Řízení dopravy. Doc. Ing. Tomáš Tichý, Ph.D. Ing. Vladimír Faltus, Ph.D. Ing. Martin Langr

Transkript

1 Řízení dopravy Doc. Ing. Tomáš Tichý, Ph.D. Ing. Vladimír Faltus, Ph.D. Ing. Martin Langr K620 ÚSTAV DOPRAVNÍ TELEMATIKY ČVUT FD, Konviktská 20, Praha 1

2 Obsah prezentace Hierarchická struktura telematického systému Způsoby řízení dopravy ve městě Princip řízení dopravy na křižovatce osazené SSZ Řízení v oblasti plošná a liniová koordinace Příklady řízení dopravy Preference MHD Simulace dopravy Přehled systémů řízení dálnic Liniové řízení dopravy Mýto Dopravně informační systémy a jejich technologie Kongesce/nehody identifikace excesů Kooperativní systémy, inteligentní vozidlo, inteligentní dálnice 2

3 Laboratoř řízení a modelování dopravy TAČR ALFA NOMŘÍZ, ZET, SIRID, UNIR Vybavení detektory grant od ČVUT Simulační SW grant od ČVUT Řízení a modelování v intravilánu Řízení dopravy v extravilánu Dopravní průzkumy Poradenství v dopravním řízení Studie řízení dopravy Vybavení SW + PC, Řadič C940 Spolupráce s dalšími ústavy, fakultami, universitami 3

4 Hierarchická struktura telematického systému 4

5 Architektura městského systému řízení dopravy Úroveň útvaru města Úroveň oblasti Úroveň uzlu 5

6 Schéma telematického subsystému DMM 6

7 Schéma telematického subsystému DMD 7

8 Schéma ekologického managementu 8

9 Způsoby řízení pomocí SSZ 9

10 Řízení křižovatek SSZ Dynamické řízení Časově závislé řízení Pevný signální plán Fáze celočervené Preference MHD Zelená v hlavním směru Blikavá žlutá Na výzvu Preference IZS 10

11 Řízení křižovatek SSZ Detektory Umístění křižovatka místní detektory komunikace vybraný řez strategické širší použití Alternativní detekce plovoucí vozidla vozidla taxi vozidla MHD Informace účastníci dopravního provozu - rádio státní správa + IZS policie, hasiči dopravní firmy 11

12 Způsoby řízení oblasti Centralizovaná inteligence řízení spočívá ve vyhodnocení všech detektorů voblasti a optimalizačním výpočtu pohybu vozidel. Na základě výpočtů se vreálném čase mění řízené parametry. Tc, Toff, Tg, Fskl Tento způsob řízení je technicky a ekonomicky náročný. Příkladem online řízení je systém SCOOT (Split, Cycle and Offset Optimisation Technique) vaberdeen a Londýně Velká Británie a Nijmegen Nizozemí, a systém SCATS (Sydney Coordinated Adaptive Traffic System)vOakland County Austrálie. 12

13 Způsoby řízení oblasti Decentralizovaná inteligence řízení dopravní uzel reaguje okamžitě na stavy dopravy. Vyšší úrovní je řídící počítač ve funkci koordinátora jednotlivých uzlů sítě. Decentralizovaná inteligence řízení sbírá data od všech detektorů a podle momentální dopravní situace mění délky cyklu, skladbu fází, případně délky zelených. Tc, Toff, řadič - Tg, Fskl Více světelných signalizačních zařízení je sdruženo do oblastí uspořádaných liniově nebo plošně a jsou řízeny adaptivně v určitém časovém rastru pohybující se od 10do30min. Příkladem tohoto řízení je systém MOTION (Method for the Optimisation of Traffic Signals In On-line controlled Networks) a TASS (Traffic Actuated Signalplan Selection), které se uplatňují vevropě (Německo, Rakousko) a jsou nasazeny i první aplikace včr (Praha) 13

14 Řízení oblasti Monitorování stavu SSZ Vizualizace SSZ Řízení SSZ Prioritní trasy Sběr DI dat Archivace a zpracování dat Hlášení poruchy Rozhraní na další systémy 14

15 Řízení z úrovně města vizualizace 15

16 Řízení oblasti Prahy 5 Smíchova Řízení vstupů TASS PIT Řízení oblasti MOTION TASS Taktiky v oblasti CIM Informování řidičů PIT MOTION + CIM Další systémy řízení dopravy 16

17 Preference MHD Pasivní detekce (preference) trolejové kontakty Aktivní detekce (preference) bezdrátová komunikace Inteligentní zastávky On-line informace Jízdní řády Čas odjezdu/doba do odjezdu Aktivní detekce 17

18 Preference MHD Pasivní preference využívají ji převážně tramvaje pomocí trolejových kontaktů nebo autobusy, které využívají smyčkové detektory v BUS pruhu. Nevýhodou této preference může být nevhodné umístění trolejových kontaktů případně smyčkových detektorů. Trolejové kontakty patří mezi nejpoužívanější pasivní detektory využívané k preferenci MHD 18

19 Možnosti využití simulace Plánování dopravy Využití při vytváření územního plánu Stanovení potřebné kapacity komunikace Hledání optimálního vedení dopravy Stanovení těžišť dopravy Hledání optimální alternativy Z dostupných alternativ řešení výběr nejvhodnější Široké spektrum kritérií Na základě dílčích výstupů zlepšování řešení Sestavování alternativ je finančně méně nenáročné Posouzení dlouhodobé kapacitní dostatečnosti Posouzení vhodné konfigurace křižovatky Posouzení návrhu dopravního řešení (SSZ) Využití simulace pro hledání kritických míst v oblasti Místa s nízkou dopravní kapacitou - vznik kongescí Místa se sníženou bezpečností účastníků provozu Místa s nedodržováním dopravních předpisů 19

20 Vstupy pro simulaci MIKRO Simulace se skládá z několika dílčích modelů Dopravní infrastruktura Intenzita a skladba dopravního proudu Prvky aktivního řízení dopravy (SSZ, tunely) Intenzita pěších a jejich chování na přechodech Provoz hromadné dopravy MAKRO Simulace dále zahrnuje Urbanistické členění města, demografické údaje Předpoklady o dopravní poptávce a nabídce 20

21 Výstupy ze simulace Výstupy Doby zdržení, doba průjezdu Kapacita křižovatky či komunikace Zdržení chodců a MHD na křižovatce Energetická spotřeba MHD, emise Zátěžové mapy Vizualizace 2D a 3D Nalezení optimálního řešení Vytipování nejcitlivějších prvků v síti Omezení nevhodně proinvestovaných prostředků Ověření stability oblasti z hlediska dlouhodobého horizontu 21

22 Evropská síť v ČR zdroj: ŘSD

23 Dopravní síť ČR zdroj: ŘSD

24 Systémy řízení provozu na dálnicích resp. obecně na liniových komunikacích Liniové řízení dopravy (RLTC Road Line Traffic Control) Řízení vjezdu na dálnici (Ramp metering) Řízení dávkováním vozidel Preference vozidel s vyšší obsazeností (HOV lanes) Řízení změnou organizace dopravy Inteligentní dálnice Inteligentní vozidlo Dopravní informační systémy Není zde přímé řízení, ale ovlivňují provoz 24

25 Principy liniového řízení dopravy Regulace rychlosti pomocí PDZ v závislosti na hustotě provozu, neočekávaných událostech na komunikaci nebo povětrnostních podmínkách Homogenizace dopravního proudu Informování řidičů o náhlých změnách v dopravní situaci před nimi Omezování jízdy kamionů v levém jízdním pruhu při vysokých intenzitách provozu, krizových situacích nebo nepříznivých povětrnostních podmínkách Svedení dopravy mimo jízdní pruh neprůjezdný z důvodu mimořádné události 25

26 Přínosy liniového řízení dopravy Zvýšení kapacity komunikace (praxe až o 15 %) Snížení rizika nehody (praxe pokles nehod až o 30 %) Eliminace rizika druhotné nehody Zkrácení jízdních časů a zvýšení plynulosti provozu Snížení negativních vlivů dopravy na životní prostředí Portály liniového řízení dopravy: D1 (směr Praha) SOKP (směr Plzeň) SOKP (směr Brno) 11 portálů 16 portálů 18 portálů 26

27 Vazba na tunely Tunely jsou s LŘD provázány, pokud je snižována rychlost pomocí LŘD, může být snížena i pro tunely aby nedocházelo k jejímu zvednutí v rámci tunelu Tunely při mimořádných stavech využívají portálů LŘD ke zpomalení vozidel ZPI doplňují informace o dopravní situaci detekované systémem LŘD Portály LŘD usměrňují dopravu u posledního exitu v případě uzavření tunelů 27

28 Ovládání systému 28

29 Ovládání systému 29

30 Základní koncept dopravního informačního systému Vstupy Výstupy Měřená data - Dopravní senzory - Plovoucí vozidla - Senzory počasí sběr Společné zpracování dat -Filtrace distribuce Informace pro celý dopravní proud -ZPI (PIT) Verbální informace - Hlášení policie - Hlášení obyvatel - Hlášení servisu Databáze - Veřejná doprava -Kódování -Databáze -Predikce jednotné informační a telekomunikační prostředí Informace pro individuální vozidla - Navigace (RDS/DAB) -GSM SMS, MMS, WAP - Rozhlas, televize - Internet, kiosky -Uzávěry 30

31 Druhy dopravních informačních systémů Rozhlasové vysílání, verbální podoba, bez prognózy RDS-TMC rozhlasové vysílání, kódový přenos zpráv, bez prognózy PIT, vozidlové displeje doby jízdy, kongesce, nehody, uzavírky, práce na silnici, atd. Sofistikované systémy dynamické a detailní informace Vozidlové displeje nebo displeje mobilních zařízení ve vozidlech Oboustranná komunikace mezi vozidlem a informačním centrem Poloha vozidel, trasy, doby jízdy, délky stání, počet zastavení, atd. Propojení s řídicími systémy využití reálných informací z vozidel pro řízení dopravy Propojení s navigačními systémy vyhledání alternativních tras v digitální mapě Informace před jízdou informační kiosky, Internet, televize 31

32 DIC Dopravní informační centrum Integruje dopravní technologie Sbírá dopravní data a informace Poskytuje dopravní informace Ovlivňuje dopravu 32

33 Mýto 33

34 Technologie - EFC DSRC Dedicated Short Range Communication mikrovlny či infračervené pásmo mezi OBU a infrastrukturou GSM-GPS Global System for Mobile Comunication Global position System poloha určována na základě GPS GNSS-CN LSVA Švýcarský systém OBU s vázaná s tachografem korekce i pomocí GPS Závorové systémy Dálniční známky časové na vyhrazených komunikacích Bez přímého poplatku daně silniční, z pohonných hmot, DPH 34

35 Základní uspořádání EFC - DSRC EFC Electronic Fee Collection Centrum Prodejní místa Mobilní kontrola Vjezd /Výjezd Portál - platba Portál - platba Portál kontroly Sekce platby 35

36 Základní uspořádání EFC - DSRC Infrastruktura DSRC vozidlo RSE jednotka OBU Laserový skener 3Drozpoznávání vozidla včetně klasifikace a získávání dat o rychlosti Operátor Finanční management Platební karta 36

37 Základní uspořádání EFC - GNSS Infrastruktura vozidlo GSM sít GSM OBU GNSS kontrola Operátor DSRC Platební karta Finanční management 37

38 Přehled systémů FCD v zahraničí 38

39 Zpoplatněné úseky v ČR zdroj: ŘSD

40 Dopravní excesy Typy dle dynamiky vývoje Dopravní excesy I. druhu kongesce Dopravní excesy II. druhu nehody Identifikace dopravních excesů dopravní modely Zjišťování kongescí Klasifikátory dopravy Odhadování nehod Přímé metody (videodetekce) Nepřímé metody Dopravní detektory Algoritmy a modely Identifikace na dálnicích je oproti městu snadná a přesnější Pokud nastane nehoda a systém ji rozpozná, je možná zpětná vazba pro řidiče pomocí liniového řízení a zařízení pro provozní informace dopravní proud pak může být na příštím sjezdu odkloněn a směrován jinou trasou 40

41 Algoritmy AID Automatic Incident Detection Příklady algoritmů Kalmanovy filtry Kalifornský algoritmus TSC algoritmus 7 a 8 Bangův algoritmus Bayesovský algoritmus ARIMA modely Algoritmus PATREG McMasterův algoritmus Teorie chaosu Kategorie algoritmů Komparativní Statistické Založené na časových řadách Filtrující / vyhlazující Modelující dopravu Založené na umělé inteligenci Založené na zpracování obrazu 41

42 Inteligentní vozidlo ADAS Advanced Driver Assistance Systems Systém pro podporu řízení vozidla Možné funkce Monitorování stavu vozovky Detekce překážek Sledování délkového odstupu Noční vidění Vedení vozidla ve stopě Automatické brzdění před překážkou Automatizované předjíždění Varování při při neúmyslném vybočení z jízdního pruhu Varování o možné kolizi s vozidlem vpředu Adaptivní tempomat (virtuální vlak) Natáčení světel do zatáčky Asistent dálkových světel Identifikace mikrospánků (sledování očí) Rozpoznávání dopravních značek Detekce chodců Komunikace inteligentního vozidla Komunikace s řídicím centrem Komunikace v rámci kooperativních systémů 42

43 Inteligentní vozidlo ADAS Advanced Driver Assistance Systems Systém pro podporu řízení vozidla Možné funkce Monitorování stavu vozovky Detekce překážek Sledování délkového odstupu Noční vidění Vedení vozidla ve stopě Automatické brzdění před překážkou Automatizované předjíždění Varování při při neúmyslném vybočení z jízdního pruhu Varování o možné kolizi s vozidlem vpředu Adaptivní tempomat (virtuální vlak) Natáčení světel do zatáčky Asistent dálkových světel Identifikace mikrospánků (sledování očí) Rozpoznávání dopravních značek Detekce chodců Komunikace inteligentního vozidla Komunikace s řídicím centrem Komunikace v rámci kooperativních systémů 43

44 Literatura Přibyl P.: Řídicí systémy silniční dopravy, skripta ČVUT, 2003 Přibyl P., Svítek M.: Inteligentní dopravní systémy, BEN, 2002 Přibyl P.: Inteligentní dopravní systémy, skripta ČVUT, 2004 Tichý T.:Řídicí systémy dopravy Dopravní telematika, ČVUT 2004 Kňákal M. a Krajčír D.: Liniové řízení dopravy na Silničním okruhu kolem Prahy a na D

45 Řízení dopravy Děkuji za pozornost Doc. Ing. Tomáš Tichý,Ph.D. Ing. Vladimír Faltus,Ph.D. Ing. Martin Langr K620 ÚSTAV DOPRAVNÍ TELEMATIKY ČVUT FD, Konviktská 20, Praha 451