MATURITNÍ PRÁCE. Téma: Automatizované řízení městského silničního provozu

Transkript

1 Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola dopravní, Praha 1, Masná 18 Masná 18, Praha 1 Obor vzdělání: M/01 Elektrotechnika MATURITNÍ PRÁCE Téma: Automatizované řízení městského silničního provozu Třída: DPE4 Školní rok: 2014/2015 Filip Došlov

2 Prohlašuji, že maturitní práci jsem vypracoval samostatně na základě uvedeného seznamu použité literatury. Souhlasím, aby tato maturitní práce byla použita k výukovým účelům Vyšší odborné školy a Střední průmyslové školy dopravní, Praha 1, Masná 18. Dne podpis žáka

3 Shrnutí Tato práce pojednává o problematice řízení městských silničních provozů. V první kapitole jsou popsány jednotlivé způsoby řízení dopravních proudů ve městech. V další kapitole se práce zabývá rozdělením dopravního systému města do řídících úrovní a také řízením dopravních uzlů. Ve třetí kapitole jsou popsány různé typy kamerových systémů používaných v dopravní telematice. Čtvrtá kapitola popisuje automatizované řízení dopravy v Praze. V poslední kapitole je navrženo řešení dilema zóny v grafickém návrhovém prostředí LabVIEW. Summary This work is about the problematics of controlling urban transport. There is described each single method of controlling of a traffic flow in the first chapter. In the next chapter there is the partition of ubran traffic system into controlling levels. There is also described the controlling of traffic junctions. In the third chapter there are some videodetection types used in vehicle telematics. In the fourth chapter there is description of the automatical traffic controlling in Prague. I also designed a solution of a dillema zone in the graphical designing enviroment LabVIEW, which is presented in the last chapter.

4 Obsah Úvod Liniové řízení dopravního proudu Řízení zastavováním Řízení změnou jízdních parametrů Řízení navigováním a informováním Informační systém působící na dopravní proud Informační systém působící na individuální vozidlo VICS RDS - TMC Navigační systém působící na dopravní proud Navigační systém působící na individuální vozidlo VNCS Úrovně řízení městského provozu Hierarchie městského silničního provozu První úroveň Druhý stupeň Třetí stupeň Řízení dopravního uzlu Pevný časový plán Časově závislé řízení Dopravně závislé řízení Vybrané způsoby automatického ovládání dopravního uzlu Ovládání prosté Ovládání podle odchylek Adaptivní ovládání Interaktivní ovládání Kamerové systémy SpeedCon, RedCon, GateCon, WeightCon, videodetekce v tunelových systémech SpeedCon RedCon GateCon WeightCon Videodetekce v tunelových systémech Řešení firmy AŽD Řešení firmy ELTODO Automatizovaný systém řízení MSP v Praze, dopravní ústředny ASŘ MSP Sdílení dopravních informací... 20

5 5.2 Řízení dopravy v Praze Návrh softwarového řešení dilema zóny v silniční zabezpečovací technice v prostředí v prostředí LabVIEW Dilema zóna Návrh dilema zóny v prostředí LabVIEW Závěr Použitá literatura

6 Seznam obrázků Obrázek 1 - Světelné signalizační zařízení... 2 Obrázek 2 - Proměnná dopravní značka... 3 Obrázek 3 - Proměnná dopravní značka... 4 Obrázek 4 - Rádiový maják systému VICS... 5 Obrázek 5 - GPS navigace značky GARMIN... 7 Obrázek 6 - Hierarchie městského silničního provozu Obrázek 7 - Ovládání prosté Obrázek 8 - Ovládání podle odchylek Obrázek 9 - Adaptivní ovládání Obrázek 10 - Interaktivní ovládání Obrázek 11 - CCD kamera SpeedCon Obrázek 12 - Rozmístění kamer RedCon na křižovatce Obrázek 13 - Kamera GateCon napojená na automatickou závoru Obrázek 14 - Virtuální smyčky na vozovce tunelu Obrázek 15 - Blokové schéma Jednotného systému dopravních informací JSDI Obrázek 16 - Dilema zóna Obrázek 17 - Čelní panel LabVIEW Dilema zóna Obrázek 18 - Blokové schéma návrhu dilema zóny v prostředí LabVIEW... 24

7 Úvod Se stále se zvyšujícími počty automobilů a nově vystavovaných silničních komunikací se vyskytla otázka jak co nejefektivněji řídit dopravu tak, aby vznikalo co nejmíň dopravních kongescí, zefektivnila se přeprava zboží či aby se snížily dopady na životní prostředí. Těmito problémy se zabývá dopravní telematika a tato práce má za cíl seznámit čtenáře s jejím uplatněním v automatizovaných systémech řízení městského provozu. Především tedy se základními principy řízení městské dopravy a s některými prvky, které do tohoto procesu vstupují. 1

8 1 Liniové řízení dopravního proudu Dopravní proud lze v zásadě řídit čtyřmi možnostmi, a to jak ve městech, tak i v nezastavěných částech obcí. Tyto způsoby řízení jsou zastavování, změna jízdních parametrů, informování a navigování. 1.1 Řízení zastavováním Zastavování vozidel je základní způsob řízení dopravy ve městech. Řízení se uskutečňuje hlavně pomocí světelných signalizačních zařízení (dále jen SSZ) se třemi signálními světly. Signál volno (zelené světlo) dává řidiči vozidla informaci o tom, že může pokračovat v jízdě v daném jízdním pruhu, naopak při signálu stůj (červené světlo) musí vozidlo zastavit. Správná funkce červeného signálního světla je periodicky kontrolována a při poruše svícení přejde návěstidlo dle příslušné normy do režimu blikající žluté světlo nebo přestane svítit úplně. Dále lze řídit dopravní proud pomocí proměnných dopravních značek zákazu vjezdu a mechanických závor. Hlavní nevýhodou řízení zastavováním je vyšší spotřeba paliva způsobená zastavováním a znovu rozjížděním vozidla. Obrázek 1 - Světelné signalizační zařízení 2

9 1.2 Řízení změnou jízdních parametrů Při tomto způsobu řízení vozidlo nezastavuje, ale pouze mění parametry jízdy. Řízení probíhá na základě omezení nebo změny rychlosti. Dále se uplatňují značky jízdy vozidla v přikázaném směru, zákazu předjíždění apod. Mohou být použity i pomocné informační značky varující před příčinou omezení dopravy. Tento systém se využívá jak u liniového řízení na dálnicích, tak i v městských systémech. Obvyklými aktivními prvky u tohoto způsobu řízení jsou proměnné dopravní značky využívající LED diody nebo jiné světelné prvky k předávání informací řidičům. Značky jsou dynamicky řízeny na základě změn jízdních parametrů dopravních proudů. Obrázek 2 - Proměnná dopravní značka 3

10 1.3 Řízení navigováním a informováním Dalším způsobem jak se vyhnout přeplnění silničních komunikací je řízení navigováním a informováním. Tyto duhy řízení využívají ke své funkci změny trasy jízdy vozidel. Rozdíl mezi nimi spočívá v tom, že při informování je řidič informován o současné dopravní situaci a je zcela na něm, zda trasu změní. Naopak při řízení navigováním jsou řidiči předávány striktní informace o změně trasy a musí se tedy jimi řídit. Oba tyto systémy lze aplikovat na celý dopravní proud, nebo pouze na individuální vozidlo. Způsob předávání informací pak záleží právě na tomto rozdělení Informační systém působící na dopravní proud Akčními členy předávající informace jsou u toho systému proměnné informační tabule umístěné v blízkosti vozovky tak, aby předávaly informace řidičům s předstihem, aby mohli včas zareagovat. Tabule se konstrukčně liší podle jejich umístění. Obvykle mají tři řádky textu a jsou doplněny o pole s proměnnými dopravními symboly. Velikost písma tabule zpravidla roste přímo úměrně s omezením rychlosti na dané komunikaci. Informace jsou tabulím předávány z řídící ústředny, která je získává z monitorovacích zařízení rozmístěných po komunikaci. Obrázek 3 - Proměnná dopravní značka 4

11 1.3.2 Informační systém působící na individuální vozidlo VICS VICS (Vehicle Information and Communication System) je japonský systém předávání dopravních informací řidičům. Systém sbírá data z různých středisek např. z ředitelství policie, ministerstva dopravy nebo i od stavebních společností. Dále jsou data poslány do dopravního informačního centra a odtud samotnému řídícímu centru VICS, kde jsou zpracovány podle způsobu předání vozidlům. Přenos může probíhat prostřednictvím infračervených a rádiových majáků nebo pomocí FM rádiových vysílačů. Přijaté informace jsou zobrazeny na displeji uvnitř vozidla Infračervené majáky Majáky jsou instalovány prefekturní policií na portály nad silniční komunikaci. Informace se z nich vyzařují ve formě infračervených paprsků a jsou přijímány projíždějícími pod portálem. Tímto způsobem jsou vozidlu předány informace o dopravní situaci 30 km dopředu a 1 km dozadu Rádiové majáky V tomto případě jsou majáky umístěny na stožárech vedle vozovky tak, aby jejich vyzařovací diagram vytínal co nejvíce z její plochy. Data jsou vysílána ve formě radiových vln a informují řidiče o dopravě až 200 km před ním. Obrázek 4 - Rádiový maják systému VICS 5

12 FM vysílaní. Nejúčinnější způsob informování využívá FM multiplexu v pásmu audio vysílání rádiových stanic. Využívá se tedy i stejných rádiových vysílačů. Při tomto způsobu získává vozidlo informace o dopravě v celé prefektuře, ve které se nachází RDS - TMC V České republice a v celé Evropě se běžně používá systém RDS TMC (Radio Data System Traffic Message Channel) k přenosu krátkých zpráv o dopravní situaci před i během jízdy řidiči. Tento systém je zcela zdarma, jediná investice spočívá v zařízení s modulem TMC (automobilový radiopřijímač, GPS navigace apod.) RDS se obvykle využívá k vysílání názvu stanice a názvu přehrávané skladby. Některé stanice však využívají své pásmo RDS k vysílání nejdůležitějších informací o dopravě ze systému JSDI (Jednotný systém dopravních informací pro ČR). K přenosu dat se využívá fázová modulace PSK. Kvůli nízké přenosové rychlosti se data vysílají pouze jako kódy, kterým se v přijímači TMC přiřadí konkrétní zpráva podle protokolu ALERT-C. Pokud je přijímač součástí osobní GPS navigace, mohou se informace zobrazit na mapovém podkladu podle tzv. lokační tabulky s databází předem definovaných míst, kde by se mohla vyskytnout nějaká dopravní událost. Častěji se však zobrazují jako krátký text na displeji rádia s hlasovým upozorněním Navigační systém působící na dopravní proud Navigace dopravního proudu je uskutečňována prostřednictvím proměnných dopravních značek zakazujících nebo přikazujících jízdu v dané silniční komunikaci. Tento systém se využívá hlavně při odklonu dopravního proudu např. při uzavírce silnice. Dále se kromě odklonu proudu používají značky pro omezení rychlosti nebo zákazu předjíždění. 6

13 1.3.5 Navigační systém působící na individuální vozidlo VNCS V dnešní sobě se čím dál vice můžeme setkat osobními navigačními systémy, které mohou být buď přenosné, nebo vestavené ve voze od výroby. Tyto systémy mají formu displeje s mapou, na které je poloha vozidla vyznačena nejčastěji šipkou orientovanou dle směru jeho jízdy. Navigace rozdělujeme na pasivní a aktivní. Do pasivní navigace zadá řidič cíl cesty, přičemž je následně na mapě vykreslena vzdálenostně nejkratší trasa z jeho aktuální polohy do cílového bodu. U aktivní se bere v potaz i aktuální dopravní situace a na základě těchto informací je trasa přepočtena tak, aby byla co nejkratší časově. Obrázek 5 - GPS navigace značky GARMIN 7

14 Navigační systémy s CD ROM Jedná se o pasivní navigační systém, kdy digitalizovaná mapa je uložena na disku CD, které je kompatibilní s vestavěnými navigacemi různých výrobců. Poloha je pak zobrazena na displeji ve voze na základě údajů GPS Navigační systémy s CD ROM + RDS-TMC V tomto případě je pasivní navigace doplněna o dopravní informace ze služby RDS-TMC. Řidič má tedy možnost se díky těmto informacím vyhnout různým dopravním komplikacím Centralizované navigační systémy Z řídícího centra jsou v pravidelných intervalech vysílány doporučené trasy. Obsluhou více vozidel nadřazeným výpočetním systémem je zajištěno jejich optimální rozložení po silničních komunikacích. Přenos dat je zprostředkován DSRC (Dedicated short-range communications) vysílači v blízkosti vozovky, nebo je realizován pomocí datové služby GPRS. 8

15 2 Úrovně řízení městského provozu 2.1 Hierarchie městského silničního provozu Z hlediska dopravní telematiky je městská architektura řízení dopravy rozdělena na menší celky dle polohy koncových zařízení nebo podle použitých technologií. Obvykle je navržena třístupňová hierarchie, kdy každý vyšší stupeň v sobě koncentruje řízení více stupňů nižších První úroveň Nejnižší stupeň v hierarchii dopravních systémů je tvořen dopravními uzly. Jedná se o malý, uzavřený systém tvořený dopravními detektory nebo akčními členy řízení dopravy (světelná návěstidla, značky apod.). Mezi jednotlivými uzly nebo mezi konkrétním uzlem a nadřazeným stupněm jsou definovány komunikační vazby. Typickým příkladem jsou světelná signalizační zařízení na křižovatkách Druhý stupeň Jednotlivé dopravní uzly jsou soustředěny v dopravní oblasti dvěma způsoby. Buď jako topologické celky, kdy uzly jsou tvořeny stejnou technologií a mohou být umístěny kdekoli ve městě (dopravní řadiče se vzájemnými vazbami), nebo jako topologické celky ve vymezené části města (např. tunelové systémy). Dopravní oblasti jsou navrženy na základě důkladné analýzy dopravním expertem. Pro každou z nich je pak zřízeno úrovní řídící centrum propojené s vyšším stupněm řízení. 9

16 2.1.3 Třetí stupeň Poslední a nejvyšším stupněm je dopravní útvar, ve kterém je sjednoceno několik dopravních oblastí a který stanovuje integrovaný systém řízení dopravy ITM. Důležitým předpokladem je, že jakákoliv informace musí být dostupná v libovolném místě sítě. Současně jsou integrovány i systémy pro řízení v mimořádných situacích (nehody apod.). Dopravní útvar je řízen automaticky a je doplněn i o manuální vstup Obrázek 6 - Hierarchie městského silničního provozu 10

17 2.2 Řízení dopravního uzlu Dopravní uzly jsou řízeny prostřednictvím dopravních řadičů světelných signalizačních zařízení. Ty jsou podle kategorie řízení doplněny o dopravní detektory. Akčními členy jsou pak již zmíněná světelná návěstidla, která informují jak vozidla, tak i chodce na přechodu Pevný časový plán V tomto případě je navržen pevný signální plán návěstidel na základě historických dat o intenzitě dopravy v daném úseku nebo na základě zkušeností dopravního experta. Pro konkrétní SZZ je vypočtena optimální délka signálu Volno spolu s délkou cyklu SSZ (všechny světelné příkazy) Časově závislé řízení Hlavní nevýhodou pevných časových plánů je jejich nereagování na špičkové zatížení. Proto bylo navrženo časově závislé řízení, kdy pro každou denní dobu je vytvořen jiný signální plán. Z dopravní ústředny lze tedy měnit program dopravního řadiče v reakci na předem nastavené dopravní podmínky např. na ranní špičku či odpolední sedlo Dopravně závislé řízení Tento způsob řízení ke své funkci využívá dopravní detektory většinou tvořené indukčními smyčkami, které jsou umístěny pod povrchem vozovky. Obvykle se před SSZ umisťují dva detektory - prodlužovací a výzvový. Z nich potom získává data program v dopravním řadiči a podle daných algoritmů prodlužuje délku fází nebo mění jejich pořadí. Prodlužovací detektor je umístěn zhruba m před Stop linií. Podle časových odstupů mezi jednotlivými vozidly nebo podle času, které jedno vozidlo stráví nad detektorem, prodlužuje dobu trvání signálu volno. V těsné blízkosti před Stop linií nebo v malé vzdálenosti od ní je umístěn výzvový detektor. V případě jeho obsazení je do signálního plánu vložena fáze na výzvu. 11

18 3 Vybrané způsoby automatického ovládání dopravního uzlu Existuje několik druhů ovládání dopravních uzlů. Nejčastěji se jedná o způsob, kterým řadič SZZ reaguje na dopravní situaci na křižovatce. 3.1 Ovládání prosté V tomto případě řadič ovládá uzel resp. křižovatku na základě vstupních hodnot z dopravních detektorů, které jsou umístěny před ní. Pokud tedy řadič zaznamená větší množství vozidel nahromaděných před křižovatkou, může např. prodlužovat délku fáze. Jelikož ale nemá informace o situaci za návěstidlem, může se stát, že se vozidla začnou kumulovat za křižovatkou. Obrázek 7 - Ovládání prosté 12

19 3.2 Ovládání podle odchylek U tohoto způsobu je detektor (např. indukční smyčka) umístěný za sledovaným uzlem jako zpětná vazba. Snímač zaznamenává výstupní hodnoty dopravního uzlu (křižovatky) a ty jsou pak v řadiči porovnány s hodnotami požadovanými dle signálního plánu. Uzel je potom řízen na základě odchylek těchto dvou hodnot. Obrázek 8 - Ovládání podle odchylek 3.3 Adaptivní ovládání Principem adaptivního ovládání je, že řadič pracuje v sekundovém rastru tj. v reálném čase s hodnotami dopravních detektorů umístěných před i za sledovaným uzlem. Z těch je vyhodnocena aktuální dopravní situace, pro kterou jsou po delším časovém úseku (15 30 min) optimalizovány regulovatelné parametry signálního plánu (délka fáze, offset apod.). Tento způsob je tedy schopný se učit a trvale adaptovat novým dopravním podmínkám s cílem zachování nebo zlepšení kvality dopravy. Obrázek 9 - Adaptivní ovládání 13

20 3.4 Interaktivní ovládání Modely řízení v reálném čase mohou selhat v případě dopravního excesu (např. dopravní nehoda). Pro takovéto situace je interaktivní ovládání doplněno o řídící vstup dopravního experta z dopravní ústředny. Ten může na základě monitorování uzlu ovládat jeho řízení podle svých znalostí a zkušeností tak, aby zabránil dopravním kongescím ve všech směrech uzlu. Obrázek 10 - Interaktivní ovládání 14

21 4 Kamerové systémy SpeedCon, RedCon, GateCon, WeightCon, videodetekce v tunelových systémech 4.1 SpeedCon Kamerový systém SpeedCon umožňuje automatické rozpoznávání registračních značek pojíždějících vozidel až do rychlosti 200 km/h. CCD snímač v kamerách je nasměrován na hlídaný úsek a při průjezdu vozidel v reálném čase pořizuje jejich snímky. Z vhodného snímku je pak na základě umělé inteligence detekována registrační značka, která se převede do textové podoby. Poté je značka porovnána s centrálním registrem motorových vozidel, databází odcizených vozidel a vozidel v pátrání. Pokud je detekováno zcizené vozidlo, odešle se informace dispečerskému stanovišti. Podle požadavku může být informace zaslána i mobilní policejní hlídce. Systém je taky schopný kontrolovat jízdu osobních vozidel v autobusových pruzích a v tramvajových pásech, nebo může provádět dohled v systému elektronického mýtného. V takových případech je postup vyhodnocení stejný. V kombinaci s dalšími snímači lze dále snímat např. rychlost, váhu nebo i výšku projíždějících vozidel. Obrázek 11 - CCD kamera SpeedCon 15

22 4.2 RedCon Redcon je systém automatického vyhodnocení jízdy na signál Stůj. Princip činnosti je založen, obdobně jako u SpeedConu na rozpoznávání registračních značek. Používá se stejný CCD snímač, který pořídí snímek značky vozidla projíždějícího křižovatku na červenou rychlostí až do 200km/h. Značka je pak opět stejným algoritmem převedena na text a společně s datem, časem, místem přestupku a s fotografií se pošle pomocí GSM technologií na dispečerské stanoviště, kde se informace dále zpracují. Pro vyhodnocení přejetí na červenou se pro každý pás využívají informace ze dvou kamer. Přehledová kamera snímá celou situaci na křižovatce z pohledu vjezdu do křižovatky. Detailní kamera snímající značku se umisťuje proti směru čelního pohledu vozidla. Obrázek 12 - Rozmístění kamer RedCon na křižovatce 16

23 4.3 GateCon Systém kamerové video detekce GateCon využívá rozpoznávání registračních značek k evidování a ovládání vjezdů i výjezdů vozidel z parkovišť, garáží a jiných střežených objektů. Skládá se z kamery a vyhodnocovacího počítače se softwarem pro ovládání závor či bran. Kamera umístěná před vjezdem snímá značku vozidla. Ta se opět převede na textovou informaci, kterou počítač porovná s interní databází. V případě shody je vozidlu umožněn vjezd do objektu resp. i výjezd. Obrázek 13 - Kamera GateCon napojená na automatickou závoru 4.4 WeightCon Dalším kamerovým systémem od firmy AŽD Praha je systém dynamického vážení vozidel WeightCon. Jeho hlavní využití spočívá v kontrole hmotnostních limitů nákladních vozidel. Je nutná instalace snímačů průjezdu vozidel k jejich oddělení za sebou. Vážení probíhá prostřednictvím 6 až 8 piezoelektrických snímačů umístěných pod povrchem vozovky, které snímají mechanický tlak vyvolaný hmotností vozidla. Snímači se počítají i jednotlivé nápravy vozidla. Z těchto hodnot je pak ve vyhodnocovací jednotce určena kategorie konkrétního vozidla a jeho případné přetížení. V tomto případě je sejmuta značka vozidla, která je spolu s informacemi o přestupku bezdrátově odeslána mobilní policejní hlídce. 17

24 4.5 Videodetekce v tunelových systémech V České republice jsou tunely pozemních komunikací rozděleny do tří bezpečnostních tříd TA, TB a TC podle jejich délky a charakteru provozu. Každá třída má dle normy ČSN definované technologické vybavení, které musí obsahovat. Součástí toho vybavení u kategorií TA a TB jsou i systémy tunelové videodetekce Řešení firmy AŽD Praha Firma AŽD Praha nabízí sadu technologického vybavení pro tunely označovanou jako Tunelové systémy jejíž součástí je kromě řídících a informačních systémů spolu se zabezpečovacími prvky i systém tunelové videodetekce. Ten se skládá z již popsaných kamerových systémů a dalších speciálních funkcí. Pomocí kamer se tedy kontroluje povolená hmotnost vozidel, jejich výška, nebo zda se nejedná o zcizená vozidla podle policejního registru odcizených vozidel. Také lze detekovat vozidla přepravující nebezpečný náklad na základě jejich bezpečnostních oranžových značek ADR. Jejich rozpoznávání je založeno na stejném principu jako v případě registračních značek. Snímek s tabulkou se algoritmem převede na text, ze kterého je vyhodnocen druh převážené látky a její potenciální nebezpečí v případě nehody vozidla v tunelu. Součástí videodetekce je i systém měření úsekové rychlosti MUR-07. Ten využívá snímky zde dvou kamer zaměřených na přesně definovaný úsek vozovky. Z časového rozdílu pořízení snímku z každé kamery a ze vzdálenosti mezi nimi se vypočítá průměrná rychlost vozidla. 18

25 4.5.2 Řešení firmy ELTODO Další kamerový systém pro využití v tunelech nabízí i firma ELTODO. Jejich řešení se od AŽD Praha liší v použité technologii. Zde se využívají videodetekční karty VIP-T vyvinuté americkou firmou Traficon. Celý prostor tunelu je monitorován digitálními kamerami. Procesorová jednotka uvnitř karty analyzuje snímky vozovky, která je na snímcích rozdělena do virtuálních smyček. Ty slouží jako detekční oblasti a v případě změny některé z nich způsobené dopravní nehodou či jiným incidentem je tato změna vyhodnocena speciálními algoritmy podle jejího charakteru. Po vyhodnocení je informace o druhu události, pozici v tunelu a času předána řídícímu sytému prostřednictvím Ethernetu. Detekovat lze různé druhy událostí např. jízdu v protisměru, zastavení vozidla, chodce nebo dokonce i kouř v tunelu. Obrázek 14 - Virtuální smyčky na vozovce tunelu 19

26 5 Automatizovaný systém řízení MSP v Praze, dopravní ústředny ASŘ MSP 5.1 Sdílení dopravních informací V České republice je doprava řízena na základě Jednotného systému dopravních informací JSDI. Ten zajišťuje sběr a zpracování dopravních informací tak, aby všechna data o dopravě na území ČR byla dostupná z jednoho místa, kterým je Národní dopravní informační centrum (dále jen NDIC). V Praze pro sběr dopravních informací pracuje samostatné Dopravní informační centrum Praha (dále jen DIC Praha). To sleduje dopravní informace na zhruba osmdesáti úsecích pozemní komunikace v Pražské metropoli. Předmětem informací jsou nehody, uzavírky nebo třeba poruchy signalizačních zařízení. Zdroji dat pro DIC Praha jsou např. dopravní detektory, dohledové kamerové systémy, řídicí systémy tunelů a další telematické systémy. Informace se získávají i od různých organizací a institucí. Sem mohou patřit např. silniční správní úřady, Policie ČR, hasičský záchranný sbor nebo i provozovatelé inženýrských sítí. DIC Praha úzce spolupracuje a sdílí data s NDIC, přičemž má hlavní odpovědnost za sběr, aktualizaci a vyhodnocení dopravních informací z Prahy Obrázek 15 - Blokové schéma Jednotného systému dopravních informací JSDI 20

27 5.2 Řízení dopravy v Praze Samotná pražská doprava je řízena prostřednictvím řídích ústředen, které sdílejí informace o dopravě se systémem DIC Praha a tedy i s NDIC. V Praze v současnosti pracuje Hlavní dopravní řídicí ústředna (HDŘÚ), jedenáct oblastních dopravních ustředěn a Řídící centrum silničního okruhu kolem Prahy (ŘC SOKP), které zajištuje řízení a dohled v Lochkovském tunelu a v celém Pražském okruhu. Od roku 2007 V Praze probíhá obnova starých a výstavba nových SSZ, která by měla trvat až do roku SSZ spolu s dopravními detektory a kamerami se připojují k nově zrekonstruovaným oblastním řídícím ústřednám, které jsou hierarchicky propojené s Hlavní dopravní řídící ústřednou v ulici Na Bojišti. Tím je zajištěno řízení dopravy v celé metropoli z jediného místa. Řídicí systém hlavní ústředny zajištuje sběr informací z celé dopravní sítě Prahy, které zpracuje, vyhodnotí a následně zobrazí na velkoplošném monitorovacím zařízení. To umožňuje zobrazit mapový podklad se stavy všech SSZ, videa z dopravních kamer v reálném čase nebo třeba detaily konkrétních křižovatek a jejich pásové diagramy světelných příkazů. Dále systém automaticky reaguje na danou situaci dopravy prostřednictvím tzv. řídícího scénáře, jehož dílčí kroky mění parametry SSZ, proměnných dopravních značek a zařízení pro provozní informace tak, aby se zachovala plynulost dopravy. Obsluhu ústředny zajišťují příslušníci Policie ČR, kteří v případě potřeby mohou pomocí interaktivního ovládání systému měnit parametry signálních plánů řadičů křižovatek podle svého uvážení. 21

28 6 Návrh softwarového řešení dilema zóny v silniční zabezpečovací technice v prostředí v prostředí LabVIEW 6.1 Dilema zóna Dilema zóna je úsek před křižovatkou, ve kterém vozidlo při změně světelného signálu zelená na signál žlutá nemůže bezpečně zastavit, aniž by např. nebylo ohroženo srážkou s vozidlem za ním. Současně ale nemůže stávající rychlostí stihnout projet křižovatkou na signál žlutá, která je v ČR stanovena na 3 sekundy. Řidič v dilema zóně tedy musí zrychlit tak, aby neprojel křižovatku na signál červená. Její délka závisí na omezení rychlosti v úseku, ve kterém se křižovatka nachází. Obrázek 16 - Dilema zóna 22

29 6.2 Návrh dilema zóny v prostředí LabVIEW Grafické vývojové prostředí LabVIEW umožňuje navrhnout a otestovat vlastní elektronické systémy za použití různých virtuálních prvků. Pro účely svého řešení jsem použil matematické a logické prvky jako závislostní prvky. Základem blokového diagramu je smyčka For s deseti cykly o délce 1500 milisekund. Uvnitř smyčky jsou dva paralelně pracující obvody, které na sebe navazují až v koncových bodech. První obvod simuluje signální plán SSZ, přičemž každému světelnému signálu jsou pomocí komparačního prvku Equal a smyčkového opakovače přiřazené určité cykly smyčky. Logické závislosti jsou provedeny hradly OR tak, aby odpovídali skutečné posloupnosti signálů SSZ. Ty jsou pak reprezentovány barevnými LED diodami, které jsou koncovými body celého obvodu. Tím, že jsou signálu žlutá přiřazeny dva cykly, je zajištěna jeho stanovená délka tří vteřin. Druhý obvod simuluje samotný průjezd vozidla dilema zónou, kdy na SSZ svítí příkaz žlutá. Zde se již do funkce zapojují vstupní prvky. Pomocí logických operátorů AND jsou definované podmínky (poloha a rychlost), které musejí být současně splněny, aby vozidlo mohlo bezpečně projet křižovatkou. Obrázek 17 - Čelní panel LabVIEW Dilema zóna 23

30 Poloha vozidla je řešena pomocí přepínatelných tlačítek se dvěma stavy - sepnuto a rozepnuto, přičemž sepnutý stav simuluje pozici vozidla v dané části ramene křižovatky. Rychlost se nastavuje prostřednictvím otočného knoflíku, jehož nejnižší hodnota je právě 40 km/h z důvodu jednoduchosti simulace. Prahová rychlost průjezdu (70 km/h) je dána konstantou, která se porovnává s nastavenou rychlostí prostřednictvím prvku Greater. Průjezd vozidla je tedy možný jestliže je rychlost vozidla větší než 70 km/h a nachází se v dilema zóně, nebo může být i za ní v bodě B. V tom případě ale nezáleží na jeho rychlosti, pokud je alespoň 40 km/h nebo víc, a přesto projede. Vozidlo nemůže projet a musí zastavit, pokud je v bodě A ať je jeho rychlost jakákoliv, nebo pokud je v dilema zóně a jeho rychlost je menší než 70 km/h. Mezi oběma obvody je vytvořena závislost pomocí hradla OR tak, že pokud je první obvod ve stavu žlutá, rozsvítí se jedna ze dvou diod Vozidlo projede nebo Vozidlo neprojede, podle nastavených podmínek druhého obvodu. Obrázek 18 - Blokové schéma návrhu dilema zóny v prostředí LabVIEW 24

31 Závěr Cílem této práce bylo popsat různé způsoby řízení dopravy ve městech a některé prostředky pro jeho realizaci, a to jak z hardwarového, tak i ze softwarového hlediska. Dále zde bylo míněno vysvětlit, jak tyto prostředky komunikují spolu navzájem ale i s lidmi, které je obsluhují. Podle autorova názoru je model řízení městské dopravy velice komplexní systém. Při jeho návrhu je nutné mít dostatečné znalosti a zkušenosti a vzhledem k tomu, že vývoj telematických systémů jde stále kupředu, i jakýsi přehled o moderních technologii, které se používají nejen u nás v České republice, ale i všude ve světě. Děkuji L. Harwotovi za poskytnuté materiály a jeho pomoc při tvorbě této práce. 25

32 Použitá literatura 1. PŘIBYL, Pavel a Miroslav SVÍTEK. Inteligentní dopravní systémy. 1. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2001, 543 s. ISBN HARWOT, L., Přednášky a prezentace zabezpečovací techniky, Praha: 2015, VOŠ a SPŠD Masná 3. AŽD PRAHA S.R.O. AŽD Praha [online] [cit ]. Dostupné z: 4. ELTODO A.S. ELTODO [online] [cit ]. Dostupné z: 5. CROSS ZLÍN A.S. CROSS Zlín: Technologie pro silniční dopravu [online] [cit ]. Dostupné z: 6. How VICS works [online]. [2013] [cit ]. Dostupné z: 7. ŘEDITELSTVÍ SILNIC A DÁLNIC ČR. Dopravní info [online] [cit ]. Dostupné z: 8. ŠŮSTEK, Miroslav a Martin ŠKODÁČEK. Technologické vybavení tunelů na Pražském okruhu. ASB: architektura - stavebnictví - bydlení [online]. Praha: Jaga Media, 2011 [cit ]. Dostupné z: