Autor Organizace Název textu Blok Datum Poznámka
Ing. Karel Horníček Dinprojekt Inteligentní dopravní systémy BK3 - Doprava a územní plánování Říjen 2001 Text neprošel redakční ani jazykovou úpravou
1. Úvod Jednou z cest, jak zefektivnit dopravní systémy ve městech a v extravilánu je zavádění Inteligentních Dopravních Systémů (Intelligent Transport Systems – ITS). Jedná se zásadní průnik elektronických detekčních, komunikačních a řídících elektronických systémů do všech odvětví dopravy, které má za důsledek její zefektivnění a zkvalitnění. V oblasti městské dopravy by nástup ITS měl tyto důsledky: ! zatraktivnění MHD a tím zastavení přesunu obyvatel od městské hromadné dopravy směrem k dopravě individuelní. ! zkvalitnění provozu MHD a integrované příměstské dopravy ! zkvalitnění individuelní dopravy (lepší informovanost, řízení propustnosti křižovatek, dynamické dopravní značení …) ! možnosti operativně řešit zpoplatnění vjezdu na vybrané komunikace a do vybraných zón ! zkvalitnění systémů parkovaní
Při podrobnějším dělení aplikace ITS ve městech lze aplikace dělit na: 1. Řízení dopravních uzlů ! Řízení dopravních uzlů prostřednictvím světelné signalizace jako řízení dopravně závislé, s možností sdružování více SSZ do oblastí. ! Centralizované systémy on-line řízení (převážně USA a Asie).
2. Řízení informováním a navigováním (podrobněji v kapitole 4.) ! Informační systém v individuálním vozidle – VICS (Vehicle Information and Communication System) ! Informační systém se zohledněním dopravního proudu – TFIS (Traffic Flow Information System) ! Navigační systém s působením na dopravní proud – TFNS (Traffic Flow Navigation System) ! Navigační systém v individuelním vozidle – VNSC (Vehicle Navigation and Communication System)
3. Podpora MHD ! Informace pro cestující Informační terminály, internet. Postupný přechod k on-line informování na zastávkách MHD pro možnost okamžitého rozhodování. Informační terminály, které na základě aktuální polohy vozidel doporučí cestujícímu optimální kombinaci spojů pro nejrychlejší dosažení cíle.
2
! Řízení MHD Aktivní preference MHD jako preference vozidel, vybavených aktivními nebo pasivními senzory, které umožňují identifikovat vozidlo a sledovat jeho trasu. Existuje zde též možnost využití systému GPS k navigaci vozidla. Při znalosti aktuelní informace centrální počítač koordinuje celou síť. Vozidlo MHD přijíždějící ke křižovatce dostává přednost do doby, pokud nedosahuje časů stanovených v jízdním řádu. Pokud jede rychleji, není preferováno (tzv. adaptivní preference). Pasivní preference umožňuje preferovat vozidlo v daném uzlu bez možnosti jeho identifikace. Typickým příkladem je preference tramvají kolejovými kontakty.
4. Vytváření cesty pro vozidla s právem přednosti k jízdě Řídící centrum integruje potřeby organizací jako Policie, Záchranná služba nebo Hasiči a optimalizuje jejich příjezdové trasy na místo zásahu s využitím naváděcího systému vozidel, případně s využitím SSZ. 5. Statická doprava ! Parkovací garáže a parkovací zóny Monitorování obsazenosti parkovišť umožňuje navádět vozidla prostřednictvím individuelního naváděcího systému nejkratší cestou k parkovištím s volnou kapacitou. To významně omezuje délku ujeté cesty, šetří palivo a omezuje množství emisí v centrech měst. Monitorování stavu parkovacích automatů a jejich rychlé opravy optimalizují parkovací systém.
! Park and Ride V dostatečném předstihu před příjezdem do měst jsou řidiči informováni o možnosti parkování na parkovištích park and ride. Tyto údaje informují o optimální poloze parkoviště, jeho obsazení a navazujících spojích. Na parkovišti jsou potom informační terminály s potřebnými podrobnými a aktuelními informacemi.
6. Progresivní platby Pomocí prostředků elektronické platby mýtného lze vybírat bez zpomalení dopravního proudu progresivní platby za cestu nebo vstup do omezené zóny. Toto lze aplikovat pro velmi přesný systém vybírání elektronického mýta pomocí systému platebních karet nebo pro omezení vjezdu do center měst a jejich historických zón. Tento systém dokáže zohlednit i odlišné preference obyvatel bydlících v těchto zónách a lze jej považovat za velmi účinný systém ke snížení dopravního a imisního zatížení vybraných oblastí.
3
7. Integrované systémy řízení Pro úspěšné řízení dopravy ve městě je nutné vytvořit integrovaný management, který soustřeďuje informace od jednotlivých subsystémů a vhodným systémem je integruje. Integrovaný systém je budován na základě: ! Jednotného systému zpracování dat, poskytujícího informace v reálném čase v libovolném místě ! Digitální komunikační sítě, zajišťující přenos dat, audio a video signálů. ! Všechna zařízení a systémy integrované do centrálního systému řízení mají definované kompatibilní přenosové protokoly a jednotná rozhraní.
Je zřejmé, že všechna tato opatření mají v sobě skryt určitý potenciál, který v budoucnu přispěje ke snížení množství emisí z dopravy, a tím i ke snížení imisního zatížení. Ze zahraniční zkušeností je však třeba počítat s tím, že takovéto snížení emisí je spíše zaměřeno na polutanty, které jsou velmi citlivé na snižování plynulosti jízdy a vznik kongescí (tedy především na CO a většinu uhlovodíků). Zároveň je třeba v případě úspěšného nasazení ITS ve městech počítat se snížením množství emisí nejvýše v řádech procent a to pouze za předpokladu fungujících dopravněinženýrských podmínek pro jejich nasazení. Za hlavní přednost aplikace ITS jsou vždy považovány vyšší komfort cestování, úspora času a energie, maximalizace využití existující dopravní sítě a zvýšení bezpečnosti.
2. Vývoj telematiky v zahraničí První ověřování telematických modelů ve světě začíná koncem 60. let v Japonsku, USA a v Evropě jako systémy pro lepší řízení dopravy, včetně příslušných jednoduchých navigačních systémů. Další fáze vývoje nastává v 80. letech a je spojena s prudkým rozvojem elektroniky a komunikační techniky. Realizují se první pilotní projekty v Evropě (PROMETHEUS - 1986 a DRIVE-1988). Tyto programy jsou většinou mezinárodní a jsou podporovány EU. Rozvoj ITS je vždy akcelerován nástupem nových technologií a především jejím širším komerčním využitím. Proto je jeho vývoj urychlen v současné době především technologií GPS, satelitní navigace, přenosů modemy, bezdrátovým přenosem dat, rozvojem použití sítí mobilních telefonů, software pro navigaci a optimalizaci tras, rozvojem čipových karet atd. Každá z těchto technologií v sobě skýtá možnosti akcelerace rozvoje ITS a jeho nasazení v praxi. V Evropě je tento proces koordinován organizacemi EUREKA a ERTICO 4
3. Projekty realizované v ČR Pro orientaci uvádíme přehled několika nejdůležitějších projektů, realizovaných v naší republice: Hlavní dopravní centrála v Praze Hlavní centrum pro řízení dopravy prostřednictvím SSZ a dále parkovací a navigační systémy. Vybaveno řídícími počítači a sítí oblastních počítačů. Propojeno optickými kabely. Vybaveno 60 monitory průmyslové televize (CCTV – Close Circuit Television). Centrála tunelů v Praze V současné době monitoruje a řídí provoz dvou tunelů a v budoucnosti dalších tří. Přenos digitálních signálů (TCP/IP), audio signálů a videosignálu. Vybaveno počítači a CCTV monitory. Centrála tunelů v Brně V současné době monitoruje a řídí dva tunely s tím, že v budoucnosti přibudou další dva. Vzájemné mikrovlnné spojení pro přenos digitálních signálů (pomocí protokolů TCP/IP), audio a video. Velín policie a velín technologie, vybaveno počítači a CCTV monitory. Dálniční informační systém na D5 Dálniční informační systém byl vybudován v roce 1997. Jedná se o řadu technických zařízení, tvořených senzory, proměnnými dopravními značkami a výpočetní technikou, jehož úkolem je regulovat pohyb dopravního proudu (především kamionového), informovat řidiče o sjízdnosti a klimatických podmínkách a informovat o mimořádných situacích v úseku Mlýnec – Rozvadov na dálnici D5 a přilehlém odstavném parkovišti. Dvě řídící centra jsou spojena optickými kabely. Proměnné dopravní značky (PDZ) na D1 Projekt bude realizován pro Magistrát hl. m. Prahy. Jedná se o pilotní projekt, který má vyzkoušet reakci řidičů na PDZ. V závislosti na dopravních podmínkách bude omezována rychlost. Dopravní model pracuje s klasifikací a predikcí. Informační a navigační systém v Praze Systém bude realizován v jižní části Prahy. Bude vybaven třemi portály PDZ, čtyřmi informačními tabulemi a sítí indukčních smyček. Celková délka
5
monitorovaných a řízených komunikací tak dosáhne délky 5 km. Pro rozlišení autobusů a zajištění jejich prioritního průjezdu bude použit systém AUTOSCOPE. Spojení s centrem je zajištěno pomocí GSM. Priorita autobusů na bázi videodetekce Videodetekční systém AUTOSCOPE je instalován na velmi exponované křižovatce a monitoruje jízdní pruh vyhrazený pro autobusy. Rozlišuje osobní vozidla, která nedostanou signál volno a autobusy, pro které je zařazeno preferenční levé odbočení. Hraniční přechod „Weishaus – Rozvadov“ Tento německo-český přechod je vybaven navigačním systémem pro osobní vozidla, nákladní vozidla a autobusy. Technické zařízení pracuje na principu neuronové technologie.
4. Projekty realizované na území hl. města Prahy Rada zastupitelstva hl. m.Prahy schválila svým usnesením č. 710 ze dne 20.6.1995 „Zásady budování systému řízení a regulace městského silničního provozu“. Dle těchto zásad bude městský silniční provoz řízen a regulován prostřednictvím oblastních ústředen. Na ně budou napojeny nejenom všechny řadiče SSZ v dané oblasti, ale i ostatní technická zařízení pro regulaci a řízení městského silničního provozu. Oblastní ústředny budou napojeny do jedné hlavní ústředny, stejně jako kamery dopravního televizního dohledu. Tím byl stanoven směr dalšího rozvoje telematických systémů na území hl. m.Prahy. Nejvyšší stupeň v současné hierarchii telematických systémů tvoří hlavní dopravní řídící ústředna (HDRU), která je od roku 1999 umístěna v 8. patře budovy Centrálního dispečinku městské dopravy (CD MD) v ulici Na bojišti v Praze 2. Historii dopravních ústředen v Praze lze datovat od roku 1978, kdy bylo uvedeno do provozu první experimentální pracoviště v budově UVVTŘ na Pankráci, odkud bylo zkušebně řízeno 8 křižovatek. Tento experiment byl ukončen v roce 1979. V květnu 1982 byla do zkušebního provozu uvedena mikrooblast Vinohrady. Řízeno bylo 19 řadičů SSZ z dopravní řídící ústředny na Třídě W.Piecka, dnes ul. Korunní. V roce 1993 bylo převedeno řízení do nově budované HDŘÚ v 7. patře budovy CD MD. Bylo zde řízeno 43 řadičů SSZ a 16 řadičů na Evropské ulici, ovládaných v režimu PROVOZ BLIK. ŽLUTÁ. Na 73 ks SSZ byla pasivně sledována jejich funkčnost. Prostorové uspořádání a technické vybavení neumožňovalo plnění dalších nových požadavků, vyplývajících z moderního pojetí řízení silničního provozu. Proto byla v roce 1998 zahájena výstavba ústředny nové generace a v roce 1999 zprovozněna v prostorách CD MD. V současné době je z ústředny řízeno 47 křižovatek počítačem 6
ADT 4700 z oblasti Vinohrad a řídicí ústřednou VRS 2100, dodanou firmou Signalbau-Hubber 28 ks SSZ z oblasti č. l - Holešovice a 12 ks SSZ z oblasti č. 5 Pravobřežní. Dále je ovládán provoz na 17 ks SSZ v Evropské ulice. Na 116 řadičích v různých lokalitách města je sledován jejich provoz. V současné době máme v provozu dvě oblastní dopravní řídící ústředny (ODŘÚ). První z nich řídí oblast Prahy 7, druhá oblast pravobřežní. Obě jsou dodány firmou SBH. Ve druhé polovině letošního roku bude v oblasti 5 - Smíchov osazena oblastní řídící ústředna MIGRA CENTRÁL, která bude v první fázi řídit 18 SSZ (dodavatelem je firma ELTODO). Byly zahájeny přípravné práce pro realizaci další oblasti - Prosek. K polovině roku 2001 je v Praze instalováno 398 světelných signalizačních zařízení. Do koordinovaných skupin je vzájemně propojeno 67 % SSZ (se synchronizací signálních plánů vždy v celé skupině tak, aby byl vozidlům v koordinovaných směrech zajištěn pokud možno plynulý průjezd bez zastavování před světelnou signalizací, tzv.zelené vlny). Z celkového počtu SSZ tvoří 57 míst samostatné přechody pro chodce, z nichž je většina vybavena tlačítky pro vyvolání chodecké zelené na výzvu. O křižovatkách připojených na vyšší řídící úroveň bylo psáno v kapitole HDŘÚ. Všechna nová a rekonstruovaná signalizační zařízení jsou vybavována tak, aby umožňovala tzv. dopravně závislé - dynamické řízení na základě poptávky vozidel a chodců. Toto zařízení umožňuje i preferenci MHD před dopravou automobilovou, to znamená přednostní volbu signálu " volno `' jedoucími vozidly MHD tak, aby tato vozidla mohla projíždět křižovatkami bez zastavení, nebo alespoň s minimálním zdržením. Dynamicky je řízeno 150 SSZ, počet SSZ s možností preference tramvají dosáhl 59 lokalit. Řídicí systém Strahovského automobilového tunelu (SAT): Řídí a monitoruje dopravu ve Strahovském automobilovém tunelu, ovládá SSZ na předpolích tunelu, pruhovou signalizaci, měnitelné dopravní značky, vjezdové závory, sbírá a vyhodnocuje informace z požárních čidel, z čidel opacity a obsahu škodlivin v ovzduší, TV kamer. Samotný technologický systém je lokální. Do HDŘÚ je integrována pouze dopravní část. Řídící systém Těšnovského automobilového tunelu (TAT): Řídí a monitoruje dopravu stejně jako u SAT, (nejsou nainstalovány vjezdové závory). Proměnné informační tabule (PIT) pomocí textových zpráv informují řidiče o důležitých aktuálních změnách dopravy v dané oblasti (kongesce, nehody, dopravní situace). V oblasti TAT je nainstalováno 5 PIT (3 x 12 znaků), na ul. 5.května je jedna tabule 1 x 24 znaků. Nově osazované PIT budou mít 3 x 16 znaků. Přenos dat a informací pracuje na bázi bezdrátového spojení pomocí GSM. Připravuje se přechod na frekvenci TSK. 7
Navigační systém na parkoviště (P + R): Pro dynamické navádění vozidel na parkoviště P + R se používají informační tabule, obsahující dopravní značky a zařízení pro provozní informace s proměnnými symboly. Provedení informačních tabulí zohledňuje jejich situování jak na intravilánové, tak na extravilánové komunikační síti, včetně komunikací pro motorová vozidla. Tento systém je v plném rozsahu použit na příjezdu do Prahy ve směru od dálnice D 5 pro záchytná parkoviště P + R Zličín I a II, Nové Butovice a Radlická. Informace o obsazenosti jsou radiovým přenosem předávány do HDŘÚ. Identifikace a dokumentace jízdy na červenou: Systém detekuje průjezd vozidla na červený signál a celý průjezd dokumentuje na 4 snímcích, včetně státní poznávací značky vozidla. Zařízení je nainstalováno na 5 křižovatkách. Pouze z jedné lokality je propojení přímo po optických vláknech na HDŘÚ. Připravuje se přenos přímo do ústředny opět radiovým přenosem. Subsystém televizního dohledu (TVD): Tento informační systém zprostředkovává vizuální informaci o dopravě ze 108 přímo napojených TV kamer. Jsou použity dva systémy: PLETAC (dříve GRLTNDIG – 50 kamer) a AMERICAN DYNAMICS (58 kamer). Každý systém má svoji TV ústřednu a vlastní ovládací zařízení. Systémy nejsou propojeny a v praxi nejsou kompatibilní. Z těchto důvodů se zpracovávají podklady pro rozhodnutí, který systém bude nadřazený druhému. Veškeré uvedené subsystémy jsou, nebo se postupně integrují do systému tak, aby byla zajištěna jejich vzájemně koordinovaná optimální funkce a efektivní ovládání. Nejbližší perspektiva rozvoje telematických systémů na území hl. m.Prahy: ! Napojení oblasti - Smíchov přes ODŘÚ na HDŘÚ, včetně nových 12 ks PIT a připojení 14 ks kamer TVD. ! Postupné dokončování připojování dalších SSZ do oblasti pravobřežní. ! Zprovoznění dopravně závislého řízení v oblasti Holešovice ! Dokončení prostých výměn řadičů.
Praha má zároveň značné rezervy v optimalizací systémů SSZ směrem k maximální propustnosti křižovatek. Optimálním nastavením jejich signálních plánů s cílem maximálně zvýšit jejich propustnost ve všech směrech, testováním a opětovným nastavením by bylo možné podstatně zvýšit plynulost dopravy v Praze.
8
5. Informační a navigační systémy Informační a navigační systémy (INS) jsou významným prostředkem pro snižování kongescí vozidel při jízdě v automobilu, ale uplatňují se významně i při jízdě v systému MHD, kde informují cestující o optimální trase, zastávkách a možných zpožděních. Při nasazení INS v MHD lze logicky použít dražší a sofistikovanější systémy, napojené přímo na centrální řídící systém. Možnost efektivního využití INS je zde tedy vyšší. Mezi informačními a navigačními systémy je základní rozdíl v tom, že získanou informaci řidič může a nemusí využít, zatímco při navigování dopravního proudu pomocí PDZ musí použít nabízenou trasu. Popis systémů INS: 1. Informační systém v individuálním vozidle – VICS (Vehicle Information and Communication Systém) Pro přenos informací do vozidla se používá především rozhlasového VKV vysílání v systému RDS-TMC. Tento systém je standardizován a začíná být masově nasazován. Na display rozhlasového přijímače jsou zobrazovány dopravní informace pro daný region. Na podobném principu pracují systémy využívající možnosti informování řidičů prostřednictvím SMS, zaslaný na jejich mobilní telefon. 2. Informační systém se zohledněním dopravního proudu – TFIS (Traffic Flow Information Systém) Informační tabule s několika řádky alfanumerického textu poskytují řidiči v dostatečném předstihu informace typu „STRAHOVSKÝ TUNEL UZAVŘEN“ a řidič má možnost volit na základě poskytnuté informace optimální trasu dle vlastního uvážení a znalosti alternativních náhradních tras. Takovéto nápisy lze automaticky nebo manuálně modifikovat z řídícího centra. Používá se technika GSM a přenos SMS zpráv. Příklady: Praha – Lahovice, tunel Těšnov. 3. Navigační systém s působením na dopravní proud – TFNS (Traffic Flow Navigation Systém) Dopravní proud je navigován pomocí proměnných dopravních značek (PDZ). Tyto značky mají charakter zákazů, příkazů nebo je možné použít symbol pro odklon. Tento druh proměnného značení byl počátkem 90. let použit na dálniční síti v okolí Stuttgartu pouze za účelem snížit imisní zatížení aglomerace v případě vysokých koncentrací NOx. Tento systém zohledňoval fakt, že při vysokých rychlostech jízdy dochází k prudkému nárůstu množství emitovaného NOx. Celý systém PDZ byl
9
napojen na monitorovací systém kvality ovzduší města a při nárůstu koncentrací NOx aktivoval dopravní značení, které snižovalo rychlost jízdy na dálnicích na 80 km/hod. Po zprovoznění a vyhodnocení celého systému se ukázalo, že jeho přínos ke zlepšení kvality ovzduší je pod hranicí měřitelnosti. Důvodem byla poměrně velká vzdálenost takto řízených úseků od města a celkově nízký podíl takto regulovaných úseků na celkové emisní bilanci zdrojů. Tento relativně neúspěšný přiklad nasazení PDZ čistě za účelem zlepšení kvality ovzduší však nediskredituje tyto snahy, které by po předchozím modelovém ověření a nasazení v širším měřítku mohly znamenat určitý přínos.
Obr. č. 1 Příklad užití proměnných dopravních značek
4. Navigační systém v individuelním vozidle – VNSC (Vehicle Navigation and Communication Systém) Nejjednodušším navigačním systémem je vozidlo vybavené CD-ROM jednotkou a počítačem s displejem, který zobrazuje mapu příslušné země nebo města. Řidič zadá cíl své cesty a vozidlo je navigováno dle údajů GPS o své okamžité pozici dle digitální mapy na optimální, většinou nejkratší nebo nejrychlejší trasu. Ta je vyznačena na mapě a může být i verbálně sdělována v jednotlivých uzlových rozhodovacích bodech. tento systém nereaguje na momentální podmínky v sítí (kongesce, stavební uzávěry) pokud tyto nejsou vloženy do pravidelně aktualizovaného systému. Klíčovou technologií pro tento systém navigace je technologie GPS (Global Positioning System). Ten se sestává ze satelitů na oběžné dráze, jejich monitorovacích a řídících stanic na zemi ze satelitních přijímačů. Moderní satelitní přístroj dokáže paralelně přijmout a zpracovat signál až z 12 ze 24 aktivních družic, kroužících na 6 oběžných drahách ve výšce nad 20 000 m nad zemí. Z převzatých údajů pak umí spočítat svoji polohu v prostoru a její změnu v čase i rychlost a směr pohybu. Od 1. května 2000, kdy byla odstraněna SA (Selective Avalialibity), uměle instalovaná z bezpečnostních obav USA, dokáže každý GPS přístroj určit svoji polohu s přesností na
10
10 m. Výjimkou mohou být situace, kdy se k anténě přijímače nedostane dostatečně kvalitní signál ze tří satelitů k určení polohy ve 2D nebo v případě 3D ze čtyř satelitů. K této situaci může v městském prostředí docházet v tunelech a kaňonech ulic. U pohybujícího se vozidla však jsou tyto výpadky změnou polohy pravidelně automaticky odstraňovány. Systém GPS je však pouze první částí systému, další, neméně důležitou je nutnost vybavení dostatečně podrobnými digitálními mapami, včetně podrobných map měst a jejich pravidelná aktualizace. Tyto mapy jsou nyní k disposici jen pro některé země EU. Důležité je i hledisko bezpečnostní. Pro řidiče je třeba minimalizovat nutnost manipulace s navigačním zařízením během jízdy a studium podrobné mapy na displeji. Z tohoto hlediska je ideální systém, který předává potřebné informace hlasem nebo nejjednodušší grafickou formou v zorném poli řidiče. Satelitní navigační systémy do automobilů v současné době produkují firmy, které současně produkují GPS přijímače (Garmin, Magellan, Lowrance/Eagle) nebo firmy s původní specializací na systémy automobilových audiosystémů (Blaupunkt, VDO-Daton/Phlips, Clarion). V prvním případě je možná jejich spolupráce s mobilními PC, ve druhém případě se jedná o jednoúčelové computery. Jako příklady již existujících řešení uvádíme: ! Přijímač Garmin eTrex – propojitelný s notebookem, spolupracující se software Route66. Jeho práce přibližně odpovídá funkci programu Route66 (nalezení optimální trasy), rozšířené o zobrazení aktuelní polohy vozidla na mapě. Místo programu Route66 lze alternativně použít i program OziExplorer, který umožňuje nascanování vlastních mapových podkladů (Cena SW 3000 Kč, přijímač 7000 Kč, kabely 1700 Kč) ! Garmin eMap Metro Guide, který zahrnuje i odpovídající software, včetně podrobných map uliční sítě. (Cena přístroje vč. SW 18 000 Kč)
Obr. č. 2 Navigační systém Garmin eMap: ! Z dražších řešení výrobků audiopříslušenství je třeba zmínit především výrobky firmy Blaupunkt, dodávaný pod názvem Comand. Obsahuje kompletní audiosystém, GSM telefon a kompletní navigační systém včetně TMC (Traffic Message Chanell-kanál dopravních hlášení) a TCS (Traffic Center System – systém dopravního centra). Hlášení
11
obou systémů o aktuelní dopravní situaci dokáže navigační systém využít bez zásahu řidiče k průběžné aktualizaci trasy ke zvolenému cíli. V důsledcích je tak řidič často navigován z poloprázdné dálnice na místní komunikace, aby se tak úspěšně vyhnul dopravní zácpě. Oba systémy fungují prozatím jen v Německu. TMC využívá modifikovaných hlášení RDS (Radio Data System) a je zdarma. Data CS poskytují někteří operátoři za poplatek. Pro nás je firma Blaupunkt zajímavá především jako dodavatel pro koncern VW-Škoda.
Typický produkt TravelPilot RNS 150 stojí 60 000 Kč a obsahuje i gyroskop pro přesné určení polohy v případech, kdy systém GPS nemusí fungovat. Příslušné mapy států se dodávají na CD navigace je řízena především hlasem, kdy doplňující informace se zobrazují na monochromatickém displeji, který nezobrazuje klasickou mapu, ale schéma klíčových křižovatek. Jako vyšší verze se dodává system TravelPilot DX_N v ceně 90 000 Kč, který se liší především 5“ barevným TFT displejem, umístěným na palubní desce. tento systém umožňuje alternativně využívat i mapové zobrazení.
Obr. č. 3 Navigační systémy Blaupunkt Travel Pilot Hlavní nevýhodou těchto pokročilých systémů z hlediska uživatele v ČR je kromě jejich ceny i nemožnost použití mimo země EU, vzhledem k neexistujícím datovým podkladům. Firma Škoda Auto proto zahájila v roce 1999 jednání s firmou TeleAtlas o zhotovení digitální mapy a odpovídající databáze pro Českou republiku. Tato mapa je vytvářena za spolupráce řady českých firem. V současné době je vytvořena mapa Mladé Boleslavi a okolí a ta slouží jako testovací podklad pro další výzkumné úkoly navazující na navigaci. Dalším krokem je obdobná mapa Prahy a hlavní silniční sítě mezinárodního významu. dokončení kompletní mapy pro celé území České republiky se předpokládá do roku 2006. Kromě každoroční aktualizace se v tomto roce již předpokládá její využití i pro on-line navigaci, zahrnující veškeré aktuelní informace o provozu na komunikacích.
12
5. Interaktivní navigační systémy Za nejsofistikovanější navigační systém je považována vzájemná komunikace mezi vozidlem a řídícím centrem, kterému sdělilo cíl své jízdy a současné koordináty. Nadřazený výpočetní systém potom aktivně přiřazuje vozidlům v síti optimální trasu na základě průběžné znalosti a vyhodnocování aktuelní dopravní situace. Takto složité technické systémy již byly v menším rozsahu realizovány s velmi pozitivními výsledky. Odhaduje se, že již při 10% využití takto navigovaných vozidel by došlo ke 30% snížení kongescí s odpovídajícími vlivy na snížení emisí i imisního zatížení ve městech.
6. Systémy automatické platby mýtného Systém elektronického placení mýtného má z hlediska ochrany ovzduší potenciál ve dvou oblastech: ! omezení vjezdu vozidel do oblastí, kde je žádoucí snížení intenzity dopravy, emisí a imisního zatížení (např. historická centra měst). ! výběr mýtného bez nutnosti zastavení vozidla, což přispívá k vyloučení emisí z decelerace, stání a rozjezdu vozidel a omezuje tvorbu front.
Elektronicky placené mýtné EFC (Electronic Fee Collection) umožňuje vykonat platbu prostřednictvím radiové komunikace, bez nutnosti zastavení, při průjezdu mýtným místem. Redukují se tak kolony vozidel, náklady na obslužný personál a zvyšuje se komfort řidiče.
Obr.č. 4 Systém EFC Technicky se jedná o anténu nebo jejich paralelní sestavy, instalovanou nad příslušným jízdním pruhem, který vysílá v pásmu 5,8 GHz. Přenos signálu je 13
realizován na krátkou vzdálenost (systém DSRC – Dedicated Short-Range Communications), kdy obvykle v místě vnitřního zpětného zrcátka automobilu je umístěn transpordér , který má zakódován údaje o vozidle. Do transpordéru je vložena IC čipová karta, která zaznamenává údaje o platbách. Jednotka může být vybavena displejem, takže po projetí je zřejmé, kolik řidič zaplatil. Zde se předpokládá důsledná standardizace systému vysílání a přijímání signálů. Tyto systémy jsou již výjimečně v zahraničí testovány v provozu (viz obr. 5)
Obr. č. 5 Vnitřní a vnější vybavení pro EFC Vzhledem k postupnému vybavování vozidel touto technologií se předpokládá její prozatímní doplňování alternativními systémy rozpoznávání vozidel a následné platby např. na základě OCR dopravních značek nebo ručním výběrem mýtného ve zvláštních pruzích.
Obr. č. 6 Systém automatického rozpoznávání (OCR) – SSZ
7. Možnosti využití telematiky pro zatraktivnění MHD Při porovnání využití MHD v České republice nebo přímo v Praze docházíme k některým závěrům, které ukazují na jedné straně lepší výchozí možnosti u nás a na druhé straně zaostávání při využití všech možností zatraktivnění MHD pro cestujícího: 14
! relativní počet denně vykonaných cest hromadnou dopravou v porovnání ke všem vykonaným cestám je v zemích EU 4-5 × nižší než v ČR ! síť MHD ve městech v ČR je hustší oproti síti zemích EU ! možná opatření a úspory budou mít větší návratnost při nižších vynaložených investicích ! při organizaci a řízení dopravy je v zemích EU jednoznačně preferována hromadná doprava na úkor dopravy individuální. Nejedná se ale jen o preferenci na SSZ, ale o celkový přístup ! k preferování HD včetně vyhrazení samostatných jízdních pruhů pro vozidla HD na komunikacích, které jsou IAD zatížena podstatně více než je tomu v ČR ! zatímco v zemích EU je zaznamenávána a velice kladně hodnocena jakákoliv změna poměru ve prospěch MHD, v našich podmínkách podíl využívání MHD trvale klesá.
Snahou provozovatelů MHD by mělo být zaměřit se maximálně na cestujícího, zjistit jeho širší a detailní požadavky a jejich plněním zatraktivnit provoz MHD. Jednou z prokázaných úspěšných cest je právě telematika a její aplikace v organizaci a řízení provozu. Z čistě praktického hlediska se telematika v HD točí především kolem problému sladit poptávku s nabídkou, kdy poptávka je přímo úměrná celkové funkční úrovni hromadné dopravy jako celku. Pro zjištění poptávky z hlediska obecného zájmu o HD jsou klíčové podrobné anketní průzkumy. Je paradoxem, že poslední podrobný anketní průzkum v Praze, zaměřený na detailní zmapování dopravního chování občanů se konal v polovině 70. let. Pro zjištění optimálního uspokojení potřeb cestujícího prostřednictvím MHD se porovnává: ! celková doba potřebná k vykonání cesty ! docházková vzdálenost k dopravnímu prostředku a od dopravního prostředku do cíle cesty ! počet nutných přestupů ! komfort cestování ! poplatek za jízdu ! problémy spojené s cestováním
Tyto anketní průzkumy se v zemích EU, USA a Kanadě provádějí ve značném rozsahu a proto můžeme jejich absenci alespoň částečně nahradit výsledky, publikovanými v zahraničí. Je zajímavé, že pro většinu cestujících není prioritou celková doba jízdy, ale upřednostňují cestu s minimem přestupů.
15
Je zřejmé, že atraktivita MHD je dána úrovní informovanosti cestujících, spolehlivosti a komfortu. Je-li zákazníkem cestující, začněme jeho příchodem na zastávku, odkud chce použít MHD. První informaci, kterou potřebuje je časový údaj o odjezdu jeho spoje. Vlastní provoz přináší různé změny vlivem hustoty okolního provozu a vozidlo MHD může nezaviněně získat dost velkou odchylku od stanoveného jízdního řádu. Dochází pak k tomu, že údaj na zastávce nejen neodpovídá skutečnosti, ale jsou též narušovány vazby pro přestup cestujících mezi různými linkami stanovené jízdním řádem. Je tedy nutné provázat zobrazovaný jízdní řád s realitou provozu. Jednou z cest je získat dostatečně přesné informace o poloze vozidla, které se blíží k zastávce a na které její příjezd cestující očekává. Zkušenostmi z provozu jsou k dispozici i dostatečně přesné časové údaje o potřebné době jízdy mezi dvěma-třemi zastávkami při vlivu okolního provozu, i když při jízdě je nutný průjezd světelně řízenými křižovatkami. Pokud tedy získáme v reálném čase informaci o průjezdu konkrétního vozidla místem, odkud doba jízdy trvá např. 4-5 minut, můžeme časový údaj o skutečném příjezdu poskytnout cestujícímu s předstihem a již bez ohledu na určený jízdní řád. Vozidlo přijede na zastávku v zobrazeném čase bez ohledu na to, zda na předchozí trase získalo zpoždění nebo jede dle jízdního řádu Když jsou předávány časové údaje o vozidle, mohou být také předávány údaje další, např. informaci o jeho obsazenosti. Údaje, které je možné získat prostřednictvím telematiky, činí MHD atraktivní a spolehlivou hlavně tím, že jsou cestujícímu k dispozici okamžitě po příchodu na zastávku potřebné údaje odpovídající skutečnosti. Je mu dána k dispozici jednoduchá a pravdivá informace o tom, co se bude v nejbližší době na zastávce dít a může se podle toho zachovat, například volbou alternativního spoje. Jako vyšší stupeň aplikace telematiky je možnost získání informace o nejlepší kombinaci linek pro nejrychlejší dosažení bodu X ne podle teoretického jízdního řádu, ale podle vyhodnocení aktuelní polohy jednotlivých vozů na trase a vyhodnocení předpokládaných důsledků pro jejich další jízdy. S telematikou je také spojen pojem preference MHD na SSZ. V podmínkách našich měst je největším problémem samostatná jízdní dráha pro vozy MHD. Problém je jednodušší u tramvaji, podstatně horší je situace u autobusů, které jsou v drtivé většině součástí homogenního dopravního proudu. Pro celkovou kvalitu dopravy, a zejména pro MHD má význam i to, aby vozidlo stálo pouze v prostoru zastávky s možností nástupu cestujících a dráhu mezi jednotlivými zastávkami projíždělo co nejplynuleji a bez časových ztrát. Při použití principu poskytování řidičům informace o doporučené rychlosti jízdy potřebné k plynulému průjezdu následující křižovatkou je možné dosáhnout stejného efektu poskytnutím obdobné informace řidiči vozidla MHD, které stojí v zastávce před vjezdem do světelně řízené křižovatky. Nejedná se o aktivní preferenci MHD, ale pouze o předsunutou informaci o aktuálním stavu SSZ a
16
vozidlo MHD může projet následující křižovatkou bez prostoje, což přispívá mimo jiné i ke snížení emisí. Dalším stupněm telematiky je preference vozů MHD aktivní úpravou signalizace SSZ. Praha má i poměrně rozvinutý a široce využívaný systém integrované železniční dopravy, díky níž je tratí ČD využíváno pro dopravu obyvatel Prahy a jejího blízkého okolí do práce a zpět. Důležité je, že kapacita tratí převyšuje její využití vlakovými spoji a je tedy velká rezerva pro možné další posilování tohoto druhu dopravy. Největším nedostatkem z hlediska pohledu cestujících je však absolutní nemožnost spolehnout se na čas příjezdu vlaku směrem ku Praze. Tato skutečnost je ještě znásobena zpožděními v důsledku zvláštních režimů při přestavbě jednotlivých úseku při rekonstrukci železničních koridorů. Proto mnoho cestujících, kteří by mohli využívat tento ekologický způsob dopravy jej odmítá z důvodu potřeby přesného příchodu do zaměstnání nebo na jednání. Zde se naskýtá pro telematiku obrovské pole využití. Každý vlak a naprostá většina železničních stanic a zastávek je komunikačně propojena, nicméně sytém informování cestujících o vznikajících zpožděních vlaků zůstává stále na úrovni počátku 20. století. S vynaložením velmi nízkých nákladů by bylo možné informovat průběžně cestující o zpoždění vlaků s dostatečným předstihem tak, aby ti mohli použít event. alternativní MHD. Se zaváděním telematiky do systému ČD předpokládáme, že centrální řídící systémy budou schopny průběžně korigovat dění na trati v případech, kdy dochází k jednotlivým zpožděním oproti jízdním řádům, nacházet a řídit provoz tak, aby nedocházelo k dalšímu komplikování takových situací. Potom lze předpokládat, že integrovaná vlaková doprava v oblasti Prahy, s navazujícím systémem MHD a individuelní automobilové dopravy typu Park and Ride významně odlehčí ostatním druhům dopravy.
8. Zkušenosti s aplikací elektronického výběru mýta ve Velké Británii a v Londýně V souvislosti s nedávnou návštěvou primátora Kasla v Londýně byl mediálně popularizován příklad Londýna v zavádění elektronického výběru mýta pro omezení vjezdu do centrální části města. Proto zde uvádíme stručnou historii zavádění podobných systémů výběru mýta ve Velké Británii. První výzkumné práce týkající se zavádění elektronického výběru mýta EFC (Electronic Fee Collection) vznikaly v Transport Research Laboratory (TRL) počátkem 70. let s praktickými uskutečněnými aplikacemi v Hong Kongu v letech 1983 – 85. Toto byla první možnost ověřit si na praktické demonstraci jejich použití. Mezitím Výbor velkého Londýna nechal vypracovat dvě studie o potřebách dopravního managementu a souvisejících technologií pro město Londýn a doporučilo řešení založené na principu EFC. Tato studie byla dokončena až v roce 1995 (London Congestion Charging Research Programme Report) a její klíčové doporučení 17
spočívalo v omezení oblasti s výběrem mýta pouze na centrum města. Současně byla stanovena podmínka, že výběr mýta má být pouze část z mnoha doplňujících se opatření ke zkvalitnění dopravy a stavu životního prostředí. Následně byla provedena výběrová řízení, během kterých v závěru roku 1998 v zvítězily dvě společnosti – Bosch Telecom GmbH a GEC Marconi Communications Ltd. se systémem DSRC (Dedicated Short-Range Communications). Zároveň byl v roce 1998 přijat dokument „A New Deal for Transport“, který umožňoval místním zastupitelstvům vybírat příslušné poplatky za používání komunikační sítě a parkovišť, tato legislativa byla obsažena v novém „Greater London Act“ v roce 1999. Současně byla publikována studie ROCOL (Review of Charging Options for London), která popsala klíčové prvky výběru EFC v Londýně a stanovila realistické schéma vybírání poplatků. ROCOL stanovil, že poplatek 5 liber (8 Euro) za jízdu do vnitřního Londýna je veřejností akceptován a přinese městské pokladně roční příjem 320 milionů liber ročně. Současně se předpokládá elektronický výběr parkovného systémem DSRC bez nutnosti výstavby náročné infrastruktury za současného zprovoznění alternativních prostředků např. automatické rozpoznávání poznávacích značek. Úspěšný kandidát na londýnského starostu Ken Livingstone prohlásil program boje proti dopravním kongescím za hlavní bod své dopravní politiky s předpokladem plného zprovoznění celého systému v letech 2002-3. Zároveň došlo k revizi původního dokumentu ROCOL a omezení rozsahu ITS systémů a sytém je založen převážně na konvenčních metodách evidence. V návaznosti na legislativní kompetenční změny provedené v Londýně schválila vláda novou legislativu, která dává všem místním zastupitelům možnost obdobného výběru poplatků za používání komunikační sítě. Tato legislativní změna je současně posílena paralelním programem Výboru pro životní prostředí, dopravu a regiony (DETR), který shrnuje předcházející zkušenosti z podobných výběrů poplatků na britské dálniční síti. Tento program vedl ke zpracování řady studií a výzkumných prací, nicméně jako výsledek lze jmenovat především projekt DIRECTS (Demonstration of Interoperable Road-user Electronic Charging and Telematics Systems). Vláda vybrala města Leeds a Edinburgh z měst, které projevily zájem, zúčastnit se v praktickém testování programu EFC. Snahou je ověřit jak městský, tak i extravilánový aspekt technologie elektronického vybírání poplatků, kdy v případě Leedsu se klade hlavní důraz na provoz ve městě, zatímco v případě Edinburghu je to kombinace s důrazem na dálniční aspekt. Tendry byly prozatím rozděleny mezi dvě konsorcia. Tento projekt elektronického výběru mýtného je prozatím největší podobnou akcí na světě. Celá zaměření projektu DIRECTS je orientováno převážně na technologii DRSC, doplněnou systémem GPS a MPS (Mobile Positioning Systems). Tento systém 18
pracuje se sítí „virtuálních bran“ kde je při průjezdu platba odečítána z předplacených „smart cards“. Program DIRECTS současně testuje provoz centrálního dispečinku a administrativní stránky celého procesu. Zároveň slouží pro vznik standardů pro další možné rozšíření systému. Program DIRECTS testuje především elektronické aspekty, nicméně musí být doprovázen současným vybudováním příslušné infrastruktury. Předpokládá se, že v případě úspěchu celého programu budou Leeds a Edinbourgh brzy následovat Bristol, County, Durham, Derbyshire a Hampshire. Bristol spolu s Edibourghem spolupracují s EU na projektu PRoGRESS (Pricing Road use for Greater Responsibility, Efficiency and Sustainability in cities), který je podporován částkou 7,24 mil Euro z fondů EU. Jeho cílem je demonstrovat systém boje proti kongescím formou zpoplatnění v šesti evropských městech (Bristol, Kodaň, Edinbourgh, Janov, Gotebourgh, Helsinky, Řím a Trondheim). V případě Bristolu se počítá se spuštěním celého projektu v roce 2004-5, v Edinbourghu v letech 2002-3. Po úpravách systému EFC v Londýně bude Bristolský systém prvním plně elektronickým systémem výběru EFC.
9. Zkušenosti s rozvojem ITS v USA. V USA existuje v rámci ITS samostatný program, zaměřený přímo na snížení emisí z dopravy. Této systém je konstruován na několika úrovních od mapování situace až po detekci zvýšených emisí u individuelních vozidel. Celý systém managementu emisí je dělen na tyto vzájemně se doplňující programy. ! Monitoring stavu imisí v blízkém a vzdálenějším okolí komunikací, jejich datová archivace, vyhodnocování a grafická prezentace. Prezentace dat se provádí jak co do aktuelního stavu, tak i z hlediska dlouhodobého. ! Zprostředkování imisního monitoringu obyvatelům, žijícím ve sledovaném území, chodcům a řidičům. ! Zprostředkování výsledků imisního monitoringu Centrálním řídícím jednotkám, které mohou v případě překračování limitů uskutečnit volitelná opatření k jeho snížení. Jedná se především o modifikace SSZ, změnu jízdní rychlosti až po odklony dopravy. ! Sledování emisí je možné prostřednictvím technologie Smart Cars až po sledování množství emisí z jednotlivých vozidel, kde technická a emisní data jsou z každého vozidla předávána do Centrálního řídícího systému, který v tomto případě zanese dané vozidlo do databáze vozů s nutností detailní kontroly emisí a opravy. O tomto je samozřejmě paralelně vyrozuměn řidič vozu.
Postupné zavádění ITS v USA má značný potenciál směrem ke snížení množství emisí z dopravy. Navazující program specielního zaměření se na problematiku snižování emisí by měl přinést další možnosti jejich snižování. Tabulka č.1 … Možnosti snižování množství emisí zaváděním ITS
19
Opatření
Možnost snížení o % 50 % 26 – 30 % 5% 9,8 – 15,8 % 5 – 10 % 1,5 – 33 % 5 – 16 % 45 – 83 %
Řízení přístupu do oblastí Kontrola městské dopravy Navigace individuelních vozidel Optimalizace SSZ Odklony dopravy pomocí proměnného dopravního značení Odklony dopravy pomocí telefonních vzkazů Dynamické řízení dopravy Elektronický výběr mýtného (EFC)
Tabulka č.2 … Možnosti snižování množství pohonných hmot zaváděním ITS Opatření Elektronický výběr mýtného (EFC)
Možnost snížení o % 5%
Dynamické řízení dopravy Navigace individuelních vozidel Optimalizace SSZ Dynamické řízení dopravy na příměstských dálnicích
4 – 13 % 5% 4 – 13 % 42 %
Z uvedených hodnot je zřejmé, že potenciál snížení emisí a imisního zatížení prostřednictvím ITS je vyšší než úspora paliva. To je způsobeno především faktem, že citlivost produkovaných emisí na množství kongescí je vyšší než totožná závislost spotřeby paliva.
10.Snížení nutnosti mobility vlivem rozvoje elektronických komunikací Nejefektivnějším způsobem ekologické dopravy je vyloučení důvodu cestování. V poslední době je velkým impulsem omezení nutnosti zbytečných cest rozvoj internetu a zejména elektronické pošty. Pro určitá povolání a sociální skupiny došlo v posledních letech k podstatnému snížení nutnosti podnikat cesty pouze za účelem předání dat, prací, textů apod. Všechny tyto cesty byly téměř výhradě nahrazeny možností využít elektronickou poštu a takové dokumenty zaslat adresátovi. Zejména v aglomeracích velikosti Prahy, kde je značná část obyvatel zaměstnána v kvalifikovaných profesích je tento úbytek nutnosti podnikat zbytečné cesty velmi pozitivní. Tento důsledek rozvoje elektronické počty na zmenšení počtu cest nebyl u nás prozatím předmětem výzkumu nebo šetření, nicméně je zřejmý. Elektronická pošta má však určitá omezení ve své rychlosti a přenosové kapacitě. Prozatím je téměř nemožné ji používat pro přenos velkých, většinou grafických souborů. Zároveň je její kapacita prozatím problematická pro pořádání videokonferencí, které by v budoucnu mohly nahradit značnou část jednání a pracovních schůzek. Zde se jeví budoucnost v zavádění vysokorychlostního internetu a dalších technologií rychlého přenosu dat. Důsledkem rozvoje elektronické pošty je postupně zvyšující se počet pracovníků, kteří mohou vykonávat kvalifikovanou práci v místě svého bydliště, bez 20
nutnosti pravidelného dojíždění do práce. Tento druh omezení nutnosti cestovat má však své překážky v často nepružné personální politice firem a organizací a také v psychologické náročnosti tohoto druhu práce. V nejbližší době lze předpokládat další rozšíření výhod elektronické pošty po zavedení a rozšíření elektronického podpisu. Takto by měly odpadnout návštěvy úřadů a občan by tak významně redukoval nutnost cest po městě. Určitou předzvěstí tohoto přístupu je současný rozvoj internetového a GSM bankovnictví. Největší brzdou a rezervou je zde však práce úředníků, kde počítačová negramotnost a interní předpisy brání tomuto rozvoji. Například dnes není problém si na internetu najít a vytisknout jakýkoliv formulář pro daňové přiznání, sociální zabezpečení atd. Po jeho vyplnění a odevzdání je mu však sděleno, že postupoval chybně, musí vykonat cestu na úřad pro totožný příslušný formulář a teprve jeho vyplnění je uznáno jako správné. Zde se nachází asi největší potenciál ke snížení nutnosti zbytečných cest v rámci rozvoje komunikačních technologií.
11.Závěr Je zřejmé, že zavádění inteligentních dopravních systémů (ITS) v prostředí měst je velmi efektivní cestou jak zefektivnit celý dopravní systém a přispět ke kvalitě stavu životního prostředí. Zkušenosti ukazují, že není nutné, aby systémy ITS byly zaváděny jen v technologicky nejpokročilejších zemích. Stejně efektivní může být jejich vhodné zavádění i v měně rozvinutých nebo dokonce rozvojových zemích. Každý program zavádění ITS musí být však navržen a realizován s ohledem na místní lokální podmínky řešeného města, nejlépe spolu s dalšími systémy organizace dopravy nebo zavádění nových technologií. Zároveň nelze mít představu, že zavedení ITS je všelékem na veškeré dopravní problémy. Efektivní ITS systémy předpokládají zároveň existenci nebo výstavbu kapacitní dopravní komunikační sítě a technologicky a ekologicky pokročilé městské hromadné dopravy. Použitá literatura: Kan Chen, John C. Miles – ITS Handbook 2000 – PIARC – Artech House Ian Catling – Late Britain – Toll Trans 8/9 2000 ing. J. Muchka – TSK – Telematické systémy na území hl. m. Prahy – Sborník konference ITS 01 Praha ing. J. Machan – Škoda auto – Navigační mapa České republiky – Sborník konference ITS 01 Praha ing. Pavel Přibyl- Kategorizace silniční telematiky – Sborník konference ITS 1999 Praha ing. M. Šenkýř – Projekty rozvoje telematiky v dopravě – Využití přenosu dat v HD – Seminář Současné trendy ITS ve veřejné dopravě – Brno 2000
21
J. Bain – Stručný průvodce satelitní navigací pro české řídiče – Chip 4/2001 The National ITS Architecture – A Framework for Integrated Transportation into the 21 st Century ver.2,0 – Department of Transportation - USA
22
