VYSOKÁ ŠKOLA POLYTECHNICKÁ JIHLAVA Katedra elektrotechniky a informatiky Obor Aplikovaná informatika
Vi z u a l i z a c e v e ř e j n é d o p r a v y v J i h l a v ě bakalářská práce
Autor: Lukáš Březina Vedoucí práce: Ing. Tomáš Richta Jihlava 2012
Vysoká škola polytechnická Jihlava Tolstého 16, 586 01 Jihlava
ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE
Autor práce:
Lukáš Březina
Studijní program:
Elektrotechnika a informatika
Obor:
Aplikovaná informatika
Název práce:
Vizualizace veřejné dopravy v Jihlavě
Cíl práce:
Prostudujte a popište stávající stav a fungování veřejné hromadné dopravy v Jihlavě. Zaměřte se zejména na poskytování informací
o aktuální pozici vozidel a jejich
vizualizaci. Sestavte model tohoto dopravního systému. Na tomto modelu navrhněte takové změny, aby bylo možné: sledovat
aktuální
polohu
vozidel,
informovat
cestující
o dojezdových časech do zastávek, preferovat vozidla hromadné dopravy na semaforech. Dále navrhněte postup, jakým by se dala monitorovat vytíženost jednotlivých spojů. Na základě tohoto postupu sestavte odhad poptávky po dopravě v různých denních dobách. Tyto informace extrapolujte i na časy, které nejsou
hromadnou
dopravou
pokryty.
Výsledek
ověřte
dotazníkem.
Ing. Tomáš Richta vedoucí bakalářské práce
Ing. Bc. Michal Vopálenský, Ph.D. vedoucí katedry Katedra elektrotechniky a informatiky
Anotace Bakalářská práce se zabývá návrhem na zlepšení monitoringu vozů městské hromadné dopravy v Jihlavě. Popisuji zde stávající stav současné komunikace a její známé chyby. V práci je navrženo několik způsobů řešení předávání dat z vozů do dispečinku Dopravního podniku města Jihlavy. Dále je navržen možný způsob upřednostnění vozů městské hromadné dopravy na světelných křižovatkách.
Klíčová slova MHD, DPMJ, monitoring, komunikace, GPRS, ZigBee, datový přenos na bezlicenčním pásmu, odbavovací systém, GPS sledování, radiomodem
Abstract Bachelor thesis concerns of improving the monitoring of public transport vehicles in Jihlava. I describe here the current state of present communication and its known deficiency. There are suggested several ways of dealing with the transfer of data from dispatching vehicles to Jihlava Public Transport Company in my labor. There is also proposal of possible ways of giving priority to public transport vehicles at traffic lights.
Keywords Public transport, DPMJ, monitoring, communication, GPRS, ZigBee, data transmission on an unlicensed zone, check-in system, GPS tracking, radio modem
Prohlašuji, že předložená bakalářská práce je původní a zpracoval jsem ji samostatně. Prohlašuji, že citace použitých pramenů je úplná, že jsem v práci neporušil autorská práva (ve smyslu zákona č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů, v platném znění, dále též „AZ“). Souhlasím s umístěním bakalářské práce v knihovně VŠPJ a s jejím užitím k výuce nebo k vlastní vnitřní potřebě VŠPJ. Byl jsem seznámen s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje AZ, zejména § 60 (školní dílo). Beru na vědomí, že VŠPJ má právo na uzavření licenční smlouvy o užití mé bakalářské práce a prohlašuji, že s o u h l a s í m s případným užitím mé bakalářské práce (prodej, zapůjčení apod.). Jsem si vědom toho, že užít své bakalářské práce či poskytnout licenci k jejímu využití mohu jen se souhlasem VŠPJ, která má právo ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, vynaložených vysokou školou na vytvoření díla (až do jejich skutečné výše), z výdělku dosaženého v souvislosti s užitím díla či poskytnutí licence. V Jihlavě dne 2. 1. 2012
............................................... Podpis
Poděkování Velice rád bych poděkoval mému vedoucímu bakalářské práce, panu Ing. Tomáši Richtovi, za jeho odborné vedení, podnětné rady a čas strávený konzultacemi. Dále bych chtěl poděkovat panu Pavlu Strnadovi (dispečer Dopravního podniku města Jihlavy) za poskytnuté cenné informace a podklady k této práci. V neposlední řadě bych chtěl poděkovat své rodině za shovívavost a trpělivost.
Obsah 1
Úvod.......................................................................................................................... 8
2
Přesné vymezení cílů a požadavků na navrhovaný systém ...................................... 9
3
2.1
Vymezení cílů .................................................................................................... 9
2.2
Požadavky Dopravního podniku města Jihlavy ................................................. 9
2.3
Další možné využití získaných dat ..................................................................... 9
2.4
Návrh zjištění vytíženosti jednotlivých vozů ................................................... 10
Popis stávajícího stavu a známé problémy sběru dat .............................................. 11 3.1
3.1.1
Popis průběhu sestavení informací pro odeslání....................................... 11
3.1.2
Software .................................................................................................... 12
3.2 4
3.1.2.1
Software vytvořený firmou................................................................ 12
3.1.2.2
Software vytvořený studenty VŠPJ v rámci předmětu RSP .............. 12
Známé problémy při sběru dat ......................................................................... 13
Analýza a diskuze variant návrhu ........................................................................... 14 4.1
Analýza rádiové sítě ......................................................................................... 14
4.2
Návrh vylepšení stávajícího systému ............................................................... 14
4.2.1
Pokrytí signálem rádiové sítě .................................................................... 14
4.2.2
Programová změna ................................................................................... 15
4.3
Návrh realizace pomocí technologie ZigBee ................................................... 16
4.3.1
Popis technologie ...................................................................................... 16
4.3.2
Použití standardu....................................................................................... 16
4.3.3
Vlastní návrh ............................................................................................. 18
4.4 5
Popis stávajícího stavu systému sběru dat, software ........................................ 11
Další možné varianty použitelných technologií ............................................... 19
Systém upřednostnění vozů MHD na semaforech .................................................. 21 5.1
Cíle zavedení preference MHD na SSZ ........................................................... 21
5.2
Světelné signalizační zařízení .......................................................................... 21
5.2.1
Řadiče ....................................................................................................... 21
5.2.2
Detektory .................................................................................................. 22
5.2.2.1
Detekce trolejbusů MHD ................................................................... 22
5.2.2.2
Detekce autobusů MHD .................................................................... 24
5.2.3 5.3
Výstroj SSZ............................................................................................... 25
Metody a příklady priority ............................................................................... 26
5.3.1
Metody ...................................................................................................... 26
5.3.2
Příklady ..................................................................................................... 27
5.3.2.1
Preference pro všechny vozy MHD .................................................. 27
5.3.2.2
Preference pouze zpožděným vozům ................................................ 27
5.3.2.3
Přednost podle intervalu .................................................................... 27
6
Testování systému................................................................................................... 29
7
Odhad poptávky po dopravě v nočních hodinách ................................................... 30 7.1
Návrh využití dat z Jihlavské karty .................................................................. 30
7.2
Úpravy ve stávajících jízdních řádech ............................................................. 31
7.3
Noční linka MHD v Jihlavě ............................................................................. 32
7.3.1
Stávající stav ............................................................................................. 32
7.3.2
Návrh nové trasy noční linky .................................................................... 32
8
Závěr ....................................................................................................................... 36
9
Seznam zkratek ....................................................................................................... 38
10 Seznam použité literatury ....................................................................................... 39 11 Seznam obrázků a tabulek ...................................................................................... 40 11.1
Seznam obrázků............................................................................................ 40
11.2
Seznam tabulek ............................................................................................. 41
12 Přílohy..................................................................................................................... 42 12.1
Technické vybavení vozů DPMJ .................................................................. 42
12.2
Model struktury protokolu ZigBee ............................................................... 43
12.3
Data z dotazníku ........................................................................................... 44
1 Úvod V dnešní uspěchané době plné technických vymožeností je velká poptávka po informacích z různých zdrojů, nehledě na místo, kde se právě nacházíme. Určitě se každému někdy stalo, že přišel na zastávku městské hromadné dopravy (MHD) a podíval se na jízdní řád, kdy jede nejbližší trolejbus či autobus. Pokud je časový úsek kratší než 5 minut, člověk setrvá na zastávce do příjezdu vozu MHD. Pět minut uplynulo a trolejbus nikde. Dalších 5 minut pryč a to už každého z nás napadá, zda jít na další zastávku nebo dále čekat na přeplněný vůz z předchozích zastávek či ještě pozdější, které už tak přeplněné snad nebudou. Ale kdo mi zaručí, že vůbec nějaký vůz přijede? Může být problém s dodávkou proudu, nesjízdností komunikace nebo se někde stala dopravní nehoda. To vede k malé informovanosti veřejnosti o nenadálých problémech v jízdním řádu MHD. Jedním z důvodů, proč jsem si toto vybral jako téma své bakalářské práce, je možnost udělat něco pro město, v němž žiji od narození. Zavedení nového odbavovacího systému zvedlo můj zájem o tyto technologie, které slouží cestující veřejnosti. V neposlední řadě mě ovlivnil předmět Řízení softwarových projektů (RSP), ve kterém jsme ve čtyřčlenném týmu dostali za úkol zobrazení linek MHD na webu. Stávající systém je nevhodně naprogramovaný podle jízdních řádů a až po přijetí dat z vozu, upraví pozici ikonky vozu podle údaje GPS. Pracovníci Dopravního podniku města Jihlavy (DPMJ) došli k závěru, že je nutné software upravit. Pokud nepřišla žádná data, ikonky si „vesele“ jezdily dál, ale ve skutečnosti byla řada trolejbusů pod kopcem, který byl namrzlý a nesjízdný. Od DPMJ jsme dostali potřebné informace a data, která posílají vozy dispečinku. Vytvořený systém byl představen dispečerům v DPMJ, kterým se velmi líbilo jeho zpracování, ale v rámci předmětu RSP nedošlo k jeho nasazení, testování a odladění. To byl pro mě další impuls k výběru tohoto tématu. Mým cílem je navrhnout zlepšení komunikace mezi vozy a dispečinkem a také možnosti využití známé polohy jednotlivých vozů dispečinkem a veřejností. Dále navrhnout možnost zrychlení průjezdů světelných křižovatek a upřednostnění vozů MHD před ostatními účastníky silničního provozu.
8
2 Přesné vymezení cílů a požadavků na navrhovaný systém 2.1 Vymezení cílů Cílem této práce je navržení co nejméně nákladné sítě čidel, vysílačů a sběračů podle dopravního modelu linek MHD Jihlava, které jsou realizovány bezdrátově a pracují v bezlicenčních pásmech. Je nutné stanovit nákladnost a náročnost na realizaci jednotlivých typů sítí využívajících zvolená bezlicenční pásma a technologie a porovnat cenovou a komponentovou náročnost navrhovaných systémů. Následuje navržení způsobu priorizace vozidel MHD na světelných křižovatkách.
2.2 Požadavky Dopravního podniku města Jihlavy Základním požadavkem DPMJ je sledování pohybu vozidel MHD v reálném čase. Aplikace umožní zobrazit aktuální polohu vozů na dopravním modelu s využitím prostředí Google Maps API a u jednotlivých linek srovnávat dojezdové časy v zastávkách podle jízdního řádu. Dalším požadavkem je odstranění ztrátovosti dat v důsledku hovoru na komunikační lince a eliminování hluchých míst, která vznikají provozem v městské zástavbě. DPMJ také potřebuje navrhnout způsob zajištění priority vozů MHD na světelných křižovatkách pomocí bezobslužného systému, který rozpozná vůz na konkrétní lince a podle toho upraví světelnou signalizaci.
2.3 Další možné využití získaných dat Z dat zpracovaných dispečinkem DPMJ můžeme získat balíček informací pro cestující MHD a vymyslet, jaké způsoby a možnosti distribuce jsou realizovatelné s přihlédnutím na věkové kategorie. Případně lze vytipovat strategické zastávky s největší koncentrací linek a cestujících, pro které by byl navržený způsob informovanosti vyhovující s přihlédnutím na zabezpečení proti krádeži a vandalismu.
9
2.4 Návrh zjištění vytíženosti jednotlivých vozů DPMJ chce navrhnout způsoby zjištění vytížení jednotlivých linek, pohybu cestujících a návaznost dalších spojů, kterými cestují. Ke zjištění by bylo možno využít získaná data z nových odbavovacích terminálů MHD, které byly nasazeny do užívání v červenu 2010. Protože DPMJ uvažuje o zavedení nové trasy noční linky, potřebuje zjistit, jaká je poptávka po dopravní obslužnosti vozy MHD v nočních hodinách pro lokality s velkými sídlišti. Ze získaných dat navrhnout trasu noční linky, možný způsob odbavování cestujících pomocí odbavovacích terminálů pro monitorování obsazenosti a omezení „černých“ pasažérů. Pokud možno zjistit, zda by cestující veřejnost byla pro zavedení platby jízdného pomocí SMS.
Obrázek 1: Schéma nového odbavovacího systému DPMJ, zdroj: DPMJ
10
3 Popis stávajícího stavu a známé problémy sběru dat 3.1 Popis stávajícího stavu systému sběru dat, software Stávající systém sběru dat se zakládá na komunikaci mezi jednotlivými vozy MHD a dispečinkem, resp. servery, které se zde nacházejí. Každý vůz je vybaven počítačovou jednotkou od firmy Mikroelektronika s nainstalovaným operačním systémem Linux, který nahradil dříve používaný modul BR100 kvůli změně odbavování cestujících. Tento počítač má v sobě přidané moduly WIFI a GPS.
3.1.1 Popis průběhu sestavení informací pro odeslání Odesílání dat o poloze (jiná data nebudu uvažovat) probíhá vždy po zavření dveří. GPS modul zjistí aktuální polohu a z počítače se dále přiřadí aktuálně přihlášený řidič (osobní číslo), služba, na kterou je přidělen, linka, číslo vozu, číslo zastávky, čas podle jízdního řádu (JŘ), skutečný čas příjezdu na zastávku a vypočítaný dřívější nebo pozdější příjezd vůči JŘ. Po zavření dveří veškerá tato data počítač odesílá pomocí modemu vyrobeného na zakázku pro potřeby DPMJ a digitální vysílačky od firmy MOTOROLA DM3400 (model v testovacím centru DPMJ), kde jsou pro přenos dat vyhrazeny dva kanály. Data putují pomocí digitálního protokolu ETSI-TS 102 3611, 2 & 3 po bezlicenčním pásmu do modemu na dispečinku DPMJ. Zde se data ukládají do souboru s koncovkou OUT, pro každý den se vytvoří jeden soubor, např. 20110916.out. Výpis jednoho řádku ze souboru: 05:15:49; 1; 205; 20512; 75; 38; 05:16:00; -00:01:00; 05:15:47; 32; 00:00:00; 15.58721; 49.40288; odešlo 0:08:54 0:44:17 3:42:57 4:17:12 5:00:35 5:02:27 5:41:17 5:54:24 5:55:45 6:08:52 6:33:11 6:47:02 7:01:06 7:11:59
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
linka 202 202 202 203 202 203 203 203 202 202 203 203 202 203
služba vuz zastavka 20601 78 28 20601 78 28 20601 78 28 20601 78 28 20213 61 28 20312 63 28 20314 66 28 20312 63 28 20214 52 28 20211 69 28 20314 66 28 20312 63 28 20211 69 28 20313 79 28
JŘ zpodeni cas zapis ridic GPS 0:10:00 -00:02:00 0:08:52 73 15.57820 49.39663 0:45:00 -00:01:00 0:44:15 73 15.57817 49.39657 3:44:00 -00:02:00 3:42:55 73 15.57817 49.39666 4:17:00 00:00:00 4:17:11 73 15.57910 49.39666 5:00:00 00:00:00 5:00:34 75 15.57820 49.39666 5:02:00 00:00:00 5:02:26 72 15.57907 49.39666 5:41:00 00:00:00 5:41:16 47 15.57910 49.39663 5:54:00 00:00:00 5:54:22 72 15.57941 49.39699 5:55:00 00:00:00 5:55:44 52 15.57873 49.39666 6:08:00 00:00:00 6:08:51 21 15.57885 49.39666 6:33:00 00:00:00 6:33:10 47 15.57910 49.39663 6:46:00 00:01:00 6:47:01 72 15.57910 49.39663 7:00:00 00:01:00 7:01:05 21 15.57873 49.39666 7:12:00 -00:01:00 7:11:58 97 15.57907 49.39666
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Obrázek 2: Zpracování souboru OUT v MS Excel
11
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
3.1.2 Software 3.1.2.1 Software vytvořený firmou Na dispečinku DPMJ používají sledovací systém, který je naprogramován tak, aby zobrazoval ikonky trolejbusů a autobusů přesně podle jízdních řádů. Po obdržení informace o pozici jakéhokoli vozu aplikace danou ikonku posune na správné místo, které udaly GPS souřadnice. Informace o řidičích a zastávkách jsou uloženy v jiných souborech. Při mé poslední návštěvě DPMJ byl tento systém nefunkční z důvodu aktualizace softwaru a přechodu ze souborové báze dat na bázi dat SQL. Vývoj této sledovací aplikace podle tamních uživatelů zaostává a je příliš zdlouhavý. 3.1.2.2 Software vytvořený studenty VŠPJ v rámci předmětu RSP V rámci výuky předmětu RSP byl vytvořen systém založený na prostředí Google Maps API, do kterého byl zakreslen dopravní model linek MHD Jihlava. Z dostupných souborů, které byly poskytnuty DPMJ (soubory OUT, jízdní řády, příjmení a čísla řidičů, seznam zastávek se souřadnicemi GPS a evidenční čísla vozového parku DPMJ) byla pomocí skriptů PHP a JavaScript vytvořena podobná aplikace, kterou již používal dopravní podnik. Do této nové aplikace byly přidány také popisky zobrazující konkrétní údaje o voze, výběr zobrazení konkrétní linky a vozů pohybujících se na vybrané trase. Aplikace je ve fázi zkušebního provozu simulována z dat jednoho dne a komunikaci přes vysílačky zajišťuje pomocí časovače, který vypisuje přijatá data v rozmezí dvou minut.
Obrázek 3: Schéma MHD od studentů VŠPJ
12
Obrázek 4: Detail zobrazení popisku vybraného vozu
3.2 Známé problémy při sběru dat Při sběru dat často dochází k chybě při komunikaci mezi modemem a vysílačkou, kdy se modemu nepodaří vysílačku probudit z režimu standby nebo zapnout do provozního stavu. Dalším z řady problémů bývá upřednostněný hlasový provoz. V tuto chvíli modem čeká na konec hovoru, kdy bude moci začít odesílat data. Zde už dochází k určitému prodlení aktuálnosti dat. Poté, co se podaří odeslat tato opožděná data, server na dispečinku vyhodnotí přijatá data a pokud jsou platná, uloží je do příslušného souboru, který je pro každý den nový. Když jsou data zpožděná z jakéhokoliv důvodu, vyhodnotí je jako nepotřebná a nikam neukládá. Stává se, že modem nepřepne z kanálu určeného pro hlasovou komunikaci na datové kanály. Modem opakuje činnost tak dlouho, dokud se nepodaří kanály přepnout, ale pak zase nastává odesílání části zastaralých dat. Každé elektronické zařízení hlásí poruchu, zkrat nebo opotřebení, únavu materiálu či součástek. Nejinak tomu je i u radiomodemů, které používá DPMJ. Další slabinou systému posílání dat je porucha přijímací antény, kdy je dispečink zcela „slepý“ a provoz jednotlivých linek nevidí. Jediné, na co se mohou v takovém případě dispečeři spoléhat, jsou počítače umístěné uvnitř ve vozech, které odesílají všechna uložená data z celého dne po příjezdu do vozovny. Zásadní problém je v pokrytí cca 10 km2 dostatečně silným signálem pro přenos dat po radiovlnách. Jsou místa, kde signál ruší městská zástavba. Další překážkou je členitost terénu, který je pro Vysočinu typický.
13
4 Analýza a diskuze variant návrhu 4.1 Analýza rádiové sítě Komunikace probíhá pomocí radiomodemů nakonfigurovaných pro datový přenos v pásmech 450 a 870 MHz na vzdálenost několika kilometrů. V pseudotransparentním režimu je možné propojit zařízení, která neumí nebo nemohou obsahovat protokol pro přenos radiovou sítí s jedním centrálním bodem. V síti musí být vždy připojeno jedno zařízení, které umí ovládat protokol pro přenos v radiosíti (tzv. MASTER). V tomto režimu mají všechny podřízené modemy nastavenou adresu Mastra, kterému odesílají obdržená data přes sériový port. Master může odesílat data do libovolného podřízeného zařízení. [1] Topologie sítě, kterou DPMJ využívá, je „přístupový bod – klienti“. V této topologii je možné použít výše uvedený pseudotransparentní režim, kde je umožněna komunikace přístupového bodu s jakýmkoliv klientem a naopak. Přímá komunikace mezi klienty není umožněna, jen přes přístupový bod. [1] V ČR a ve většině evropských zemí je pro bezplatné použití uvolněno pásmo 870 MHz (za splnění určitých technických podmínek). Na využití tohoto pásma kmitočtů se v ČR vztahuje všeobecné povolení VO-R/10/08.2005-24. [6]
4.2 Návrh vylepšení stávajícího systému 4.2.1 Pokrytí signálem rádiové sítě Jedna z možností, jak vylepšit stávající systém zasílání dat po radiofrekvencích, je eliminovat tzv. „hluchá“ místa změřením síly signálu v částech s největší vzdáleností od dispečinku, případně i taková odlehlá místa, která nemají přímou viditelnost s příjímací anténou dispečinku. Podle charakteru terénu a odlehlosti přichází v úvahu lokalita Malý Beranov, který se nachází v údolí. Zde bych navrhoval umístit retranslační stanici (RS) se všesměrovou anténou na komín staré textilky, která by pokryla toto údolí, případně i okolí Helenína a Velkého Beranova, jak je názorně zobrazeno Obrázek 5.
14
Další lokalitou pro případné změření je podle mého úsudku a znalosti území vesnička Zborná, nacházející se také v údolí, a dále Smrčná, která je poměrně vzdálená od DPMJ. Další možné lokality jsou pak Červený Kříž, Antonínův Důl a Štoky. Zde by byla možnost umístit RS, pokud již není nějaká umístěna, na vysílač Jihlava – Rudný. Dále Popice, Vysoká, zastávka „V Ráji“, Henčov a Heroltice.
Obrázek 5: Schéma komunikace pomocí retranslace, zdroj: www.racom.eu
4.2.2 Programová změna Druhou zásadní změnou by bylo naprogramování stávajících jednotek, které zajišťují odesílání dat pouze při zavření dveří. Osobně navrhuji odesílat data průběžně během jízdy (po opuštění vozovny) po 20 sekundách. Takto odeslané zprávy by byly odlišné od zpráv poslaných v zastávkách. Složení takové zprávy by mohlo vypadat zhruba tak, jak ukazuje Tabulka 1. Tabulka 1: Návrh složení datové zprávy odesílané průběžně čas 7:41:52
linka 202
služba 20214
vůz
řidič 52
GPS 52 15,57865 49,39666
V době, kdy bude vůz v zastávce, by mohla odeslaná data vypadat tak, jak znázorňuje Tabulka 2. Tabulka 2: Návrh složení zprávy odeslané v zastávce čas linka služba vůz zastávka řád příjezd 8:17:28 203 20314 66 28 8:17:00 8:17:27
řidič př/od GPS 47 1 15,57907 49,39657
GPS souřadnice by v této zprávě být nemusely. Pro zobrazení ikonky by se mohly použít známé souřadnice zastávek uložené v databázi. Prefix příjezd/odjezd (př/od) může být využit pro další účely, např. pro informační tabule na zastávkách, v mobilních
15
telefonech nebo pro případné změny v odbavovacím systému. Hodnoty pro rozlišení příjezdu a odjezdu budu uvažovat 1 nebo 0 či jiné hodnoty.
4.3 Návrh realizace pomocí technologie ZigBee 4.3.1 Popis technologie ZigBee je poměrně nová bezdrátová komunikační technologie založená na standardu IEEE 802.15.4, který vešel v platnost od listopadu 2004. Technologie je určena pro spojení nízkovýkonných zařízení v sítích PAN (personal area networks) na malé vzdálenosti, cca 75 metrů. Při použití multiskokového ad-hoc směrování umožňuje spojení i na větší vzdálenosti bez nutnosti přímé radiové viditelnosti. ZigBee je podobná technologie jako IEEE 802.15.1 – Bluetooth, ale není jeho konkurentem, spíše doplňkem. Existence velké škály průmyslových aplikací, pro něž je Bluetooth nevhodný, vedla k založení ZigBee Aliance za účelem vytvoření nového bezdrátového komunikačního standardu, který je vhodný i pro účely průmyslové automatizace. V dnešní době se na vývoji podílí přes šedesát firem, mezi nimiž jsou i přední světové firmy zabývající se automatizací (Motorola, Siemens, Honeywell, Philips, Samsung). [8]
4.3.2 Použití standardu „Standard ZigBee lze použít pro jednoduchou bezdrátovou komunikaci s nízkými požadavky na samotný hardware a napájení.“ [8] Proto je nejvíce zaměřen na aplikace s bateriovým napájením, které poskytují při velmi nízké spotřebě energie mnohokrát větší dosah komunikace než technologie Bluetooth, jak ukazuje - Tabulka 3. To ovšem ovlivní přenosovou rychlost, která je v některých případech srovnatelná s rychlostí sériové linky RS-232 nebo RS-485, ale mnoha aplikacím plně vyhovuje. Nižší přenosová rychlost umožňuje vyšší odolnost proti rušení, to ZigBee nahrává k využití v průmyslu. Zde může bezdrátově nahradit výše zmiňované sériové linky RS-232 a RS-485, kde by použití WIFI bylo zbytečně složité a drahé pro přenosovou rychlost okolo desítek kb/s. [8]
16
Tabulka 3: Srovnání parametrů používaných standardů bezdrátové komunikace, [8]
Díky propracovanému způsobu adresování vyniká oproti dalším bezdrátovým řešením možností vytvoření různé topologie sítě, příklady vidíme na Obrázek 6, Obrázek 7 a Obrázek 8.
Obrázek 6: Topologie hvězda, zdroj: [2]
17
Obrázek 7: Topologie strom, zdroj: [2]
Obrázek 8: Topologie Mesh, zdroj: [2]
4.3.3 Vlastní návrh Podle výše uvedených topologií sítě se jako optimální typ jeví Mash, která je kombinací typů hvězda a strom. Za koordinátora můžeme považovat server umístěný na dispečinku DPMJ, který by ovládal chod celé sítě. Odtud by se dala programovat další zařízení (router, koncové zařízení), rozpoznaná v síti. Jako velice zajímavý způsob řešení monitoringu pohybu vozů MHD se jeví použití speciálně vyvíjeného kitu, kde jsou vedle sebe použity dvě různá zařízení Bluetooth, skener a ZigBee vysílač. Bluetoot skener dokáže zjistit až 250 Bluetooth zařízení najednou a je zde i možnost nastavit šest různých úrovní výkonu od 10 do 50 metrů. I když Bluetooth, ZigBee a WiFi pracují v pásmu 2,4 GHz, zařízení Waspmode, na Obrázek 10 používá Adaptive Frequency Hopping (AFH), vysvětlený na Obrázek 9. To umožní Bluetooth identifikovat kanály, které jsou použity ZigBee a WiFi, vyhne se tak rušení.
18
Obrázek 9: Názorná ukázka Adaptive Frequency Hoppingu, zdroj: [2]
Výše uvedené skutečnosti naznačují jako nejlepší variantu zakoupení modulů Bluetooth do všech vozů, které by se integrovala do již zabudovaných počítačů od firmy Mikroelektronika. Dále je nutné vytvoření takové sítě čidel a routerů, aby bylo pokryto území cca 10 km2. Napájení by mohlo být bateriové, případně solární.
Obrázek 10: Rozšířený modul pro Bluetooth a ZigBee, zdroj: [2]
4.4 Další možné varianty použitelných technologií Jednou z dalších možností realizování monitorování vozů MHD může být v dnešní době velmi rozšířená technologie GPRS/GSM. Jak uvádí Tabulka 3, dosah GPRS je větší jak 1000 metrů. Použití této technologie přenosu dat závisí na ceně poskytované operátorem mobilní sítě. Další věc, která se musí uvažovat, je vybavení všech vozů MHD GPRS moduly nebo modemy se SIM kartami. Takovým monitoringem vozidel se zabývá spousta firem, dokonce i někteří mobilní operátoři nabízí tuto službu, dalo
19
by se říci „na klíč“. Velkou výhodou je sledování všude, kde je GSM signál, ale jako řešení monitoringu na vyhrazeném prostoru města Jihlavy mně osobně přijde jako zbytečný. Z finanční stránky je tato varianta celkem nákladná. Nejdražšími položkami budou moduly, dalším zásahem do rozpočtu jsou pak měsíční účty od operátora.
20
5 Systém upřednostnění vozů MHD na semaforech Tato kapitola má za cíl přiblížit upřednostnění vozidel MHD, jeho cíle a možné postupy detekce trolejbusů a autobusů. Také zde uvedu příklady priority podle různých kritérií a vhodnosti použití pro světelné signalizační zařízení (SSZ) v Jihlavě.
5.1 Cíle zavedení preference MHD na SSZ
Zrychlit průjezdy nebo zkrátit dobu čekání vozů MHD na SSZ
Umožnit předcházet zpoždění zapříčiněné kolonami před SSZ
Zatraktivnit použití MHD před individuální automobilovou dopravou (IAD) a tím spojený ekologický dopad
5.2 Světelné signalizační zařízení Světelné signalizační zařízení pro preferenci MHD se skládá ze tří hlavních částí: řadiče, detektorů a výstroje.
5.2.1 Řadiče Řadič (na Obrázek 11) je elektrické zařízení, které má na starosti ovládání signálních obrazů na jednom nebo více návěstidlech SSZ. Hardware nových moderních řadičů se skládá z výkonných mikroprocesorů, elektronických spínacích prvků a přídavných obvodů, které zahrnují ovládání, diagnostiku, napájení a detektory. Řadiče se vybavují podle složitosti křižovatky tak, aby obsloužily potřebný počet signálních skupin, detektorů, programů, připojených do koordinace či centrálního řízení. Volitelný je přijímač DCF signálu nebo monitorovací pracoviště GSM. Ve výbavě nechybí ani paměť pro evidenci nároků na všech detektorech. Řadiče umožňující optimální upřednostnění MHD mají volně programovatelnou logiku. [5]
21
Obrázek 11: Řadič světelné signalizace, zdroj [5]
5.2.2
Detektory
Detektory sbírají velké množství informací o silničním provozu. Například obsazení zadaného počtu míst v úseku nebo jízdním pruhu, směr pohybu dopravních prostředků a v neposlední řadě druh dopravních prostředků podle počtu stop a délky vozidel. Podle způsobu získávání informací o dopravních prostředcích můžeme detektory rozdělit podle následujícího seznamu:
indukční
ultrazvukové
pneumatické
elektrické
mikrovlnné
optické
V Jihlavě jsou na linkách MHD nasazeny trolejbusy a autobusy. Jelikož se trolejbus považuje za trolejové vozidlo (podobně jako tramvaj), můžeme k detekci použít trolejové detektory, které jsou přizpůsobeny pro stykače trolejbusů. 5.2.2.1 Detekce trolejbusů MHD Jeden z takových detektorů je pryžový trolejový kontakt PTK1. Jedná se o zařízení umístěné v trolejovém vedení. Je složen ze dvou odolných pryžových kontaktních pásků s vodivou ploškou, která je umístěna ve směru jízdy sběrače. Při průjezdu stykače dojde k elektrickému signálu ze sběrače o trakčním napětí 600 V, který je veden odporovým
22
kabelem do detektorové skříňky, která je umístěna nedaleko, většinou na trolejovém vedení nebo sloupu SSZ. Odtud je signál veden, o napětí 24 V, kabelem do řadiče SSZ ve skříni na zemi. PTK1 a hlavně jeho pryžové pásky mají vysokou odolnost proti mechanickému poškození a vynikají svojí spolehlivostí mezi 99,5 a 99,9 %. V současnosti se nejvíce používají při výstavbě a rekonstrukci SSZ. Pryžový trolejový kontakt PTK1 je vyobrazen na Obrázek 12. [5]
Obrázek 12: Pryžový trolejový kontakt PTK1, zdroj [5]
Mezi bezdotykové detektory patří infračervený detektor STOD 1 s optickým čidlem, který je určen pro tramvajové dráhy a trolejbusy se stejnosměrnou trakční soustavou. Detekci provede infračervené čidlo, které je možné přizpůsobit pro boční horizontální snímání sběrače trolejbusu. Čidlo pracuje společně s ostatními zařízeními detektoru v samostatně izolované soustavě s bezpečným napětím 24 V, která má vůči trolejovému vedení elektrickou pevnost 5,5 kV/50 Hz. Toto detekční zařízení bylo testováno v Praze a Ostravě, kde testy ověřovaly provozně-technické vlastnosti a spolehlivost. Z dosavadního provozu vyplynulo, že detektory nejsou tak spolehlivé jako výše zmiňovaný PTK1. [5]
Obrázek 13: Indukční čidlo (vlevo) a STOD 1 (vpravo), zdroj [5]
23
Další z řady bezkontaktních detektorů, které je možné použít pro trolejbusovou dopravu, je Indukční čidlo. Senzor se umisťuje těsně nad trolejové vedení. Na principu indukce detekuje stykače projíždějícího trolejbusu. Krátký impuls, který vzniká při průjezdu, je prodloužen tvarovačem signálu, který je umístěn na podvěs trolejového vedení maximálně do 3 metrů od čidla. Impuls dále putuje přes vysokonapěťový oddělovač do řadiče SSZ. [5] 5.2.2.2 Detekce autobusů MHD Speciální detektory pro autobusy MHD nejsou. Existuje řada infračervených detektorů, které fungují na principu zjištění pohybu ve vyzařovacím úhlu infračerveného čidla. Nebo lze využít videodetekci, která na obrazu softwarově definuje virtuální smyčky. Bohužel detekuje všechna vozidla, ale s využitím selektivní detekce také umí vyhodnotit vozidlo podobné autobusu. Výhodou tohoto typu detekce je předávání videosignálu pro sledování provozu. Nevýhodou je náchylnost na povětrnostní podmínky, pohyb kamery a její vyšší pořizovací náklady. [5]
Obrázek 14: Libelium bluetooth modul, zdroj [2]
Z důvodů nepřesného rozpoznání nebo detekce všech vozidel, by přicházelo v úvahu zvážení možnosti využití již zmiňovaného čidla Bluetooth na Obrázek 14 se ZigBee vysílačem (Obrázek 10). Protože senzor skenuje všechna zařízení Bluetooth, dokáže mezi nimi rozeznávat automobilové hands-free od mobilního telefonu. Tuto možnost
24
umožňuje vlastnost „Třída zařízení“ (CoD). S vědomím těchto možností se mi zdá jako zajímavá možnost detekce autobusů MHD pomocí modulů Bluetooth. Do řadičů by se umístila řídící jednotka, která by vyhodnocovala přijaté MAC adresy, a při zjištění shody s MAC adresami modulů MHD by se odeslal požadavek pro řídící software SSZ. Ostatní MAC adresy je možné využít pro statistické údaje o provozu. Případně lze také využít přímého vyhledávání určitých MAC adres. V technické dokumentaci je uváděna jen jedna MAC adresa, více MAC adres by se muselo otestovat. [2] Jednou z dalších výhod použití tohoto malého modulu je bezdrátový přenos pomocí ZigBee vysílače. Nemusí se tak složitě tahat kabeláž ani pro napájení, které má dlouhou výdrž buď na baterii, nebo je možné připojení speciálního solárního panelu.
5.2.3 Výstroj SSZ Mezi výstroj světelných křižovatek patří návěstidla neboli světla, která slouží k zobrazení světelných signálů pro účastníky silničního provozu. Dělí se podle druhu na návěstidla pro motorová vozidla, tramvaje, chodce a cyklisty a jsou umísťována vždy na sloupy a výložníky SSZ. Tyto mohou být jednosloupcové nebo vícesloupcové. Pro svícení se používají žárovky, které jsou postupně nahrazovány LED technologií. Nedílnou součástí SSZ jsou také nosné konstrukce (sloupy), které složí pro upevnění jednoho nebo více návěstidel a k upevňování stožárových svorkovnic. Na stožáry je možné také upevnit některá vnější příslušenství řadičů nebo dopravní značky.
Obrázek 15: Návěstidlo SSZ, zdroj [5]
25
Zajímavým doplňkem, který není moc často k vidění, je Skříňka ručního řízení. Ta je určena k přepnutí řadiče z automatického režimu do ručního režimu, který je ovládán pomocí tlačítek. Skříňka umožňuje výběr z 12 variant signálů na návěstidlech. Jednotlivé stavy jsou znázorněny pomocí LED diod ve zmenšenině návěstidel a také ukazují další důležité režimy činnosti SSZ, jako jsou závady, blikání žluté aj. Skříňka ručního režimu se montuje přímo do skříně řadiče nebo na samostatný sloupek, který je vhodně umístěn do prostoru vhodného pro ruční režim provozu. [5]
5.3 Metody a příklady priority 5.3.1 Metody Jednou z metod preference vozů MHD může být prodloužení a opětovné vyvolání zelené fáze. To znamená při detekci projíždějícího vozu MHD prodloužit nebo rychleji nastavit zelenou fázi tak, aby vůz projel křižovatkou rychleji. Pro tuto metodu je vhodné detekční místo blízko křižovatky, např. do 150 metrů s určitým omezením maximální doby prodloužení nebo minimální doby zelené pro ostatní směry. Další použitelnou metodou pro jihlavské křižovatky je přeřazení fází. Fáze má tzv. vyšší formu preference, která detekovanému vozidlu přidělí zvláštní fázi a tu pak vloží do pořadí sekvencí jednotlivých fází. Fáze je spuštěna v nejbližší době s tím, že ostatní fáze jsou přeskočeny nebo zpožděny. S tím souvisí i další metoda, která je označena jako přeskočení fází. Systém může jednu nebo více fází v cyklu vynechat, při detekci upřednostňovaného vozu, a rychleji tak vyvolat fázi pro vůz MHD. V tomto systému může dojít k přeskočení fází pro chodce. V některých případech ale k přeskočení dojít nemůže z bezpečnostních důvodů. Poslední z uvažovaných metod preference je kompenzace a náhrada. Po projetí preferovaného vozu systém řízení dopravy hledá možnost, jak vynahradí časovou ztrátu ostatních účastníků silničního provozu přidělením delší doby zelené fáze. Se spojením systému poskytování „náhrad“ umožní systém vrátit se jednotlivým fázím do výchozího stavu, který je nastaven na koordinaci jednotlivých SSZ. V praxi je použito mnoho způsobů pro dosažení výše zmiňovaného, které vychází ze systému řízení dopravy nasazených v různých městech pro koordinaci křižovatek. [3]
26
5.3.2 Příklady Příklady preference jsou založeny na různém použití metod, které jsem zmínil v předcházejících odstavcích. Uvedu tři příklady preference vozů MHD. 5.3.2.1 Preference pro všechny vozy MHD Nejjednodušší plán upřednostňování je pro všechny vozy, kde nic nerozlišuje, jestli je vůz opožděn nebo ne. Postačí tak jen jedna informace o tom, kdy přijede na křižovatku se SSZ. Co je jednoduché, nemusí být vždy dobré pro praxi, kde tato preference vedla k nežádoucímu zpoždění ostatních účastníků silniční dopravy. Tento jev se projevuje na křižovatkách s největší koncentrací průjezdů preferovaných vozů a jejich požadavky na upřednostnění vedou k přijetí velkého počtu změn v rámci signálního plánu. Použití tohoto plánu je možné na křižovatkách s nízkým nebo středním počtem koncentrace vozů. Případně je nutné omezit nebo vyloučit změny ve fázích cyklů SSZ. [3] 5.3.2.2 Preference pouze zpožděným vozům Systém zjistí od příslušného vozu, zda je opožděn či nikoliv. Pokud je vůz opožděn, udělí systém preferenci, pokud není opožděn, preference není udělena. „Simulace provedené v rámci projektu PRISCILLA1 prokázaly, že tato strategie je nadřazená strategii udílení preferencí všem.“ [3] Systém umožňuje zmenšit zpoždění vozů MHD, aniž by to nějak negativně ovlivnilo ostatní účastníky silničního provozu. Pro použití na křižovatkách se SSZ v Jihlavě je zapotřebí nasazení detekčních čidel a obnova řadičů nebo umožnění zasílání požadavků na upřednostnění dispečinku DPMJ prostřednictvím jeho serveru. [3] 5.3.2.3 Přednost podle intervalu Jednou ze složitějších strategií preference je strategie, která preferenci uděluje podle intervalů mezi jednotlivými vozy na určité lince. Intervaly je potřeba dodržovat a to nahrává zlepšení pravidelnosti než přesnosti vozů na lince. Simulace v projektu PRISCILLA ukázala, že je strategie vhodná tam, kde jezdí vozy v nějakém intervalu např. každých 15 minut. Složitost nasazení strategie je v tom, že je nezbytné zavedení 1
program výzkumu a technického rozvoje v Evropské Unii proveden v letech 2000 - 2002
27
systému pro zjištění intervalů pro jednotlivé linky. Nutností je také získání nezbytných dat v reálném čase prostřednictvím monitorovacího systému, aby nedocházelo k nepřítomnosti dat o konkrétním vozu. Pak by priorizace nemohla fungovat. [3]
28
6 Testování systému Pro testování systému a schopnosti odesílat data během jízdy, při příjezdu a odjezdu vozu z a do zastávky je možné využít testovací centrum DPMJ. V testovacím centru mají celý systém odbavovacích terminálů, ovládací panel a v neposlední řadě i celý mozek komunikace - řídící jednotku s vysílačkou a modemem, přesně jak je vidět na Obrázek 16. Na řídící jednotce od firmy Mikroelektronika je nasazen operační systém Linux.
Obrázek 16: Zkušební stolice DPMJ, zdroj DPMJ
Ladění a ověřování datové komunikace v síti ZigBee v reálném čase umožňuje USB analyzátor FTS4ZB (Obrázek 17). Umožňuje detekci celého stacku ZigBee, ze kterého můžeme sledovat a vytvářet uživatelem vytvořené protokolové nadstavby. Zařízení pracuje na způsobu simultánního záznamu, jeho dekódování, zobrazení, filtrací a odhalováním chyb. FTS4ZB snímá data pomocí sondy ZigBee ComProBe®, které pak zobrazí pomocí speciální aplikace datový rámec v různých formátech, např. binárním, hexa-kódu a také plně dekódované. [1]
Obrázek 17: FTS4ZB analyzátor, zdroj: [1]
29
7 Odhad poptávky po dopravě v nočních hodinách Po zavedení Jihlavské karty (Obrázek 18) a nového odbavovacího systému (vyobrazen v příloze) ve vozech MHD v Jihlavě, je možné ze získaných dat o pohybu jednotlivých karet (cestujících) s elektronickou peněženkou zjišťovat vytíženost jednotlivých spojů. Bohužel úplné informace jsou jen o cestujících s elektronickou peněženkou, kteří musí označit nástup i výstup. U papírových jízdenek je možné evidovat jen označení při nástupu. Kdy vystoupí cestující s papírovou jízdenkou, není možné zaznamenat. Cestující s časovým kupónem mají možnost sbírat bonusové body z označování nástupu a výstupu pokud chtějí získat slevu na nový kupón. V praxi takové označování probíhá při nástupu a výstup označí během první zastávky, bonusový bod je načten a dál už se nemusí cestující s časovým kupónem o nic starat. Data získaná z takového označení jsou použitelná jen pro údaj obsazenosti vozu v konkrétní zastávce. Na druhou stranu nějaký údaj o nich je, ale o cestujících s časovým kupónem, kteří neoznačí ani nástup ani výstup nevíme nic.
Obrázek 18: Přední a zadní strana Jihlavské karty, zdroj DPMJ
7.1 Návrh využití dat z Jihlavské karty Dalo by se ovšem zaměřit na konkrétní číslo karty a sledovat její cestu v linkách MHD a podle toho vytipovat a následně matematicky podložit výpočty možnosti návaznosti různých linek. Takový údaj je možný pak zanést i do jízdních řádů pro lepší orientaci cestujících, zejména pak turistů a návštěvníků Jihlavy. Uvedu jeden příklad, kde by taková informace byla využitelná. Při příjezdu návštěvníka Jihlavy na Hlavní vlakové nádraží ČD si musí zakoupit jízdenku. Pokud nejezdí do Jihlavy pravidelně, netuší, jakou jízdenku zakoupit. Pokud
30
bude cestovat v rámci jedné linky, najde si tento údaj v jízdním řádu a příslušný počet zastávek je barevně odlišen. Ale pokud bude muset cestovat dvěma a více linkami, nastává pár problémů, které musí řešit. Jaké jízdenky nakoupit, kde je nejlepší přestoupit, na jakou linku přestoupit. Náš návštěvník pojede z Hlavního nádraží ČD na zastávku S. K. Neumanna. Nejvýhodnější cesta linkami MHD je linkou B1 na zastávku Dům kultury, kde přestoupí na linku C a pokračuje do cílové zastávky. Z vlastní zkušenosti vím, že tento přestup bývá zdlouhavý. Při příjezdu na zastávku zjistíte, že před minutou odjel trolejbus linky C a další jede za 8 minut v denních hodinách, ve večerních až za 12 minut. Druhá varianta cesty je nastoupit do trolejbusu linky A. Ale kde vystoupit, aby se neopakovala předchozí situace? Jedna možnost je vystoupit na zastávce U Tesly a přejít na zastávku Dům kultury. Návštěvníci Jihlavy, kteří toto nevědí a neví cestu, se musí ptát cizích lidí, pokud jsou nějací nablízku. Pokud by jeli až na Masarykovo náměstí horní, často se stává, že se trolejbus linky A potkává s trolejbusem linky C mezi zastávkami. Pro tyto situace by bylo možné při příští změně na tyto přestupy myslet a označit do jízdního řádu možnosti přestupu na další linky.
7.2 Úpravy ve stávajících jízdních řádech Dalším ze zajímavých úkazů, které se dají pozorovat při použití MHD v lokalitě sídliště Březinova až zastávka Sokolovna, je prolínání dvou linek, které jezdí i ve večerních hodinách v rozmezí mezi trolejbusy linek B a C 2 – 5 minut a dalších cca 15 minut nejede nic. Zde bych chtěl poukázat na to, že by byla možnost zvětšit rozestupy mezi jednotlivými linkami, protože linka B obslouží skoro ¾ trasy linky C. Cestující ze zastávek Březinova do zastávky Masarykovo náměstí dolní pak mohou využít obě linky a nemusí pak docházet k přeplňování vozů na těchto linkách. Zajímavé by bylo zavedení skybusů nebo navýšení kapacity autobusové linky č. 5 v zimních měsících, především pak o víkendech, kdy jede jen 7 autobusů za celý den. Přitom by právě toto rozšíření přispělo pro větší mobilitu lyžařů, kteří jezdí lyžovat na sjezdovku Šacberk. Provozní doba sjezdovky je o víkendech od 8:00 do 21:00. V tuto dobu jede autobus v 7:00 a na zastávce Zborná, rozcestí je v 7:12 a další autobus jede až v 9:20 z Masarykova náměstí. Tady by byla možnost přidání jednoho autobusu. Případně se autobus vrátí ze Zborné v 7:30 na Masarykovo náměstí a ještě jednou se otočí a třeba v 7:45 bude mít odjezd z Masarykova náměstí.
31
Za zvážení by určitě stálo i zřízení nové zastávky právě pro tuto příležitost a přiblížení sportovního vyžití jihlavské veřejnosti na sjezdovce Šacberk. Umístění zastávky je možné vidět na Obrázek 19. Také by se muselo zažádat o výjimku do zákazu vjezdu, ale to by neměl být problém.
Obrázek 19: Mapa se znázorněním nové zastávky
7.3 Noční linka MHD v Jihlavě 7.3.1 Stávající stav Během svého života jsem vypozoroval z jízdních řádů patrnou absenci noční linky v některých velkých sídlištích Jihlavy, která nejsou zahrnuta do stávající trolejbusové „noční“ linky B1. Tato „noční linka“ spojuje dvě trolejbusové linky, a to linku B1 od Hlavního nádraží ČD přes zastávky Poliklinika a Masarykovo nám., kde se dělí na linku A směr Vozovna nebo pokračuje po trase linky B1. Z obsažení pouze dvou ze čtyř trolejbusových linek vyplývá, že části linek C a E nejsou v nočních hodinách obslouženy vůbec. Na lince C nejsou obsloužena dvě z největších sídlišť, a to Dolina a Horní Kosov. Na lince E pak sídliště u Motorpalu a blízké sídliště Královský vršek.
7.3.2 Návrh nové trasy noční linky Z výše uvedeného odstavce vyplývá, že nová trasa by měla tyto lokality obsloužit ať už přiblížením nebo přímo zastavením na přidružených zastávkách. Podle výsledků z provedeného průzkumu, který proběhl mezi cílovými skupinami studentů středních i vysokých škol a dospělými, ze 183 dotázaných největší skupinu zastupují studenti VŠ, dále pak dospělí - 44 dotázaných a 18 studentů SŠ, viz Obrázek 20.
32
Obrázek 20: Graf věkové skupiny dotázaných.
Pro zřízení nové trasy noční linky bylo 148 dotázaných, což je 81 %. Nesouhlas se zavedením této linky vyjádřilo 7 % dotázaných. 12 % respondentů neví z důvodu nevyužití stávající noční linky nebo jsou zatím v Jihlavě na kolejích či privátech krátce (Obrázek 21).
Obrázek 21: Graf souhlasu se zavedením nové noční linky.
Jedna z otázek dotazníku byla: „Ve které noční době by měla být obsloužena vybraná zastávka?“ Zde mohli dotazovaní, kteří souhlasili se zavedením noční linky nebo ti, kteří nevěděli, zaškrtnout více než jedno políčko. Jak Obrázek 22 vypovídá, největší poptávka po noční lince je v době od 2 do 3 hodin ráno. V úvahu připadalo časové rozmezí od půlnoci do 4 hodin ráno, protože ostatní časové úseky jsou již obslouženy podle stávajícího jízdního řádu.
Obrázek 22: Graf časového rozmezí poptávky.
V dotazníku jsem také po dotazovaných chtěl, aby uvedli, jaké nejbližší zastávky MHD jsou v okolí bydliště nebo místa, kam by měla nová noční linka jezdit. Vyskytlo se pár
33
požadavků na obsloužení hodně vzdálených míst např. Štoky nebo Velký Beranov. Takovou variantu by musel zvážit DPMJ, zda by se ekonomicky vyplatilo zahrnout tyto zastávky do trasy noční linky. Ze získaných dat jsem zhruba umístil značky na mapce 2 Jihlavy pro lepší orientaci a sestavování nové linky. Vycházel jsem z grafu poptávky (Obrázek 23). V. Beranov, zast. Štoky, Zvonejov Škola Bedrichov Romana Havelky M. Beranov, zast. Kosovská Hradební Bosch Diesel Slavíckova Jiráskova ul. Drevarské závody Ul. 5.kvetna Smrcenská Jirího z Podebrad U Tesly Sokolovna Poliklinika Na vyhlídce Ke Skalce Autobusové nádraží Kaufland Brezinova Žižkova Dopravní podnik Hotel Jihlava Na Hliništi Masarykovo námestí 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
Obrázek 23: Graf poptávky jednotlivých zastávek
2
Mapka dostupná na adrese http://mapy.cz/s/2KpZ
34
Podle grafu a rozmístění značek na mapce bych navrhoval jako noční linku udělat autobusovou, která by měla následující dvě okružní trasy. 1. Dopravní podnik > Tylova > Brtnická > Masarykovo náměstí > u Tesly > u Modety > Pod Jánským Kopečkem > Na Vyhlídce > Hl. nádraží ČD > Hruškové Dvory > Moravské kovárny > U Hruškových Dvorů > Tesla průmyslovou zónou a ulicí Heroltická > Škola Bedřichov > Rybníček > Dřevařské závody > Smrčenská > Slavíčkova > Na Růžku > Královský vršek > Kaufland > U Tesly > Dům kultury > Sokolovna > Autobusové nádraží > U městských domů > Jiráskova > S. K. Neumanna > po Vrchlického ulici, kde by bylo zapotřebí osazení nových zastávek, jedna pro sídliště Horní Kosov, druhá pro sídliště Za Prachárnou (u heliportu) > Poliklinika > U Hřbitova > Žižkova > Ke Sklace > Hradební > Masarykovo nám. dolní konečná. 2. Masarykovo nám. dolní > Na Brněnském mostě > Kosovská > Brněnský kopec > Okružní > Hotel Jihlava > U Břízek > Na Helenínské > Kaufland > Romana Havelky 1 > Hybrálecká > Romana Havelky > S. K. Neumanna > Horní Kosov > Lipová > Rantířovská > Rantířovská 1 > U hřbitova > Poliklinika > Na Hliništi > 17. listopadu > Sokolovna > Dům kultury > Masarykovo nám. horní a dolní > Brtnická > Tylova > Vozovna. Takové jsou mé dva návrhy na trasy noční linky za předpokladu použití jednoho autobusu označeného třeba X nebo N, případně jinak, např. podle trasy, kterou by vůz jel. Všechny trasy jsou pro autobus vyzkoušené, protože části vedou po cestách, které obsluhují denní linky. Cena jízdného by mohla být stejná jako ceny jízdného při nákupu u řidiče. Nástup by byl organizován z důvodu omezení černých pasažérů dveřmi u řidiče, kde může řidič sledovat odbavování cestujících, případně rovnou tisknout platné jízdenky za peníze. To vše, ale záleží na uvážení DPMJ. V některých městech tento způsob funguje i u denních linek po 20 hodině nebo o víkendech.
35
8 Závěr Cílem mé bakalářské práce bylo navržení vylepšení stávajícího systému sledování vozů MHD na dopravním modelu linek veřejné dopravy v Jihlavě, případně navržení adekvátního řešení pomocí jiných známých a cenově dostupných bezdrátových technologií. Jedním z požadavků DPMJ bylo minimalizování či dokonce odstranění ztrátovosti dat při rádiové komunikaci vozů MHD s dispečinkem. Dalším požadavkem DPMJ bylo navržení systému, který upřednostní vozy MHD na světelných křižovatkách. Navržený způsob vylepšení stávajícího systému komunikace jsem se snažil rozvést v co největší míře z dostupných zdrojů a vytvořit tak ucelený pohled na celou komunikaci využívanou DPMJ ke sledování provozu MHD v Jihlavě. Přispěl jsem několika možnostmi nového způsobu sledování aktuální pozice vozů, zvláště pak formou odesílání dat. Také jsem se věnoval možnostem rozšíření pokrytí celého území Jihlavy, které projíždí vozy linek MHD. Určil jsem lokality pro ověření dostupnosti a síly radiového signálu podle osobních znalostí místní aglomerace a geografické polohy od stolu, bez možnosti osobního měření. K mapám pokrytí signálem jsem se nedostal. Co se týká využití nového standardu technologie ZigBee, shledal jsem ho velmi užitečným pro detekci vozů MHD, především autobusů před křižovatkami se SSZ s preferencí. Možnost hledání více než jednoho zařízení v síti Bluetooth podle již známých MAC adres, by mohla být zajímavým námětem na další téma bakalářské práce. K testování funkčnosti je možné využít již vytvořený model světelné křižovatky, který by po programové úpravě zcela jistě postačil pro laboratorní simulaci. Dále k nasazení tohoto nebo jiných zmiňovaných detekčních systémů nahrává i skutečnost, že světelná signalizace v Jihlavě je zastaralá. Město Jihlava a provozovatel SSZ Služby města Jihlavy plánují jejich modernizaci v průběhu několika let. Dále jsem ve své práci nastínil další možné využití získaných informací o poloze trolejbusů a autobusů na přidělených linkách. Zde se nabízí další téma ke zpracování, a to konkrétní řešení a způsoby zobrazování na jednotlivých zastávkách MHD nebo webovém portále DPMJ. Případně je potřebné programování aplikací pro mobilní telefony a PDA, tablety a jiná moderní zařízení, které by usnadnily cestování pomocí
36
MHD zejména mladé generaci. To by také přispělo ke zlepšení životního prostředí a k odstranění málo obsazených automobilů v krajském městě Jihlavě. V poslední části bakalářské práce jsem se věnoval možnosti využití nového odbavovacího systému pro sledování vytíženosti jednotlivých linek a konkrétních vozů v závislosti na čase, pro interní potřeby DPMJ a možné redukce jízdních řádů či návaznosti linek. Podle zjištěných informací z dotazníků a vědomí nedostatečné obslužnosti v nočních hodinách jsem navrhl dvě možné trasy noční linky, která by zpříjemnila cestu z kulturních akcí, restaurací a povzbudila tak noční život v Jihlavě. Věřím, že má bakalářská práce bude přínosem pro zkvalitnění dopravní obslužnosti a informovanosti cestující veřejnosti v Jihlavě. Dále bude Dopravnímu podniku určitě inspirací k sepsání případných dotačních projektů a vylepšení stávajícího monitoringu svých vozů, ať už svépomocí nebo pomocí třetí firmy, která danou komunikaci zrealizuje. Data získaná z dotazníků (v příloze) ukazují poptávku po platbě jízdného pomocí SMS.
37
9 Seznam zkratek MHD
městská hromadná doprava
RSP
předmět Řízení softwarových projektů
DPMJ
Dopravní podnik města Jihlavy
WiFi
(wiraless fidelity) bezdrátové sí´tové připojení
GPS
(Global Positioning Systém) je vojenský globální družicový polohový systém
JŘ
jízdní řád jednotlivých linek MHD v Jihlavě
SQL
(Structured Query Language) strukturovaný databázový jazyk používaný pro práci s daty v relačních databázích
MHz
Megahertz – jednotka frekvence
RS
retranslační stanice měří sílu signálu od jednotlivých objektů vysílačů a doplňuje ji do přenášených telegram, aby byla síla signálu dostatečná pro kvalitní příjem
PAN
(personal area networks), počítačová síť tvořená mobilními telefony, PDA, laptopy
RS-232
sériová linka pro vzájemnou sériovou komunikaci dvou zařízení
RS-485
asynchronní sériová linka používající se v průmyslu
AFH
(Adaptive Frequency Hopping), přizpůsobení frekvence přeskokem
GPRS
(General Packet Radio Service) mobilní datová služba pro uživatele GSM mobilních telefonů
GSM
(„Groupe Spécial Mobile“) standard pro mobilní telefony
SIM
(subscriber identity module) účastnická identifikační karta pro identifikaci účastníka v mobilní síti
SSZ
Světelně signalizační zařízení – slouží k řízení křižovatek pomocí světelných signálů
IAD
individuální automobilová doprava
MAC
(Media Access Control) jednoduchý identifikátor síťového zařízení
LED
(Light-Emitting Diode) elektronická polovodičová součástka obsahující přechod P-N
ČD
České Dráhy
VŠ
Vysoká škola
SŠ
Střední škola
SMS
(Short message service) název služby dostupné na většině mobilních telefonů
38
10 Seznam použité literatury [1] FTS4ZB - protokolý analyzátor ZigBee / IEEE 802.15.4. AXONNET SPOL. S R.O.
AXONNET
[online].
r2006
[cit.
2011-12-29].
Dostupné
z:
http://www.axonnet.cz/p_fte_zb.htm [2] LIBELIUM COMUNICACIONES DISTRIBUIDAS S.L. Libelium - Wireless Sensor Networks - ZigBee - Smart Cities: Wireless Sensor Network Platform for System Integrators deploying Smart Cities and M2M solutions. [online]. Zaragoza, r2006 [cit. 2011-12-28]. Dostupné z: http://www.libelium.com/ [3] PRISCILLA: PREFERENCE AUTOBUSOVÉ DOPRAVY, STRATEGIE A MOŽNOSTI
JEJICH
ZAVÁDĚNÍ
DO
OBLASTÍ
MĚST.
PRISCILLA
deliverables: IST-1999-20222 . 1.0. srpen 2002 [cit. 2011-12-30]. [4] Radiostanice-vysilacky.cz [online]. c2008 [cit. 2011-12-18]. TRBOdata - zařízení pro přenos datových souborů. Dostupné z WWW:
. [5] Technika. Preference pražských tramvají [online]. Praha, c2004, c2011 [cit. 201112-28]. Dostupné z: http://preference.prazsketramvaje.cz/showpage.php?name=technika [6] TR instruments spol. s r.o. Kompletní dodávky měřicích a monitorovacích systémů: Vysokorychlostní radiomodem ELPRO E805U. In Kompletní dodávky měřicích a monitorovacích systémů: Vysokorychlostní radiomodem ELPRO E805U [online]. Brno : [s.n.], c2011 [cit. 2011-12-18]. Dostupné z WWW:
. [7] VOJÁČEK, Antonín. ZigBee - novinka na poli bezdrátové komunikace. HW.cz: Vše o elektronice a programování [online]. 2005, 1 [cit. 2011-12-30]. Dostupné z: http://www.hw.cz/rozhrani/zigbee/index.html [8] ZigBee. In Wikipedia : the free encyclopedia [online]. St. Petersburg (Florida) : Wikipedia Foundation, 9.7.2005, last modified on 9.7.2011 [cit. 2011-12-27]. Dostupné z WWW: .
39
11 Seznam obrázků a tabulek 11.1 Seznam obrázků Obrázek 1: Schéma nového odbavovacího systému DPMJ zdroj: DPMJ ...................... 10 Obrázek 2: Zpracování souboru OUT v MS Excel......................................................... 11 Obrázek 3: Schéma MHD od studentů VŠPJ ................................................................. 12 Obrázek 4: Detail zobrazení popisku vybraného vozu ................................................... 13 Obrázek 5: Schéma komunikace pomocí retranslace ..................................................... 15 Obrázek 6: Topologie hvězda. ........................................................................................ 17 Obrázek 7: Topologie strom ........................................................................................... 18 Obrázek 8: Topologie Mesh ........................................................................................... 18 Obrázek 9: Názorná ukázka Adaptive Frequency Hoppingu ......................................... 19 Obrázek 10: Rozšířený modul pro Bluetooth a ZigBee .................................................. 19 Obrázek 11: Řadič světelné signalizace.......................................................................... 22 Obrázek 12: Pryžový trolejový kontakt PTK1 ............................................................... 23 Obrázek 13: Indukční čidlo (vlevo) a STOD 1 (vpravo) ................................................ 23 Obrázek 14: Libelium bluetooth modul .......................................................................... 24 Obrázek 15: Návěstidlo SSZ........................................................................................... 25 Obrázek 16: Zkušební stolice DPMJ .............................................................................. 29 Obrázek 17: FTS4ZB analyzátor .................................................................................... 29 Obrázek 18: Přední a zadní strana Jihlavské karty ......................................................... 30 Obrázek 19: Mapa se znázorněním nové zastávky ......................................................... 32 Obrázek 20: Graf věkové skupiny dotázaných. .............................................................. 33 Obrázek 21: Graf souhlasu se zavedením nové noční linky. .......................................... 33 Obrázek 22: Graf časového rozmezí poptávky. .............................................................. 33 Obrázek 23: Graf poptávky jednotlivých zastávek ......................................................... 34 Obrázek 24: terminály nového odbavovacího zařízení................................................... 42 Obrázek 25: Stará řídící jednotka řidiče BS 100 ............................................................ 42 Obrázek 26: Nový terminál řidiče .................................................................................. 42 Obrázek 27: OSI model komunikačního protokolu ZigBee ........................................... 43 Obrázek 28: program pro analýzu komunikace ZigBee ................................................. 43 Obrázek 29: Rozdělení dotazovaných na muže a ženy................................................... 44 Obrázek 30: Vztah dotazovaných k Jihlavě .................................................................... 44
40
Obrázek 31: Využívané způsoby platby jízdného .......................................................... 44 Obrázek 32: Výběr z lokalit v Jihlavě ............................................................................ 45 Obrázek 33: Důvod využití noční linky.......................................................................... 45
11.2 Seznam tabulek Tabulka 1: Návrh složení datové zprávy odesílané průběžně......................................... 15 Tabulka 2: Návrh složení zprávy odeslané v zastávce ................................................... 15 Tabulka 3: Srovnání parametrů používaných standardů bezdrátové komunikace. ....... 17
41
12 Přílohy 12.1 Technické vybavení vozů DPMJ
Obrázek 24: terminály nového odbavovacího zařízení, zdroj DPMJ
Obrázek 25: Stará řídící jednotka řidiče BS 100, zdroj DPMJ
Obrázek 26: Nový terminál řidiče, zdroj DPMJ
42
12.2 Model struktury protokolu ZigBee
Obrázek 27: OSI model komunikačního protokolu ZigBee, zdroj [7]
Obrázek 28: program pro analýzu komunikace ZigBee zdroj: [1]
43
12.3 Data z dotazníku
Obrázek 29: Rozdělení dotazovaných na muže a ženy
Obrázek 30: Vztah dotazovaných k Jihlavě
Obrázek 31: Využívané způsoby platby jízdného, SMS – chce zavést
44
Obrázek 32: Výběr z lokalit v Jihlavě
Obrázek 33: Důvod využití noční linky
45
