Inteligentný dopravný systém v Trnave

Cestná doprava prechádza v súčasnosti dynamickým vývojom. Dlhodobejším trendom je neúmerný nárast počtov vozidiel a následne zvyšovanie zaťaženia dopravnej infraštruktúry. Rýchlo pribúdajú dopravné kongescie a predžuje sa ich trvanie. Je to realita už aj v stredných a menších mestách. Historicky bola logickou odpoveďou na narastajúci dopyt zvýšená ponuka prostredníctvom výstavby nových komunikácií. Jednoduchá výstavba dopravnej infraštruktúry však nie je dlhodobo udržateľná.

V dopravnom inžinierstve sa čoraz viac uplatňuje rýchlo sa rozvíjajúci odbor dopravnej telematiky. Správna implementácia dopravnej telematiky je pomerne zložitou úlohou. Treba zohľadniť prevádzkové, ekonomické, organizačné a legislatívne hľadiská. Ako vo všetkých odboroch, aj tu by mali byť investičné zámery realizované uvážlivo a financie vynakladané efektívne.

Na naplnenie tohto cieľa musíme zohľadniť tieto špecifiká podmieňujúce implementáciu dopravnej telematiky:

• dopravná telematika sa nerealizuje naraz, ale ide o postupnú výstavbu; vedľa seba je osadených viacero aplikácií,
• dopravná telematika v drvivej väčšine prípadov nie je jednoúčelová,
• odbor dopravnej telematiky zaznamenáva v posledných rokoch búrlivý technologický rozvoj, ktorý logicky vyplýva z rýchlosti pokroku v IT oblasti všeobecne.

Tieto aspekty možno reflektovať najmä otvorenosťou jednotlivých riešení, teda schopnosťou systémov komunikovať s okolitými aplikáciami alebo systémami, a ďalej modulárnosťou riešení, keď možno jednotlivé komponenty vymeniť alebo doplniť bez nevyhnutnosti výmeny celého systému. Táto výmena môže vyplývať z morálneho alebo technického zastarania danej časti riešenia, prípadne z koncepcie postupnej výstavby riešenia, keď sa postupne dopĺňajú nové funkcionality. Tieto potreby by mala rešpektovať príslušná legislatíva a jej vykonávacie predpisy. Ide najmä o podporu viacnásobného využívania údajov, otvorenosť a modularitu jednotlivých riešení. Z dôvodov rýchleho pokroku možno len veľmi ťažko presnejšie predpisovať konkrétne technologické riešenia.

Európska únia sa touto problematikou zaoberá už dlhší čas. Implementácia a interoperabilita telematických aplikácií v doprave je celoeurópskou témou. Jednou z nedávnych aktivít európskej únie na legislatívnej úrovni bolo vydanie smernice Európskeho parlamentu a Rady 2010/40/EÚ zo 7. júla 2010 o rámci na zavedenie inteligentných dopravných systémov v oblasti cestnej dopravy a na rozhrania s inými druhmi dopravy.

Pilotný NDIC a IDS – predstavenie projektu
Jedným z príkladov použitia dopravnej telematiky v uplynulom období bol projekt implementácie pilotných riešení – Národného dopravného informačného centra (NDIC) a Inteligentného dopravného systému (IDS), a to v rámci realizácie prvej fázy projektu Národného systému dopravných informácií (NSDI). V ďalšej časti príspevku v krátkosti opisujeme výstupy z pilotného projektu NSDI a IDS v meste Trnava. Hlavnú pozornosť venujeme najmä riešeniu implementovanému v meste Trnava.

Cieľom celého pilotného projektu bolo najmä:

• vytvoriť celoštátnu a lokálnu úroveň riešenia NSDI,
• zistiť pripravenosť všetkých príslušných subjektov na integráciu a spoluprácu v NSDI,
• preveriť spoluprácu lokálneho IDS s centrálnou úrovňou NSDI.

Riešenie v Trnave bolo zamerané na:

• plošný zber dopravných údajov a vytvorenie dopravnej informácie s modernými prístupmi spracovania ako základný informačný vstup pre pilotný NDIC,
• overenie spolupráce s centrálnym NDIC a okolitými systémami,
• dobré a dlhodobé zmapovanie súčasného stavu pre potreby správneho návrhu dopravno-inžinierskych opatrení na príslušnom území alebo v návrhu implementácie ďalších vrstiev dopravnej telematiky, respektíve synergického riešenia obidvoch.

Východiskový stav dopravnej telematiky v Trnave
Pred realizáciou pilotného projektu existovala v Trnave cestná svetelná signalizácia (CSS). Išlo celkovo o 13 CSS, pričom väčšina z nich sa riadi pevnými signálnymi plánmi. Niektoré CSS sa historicky lokálne koordinovali do zelenej vlny. Dopravná ústredňa v Trnave nebola. Pilotný systém nevytváral novú dopravnú ústredňu, zahrnul však do svojich vstupov priepustnosti jednotlivých CSS.

Opis riešenia
Ide o systém využívajúci dopravné údaje z vlastných telematických zariadení, ktorý je navyše schopný prijímať dopravné informácie z integrovaných aj okolitých dopravných systémov. Komunikácia s NDIC a okolitými systémami sa zabezpečuje primárne v DATEX 2.

V rámci riešenia projektu sa vytvoril uzlovo-líniový model rozhodujúcej dopravnej siete mesta s podrobnosťou až na jednotlivé jazdné pruhy. Tento model je prispôsobený na sieť cestnej databanky. V reáli sa nad ním osadili strategické dopravné detektory, ktoré sú typicky umiestnené v medzikrižovatkových úsekoch. Ich úlohou je získavať základné charakteristiky dopravného prúdu a posielať do centrálnej aplikácie časové známky prejazdov, rýchlosti a dĺžky vozidiel. Vďaka polohe detektorov možno zo získaných charakteristík indikovať poruchy dopravného prúdu v danom úseku.

Táto strategická vrstva sa v Trnave realizovala prostredníctvom neinvazívnych duál­nych detektorov využívajúcich Dopplerov princíp a infračervené lúče. Dôraz sa pritom kládol na nezávislosť inštalácií a jednoduchú možnosť ich premiestňovania. Napájanie sa preto riešilo zo stĺpov verejného osvetlenia alebo solárnymi panelmi. Prenos dopravných a servisných údajov do centrálnej aplikácie je cez GSM GPRS. Fyzická vrstva detektorov a ich riadiacich jednotiek má veľmi nízke nároky na spotrebu elektrickej energie.
Dispečerské pracovisko a rozhranie pre verejnosť sú realizované na báze tenkého klienta. Systém teda možno prevádzkovať aj ako cloudové riešenie. Ukážka rozhrania pre operátora je na obr. 1.

Obr. 1 Ukážka operátorského pracoviska vo forme tenkého klienta

Modulárne usporiadanie systému umožňuje postupné zvyšovanie jeho funkcionality. Systém na základe získavaných dopravných a s dopravou súvisiacich údajov dokáže stanoviť stupeň dopravy, a navyše je schopný predikcie dopravy. Z využívaných s dopravou súvisiacich informácií je vhodné napríklad spomenúť, že systém preberá on-line informácie o aktuálnom stave počasia z najbližších meteostaníc systému Borrma a z jednej vlastnej nainštalovanej meteostanice. Na základe informácií o celej dopravnej sieti je schopný generovať inštrukcie pre strategické riadenie informovaním, navigovaním alebo priamo zastavovaním. Je teda vyššou úrovňou nad dynamickým taktickým riadením prebiehajúcim na úrovni križovatiek alebo oblastí v reálnom čase. Vychádza z vyhodnotenia flexibilne nastaviteľných dlhších časových úsekov a zasahuje do riadenia dopravy vo výnimočných situáciách. Generované inštrukcie sú pre CSS, ale aj priamo pre PDZ a ZPI, keď zohľadňujú poznatky expertnej skupiny programu EasyWay ESG4 VMS Harmonisation (Mare-Nostrum).

Systém komunikácie s centrálnou platformou NDIC a s okolitými systémami je primárne prostredníctvom DATEX 2, teda celoeurópsky podporovaným komunikačným štandardom. Na Slovensku sa v súčasnosti neprevádzkuje žiadny iný dopravný systém, ktorý by generoval dopravné informácie a bol schopný komunikovať s okolím v tomto protokole, ide tak o dôležitý precedens v kontexte potrebnej spolupráce jednotlivých aplikácií dopravnej telematiky.

Dôležité však je využitie výstupov systému z dlhodobého hľadiska. Okrem okamžitého využitia výstupov systému vo forme dopravných informácií a inštrukcií týkajúcich sa strategického riadenia v mimoriadnych si­tuáciách totiž systém poskytuje veľmi cenné výstupy z plošného nepretržitého dopravného prieskumu. Tie sú zaujímavé z pohľadu posúdenia skutočného zaťaženia dopravnej infraštruktúry mesta v čase a priestore. V širších súvislostiach možno sledovať lokálne poruchy dopravného prúdu, a to jednotlivo, kordónovo alebo celoplošne, a denné, týždenné, mesačné, ročné variácie dopravy a iné dôležité ukazovatele.

Všetky tieto výstupy sú cenné pre rozhodovanie o implementácii ďalších telematických aplikácií na dopravnej infraštruktúre mesta a jeho okolia. S ich pomocou možno najmä:

• posúdiť stupeň vyťaženia dopravnej infra­štruktúry v priestore a v čase,
• objektívne vyhľadať a podľa závažnosti zoradiť problémové miesta v dopravnej infraštruktúre,
• posúdiť jednotlivé miesta v kontexte s okolím, teda alternatívnymi obchádzkovými trasami a ich vyťažením,
• spracovať kvalitné simulácie založené na reálnych, dlhodobo sledovaných vstupoch,
• vyčísliť prínosy jednotlivých zamýšľaných implementácií dopravnej telematiky, po implementácii toto objektívne doložiť.

Príklad skvalitnenia vstupov na rozhodovanie vidieť na obr. 2, kde je ukážka výstupu zo systému. Na stĺpcovom diagrame na obr. 3 sú relatívne dĺžky času, keď sa na danom reze dosiahla funkčná úroveň E a F.
Hodnoty sú vypočítané z kontinuálne sledovaného a vyhodnocovaného celoročného obdobia od júna 2011 až do júna 2012. Časová základňa, nad ktorou sa funkčné úrovne vyhodnocovali, bola a v systéme stále je 5 minút s pevnými časmi začiatkov. Tabuľka aj obr. 3 sú zoradené od najväčšej relatívnej dĺžky a obsahujú pre prehľadnosť iba prvých 14 rezov. Navyše je v posledných dvoch stĺpcoch tabuľky uvedené relatívne rozdelenie medzi funkčné úrovne E a F.

Obr. 2 Mapa s vyznačenými polohami rezov

Obr. 3 Relatívny podiel času stupňa premávky E, F na danom reze za obdobie jún 2011 až jún 2012

Z tabuľky a obr. 2 a 3 sú zrejmé najproblémovejšie miesta, ktoré sú logicky priamo alebo v blízkosti komunikácií obchádzajúcich neprejazdné centrum mesta a prenášajúce aj značný podiel tranzitnej dopravy. Z pomeru medzi relatívnou dĺžkou prevádzky na FÚ E a F možno vyčítať ďalšie indície nastavenia siete a jej úzkych hrdiel. Výstupy ukazujú aj charakteristické eskalovanie problému na hlavnej komunikačnej sieti na priľahlé vedľajšie komunikácie.

Tabuľka Miesta dopravnej infraštruktúry podľa podielu času s premávkou funkčnej úrovne E a F za obdobie od júna 2011 do júna 2012

Záver
V článku sme len veľmi stručne predstavili časť realizovaného pilotného projektu NSDI na Slovensku. Pilot ako celok sa snažil vytvoriť reálne výstupy a vyskúšať moderné prístupy s dôrazom na trendy EÚ. Z centrálneho pohľadu NDIC a ani z lokálneho uhla pohľadu IDS Trnava nebolo ambíciou vytvoriť konečné riešenie, ale ukázať prístupy, ktoré možno nasledovať. Realizačná fáza projektu ukázala celý rad úskalí a otvorila otázky, na ktoré sa nesmie pri realizácii ďalších riešení zabudnúť. Sú to otázky počnúc podporou legislatívy a jej vykonávacích predpisov až po rôzne stupne pripravenosti dôležitých príslušných agendových systémov.

Napriek všetkým úskaliam sa podarilo vytvoriť reálne fungujúci a s pilotným centrálnym NDIC spolupracujúci systém, ktorý generuje dopravné informácie, strategické inštrukcie, predikuje, poskytuje vstupy do dopravnoinžinierskych analýz, na dopravné modelovanie a má celý rad ďalších funkcionalít. Je schopný komunikovať prostredníctvom DATEX II s ľubovoľným ďalším systémom podporujúcim túto komunikačnú platformu. Dôležitý je aj fakt, že tento systém v meste Trnava stále žije a poskytuje cenné informácie. Aktuálne ide o údaje vývoja dopravy v kontexte s dokončením severnej časti obchvatu mesta.

TEXT: Patrik Břečka
OBRÁZKY: Asseco Central Europe

Patrik Břečka je business consultant pre oblasť telematiky v spoločnosti Asseco Central Europe, a. s. Od roku 1996 do roku 2010 pôsobil v oblasti dopravného inžinierstva, verejnej dopravy a výskumu v Českej republike.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.