k různým hodnotovým preferencím a z toho plynoucím cílovým konfliktům (systémové optimum versus uživatelské optimum) stejně jako s přihlédnutím k neúplným informacím jako rozhodovací základně na systémové úrovni i na úrovni uživatelské. - Zavedení časově, prostorově a podle druhu vozidla diferencovaných poplatků za užívání silniční komunikace (mýta) vytvoří možnost internalizovat do určité míry náklady provozu a tím je alespoň náznakově připsat k tíži jejich původců. Zapůsobí to i na dopravní poptávku (prostorově, časově, modálně) a dlouhodobě i na prostorově podmíněnou strukturu využití (bydlení, práce, využívání volného času aj.). Pro tento účel chybí kvantitativní výpovědi, jichž lze prozatím dosáhnout také pouze simulacemi, jejichž přijetí by bylo nutno ověřit empirickými výsledky. - Nové, pro zákazníky příznivé informační možnosti mohou přispět i k tomu, aby byla vozidla jak v osobním, tak i v nákladním provozu lépe využívána vyšším vytížením. Do této oblasti patří rozvojové koncepce - jízdních kolektivů, - elektronického obchodování (e-Commerce) a - logistiky v nákladní dopravě. K jejich potenciálům a k očekávanému čerpání těchto potenciálů chybí ještě v široké míře hlubší výzkumy. - Standardizace technických systémů nebo komponent se musí koncentrovat na funkční specifikace – zejména na specifikace rozhraní – aby nedocházelo k brzdění dalšího
24
technického vývoje a rozvoje. Zvláštní význam se přikládá tvorbě rozhraní řidič-vozidlo pro vstupy a výstupy dat. - Automatizace silničního provozu (automatická jízda na bázi vedení v podélném i příčném směru) by mohla redukcí reakční doby lidského faktoru na podstatně kratší dobu technické reakce a vyřazením chybného chování lidského faktoru pozitivně ovlivnit výrazné zvýšení výkonnosti a bezpečnosti a byla by předmětem značného ekonomického zájmu zejména pro nákladní dopravu. Tato automatizace se však nedá – alespoň ve střednědobém horizontu – očekávat, protože pro případ technického selhání systému neexistují žádné záchytné úrovně. Sem patří také problém snížené kompetence jednání, když se jízdní úkoly, převzaté technikou, již jen ve výjimečných případech přenášejí na člověka. - Stále zesilující začleňování soukromých aktérů do managementu systému provozu vyžaduje úpravy formou efektivní kooperace ve veřejno-soukromých partnerstvích. K tomu bude zřejmě nezbytné i ověření právního vymezení výsostných úkolů. Tím jsou uvedeny rozhodující body budoucích prací v oblasti aplikace telematiky v silničním provozu, figurující v koncepční, v technické i v organizační oblasti. Pracovní výbor FGSV „Telematika v silničním provozu“ v tom spatřuje sféru svých úkolů. Práce by měly postupovat v mezinárodní shodě, což se dnes jeví jako samozřejmé. Na evropské úrovni to probíhá rozhodující měrou prostřednictvím aktivit z Rámcového programu výzkumu a vývoje, zatímco ve světovém měřítku poskytuje vhodný pracovní a kontaktní rámec PIARC - Světová silniční asociace (World Road Association) s technickým výborem pro provoz na sítích (Technical Committee on Network Operations), v jehož rámci již vznikly dvě příslušné odborné příručky.
Název originálu: Telematikanwendungen im Straßenverkehr – Stand und Perspektiven; Teil 1, Teil 2 Zdroj: Straßenverkehrstechnik, 2004, č. 6, str. 269-275 (1. část) a č. 7, str. 355-362 (2. část) Překlad: Miroslav Janda Korektura: ODIS
25
