INTELIGENTNÍ DÁLNICE (KOOPERATIVNÍ SYSTÉMY)

Transkript

1 Expertní skupina INTELIGENTNÍ DÁLNICE (KOOPERATIVNÍ SYSTÉMY) 24. června 2008 Přehled témat Kde jsme ve vybavování dálnic z hlediska DT Pojem inteligentní dálnice Projekt dálnice D1 realizovaný GC EFC Systémový přístup k návrhu doména liniového řízení doména automatizované identifikace excesů doména zpracování dat Biologické systémy Kooperativní dopravní systémy Závěr červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 2

2 Kde jsme ve vybavení dálnic příklad D1 Koncepční materiály a standardy chybí zásadní koncepční materiál není rozpracována architektura ITS: projekt MD 802/210/108 normy a technické podmínky ČSN Projektování silnic a dálnic TP182 Dopravní telematika na PK-Silnice a dálnice Současné vybavení technologií* Sčítače dopravy měří kategorie, rychlost; část instalován dálkový přenos nemohou předávat informace on-line Dynamické váhy 62,5 km před Prahou lineární křemenný tenzometr vyžadují údržbu * zdroj: Studie proveditelnosti DIS pro kraj Vysočina červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 3 Kde jsme ve vybavení dálnic příklad D1 Technologie Meteo-hlásky propojení na SSÚD, dál vytáčená linka integrace systém SMIS (ČHMÚ) pouze pro dodavatele údržby Lokální meteo-hlásky 9 nepropojených stanic Kamery 5 pro SSÚD (signál nezaznamenáván a nepřenášen) 4 pro PČR a NDIC (52,5; 105,5; 143,9 a 160,2 km) SOS hlásky po cca 2 km na Dálniční oddělení PČR Proměnné informační tabule 16,4, 88,9 a 151,6 km na Brno 180,0, 124,1 a 18,8 km na Prahu ovládání z NDIC červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 4

3 Pojem inteligentní dálnice Terminologie - možnosti ovládání dopravy zastavováním harmonizováním dopravního proudu informování/navigování Inteligentní dálnice Hierarchická struktura: senzory dopravní centrum aktory telekomunikační prostředí Definované funkce a informační toky Míra inteligence programové vybavení I kdybyste na počítač nechali spadnout tunu jablek, nikdy nevymyslí gravitační zákon (David Lewis) červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 5 Plánované vybavení D1 Připravované subsystémy (0-247 km) Dopravní detektory intenzita, rychlost 53 detektorů Telematické rozhraní vstup do dopravních modelů Systém plovoucích vozidel cca vozidel s palubní jednotkou GNSS/CN Televizní dohled 24 kamer s digitálním výstupem Liniové řízení (RLTC) km 3,1 až 14,4 u Prahy; 184,3 až 200 km u Brna červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 6

4 červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 7 Pohled expertní skupiny FD ČVUT Systémový přístup k návrhu se zřetelem na připravovaný projekt na D1 Liniové řízení Automatizovaná identifikace excesů Zpracování dopravních dat

5 Posouzení záměru instalace systému TP182 Dopravní telematika Pozemní komunikace Zařazení do Aplikačních skupin vztah mezi stupněm vytížení komunikace a počtem nehod Posouzení kongescí doby jízdy, délky kolon padesátirázová intenzita C je kapacita ve voz/hod., bezrozměrný údaj ( viz ČSN ) Posouzení bezpečnosti ukazatel nehodovosti 4 N 10 R = 3,65 Q L Q50 a V = C N je počet nehod za kalendářní rok na daném úseku Q 24 je průměrná denní intenzita silničního provozu [voz/24hod] na daném úseku L je délka zkoumaného úseku [ km] relativní nehodovost R h =R/ RA sn RA sn celostátním průměrem nehod pro danou skupinu pozemních komunikací 24 červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 9 Posouzení záměru instalace systému Sektor A Sektor B Sektor C Sektor D Sektor E Sektor F Uplatnění požadavku realizace pro všechny systémy dopravní telematiky se zaměřením na kombinace systémů, např. Liniové řízení dopravy se systémy varování před nehodami a kongescemi ( kategorie systémů I-5 + IV-2); Priorita uplatnění požadavku realizace pro systémy dopravní telematiky kategorií pro zvýšení bezpečnosti provozu, např. III.,IV. a V. ( dohledové, varovné systémy, bezpečnostní systémy); Priorita uplatnění požadavku realizace pro systémy dopravní telematiky kategorií pro zvýšení plynulosti provozu, např. I. a II. (Řízení silničního provozu, Dopravní a cestovní informace); Doporučení realizace systémů dopravní telematiky v kombinacích pro zvýšení bezpečnosti I plynulosti provozu; Možnost účinné realizace systémů dopravní telematiky; Realizace systémů dopravní telematiky na základě technicko-ekonomického posouzení; dá se předpokládat nízká účinnost implementace. červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 10

6 Důvody výstavby RLTC: nehody, dopravní zátěž Nehodovost dálnice rok nehod, usmrcených 45 osob + 14 osob zdroj: pplk. Tesařík, Prezidium Policie ČR DID Mikulov, 4-5. června 2008 Intenzity na D1 třípruhové uspořádání (2005) km vozidel Chodov-Mirošovce vozidel Úsek [km] Zátěž 2005 (oba směry) Výhled růstové koeficienty 2020 OV 43% NV 15% (min ) zdroj: Sdružení Pragoprojekt/Valbeg Dálnice D1: Technicko ekonomická studie 2008 červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 11 Principy metody Stop and Go Řízení harmonizací dopravního proudu změna rychlosti Řídící proces RLTC senzory (q, v) aktory B20a, B22b značky typu A lokální řídící systém dálkový vstup dispečera st. 2 st. 1 st. 3 červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 12

7 Hlavní cíle řízení Harmonizace a stabilizace dopravního proudu Propustnost komunikace nejvyšší při Zvýšení bezpečnosti červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 13 Hardwarové řešení - zásady Měřící řezy m před PDZ interval <5 min rychlost, intensita, skladba Řezy s PDZ po m (působení na proud) PDZ s LED či světlovodnou optikou pravidla pro umístění značek Pravidla řízení snižování rychlosti po 20 km opakování řezů nejkratší vzdálenost portálů: 800m nejdelší vzdálenost portálů: 2500m červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 14

8 Hardwarové řešení - konfigurace červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 15 TP141 Zásady pro využití PDZ a ZPI na PK harmonizace na dálnici červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 16

9 TP141 Zásady pro využití PDZ a ZPI na PK Stálé pracovní místo Využití odstavného pruhu červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 17 Řídící systém Lokální řídící jednotka vkaždém řezu propojení jednotek na lokální řídící ústřednu lokální ústředna propojena na nadřazenou úroveň Binární řízení možnost řízení PDZ operátorem zpracování velkých objemů dat 3 pruhová komunikace, 10 řezů meřících á 5 s; za 5 min = 2700 parametrů červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 18

10 Řídící systém Fuzzy řízení pravidlový lingvistický systém vystihuje myšlení expertů Jestliže střední rychlost < 130 a zároveň rozptyl > 20 pak sniž rychlost o 20 Jestliže >20% nákl. vozidel a zároveň střední rychlost v levém pruhu = 90 pak zapni B22a Jestliže prší a zároveň střední rychlost > 130 pak zapni B20 90 červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 19 Výsledky evropských testů Dálnice A9 Mnichov-Norimberk 45 km Dálnice A1 u Vídně rozptyl rychlosti červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 20

11 Management nehod Automatizovaná identifikace excesů Dělení excesy typu nehoda kongesce Dynamika vzniku zásadně jiná Měřené parametry intenzita rychlost Senzory měření parametrů smart senzor st. 2 st. 1 st. 3 krok T=300s červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 22

12 Klasifikace dopravy Objektivně automaticky v intenzitně hustotním parabolickém modelu 2. Klasifikátor heuristicky určené oblasti (tvrdý/měkký systém) jiný pro každý řez 1. Výpočet modelu: parabola/spline aprox. Model Hranice Zpětná kontrola 3. Proces klasifikace červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 23 Druhy algoritmů Algoritmy rozpoznávání vzoru Jednoparametrický algoritmus Kalifornský algoritmus TSC algoritmus 7 a 8 Bangův algoritmus Bayesian algoritmus Algoritmus vysoké obsazenosti Algoritmus PATREG McMasterův algoritmus (teorie katastrof) Tokyo Metropolitan Algoritmus Predikční algoritmy Algoritmus směrodatné odchylky Dvojí exponenciální vyhlazení ARIMA modelování (založeno na Box- Jenkins přístupu) Kalmanův filtr Delfská metoda Křížová korelace SCOOT/MONICA Statické modely dopravy červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 24

13 Algoritmy rozpoznávání vzorů - Kalifornský č. 7 Pravidlový algoritmus 3 konstanty 7 uzlů 4 hodnoty výstupu OCCDF je rozdíl obsazeností na po sobě jdoucích detektorech O ( t ) O + t > κ n 1 ( ) OCCDRF je relativní rozdíl obsazeností na po sobě jdoucích detektorech On ( t ) On+ 1( t ) > κ 2 O ( t ) DOCTD obsazenost druhého detektoru ve směru jízdy 0 znamená stav bez dopravního excesu 1 znamená podezření na dopravní exces 2 znamená výskyt dopravního excesu 3 znamená trvání dopravního excesu n n 1 červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 25 Algoritmy rozpoznávání vzorů -MEX Oblast Tokia 250 km; 1600 detektorů Pravidlově orientovaný porovnávání intenzity a rychlosti mezi sousedními soubory detektorů/60 sekund. Krok 1 - intenzita provozu na detektoru musí být nižší než intenzita q2 pro dvouproudou komunikaci, Krok 2 - rozdíl průměrné rychlosti za tři minulé skenované intervaly a rychlosti aktuální v čase t -v(t) musí být nižší než nastavená hranice vf. Krok 3 - rozdíl rychlosti mezi detektorem před excesem a detektorem za excesem musí být nižší než nastavená hranice vd. Krok 5 až 7: detekce excesu červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 26

14 Teorie katastrof (upravený McMaster) Chaos v dopravě v zásadě není nelineární funkce se stochastickou složkou Teorie katastrof hledá singulární body v jakémkoli systému chování stavové trajektorie ve fázovém prostoru pro dynamický systém McMaster předpoklad q,κ se mění pomalu v rychle červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 27 Příklad identifikace excesů na dálnici D1: Praha-Mirošovice Mikrosimulace AIMSUN Kalifornský a MEX algoritmus Test pozice detektorů 1, 2, 3, 4 a 6 km vzdálené Nehody 1+2 JP, vzdál. 4,2 km, trvání 15 min Výsledky: Kalifornský algoritmus červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 28

15 Zpracování dopravních dat fúze dat z různých zdrojů využití dat Fúze a využití dat Zdroje dat detektory, sčítače, RLTC Předzpracování dat Využití dat on-line RLTC informační systémy varovné systémy dopravně inženýrsky statistické účely červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 30

16 Hybridní model pro odhadování dob jízdy Penetrace FC bude nízká kombinovat se senzory Pilotní testy na Jižní spojce v Praze červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 31 Kooperativní systémy 20. březen 2008; 10 h/100 km 231 vozidel 28 mil. Kč

17 Idea kooperativních systémů Dálnice vybavená levnými senzory sensors dust inteligentní senzory poskytují informace do vozidla Informace poskytují vozidla dle charakteru jízdy - agenty přenos informace mezi vozidly (ad hoc síť) přímé bezpečnostní dopady červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 33 Multiagentní systémy - příklad Hejnová organizace (ptáci, ryby) Tři pravidla kohese (soudržnost): agent se drží svého souseda separace: agent se brání kolizi se sousedem vyrovnání: agent směřuje ve směru většiny hejna počáteční stav po 500 iteracích červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 34

18 Závěry Pilotní projekt na D1 musí vyhovovat evropským standardům (CEN/TC278/WG13) a národní architektuře Integrace namísto diverzifikace Soustředění na SW (expertní, fuzzy přístupy) namísto HW červen 2008 Inteligentní dálnice a kooperativní systémy 35