F.3. Příloha 3 - Přepravní toky a dopravní terminály na území ČR1
1
Výše uvedené přepravní proudy jsou převzaty ze studie provedené společností SUDOP,a.s.
15
F.4. Příloha 4 - Základní definice dopravní telematiky V této podkapitole bude uvedeno a vysvětleno několik základních definic pojmů, které budou používány v dalším textu.
F.4.1 Definice dopravního řetězce Pro definování dopravní telematiky je nutno nejprve popsat celý přepravně-dopravní řetězec (viz. Obr.1):
DOPRAVNĚ-PŘEPRAVNÍ ŘETĚZEC
OBJEKT PŘEPRAVY
• přepravované zboží a materiály • kontejnery • osoby v individuálním vozidle • osoby v prostředku MHD atd.
MOBILNÍ
DOPRAVNÍ
DOPRAVNÍ
PROSTŘEDEK
CESTA
TERMINÁL
• silnice a dálnice • železniční tratě • řeka • letová cesta • potrubí • atd.
• parkoviště P&R • vlakové nádraží • autobusové
• automobil • vlak • loď • letadlo • produktovod • atd.
nádraží • přístav • letiště • terminál kombinovaného přepravního systému • terminál IDS
Obr. F.4.1. Definice přepravně-dopravního řetězce
• •
Objekt dopravy – proces přemístění zboží a osob. Objekt přepravy - definuje souhrnný pohyb pro přepravované materiály, zboží a osoby. 2 Podle charakteru objektu přepravy lze dělit dopravu na osobní a nákladní . Z hlediska telematiky a pro další část řešení úkolu je nutné zmínit, že přepravní jednotka může být vybavena globálním, lokálním i veřejným informačním systémem, který provádí identifikaci druhu nákladu, směru přepravy, ale i určení reálné polohy nákladu, atd. Přepravní jednotkou rozumíme samotný dopravní prostředek se zbožím (např. s obilím), surovinami (např. rudou, atd.) a nebo přepravu ve specielních přepravních systémech (kontejner, plovoucí kontejner, silniční nástavba) nejlépe v multimodální dopravě s různým obsahem (substrát, zboží, výrobek). V osobní dopravě touto globální, lokální a veřejnou logikou může být např. 2
V nákladní dopravě lze sdružovat objekty přepravy do přepravních jednotek (kontejner,nástavba, paketa, poleta, atd.)
16
•
•
•
univerzální platební karta, která jednoznačně charakterizuje držitele. Bohužel výraz substrát není definován v ČSN, kde ale není definován žádný vhodný výraz. dopravní prostředek - definuje dopravní element nebo komplet (vozidlo, loď, letadlo, vlak, atd.), který se pohybuje po dopravní cestě. Podle charakteru dopravního prostředku a dopravní cesty dělíme dopravu na silniční, železniční, leteckou a vodní. Dopravní prostředek též může obsahovat globální, lokální i veřejnou logiku, která identifikuje přesně polohu, typ a další parametry konkrétního dopravního prostředku. dopravní cesta - definuje prostor, na kterém se pohybují dopravní jednotky nebo dopravní komplety. Dopravní cestu lze rozdělit dle druhů dopravy případně podle dalších charakteristik dopravní cesty. Silniční dopravu lze dělit na dopravu v extravilánu (dálnice, silnice 1, 2 a 3 třídy) a v intavilánu (města, zastavěné obce). Železniční dopravu lze dělit na tratě celostátní (koridory a objízdné trasy koridorů, které jsou z hlediska hustoty provozu definovány jako tratě typu A a B) a regionální (z hlediska hustoty provozu definovány jako tratě typu C, D, E). Leteckou dopravu lze dělit dle typu vzdušného prostoru v němž je provozována a vodní dopravu lze dělit dle povoleného ponoru vodní cesty podle klasifikačních tříd. Presentované rozdělení dopravních cest sehraje klíčovou roli ve výběru systémů dopravní telematiky, protože použitá technologie ITS musí být v souladu s charakteristikou dopravní cesty. dopravní terminál - definuje prostor, kde dochází k nakládce, vykládce či překládce objektu přepravy, nebo ke změně druhu dopravy. Jako terminál lze uvažovat v individuální automobilové dopravě např. parkoviště, ve veřejné dopravě osob lze pod terminál zahrnout např. nádraží. Typickým terminálem letecké dopravy je letiště, vodní dopravy přístav, železniční dopravy železniční stanice, překladiště ale i vlečka. Pro další rozvoj dopravy jsou velmi důležité terminály multimodální dopravy. Multimodálním terminálem v našem pojetí může být např. i parkoviště typu Park and Ride.
F.4.2 Obecná definice telematiky Obor telematika lze definovat následovně: Telematika je systémově inženýrský obor, zabývající se tvorbou a účelným využitím informačního prostředí pro homeostatické procesy (kompenzace rušivých vlivů pro zachování silných procesů dle definovaných kritérií, např. komfort, ekonomika, atd.) územních celků, až po globální síťová odvětví. Telematika je výsledek konvergence a následné postupné syntézy telekomunikačních technologií a informatiky za podpory managerské ekonomiky a matematických metod tvorby a řízení komplexních systémů. Efekty telematiky jsou založeny na synergismu všech výchozích oborů a projevují se v širokém spektru uživatelských oblastí, od multimediální komunikace jednotlivců až po inteligentní využívání a řízení globálních síťových odvětví, jako jsou např. doprava, spoje a veřejná správa. Pokročilá telematika je ve svých aplikacích jednou z důležitých podmínek vzniku znalostní společnosti, konstituuje pro ni inteligentní prostředí a umožňuje na bázi získaných informací extrahovat znalostní popisy složitých systémů. Základní teoretický aparát oboru telematiky: •
•
teorie telematiky (systémová analýza, optimalizace informačních toků, optimalizace struktur telematických systémů, matematická extrakce distribuovaných informací, systémová integrace informačních modelů s modely telekomunikačního prostředí, návrh telematických systémů se zřetelem na cenu informace) technická podpora tvorby telematických systémů (definice vzájemných rozhraní, modulární koncepce, programovatelné datové protokoly, stanovení spolehlivosti, bezpečnosti a dostupnosti informace pro danou architekturu telematického systému, interoperabilita jednotlivých telematických subsystémů, optimalizace požadavků na technické prostředky telematiky)
17
F.4.3 Definice dopravní telematiky (ITS) Dopravní telematiku neboli inteligentní dopravní systémy (Inteligent Transport Systems) lze definovat takto: Dopravní telematika (ITS) integruje informační a telekomunikační technologie s dopravním inženýrstvím za podpory ostatních souvisejících vědních oborů (ekonomika, teorie dopravy, systémové inženýrství, atd.) tak, aby se při dané infrastruktuře zvýšily přepravní výkony a efektivita dopravy, stoupla bezpečnost a zvýšil se komfort přepravy. Pod pojmem dopravní telematika praktici rozumí informační a telekomunikační podporu dopravního procesu. Je třeba jasně říci, že dopravní telematika je účelným nástrojem pro dosažení cíle optimalizace homeostatických procesů území. Správná implementace dopravní telematiky musí nutně vycházet z detailní analýzy stávající dopravní situace a stanoveného jasného řešení cíle (dopravní politika města, regionu, státu). Potom je možno využít nástrojů dopravní telematiky pro realizaci těchto cílů. Následující obrázek ukazuje souvislost dopravní telematiky s výše definovaným přepravnědopravním řetězcem včetně základních přínosů tohoto spojení:
DOPRAVNÍ TELEMATIKA
PŘEPRAVNĚDOPRAVNÍ ŘETĚZEC
— zlepšení ekonomie a návratnosti vložených investic — bezpečnost dopravy osob a přepravy nákladu — komfortní hromadná doprava osob — efektivní nástroj dopravní politiky státu — efektivní nástroj dotační politiky regionů — efektivní logistika — stanovení ceny realizace dopravního procesu — účelné využití dopravních cest — podpora multimodálních přepravních systémů — udržitelná mobilita — přijatelný dopad dopravy na životní prostředí
Obr. F.4.2. Vazba dopravní telematiky a přepravně-dopravního řetězce
Je třeba upozornit, že pojem ITS se již dnes překládá jako inteligentní dopravní služby3 (Intelligent Transport Services), což plně reflektuje význam dopravní telematiky - nabízet uživatelům dopravy inteligentní služby, které je nutno sledovat v několika rovinách: •
služby pro cestující a řidiče (uživatelé) - například informace o dopravních cestách, o dopravních spojích, dopravní informace prezentované řidičům prostřednictvím informačních systémů na dálnicích, dopravní informace presentované prostřednictvím rádia, televize nebo Internetu, informace zasílané řidičům do automobilů (dynamická navigace, atd.), služby mobilních operátorů, atd.
•
služby pro správce infrastruktury (správci dopravních cest, správci dopravních terminálů) sledování kvality dopravních cest, řízení údržby infrastruktury, sledování a řízení bezpečnosti dopravního provozu, ekonomika dopravních cest, atd.
•
služby pro provozovatele dopravy - volba dopravních cest a nejvýhodnějších tras, řízení oběhu vozidlového parku, údržba vozidel, diagnostika vozidel, dodávka náhradních dílů, atd. 3
Jednotlivé služby nazýváme v tomto materiálu aplikacemi
18
•
•
služby pro státní a veřejnou správu - napojení systémů dopravní telematiky na veřejný informační systém UVIS, sledování a vyhodnocování přepravy osob a nákladů, řešení financování dopravní infrastruktury (fond dopravy), nástroje pro výkon dopravní politiky měst, regionů, státu, atd. služby pro bezpečnostní a záchranný systém (IZS - integrovaný záchranný systém) propojení systémů dopravní telematiky na integrovaný záchranný systém a bezpečnostní systémy státu, zabezpečení lepšího organizování prací při likvidaci havárií, nehod, zvýšení prevence proti vzniku mimořádných událostí s ekologickými důsledky, atd.
Výsledkem koncepčního propojení jednotlivých subsystémů dopravní telematiky vznikne informační deštník nad dopravou, který umožní nasadit stejné řídící nástroje pro toto síťové odvětví, jako je tomu dnes např. u řízení výrobních podniků (sledování nákladů, vznik samostatných nákladových středisek, atd.). Znalost ekonomických procesů spojených s dopravou usnadní výkon státní dopravní politiky a nabídne smysluplnou investiční strategii v tomto odvětví. Dopravní telematika v tomto pojetí může nabídnout jasná, kontrolovatelná a transparentní pravidla pro vstup privátních investorů do dopravní infrastruktury (včetně vlastních prostředků dopravní telematiky). •
Cílem je optimalizace homeostatických procesů v daném regionu i účelné napojení na vyšší celky.
F.4.4 Definice architektury dopravní telematiky Architektura dopravního telematického systému definuje základní uspořádání zkoumaného systému v (abstraktním) prostoru a je spolu s vytýčením rozhraní (interface) výchozím stupněm identifikace, resp. komposice systému. Prvky systému chápeme jako nosiče dílčích systémových funkcí (služeb), vazby systému definují možnosti řetězení prvků a tedy též možnost existence procesů. Základní charakteristikou telematického systému jsou jeho silné procesy. Z množiny silných procesů jsou vytvářeny jednotlivé telematické aplikace. Podle aplikací jsou dále systémy dekomponovány na subsystémy resp. moduly. Množina silných procesů se zapisuje genetickým kódem systému, vytváří druhovou charakteristiku systému a je důležitou složkou identity systému. Architekturu dopravního telematického systému je možno dělit na: • • • • • •
Referenční, která identifikuje základní aktéry a procesy v dopravním systému, důležité subsystémy, specifikuje základní cílové charakteristiky systému a jeho relace s okolím ; Funkční, která definuje jednotlivé funkce prvků, modulů a subsystémů systému včetně vazeb mezi nimi a tím umožňuje vytvářet aplikace; Informační, která definuje principy tvorby struktury příslušného informačního subsystému, včetně požadavků na alokaci, kódování a přenos informace; Fyzickou, která definuje fyzická zařízení, která vykonávají jednotlivé funkce tak, aby byla zajištěna funkčnost aplikací, tedy přiřazení jednotlivých prvků, modulů a subsystémů definovaných ve funkční architektuře relevantním fyzickým zařízením (objektům); Komunikační, která popisuje přenos informace v systému v relaci s fyzickou architekturou; Organizační, která stanoví zásady tvorby struktury a přiřazení funkcí (tzv. působnost) jednotlivým aktivním humáním komponentám systému (resp.úrovním managementu). Architektura dopravní telematiky může být definována na úrovni:
• • • •
globální, jejíž cílem je sjednotit přístupy v celosvětovém měřítku, evropské, jejíž cílem je vytvoření metodiky pro národní architektury (KAREN, FRAME-S, FRAME-NET) s ohledem na evropskou dopravní politiku a prognózu vývoje dopravy v EU, národní, jejíž cílem je dosažení interoperability systémů dopravní telematiky na národní úrovni s ohledem na národní dopravní politiku a národní specifika, lokální, jejíž cílem je dosažení úplné interoperability na úrovni implementace (lokální úroveň vyžaduje definici protokolů, pilotní ověření, atd.)
19
F.4.5 Definice kategorií a komponent dopravní telematiky Dopravně-telematický systém lze rozdělit do čtyř základních kategorií, popř. prvků prvků (základní logické části systému) dle částí dopravního řetězce, kterého se dotýká: • • • •
SUB - ovlivňování, řízení, sledování substrátu DP - ovlivňování, řízení, sledování, údržba dopravního prostředku DC - sledování, řízení, údržba dopravní cesty DT - sledování, řízení, údržba dopravního terminálu
V této kategorizaci dopravní telematiky není prozatím zahrnut lidský faktor (řídící, dispečeři, řidiči, piloti), protože struktura této kapitoly popisuje technickou část dopravně-telematického systému. Dále lze dopravně-telematický systém rozdělit na čtyři základní komponenty: •
•
TP - telematické prostředky - jsou komponenty zahrnující technická zařízení dopravního procesu, která lze definovat jako zařízení sloužící (nebo využitelná) k získávání statických a dynamických dat o dopravním procesu, nebo jako zařízení sloužící (nebo využitelná) k přímému ovlivňování dopravního procesu. Jinými slovy jsou telematické prostředky konkrétní fyzická zařízení, která je nutno umístit (nebo již umístěna jsou) na dopravní cestu, do dopravního prostředku nebo na objekt přepravy tak, jak žádá návrh dopravně-telematického systému. TŘP - telematické řízení dopravních procesů - jsou komponenty, které přímo slouží k řízení, sledování či stanovení způsobu ovlivňování dopravního procesu. Řízení dopravních procesů je zde míněno v širším slova smyslu a zahrnuje procesy monitorování, on-line řízení procesů, on-line management, off-line management a off-line plánování. Rozdíl mezi různými pohledy na řízení procesů z hlediska funkčního modelu je uveden v Tab.1.
Funkce
Monitorování
Responsivní provozní řízení (on-line řízení procesů, online management)
Ŕizení provozní logistiky (off-line management)
Plánování služeb infrastruktury (off-line plánování)
Sběr dat v terénu Kompletace dat Komunikační napojení s místem sběru dat v terénu Vznik databáze dat Uživatelské rozhraní, vizualizace dat Zpracování dat (algoritmy), Interpretace dat pro podporu rozhodování Vyhodnocení zpracovaných dat Řízení pomocí aktorů v terénu
Tab.1. Funkční model pro monitorování, on-line řízení a management, off-line management a off-line plánování
•
TPS - telematické pasportní systémy - jsou komponenty pro digitální evidenci veškerého majetku, spojeného s dopravním procesem (dopravní cesta, dopravní prostředky, atd.) pomocí
20
•
moderních telematických metod. Pasporty evidující veškerý majetek jsou velkým a cenným zdrojem informací o všech částech dopravního systému. TES - telematické ekonomické systémy - jsou komponenty, které popisují dopravní proces v ekonomické rovině (ekonomika dopravních cest, dopravních terminálů, dopravních prostředků, atd.). K vyhodnocení ekonomických parametrů dopravního procesu tyto systémy využívají informace z vlastních dílčích ekonomických systémů, informace z telematických prostředků, informace od komponent řízení dopravních procesů a informace z pasportních systémů. Vzájemnou integrací výše popsaných systémů vzniknou telematické systémy podporující management dopravního procesu.
Propojením všech výše uvedených komponent vznikne tzv. telematický deštník nad dopravním procesem, který je nástrojem řízení a ovlivňování dopravy tak, aby byly splněny cíle vytčené v dopravní politice (dopravní obslužnost, spolehlivost, ekonomika a komfort).
Dopravní telematika Telematické prostředky
Telematické řízení dopravních procesů
Telematické ekon. a pasportní systémy
Telematické prostředky nákladu a cestujících
Telematické řízení nákladu a cestujících
Ekonomika nákladu a cestujících
Telematické prostředky dopravních prostředků
Telematické řízení dopravních prostředků
Ekonomika dopravců
Telematické prostředky dopravních cest
Telematické řízení provozu dopravních cest
Ekonomika dopravních cest
Telematické prostředky dopravních terminálů
Telematické řízení dopravních terminálů
Ekonomika dopravních terminálů
Technická podpora dopravní telematiky
Logistika, spedice, přeprava
Ekonomické řízení dopravního procesu
Výkon regionální dopravní politiky
Výkon státní a evropské dopravní politiky
Uživatelé systému: všichni aktéři dopravního procesu (státní správa, dopravci, atd.) Doprava: silniční, železniční, vodní, letecká, multimodální přepravní systémy, IDS Obr. F.4.3. Základní částí dopravně telematického systému
21
Obr. 3. zobrazuje základní dělení dopravně-telematického systému na kategorie a komponenty. Je třeba upozornit, že jednotlivé komponenty sami o sobě nejsou dopravně-telematickým systémem. Např. křižovatka v silniční dopravě je autonomní technický prostředek dopravní cesty, neboť slouží k lokálnímu ovlivňování a řízení dopravního procesu na dopravní cestě. Pouze v případě, kdy je tato křižovatka propojena s ostatními systémy sběru dopravních dat, nadřazenou řídící ústřednou, atd. můžeme hovořit o tom, že tato křižovatka je komponentou dopravně-telematického systému. Dle výše uvedených definic, je tato křižovatka definována jako telematický prostředek dopravní cesty. Dopravní terminál je místem kde lze vstoupit na dopravní síť nebo z ní vystoupit, popřípadě provést překládku nebo změnu dopravního prostředku a plní funkci překladiště, které je doplněno o možnost kompozice a dekompozice vyšších přepravních jednotek. Tato schopnost klade nároky na zřízení alespoň minimálních skladovacích kapacit. Základními součástmi terminálu pro dopravu silniční, železniční a vodní tvoří dopravní síťové terminály jednotlivých druhů doprav. Vzájemné propojení síťových dopravních terminálů zajišťuje manipulace. Mezi základní služby poskytované terminálem patří: • • • •
ložné operace, manipulace, skladování (veřejné sklady, celní sklady), zprostředkování přepravy, další související služby (informační služby).
Výše popsané kategorie a komponenty dopravně telematického systému lze v případě potřeby dále rozšiřovat a vazby od různých informačních zdrojů dále kombinovat.
F.4.6 Definice parametrů přenosu pro telematické systémy Ve výše uvedené dekompozici dopravně-telematického systému nebyla zatím zmíněna oblast telekomunikací, která je jedním z dvojice "pilířů" dopravně telematických systémů (zpracování/přenos informací). Telekomunikační prostředí spojuje všechny funkční prvky dopravní telematiky a vhodně zvolená architektura dopravní telematiky vede na optimalizaci požadavků tak, aby docházelo k optimalizaci přenosu informací včetně optimalizace samotných telekomunikačních prostředků. Tato optimalizace vede ke snížení nákladů na budování i provoz telematických systémů a jelikož jsou náklady na telekomunikace základním limitním faktorem, který brání rychlejšímu rozvoji ITS, napomůže tento postup rychlejšímu zavádění dopravně-telematických systémů. Pro lepší orientaci v problematice uvádíme několik základních definic z oblasti telekomunikací. Přenos informace lze rozdělit na: •
•
přenos kvazistatické4 informace - nebude vyžadovat tvorbu speciálního telekomunikačního prostředí. Přenos lze uskutečnit v libovolném telekomunikačním prostředí, kde hlavním rozhodovacím měřítkem bude cena za přenesenou informaci. Výběr telekomunikačního prostředí musí však korespondovat s definovanými požadavky aplikací na dostupnost, bezpečnost a spolehlivost přenosu statické informace . přenos dynamické informace - bude vyžadovat tvorbu speciálního telekomunikačního prostředí zejména v přístupové části. Pokud budou aplikace ošetřeny dostatečným stupněm bezpečnosti, bude možno využít tranzitní úrovně sítí různých operátorů, neboť jsou obecně konstruovány tak, aby byla zajištěna dostatečná dostupnost a spolehlivost přenosu. Architekturu sítí je třeba určit pomocí analytických a optimalizačních metod tak, aby byl splněn požadavek na parametry přenosu jednotlivých aplikací. Z hlediska přenosu informace lze tvorbu architektury sítě sledovat po vertikální a horizontální úrovni.
4
v tomto materiálu budeme raději používat pojem kvazistatické informace, neboť přenos informace je z definice nikoli statický
22
V přenosových systémech telekomunikačního prostředí je možno přenášet: • •
• •
Přenos hlasu - systémy využívají standardní telekomunikační kanál a tedy i standardní telekomunikační službu. Přenos dat - systémy mají rozdílné požadavky na parametry přenosu z hlediska bezpečnosti, spolehlivosti a dostupnosti. Tyto požadavky, zejména u telematických aplikací spojených s řízením dopravních procesů budou neustále stoupat. Absence těchto služeb vedla v minulosti k tvorbě speciálních sítí s negativními ekonomickými důsledky. Přenos obrazu - systémy mají velký požadavek na kvalitní fyzickou vrstvu, stále více se budou v dopravní telematice tyto přenosy objevovat a tedy lze očekávat vzrůst požadavků na služby tohoto charakteru. Integrovaný přenos - ekonomický tlak povede k tvorbě telekomunikačního prostředí vysoké kvality zabezpečující integrovaný přenos informací (hlas, data, obraz). Integrovaný přenos vede mimo jiné k zabezpečení požadavků na dostupnost s příznivým dopadem do ekonomiky. Služby musí být podpořeny vhodnými technickými prostředky splňujícími požadavky jednotlivých aplikací (management sítě). Pro integrované přenosy je nutno řešit problémy s dynamickou variabilitou přenosových cest z hlediska časových disperzí.
Služby telekomunikačního prostředí musí zabezpečit vzrůstající požadavky uživatele na dostupnost informace a její bezpečné a spolehlivé přenesení z místa sběru do míst zpracování. Tyto pojmy je možno definovat: •
Dostupnost přenosu - vyjadřuje dobu garance telekomunikační služby nutnou pro provoz telematické aplikace. Dostupnost je zpravidla vyjádřena v procentech. Celkovou dostupnost ve vztahu k telekomunikačnímu prostředí je možno vyjádřit jako součet množiny dostupností jednotlivých částí telekomunikačního řetězce. Lze tedy například sledovat dostupnost přenosových systémů (redundance kanálů), dostupnost servisů (rychlost opravy) a dostupnost fyzické vrstvy (vhodná architektura systému). Dostupnost lze vyjádřit v nejjednodušší formě takto:
D=
tb ⋅ 100 tb + t p
[%]
kde
tb tp
-
je měrná doba bezporuchové činnosti množiny použitých technických zařízení přenosového řetězce. je předpokládaná doba odstranění poruch výpadku systému.
Obě hodnoty v případě telekomunikačního prostředí přímo ovlivňuje projektované řešení přenosového řetězce. Například integrované řešení optimalizuje hodnotu t b snížením prvků (zdrojů poruch), které mají přímý vliv na koeficient D. Naproti tomu zdvojení cest či servisů v řetězci optimalizuje hodnotu t p . •
•
Bezpečnost přenosu - vyjadřuje stupeň ochrany přenášené informace. Bezpečnost lze principiálně rozdělit na: - zabezpečení proti neautorizovanému vstupu (odposlech, rušení, záměrná změna) - odolnost vůči technické poruše či selhání, nebo náhodné změně či rušení Spolehlivost přenosu - vyjadřuje spolehlivost jednotlivých částí přenosového řetězce a má přímý vztah k pojmu dostupnosti. Tedy i závěry ve vazbě na telekomunikační prostředí jsou obdobné. Pojem spolehlivosti je více vázán na použité technické prostředky a jejich kvalitu. Zpravidla zařízení vyšší kvality má i vyšší cenu.
F.4.7 Definice telematické aplikace Telematická aplikace je dle definice z kapitoly 2.1.4 definována jako množina silných procesů, kde proces je definován jako řetězení prvků systému, které nesou základní funkce (služby) systému.
23
Telematické aplikace jsou v tomto pojetí vnímány již jako důležité složky identity systému a lze je rozdělit na: •
Statické telematické aplikace - nevyžadují on-line propojení a získané informace (často uloženy v databázích) slouží pro statistická vyhodnocení, technický a ekonomický popis objektu, atd. Statické telematické aplikace se vyznačují jednosměrným přenosem informací (viz. Obr.4.)
Zdroj informace
Systém zpracování Obr. 4. Princip statické aplikace
Je třeba si však uvědomit, že vývoj statických aplikací zaznamenává posun a často se stává, že aplikace, které byly dříve typicky statické se mění na aplikace dynamické díky požadavkům trhu, obchodu, změny organizační struktury, změny organizace práce, atd. Tyto základní vlivy je nutno zvážit při projektování systémů telematiky dopravy, protože změna charakteru práce s informací výrazně ovlivňuje tvorbu architektury systému a zejména mění dramaticky požadavky na telekomunikační prostředí. •
Dynamické telematické aplikace - vedou k efektivnímu řízení dopravního procesu a vyžadují aktivní práci se získanými informacemi. Informace získaná v systémech sběru se přenese do centra zpracování, kde se zpracuje a s určitou časovou prodlevou je zabezpečena řídící reakce. Dynamické aplikace jsou typicky obousměrné (viz. Obr.5) a mají definované požadavky na dostupnost, spolehlivost a bezpečnost aplikace. Splnění těchto požadavků se projeví nárůstem technických zařízení a to ve všech segmentech telematické aplikace zejména v oblasti přenosu informace. t
Tp
To
Sběr informace
Systémy zpracování
Obr. 5. Princip dynamické aplikace Informace z Obr.5. byla získaná v čase t, informace byla přenesena do centra telekomunikačním prostředím v čase Tp. Hodnota Tp je přímo závislá na parametrech zvoleného telekomunikačního prostředí a vzdálenosti k místu zpracování. Kvalitativním ukazatelem je medium přenosu (metalika, vzduch, sklo) či šířka pásma. Doba odezvy To systému zpracování je závislá na způsobu zpracování a na požadavcích aplikace. Celková doba odezvy Toc dané dynamické aplikace (od detoktoru k aktoru) je vyjádřena:
Toc = Tp+To+Tp = 2Tp + To Smyslem efektivního projektování dynamických aplikací by mělo být maximální rozprostření logiky odezvy co nejblíže k aktorům, protože se tak významně sníží požadavky na telekomunikační přenosy.
24
F.5. Příloha 5 - Vzájemné vazby dopravní telematiky Kromě základních definic je třeba upozornit na některé základní vazby dopravní telematiky.
F.5.1 Vztah dopravní telematiky a dopravní politiky Cíle správy obce (regionu) a dopravy v obci (regionu) jsou v nejobecnější rovině shodné a lze je definovat jako optimalizaci homeostatických (silných) procesů. Efektivní doprava osob a zboží se stává největším problémem společnosti tedy i státních útvarů. Vstup liberálních teorií do problematiky dopravy naráží stále více na vžité přístupy výrazně omezující její smysluplný rozvoj. Stejně tak je patrná přítomnost lobistických trendů ovlivňujících systémový přístup k řešení. Neschopnost společnosti řešit tyto problémy se nutně musí vrátit v podobě neustálých nároků na veřejné prostředky. Nové tisíciletí je poznamenáno globalizací ekonomiky. Ta má kromě jiných cílů zabezpečit optimalizaci nákladů výrobních organizací a oživit tak odbyt výrobků, ale i průmyslový rozvoj. Doprava bude bezpochyby důležitou součástí tohoto vývoje. Má-li doprava také přispět k oživení ekonomiky, musí být zabezpečen vstup stejných nástrojů do řízení dopravy, její organizování a dohledu, které jsou obvyklé ve výrobních organizacích. Doprava a její organizace při nesplnění tohoto požadavku v dané úrovni rozvoje ekonomiky se stanou limitujícím faktorem oživení průmyslové výroby. Složitost řešení pro prostor bývalého východního bloku je mimo jiné zvýrazněn stavem dopravní infrastruktury, zastaralostí techniky, ale i stářím obslužného personálu, setrvačností myšlení a roztříštěností dodavatelské sféry atd. Tento stav výrazně ovlivňuje snahy o restrukturalizaci dopravy jako takové i v českém prostoru v negativním smyslu. Má však i pozitivní vliv. Jakékoliv smysluplné řešení bude provázeno vysokým stupněm kladných dopadů, zejména do ekonomické oblasti (každá koruna vložená do dopravního systému se efektivně vrátí) zefektivněním provozu a jeho výkonnosti zvýšením objemu přepravy a zrychlením návratnosti vložených investic. Proto je nutno návrh dopravní politiky podřídit přesně definovaným krokům (cílům) tak, aby se eliminoval negativní vliv a zvýraznil vliv pozitivní. Cíle řešení musí na sebe transparentně navazovat. Dopravní telematika vytvoří prostor pro strategická jednání tak, aby byly zohledněny národní zájmy, zájmy jednotlivých resortů a splněny cíle evropských orgánů. Tvorba dopravní politiky musí tedy zabezpečit kontinuitu celkové koncepce státu v oblastech rozvoje průmyslu, zaměstnanosti, sociální politiky, ale i ekologie a zabezpečit mobilitu osob a zboží z hlediska evropských přepravních proudů. Důležitou vazbou je potom vliv dopravní politiky na tvorbu, ale i čerpání státních financí zahrnující jednak investice rozvoje dopravní infrastruktury, ale i likvidaci důsledků špatné dopravní politiky zejména v oblasti ekologie. Důležitým nástrojem efektivního rozvoje státní dopravní politiky je znalost dopravních procesů, které poskytuje dopravní telematika. Dále je důležitá znalost vlivu dopravy na ekonomiku ostatních souvisejících činností. Tyto informace poskytne dopravní telematika informačně propojená s veřejným informačním systémem (ÚVIS) podporující činnost státní správy. Dá se říci, že kromě nástrojů obvyklých pro výkon státní dopravní politiky (organizační, legislativní atd.) je třeba definovat i nástroje technické, které nabízí dopravní telematika. Technika se může stát jednak nástrojem realizace dopravní politiky, ale také významným nástrojem kontroly dopravy. Lze směle konstatovat, že systémy dopravní telematiky jsou účinným nástrojem výkonu státní dopravní politiky. Pro dopravní politiku státu, regionu, nebo města je důležitá vazba dopravní telematiky na dopravní plánování, které využívá informací o dopravním procesu, o trendech vývoje dopravy a reaguje na něj výstavbou dopravní infrastruktury, regulací dopravy a jinými systémovými změnami. V tomto procesu sehrává dopravní telematika klíčovou roli podpory pro dopravní plánování. Lze konstatovat, že pomocí dopravní telematiky je možno realizovat promyšlený rozvoj dopravních systémů (dopravních cest) tak, aby byl v souladu s dopravní politikou státu, regionu, měst, atd. Dopravní telematika se tak stává součástí akčního plánu informační politiky státu, telekomunikační politiky, hospodářské politiky, atd.
25
F.5.2 Vztah dopravní telematiky a logistiky Dopravní logistické řetězce s telematickým řízením se dnes uplatňují jak pro osobní, tak hlavně pro nákladní dopravu a to pro: • •
přímou dopravu - jako nejjednodušší řetězec s optimalizací trasy a logistického zásobování celá trasa je realizována mezi počátkem, zdrojem a cílem přepravy jedním druhem dopravy, lomené, multimodální, intermodální, kombinované přepravní systémy - využívající více druhů dopravy, které potřebují na dopravní síti i dopravní terminály a technické a technologické prostředky umožňující realizaci integrovaní pohybu zboží ve všech článcích dopravního procesu.
Aplikace logisticky optimalizuje a zefektivňuje dopravní řetězec ve spolupráci mezi jeho jednotlivými články [14 - 20]: • •
• •
logistika je založena na efektivní spolupráci mezi jednotlivými články logistického řetězce od výrobce, dalšími distribučními, obchodními, manipulačně–skladovými články s dodáním v čase až ke spotřebiteli; jedná se o integrovaný systém řízení logistických procesů dnešního standardu aplikované logistiky v zajišťování komplexních outsourcingových služeb (povýrobní dopravní logistiky), který garantuje v poskytovaných službách i zavedení systému řízení jakosti podle normy ISO 9002; nejnovější aplikace globálních logistických služeb jsou založené na spojení výkonných sdružení logistického managementu na základě komplexních znalostí a potřeb trhu jejichž cílem je dosažení výrazných efektů ve využití logistických služeb; optimální využití globálních logistických systémů však vyžaduje vybudovanou dopravní infrastrukturu bez provozních barier pro její maximální účinnost (viz. celní bariery, hraniční kontroly, kritická úzká místa na síti) a má za cíl dosažení maximálního efektu pro zákazníka a návrh technických optimálních řešení prvků logistického řetězce a jeho dílčích dopravních a manipulačních technologií.
Dopravní telematika je mimo jiné též důležitým nástrojem logistiky, umožňuje naplnění a využití všech jejích funkcí. Uveďme alespoň krátký výčet přínosů dopravní telematiky pro logistiku: • • •
• • •
informace o dopravním toku s využitím telekomunikačních systémů pro řízení dopravních systémů umožňují optimalizovat dopravní provoz na evropské i národní infrastruktuře; snížení finančních ztrát dopravců, přepravců zvýšením kapacity přetížených úseků sítě pomocí ITS. V současném stavu přetížení dopravní infrastruktury s jejími krizovými body (hranice, velká města, atd.) je moderní logistika nemyslitelná bez dopravní telematiky ITS prostředky zvyšují využitelnost kapacit infrastruktury, dále zvyšují plynulost a bezpečnost dopravy a snižují dopravní zatížení životního prostředí u jednotlivých druhů dopravy. U silniční dopravy výzkumy prokázaly zlepšení těchto parametrů o 15 až 30% ve využitelnosti kapacity, o 15% u úspory jízdní doby a 7 až 10% ve snížení nehodovosti a zatížení životního prostředí; v jednotlivých druzích dopravy a v multimodálních přepravních systémech, obsluze regionů a městských aglomeracích (City logistika) zaujímají metody dopravní telematiky stále významnější místo v logistických a dopravních operacích; doporučení Rady Evropy (Luxemburg, 6.10.1999) se týká i vyššího využívání telematiky pro podporu nákladní dopravy v intermodálních řetězcích při zvýšení kvality služeb přístavů a jiných intermodálních terminálů na transevropské dopravní síti; ITS v jednotlivých dopravách se rozvíjí v samostatných telematických systémech a je potřebné uplatnit v nich integrační prvky pro multimodální dopravu zboží i osob.
F.5.3 Vztah dopravní telematiky a telekomunikační infrastruktury Obr. 4. zobrazuje vybranou telematickou aplikaci TA (definována v kap. 2.1.4. jako množina silných procesů), která je rozprostřena do třech vrstev. První vrstva zabezpečuje buď přímé napojení detektorů a aktorů na oblastní úroveň řízení (centralizovaná varianta) anebo napojení detektorů a
26
aktorů na lokální řídící systém (decentralizovaná varianta). Z obr. 4. jsou patrné požadavky na telekomunikační prostředí, speciálně na oblast přístupových sítí, která je označena barevně. Přístupová síť je zmíněna proto, že zde jsou největší požadavky na přenos informací a také nejvíce technických problémů s ekonomickými důsledky. Řízení velkých dopravních celků TA
Oblastní úroveň řízení
TA
TA
Přístupov á síť
Lokální úroveň řízení
Data - detektory, aktory Obr. 4. Schéma jednotlivé telematické aplikace TA
Každou telematickou aplikaci je nutno rozložit dle obr.4 a stanovit přesné požadavky na přenos informací. Obecně největší požadavky budou na přístupových sítích. Vyšší úrovně bude možno řešit pomocí služeb operátorů. Tato úvaha vysvětluje přímou vazbu architektury dopravní telematiky - zejména tu část, kde se ke každé aplikaci definují požadavky na přenos informací - na telekomunikační politiku státu, regionu, měst, atd.
27
F.6. Příloha 6 - Hierarchická struktura dopravně-telematického systému Jak bylo naznačeno, jednotlivé aplikace dopravní telematiky jsou rozprostřeny do několika vrstev (layer) telematického systému. Hledejme proto jednotný model hierarchické struktury, která bude reflektovat různé požadavky na bezpečnost, spolehlivost a dostupnost sběru, přenosu a zpracování informací. Obr. 5. zobrazuje základní schéma hierarchické struktury dopravního telematického systému. První vrstva reprezentuje nejnižší úroveň systému, kde jsou obsaženy jak detektory tak akční členy a dochází v ní jak ke sběru dat, tak i k řídícím akcím. Druhá vrstva charakterizuje operativní řízení menších úseků dopravních cest, jednotlivých terminálů či částí mobilních prostředků. Této vrstvě nejvíce odpovídají telematické aplikace on-line řízení dopravních procesů. Třetí vrstva charakterizuje celou dopravní síť velkých celků a většinou se jedná o zpracovávání, sjednocování a extrakci znalostí od subsystémů druhé vrstvy. Čtvrtá vrstva representuje státní dopravní politiku a její nutné součásti jako je např. tvorba fondu dopravy, financování dopravní infrastruktury, zátěže dopravní infrastruktury, výpočet nehodovosti, statistické zpracování dat, atd. Pátá vrstva representuje evropskou úroveň a dopravní politiku EU. Každou vrstvu je přirozené rozdělit na aplikanta (dopravce, cestující, řidič, atd.) a infrastrukturu. Hierarchická struktura dopravní telematiky je stejná jak pro aplikanta, tak i pro infrastrukturu.
on- line management off-line management
5. vrstva
4. vrstva
Řízení na evropské úrovni Řízení na národní úrovni
3. vrstva
Řízení velkých dopravních celků
2. vrstva
Oblastní řízení dopravních procesů
1. vrstva
Data - detektory, aktory
4. komunikační 3. komunikační 2. komunikační 1. komunikační
Obr. 5. Hierarchická struktura informační architektury dopravního telematického systému
Komunikační prostředí mezi první a druhou vrstvou klade největší nároky na bezpečnost, spolehlivost a dostupnost přenosu informací. Zároveň toto prostředí musí splňovat další požadavky, které většinou vedou na rozhodnutí o vytvoření vlastního komunikačního prostředí. Na první komunikační vrstvě se přenáší nejvíce dat. Postupujeme-li do vyšších vrstev, klesají objemy přenášených dat a i požadavky na parametry přenosu. Pro vyšší komunikační vrstvy je většinou možno využít služeb stávajících telekomunikačních provozovatelů. Při popisu jednotlivých vrstev dopravního telematického systému je nutné zdůraznit, že je maximálně podporována komunikace mezi jednotlivými vrstvami a minimalizována komunikace mezi vrstvami nesousedními. Tento princip ("preference lokálních interakcí") je znám z telekomunikační techniky a vede na výhodné strukturování informačních toků (komunikace) jednotlivých procesů dané telematické aplikace.
28
