ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

FAKULTA DOPRAVNÍ

Bakalářská práce

VYUŽÍTÍ APLIKACÍ SMART CITIES K OPTIMALIZACI DOPRAVNÍHO PROUDU VE MĚSTECH

Tomáš Jizba

Praha 2014

4

Poděkování

Chtěl bych poděkovat všem, jejichž rady mi byly nápomocny při tvorbě této bakalářské práce, zvláště pak Ing. Zdeňkovi Lokajovi, Ph.D. za cenné rady a odborné vedení práce. Dále bych chtěl poděkovat svým rodičům a všem blízkým, kteří mě podporovali nejenom při tvorbě této práce, ale po celou dobu mého studia. Čestné prohlášení

Prohlašuji, že jsem tuto písemnou studii bakalářské práce vypracoval samostatně, pouze za

odborného vedení vedoucího práce Ing. Zdeňka Lokaje, Ph.D.

Dále prohlašuji, že veškeré podklady a zdroje, ze kterých jsem čerpal, jsou uvedeny v seznamu

použité literatury v souladu s Metodickým pokynem o etické přípravě vysokoškolských

závěrečných prací.

Nemám závažný důvod proti užívání tohoto školního díla ve smyslu § 60 Zákona č. 121/2000 Sb.,

o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů

(autorský zákon).

Tomáš Jizba

V Praze dne ....................................... podpis ..................................

5

Abstrakt

Autor: Tomáš Jizba

Název bakalářské práce: Využití aplikací Smart Cities k optimalizaci dopravního proudu ve

městech

Škola: České vysoké učení technické v Praze, Fakulta dopravní

Rok vydání: Praha 2014

Počet stran: 80

Předmětem bakalářské práce „Využití aplikací Smart Cities k optimalizaci dopravního proudu ve městech“ jsou „chytrá“ města s bližším zaměřením na jejich podmnožinu, kterou je doprava a mobilita. Tato práce podává přehled o některých realizovaných a připravovaných projektech z oblasti „chytré“ dopravy v evropském měřítku společně se stručným technickým řešením. Dále je zde provedena bližší analýza dopravních datových zdrojů ovlivňujících pohyb vozidel v městské síti, shrnuta je zde i problematika sběru dopravních dat a zmíněn je i potenciál JSDI v oblasti integrace dat. Další část této práce cílí na kooperativní systémy, jejich architekturu, přenosové technologie a klíčové aplikace. Závěr práce tvoří návrh „chytrého“ parkovacího systému s popisem jednotlivých komponent a závěrečným zhodnocením tohoto smart řešení.

Klíčová slova:

Smart Cities, Smart Transport, NDIC, JSDI, FCD, V2X, Kooperativní systémy, DSRC 5,9, OBU, RSU,

TMC, LTE, Smart parking, XBee

6

Abstract

Author: Tomáš Jizba

Name of bachelor thesis: Usage of Smart Cities application for optimization of traffic flow in the

cities

School: Czech Technical University in Prague, Faculty of Transportation Sciences

Year of Publication: Prague 2014

Pages: 80

The subject of the bachelor thesis „Usage of Smart Cities application for optimization of traffic flow in the cities“ are smart cities with a closer focus on their subset which is a transport and mobility. This paper gives an overview of some of realized and planned projects in the area of smart transport at European scale, together with a brief technical solution. There is also a closer analysis of traffic data sources that influencing the movement of vehicles in urban network. The issue of collecting traffic data and the potential of JSDI in data integration are also a part of this paper. Another part of this work is aimed at cooperative systems, architecture, transfer technology and key applications. The thesis concludes the proposal for a smart parking system with a description of each component and the final evaluation of this smart solution.

Key words:

Smart Cities, Smart Transport, NDIC, JSDI, FCD, V2X, Cooperative systems, DSRC 5,9, OBU, RSU,

TMC, LTE, Smart parking, XBee

7

Obsah

Seznam použitých zkratek 9

Seznam obrázků a tabulek 14

Seznam obrázků .............................................................................................................. 14

Seznam tabulek ............................................................................................................... 15

1 Úvod 16

1.1 Předmluva ......................................................................................................... 16

1.2 Cíl práce ............................................................................................................. 17

2 Realizované a připravované projekty Smart Cities v ČR a Evropě z hlediska dopravy 18

2.1 Úvod do problematiky ....................................................................................... 18

2.2 Obecné problémy měst ..................................................................................... 18

2.3 Doprava a město ............................................................................................... 19

2.4 Realizované a připravované projekty smart transport ...................................... 20

2.4.1 Eindhoven ..................................................................................................... 20

2.4.2 Stockholm ..................................................................................................... 21

2.4.3 Santander ...................................................................................................... 21

2.4.4 Halle .............................................................................................................. 25

2.4.5 COOPERS ....................................................................................................... 27

2.4.6 Vídeň ............................................................................................................. 29

2.4.7 Plzeň ............................................................................................................. 31

2.4.8 Zlín ................................................................................................................ 34

3 Dopravní datové zdroje s působením na dopravní proud v městských aglomerací 37

3.1 Úvod do problematiky dopravních dat .............................................................. 37

3.2 Technologie sběru dat ....................................................................................... 37

3.2.1 Mýtný systém ................................................................................................ 37

3.2.2 CFCD – SIM Flow ........................................................................................... 38

3.2.3 GFCD – GPS Floating Car Data ....................................................................... 40

3.2.4 Shrnutí problematiky sběru dat .................................................................... 40

3.3 Možnosti řízení dopravního proudu .................................................................. 41

3.3.1 Řídicí dopravní systémy ................................................................................ 41

3.3.2 Informační dopravní systémy ........................................................................ 42

3.4 JSDI .................................................................................................................... 50

3.4.1 NDIC .............................................................................................................. 53

8

4 Vozidlo v konceptu Smart city 54

4.1 Úvod .................................................................................................................. 54

4.2 Architektura systému ........................................................................................ 54

4.2.1 TMC ............................................................................................................... 55

4.2.2 OBU ............................................................................................................... 55

4.2.3 RSU................................................................................................................ 57

4.3 Přenosové technologie ...................................................................................... 58

4.3.1 CALM ............................................................................................................. 59

4.3.2 DSRC 5,9 ........................................................................................................ 59

4.3.3 LTE a LTE-A .................................................................................................... 60

4.3.4 Shrnutí přenosových technologií .................................................................. 61

4.4 V2X aplikace ...................................................................................................... 62

4.4.1 Bezpečnostní aplikace ................................................................................... 62

4.4.2 Aplikace pro dopravní efektivitu ................................................................... 63

4.4.3 Infotainment ................................................................................................. 64

4.5 Shrnutí postavení vozidla v chytrých městech .................................................. 65

5 Aplikace SMART PARKING 67

5.1 Popis systému.................................................................................................... 67

5.2 Realizace systému ............................................................................................. 68

5.2.1 Detektory ...................................................................................................... 68

5.2.2 Směrovací kolektory ...................................................................................... 69

5.2.3 Master kolektor ............................................................................................ 70

5.2.4 XBee .............................................................................................................. 72

5.3 Zhodnocení návrhu ........................................................................................... 74

5.4 SWOT analýza návrhu ........................................................................................ 75

6 Závěr 76

7 Použité zdroje 77

9

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK

Zkratka Český význam Anglický význam

3GPP

Asociace sdružující 6 tlk asociací z celého

světa, jejímž cílem je vytvářet standardy pro

efektivní fungování 3G mobilních sítí

The 3rd Generation Partnership

Project

ABS Systém aktivní bezpečnosti vozidla zabraňující

zablokování kol při brždění Anti-lock Brake System

AC Střídavý proud Alternating Current

AIT Rakouská technologická společnost Austrian Institute of Technology

Alert-C Evropský standard pro výměnu dopravních

informací skrze RDS-TMC

AODV Směrovací protokol v sítích XBee Ad-hoc On-demand Distance Vector

AP Přístupový bod Access Point

ARN Mezinárodní letiště Arlanda Arlanda Airport

ASFiNAG Rakouská dálniční společnost

Die Autobahnen- und

Schnellstraßen-Finanzierungs

Aktiengesellschaft

AT Kód Rakouska Austria

AU Aplikační jednotka Aplication Unit

BCU Základnová řídící jednotka Base Control Unit

BE Kód Belgie Belgium

BIM Komponenta OBU zajišťující spojení s

back-end infrastrukturou Back-end Integration Manager

BMW Německá automobilka Bayerische Motoren Werke AG

BT Bluetooth

BTS Systém základnových stanic sítě GSM Base Station S(ubs)ystem

CALM Rodina standardů pro rozsáhlá a střední

komunikační řešení

Communications access for land

mobiles

CAM Periodicky vysílané zprávy Cooperative Awarness Message

CAN Sběrnice pro vnitřní komunikační síť senzorů

a funkčních jednotek ve vozidle Controller Area Network

CCTV Uzavřený televizní okruh Closed Circuit TV

CDMA Kódový multiplex Code Division Multiple Access

CDS Centrální Datový Sklad

CEPK Centrální Evidence Pozemních Komunikací

CFCD Technologie monitoringu mobilního zařízení

v buňkové GSM síti Cellular Floating Car Data

CCH Kontrolní kanál Control Channel

CME CALM řídící jednotka CALM Management Entity

CO Oxid uhelnatý Carbon monoxide

10

CO2 Oxid uhličitý Carbon dioxide

COOPERS Výzkumný projekt zaměřený na kooperativní

systémy

Cooperative Systems for

Intelligent Road Safety

CSC COOPERS řídící středisko COOPERS Control Centre

CSMA/CA Metody s vícenásobným přístupem a

nasloucháním nosné

Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

ČHMÚ Český hydro-meteorologický úřad

ČR Česká republika

ČRo3 Český rozhlas 3

D2D Přímá komunikace zařízení-zařízení Device-To-Device

DE Kód Německa Deutschland

DENM Zprávy vyvolané určitou událostí Decentralised Environmental

Notification Messages

DIC Dopravní Informační Centrum

DIN 1451 Font patřící do rodiny písem Sans-serif

DSRC Dedikovaná komunikace s krátkým dosahem Dedicated Short Range

Communications

DSZO Dopravní společnost Zlín-Otrokovice

eCall Automatické tísňové volání Emergency Call

ECU Řídící jednotka vozidla Electronic Controll Unit

EDR Zvýšená rychlost přenosu technologie bluetooth

Enhanced Data Rate

EGNOS Evropská geostacionární navigační

služba

European Geostationary

Navigation Overlay Service

EPIS Palubní počítač vozidel MHD

ESP Elektronický stabilizační program Electronic Stability Program

ETC Elektronické mýto Electronic Toll Collection

ETSI Evropský institut pro telekomunikační normy European Telecommunications Standards Institute

EU Evropská unie European Union

FCD Data od plovoucích vozidel Floating Car Data

FFD Zařízení s plnou funkcionalitou Full Functionality Device

FP6 6. rámcový program EU Framework Programme 6

FP7 7. rámcový program EU Framework Programme 7

GFCD Technologie monitoringu mobilního zařízení

pomocí integrované GPS jednotky GPS Floating Car Data

GI Ochranný interval Guard Interval

GNSS Globální navigační satelitní system Global Navigation Satellite

System

GPRS Paketový radiový přenos dat General Packet Radio Service

GPS Globální poziční systém Global Positioning System

GSM Globální systém pro mobilní komunikaci Groupe Spécial Mobile

GSP Projekt preference MHD využívající systém Galileo Signal Priority

11

Galileo

HMI Rozhraní člověk-stroj Human-Maschine Interface

HZS ČR Hasičský záchranný sbor ČR

I2V Komunikace infrastruktura-vozidlo Infrastructure-To-Vehicle

IBIS Datová sběrnice

IBM Přední společnost v oboru informačních

technologií

The International Bussiness

Machines Corporation

ICS TMC ITS Central Station

ICT Informační a komunikační technologie Information and Communication

Technologies

IDOS Informační Dopravní Systém

IEEE Profesní sdružení elektrických a

elektronických inženýrů

Institute of Electrical and

Electronics Engineers

IoT Internet věcí Internet of Things

IPv6 Internetový protokol verze 6 Internet Protocol version 6

IrDA Komunikační infračervený port Infrared Data Association

IRS RSU ITS Road-Side Station

ISM Pásmo pro rádiové vysílání v oborech průmyslovém, vědeckém a zdravotnickém

Industrial, Scientific and Medical

ISO Mezinárodní organizace pro normalizaci International Organization for

Standardization

IT Kód Itálie Italy

ITS Inteligentní dopravní systémy Inteligent Transport System

IVS OBU ITS Vehicle Station

JSDI Jednotný systém dopravních informací

LAN Počítačovou síť pokrývající malé geografické území

Local Area Network

LCD Display z tekutých krystalů Liquid Crystal Display

LDM Komponenta OBU pro uložení kontextových

zpráv Local Dynamic Map

LED Dioda emitující světlo Light-Emitting Diode

LPU Místní procesorová jednotka Local Processor Unit

LTE Vysokorychlostní mobilní technologie pro

přenos dat Long Term Evolution

LTE - A Vylepšení mobilní technologie pro přenos dat

LTE Long Term Evolution – Advanced

MAC Jedinečný identifikátor síťového zařízení Media Access Control

MB Megabajt Megabyte

MDČR Ministerstvo dopravy ČR

MHD Městská hromadná doprava

MIMO

Matematický model pro multi-anténní

komunikační systémy (více vstupů – více

výstupů)

Multiple Input Multiple Output

MMS Multimediální zprávy Multimedia Messaging Service

12

MOTION Metoda optimálního řízení proudu

dopravními signály

Method for the Optimalization of

Traffic signals In On-line

controlled Networks

NDIC Národní dopravní informační centrum

NL Kód Nizozemska Netherlands

NO2 Oxid dusičitý Nitrogen dioxide

NTC Rakouský nezávislý statutární orgán regulující

silniční, železniční a kombinovanou dopravu National Transport Comission

NWT Komponenta OBU poskytující síťové a

směrovací služby Network and Transport

NXP Výrobce polovodičových součástek NXP Semiconductors

O3 Ozón Trioxygen

OBE Palubní vybavení On-Board Equipment

OBU Palubní jednotka On-Board Unit

OFDM Ortogonální multiplex s kmitočtovým dělením Orthogonal Frequency Division

Multiplexing

OS Operační systém Operating System

OTAP Koncept bezdrátového programování Over-The-Air Programming

P&R Systém parkovacích kapacit Park and Ride

PAN Osobní síť s malým dosahem Personal Area Network

PC Osobní počítač Personal Computer

PER Počet chybně přijatých paketů Packet Error Rate

PIT Proměnná informační tabule

PMDP Plzeňské městské dopravní podniky

PPP Spolupráce veřejného a soukromého sektoru Public-Private Partnership

PVC Polyvinyl-chlorid

QAM Kvadraturní amplitudová modulace Quadratur Amplitude Modulation

QoS Kvalita služeb Quality of Service

RAM Paměť s přímým přístupem Random-Access Memory,

RDS-TMC Rozhlasové vysílání s přenosem digitálních

signálů

Radio-Data System-Traffic

Message Channel

RFD Zařízení s redukovanou funkcionalitou Reduced Functionality Device

RFID Identifikace na rádiové frekvenci Radio Frequency Identification

RISC Procesor s redukovanou instrukční sadou Reduced Instruction Set

Computing

RJ 45 Typ kabelového konektoru

RODOS Projekt Rozvoj DOpravních Systémů

RPP OBU využívající systém Galileo Robust Positioning Prototype

RS 232/485 Standardy sériové komunikace

RSSI Souhrn síly přijatého signálu Received Signal Strength Indication

RSU Infrastrukturní komunikační jendotka Road-Side Unit

ŘSD ČR Ředitelství silnic a dálnic ČR

13

SAP Informační systém německé společnosti

Systeme, Anwendungen,

Produkte in der

Datenverarbeitung

SAP Místo poskytování služby Service Access Point

SCATS Systém řízení dopravy Sydney Coordinated Adaptive

Traffic System

SCOOT Systém řízení dopravy Split Cycle Offset Optimalization

Technique

SCH Synchronní kanál Synchronous Channel

SimTD Německý projekt vyvíjející univerzální telematickou platformu

Sichere Intelligente Mobilität – Testfeld Deutschland

SMS Služba krátkých textových zpráv Short Message Service

SNRA Švédská národní správa silnic Swedish National Road

Administration

SPAT Komponenta OBU pro uložení kontextových

zpráv Signal Phase and Time

SSÚD Středisko Správy a Údržby Dálnic

SSZ Světelné signalizační zařízení

TCC Řídící dopravní centrum Traffic Control Centre

TDMA Deterministická metoda přístupu k médiu pro

sdílené sítě Time Division Multiple Access

TMC Dopravní řídící centrum Traffic Management Center

TPEG Formát kódování audioformátů Transpoort Protocol Experts Group

UMTS Univerzální mobilní telekomunikační systém Universal Mobile

Telecommunication System

USA Spojené státy americké United States of America

V2I Komunikace vozidlo-infrastruktura Vehicle-To-Infrastructure

V2V Komunikace vozidlo-vozidlo Vehicle-To-Vehicle

V2X Komunikace V2I nebo V2V Vehicle-To-X

VANET Vozidlová ad-hoc komunikační síť Vehicular Ad-hoc NETwork

VDP Virtuální detekční bod Virtual Detection Point

VF Vysoko-frekvenční signál

WAN Rozlehlá síť Wide Area Network

WiFi Konfliktní bezdrátový přenos ve sdíleném

pásmu Wireless Fidelity

WiMax Bezdrátová technologie dle IEEE 802.16 Worldwide Interoperability for

Microwave Access

WLAN Bezdrátová lokální síť Wireless Local Area Network

XML Standardní formát pro výměnu informací eXtensible Markup Language

ZPI Zařízení pro provozní informace

ZZS ČR Zdravotnická záchranná služba ČR

14

SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK

Seznam obrázků

Obr. 1 - Komponenty chytrého města ......................................................................................... 16

Obr. 2 - Ukázka komunikace vozidel s prvky infrastruktury ......................................................... 23

Obr. 3 - Výřez interaktivní mapy dostupné pro uživatele na webu ............................................. 23

Obr. 4 - Architektura mobilního systému monitorování .............................................................. 24

Obr. 5 - Galileo tram .................................................................................................................... 26

Obr. 6 - Zjednodušená architektura systému preference pomocí RPP ........................................ 27

Obr. 7 - Testovací oblasti projektu COOPERS .............................................................................. 28

Obr. 8 - Zjednodušená architektura Testfeld Telematik .............................................................. 30

Obr. 9 - Uspořádání dispečerského systému dynamického řízení ve vozovnách ......................... 32

Obr. 10 - Struktura dynamického řízení a komunikačních vazeb ................................................. 33

Obr. 11 - Zjednodušené schéma prvků systému preference MHD ve Zlíně ................................. 35

Obr. 12 - Webová aplikace on-line monitoringu dopravy ve Zlíně .............................................. 36

Obr. 13 - Využití dat z mýtných a kontrolních bran ..................................................................... 38

Obr. 14 - Příklad výstupů ZPI ....................................................................................................... 43

Obr. 15 - Výstup webového portálu dopravniinfo.cz ................................................................... 47

Obr. 16 - Live Web mapa Brna z webu doprava.idnes.cz ............................................................ 48

Obr. 17 - Schéma JSDI pro ČR ...................................................................................................... 52

Obr. 18 - Architektura systému V2X ............................................................................................ 55

Obr. 19 - referenční Architektura OBU ........................................................................................ 56

Obr. 20 - Příklady napojených subsystémů RSU .......................................................................... 57

Obr. 21 - referenční Architektura RSU ......................................................................................... 58

Obr. 22 - Architektura CALM ....................................................................................................... 59

Obr. 23 - Architektura DSRC jednotky ......................................................................................... 60

Obr. 24 - Senzorový modul a jeho umístění ve vozovce .............................................................. 68

Obr. 25 - Multi-hop síť Obr. 26 - Směrovací kolektor Libelium Plug&Sense ..................... 69

Obr. 27 - Možnosti uložení senzorických dat ............................................................................... 71

Obr. 28 - Možné způsoby odesílání dat do sítě Internet ............................................................. 71

Obr. 29 - Možné topologie sítě ZigBee ........................................................................................ 73

15

Seznam tabulek

Tab. 1 - Parametry detektoru parkovacího místa Waspmote [58] .............................................. 69

Tab. 2 - Parametry směrovacího kolektoru Libelium Plug&Sense [58] ........................................ 70

Tab. 3- Parametry master kolektoru Libelium Meshlium [58] ..................................................... 72

Tab. 4 - SWOT analýza systému Smart Parking ............................................................................ 75

16

1 ÚVOD

1.1 Předmluva

Chytré město (Smart City) je termín, který poslední dobou nabyl velké obliby a je hojně užíván

napříč vědními obory i přes to, že jeho význam není exaktně stanoven. Abychom trochu snížili

entropii tohoto konceptu slovo smart, tedy „chytrý či inteligentní“, indikuje sofistikované

využívání integrovaných dat a technologií pro ekonomicky a technologicky udržitelný a efektivní

rozvoj daného města či regionu. Rozvoj měst a regionů je značně multidisciplinární

problematikou a je tedy nutné zajistit kooperaci jinak od sebe ohraničených oblastí, od dopravy

počínaje a elektronickou veřejnou správou (eGovernment) konče. Toto propojení „smart oborů“

tj. komponent smart cities zachycuje Obr. 1. Uživateli konceptu „chytrého města“ jsou

pochopitelně jeho obyvatelé, přičemž je odhadováno, že jejich počet se v budoucnosti rapidně

zvýší v důsledku rostoucí urbanizace. Tato saturace měst obyvateli povede k tomu, že města

budou produkovat 80% globálních emisí a spotřebovávat 75% energií.[1] Cílem konceptu tedy

je, pomocí využití všech dostupných informací (predikce dopravy, spotřeby energie, atd.)

získaných pomocí informačních a komunikačních technologií (ICT), zajistit obyvatelům určitou

kvalitu života ve městě. Z výše uvedeného je zřejmé, že doprava jakožto jedna z komponent

systému smart city bude mít respektive již má nemalý podíl na životní úroveň obyvatelstva ve

městech. Integrace dopravní telematiky (ITS) do konceptu smart cities je tedy nasnadě.

Smart Economy

Smart Living

Smart Environment

Smart People

Smart Transport

eGovernment

Smart city

Obr. 1 - Komponenty chytrého města

17

1.2 Cíl práce

Cílem této práce je objasnit pojem smart cities a částečně nastínit motivaci pro jejich budování.

V tomto konceptu se pak následně omezíme na komponentu smart transport. Uvedeny budou

některé evropské a tuzemské projekty, kterým lze přiřknout status „smart“ nebo které alespoň

částečně korelují s požadavky na smart transport. Jelikož zásadní pro tvorbu „chytrých“ měst je

získávání a následné sdílení informací bude zde rovněž shrnuta problematika sběru dopravních

dat a způsoby jakým mohou být uživatelé tj. řidiči na základě nich informováni a koordinováni

v městské síti. Bavíme-li se o dopravě respektive „chytré“ dopravě musíme vzpomenout její

klíčové mobilní prvky tedy vozidla. Zasadit vozidlo do konceptu smart cities lze z různých úhlů

pohledu, v této práci budou rozebrány kooperativní systémy, které mají velký potenciál zlepšit

propustnost komunikací a redukovat dopady na životní prostředí v konsekvenci se zlepšením

kvality života obyvatelstva. Posledním bodem této práce bude návrh aplikace využívající

telematické systémy, která zdokonalí už tak fádní systém jakým je doprava v klidu.

18

2 REALIZOVANÉ A PŘIPRAVOVANÉ PROJEKTY SMART CITIES V ČR A EVROPĚ Z HLEDISKA DOPRAVY

2.1 Úvod do problematiky

V roce 1900 připadal na deset obyvatel jeden, který žil ve městě. V roce 1950 už to byli lidé tři. Tento celosvětově rostoucí trend urbanizace, s ohledem na celkový růst populace, povede k tomu, že v roce 2030 lze očekávat pět miliard lidí žijících ve městech z celkového počtu osmi miliard, tj. šest lidí z deseti bude pobývat ve městech. Evropa již dnes platí za jeden z nejvíce urbanizovaných kontinentů. 70 % evropské populace žije ve městech, přičemž tyto města pokrývají jen asi 25 % celkového území a generují 70-80 % celkového HDP. Většinou se jedná o města střední velikosti s počtem obyvatel mezi 5 000 a 50 000, kterých je přibližně 5 000. Dále pak zhruba 1000 měst vykazuje počet obyvatel přesahující hodnotu 50 000. V návaznosti na předchozí odhad se do roku 2020 počítá s 80 % Evropanů žijících v městských aglomeracích a v některých členských zemích EU se dokonce očekává poměr městských obyvatel i přes 90 % (Spojené království evidovalo za rok 2013 90,3 % obyvatel žijících ve městech). Evropa rovněž vykazuje značný polycentrismus, v městech s více jak pěti miliony obyvatel žije pouze 7 % lidí (USA 25%) a je tedy na příslušných agendách (místní správa atd.), aby tento polycentrický potenciál využili ve prospěch daného města, regionu, území. Evropa respektive Evropská unie už projednávala strategii udržitelného směru vývoje, kde v rámci tzv. politiky soudržnosti (2014-2020) uvolní ze svých fondů až 352 miliard EUR do evropských regionů. Ve správě evropských fondů budou pak ony města hrát klíčovou roli, jakožto hnací motory evropské ekonomiky i společnosti. [1]Město lze v analogii s přírodou přirovnat k umělému ekosystému, tedy k funkční soustavě živých (obyvatelé) a neživých (infrastruktura) složek, jež jsou vzájemně spojeny tokem energie a předáváním informací. Tyto složky pak spolu vzájemně interferují a vyvíjí se v určitém prostoru a čase. K udržitelnému vývoji měst by měl přispět „nedávný“ technologický pokrok v oblasti informačních a komunikačních technologií (ICT), který představuje obrovský potenciál pro zvýšení efektivnosti měst, dosažení úspor a zlepšení místních služeb. Sektor ICT zažívá v posledních letech boom a podílí se majoritním dílem na růstu evropské ekonomiky, produktivity a vytváření pracovních příležitostí. Problémem Evropy je nicméně nedostatečné využití ICT infrastruktury k programům a aplikacím, které pomohou zlepšit život jeho obyvatel, kvalitu městské správy a které posílí poskytování veřejných služeb. Aby tedy došlo k naplnění konceptu smart cities je nutno brát ICT infrastrukturu jako nezbytnou, ale nikoliv postačující podmínku. V městech dochází k paralelnímu běhu systémů založených na ICT (městská mobilita, zajištění bezpečnosti, bydlení, komunální služby, hospodaření měst apod.) a tak je město často nazýváno jako „systém systémů“. Pro vývoj měst do „chytré“ podoby je nutno zajistit, aby zmíněné systémy, byť na první pohled nezávislé, byly v určitých mezích propojeny a kooperovali mezi sebou. Tato integrace systémů pochopitelně vyžaduje holistický přístup a je tedy nezbytné, aby všichni zainteresovaní aktéři (stakeholders) z různých oblastí (doprava, energetika, stavebnictví, bezpečnost, atd.) prokázali určitou synergii k naplnění této vize a zároveň byli co nejméně zatíženi byrokracií.[1][2]

2.2 Obecné problémy měst

Města, a to nejen evropská, čelí ve 21. století gradujícím problémům, které jsou, stejně tak jako by měl být nástroj na jejich odstranění (smart cities), provázané. Proces urbanizace není jediným problémem zužujícím populaci. Města prochází demografickými změnami, kdy dochází k poklesu obyvatel v tzv. produktivním věku (pod 45 let) a stárnutí obyvatelstva. Právě stárnoucí populace pak klade významné nároky na městskou sociální infrastrukturu. EU už poskytla

19

v rámci iniciativy „Delší a lepší život – potenciál a výzvy spojené s demografickými změnami“ finanční podporu některým státům (Německo, Belgie, Švédsko,…), pro jejich výzkum problému stárnoucí populace a dá se předpokládat, že problém stárnutí bude klást nároky i na „chytrá“ řešení v rámci jednotlivých měst. [3]

Města čelí rovněž ekonomickým problémům. Evropa se jen těžce dostává z nedávné recese a to sebou přináší mimo jiné i problémy s nezaměstnaností a společenským vyloučením. I navzdory tomu, že města jsou hnacím mechanismem ekonomického růstu, mnoho z nich se potýká se sociálními problémy, jako jsou chudoba, nízká úroveň vzdělání a veřejných služeb či závislost na sociálním zabezpečení. Komunikační a informační technologie společně s připojením k internetu by mohli napomoct snižování rozdílu mezi jednotlivými městskými oblastmi, ať už generováním nových pracovních příležitostí, tak i inteligentnímu rozvoji měst a jeho obyvatel.

Dalším problémem nejen evropských měst je nárůst zločinnosti a násilí. Počet registrovaných zločinů vzrostl za poslední roky o zhruba 5 %, přičemž nárůst zločinnosti většinou přímo souvisí se stavem dané městské oblasti, respektive reflektuje špatné životní podmínky, rasovou segmentaci, velkou bídu obyvatel apod. V návaznosti na předchozí odstavec lze problém zločinnosti připsat společenskému vyloučení a nedostatku dlouhodobých zaměstnání. Města také čelí hrozbám v podobě teroristických útoků (Madrid, Londýn, Boston,…) a potřebují tedy aplikovat bezpečnostní aplikace a strategie, které zajistí obyvatelům pocit bezpečí v dané městské komunitě. Příkladem aplikace „chytrého“ řešení bezpečnosti je Chicago, kde místní městský úřad ve spolupráci z IBM zavedl inteligentní digitální video dozor, který je složen z dozorčích kamer (3500) s vysokým rozlišením pracujících v reálném čase. Kamery jsou schopny detekovat výstřel z pistole, vypočítat a zaměřit jeho polohu a automaticky kontaktovat místní oddělení policie, která má k dispozici příslušný záznam a je nezávislá na případném hlášení svědků což vede k zvýšení efektivity její práce. Systém umí rovněž analyzovat registrační značky automobilů pro sledování a zjištění aktuální polohy podezřelého vozidla. [1]

Mezi další problémy měst patří nekvalitní a neefektivní bydlení (energetická náročnost budov apod.), nevhodná likvidace pevného odpadu, čištění odpadních vod, špatná koordinace a podpora ze strany státních orgánů a v neposlední řadě problém, který se týká i obsahu této práce a to sice problém dopravy (dopravní zácpy, neflexibilní veřejná doprava, bezpečnost dopravy, ekologické dopady dopravy).

2.3 Doprava a město

Doprava je jednou ze stěžejních komponent chytrých měst a jedním z nejrychleji se rozvíjejících sektorů národního hospodářství. Situace ve městech však začíná být z pohledu dopravy neúnosná. Dopravní sítě se, zejména vlivem prudkého nárůstu počtu osobních automobilů, potýkají se zvyšujícím se počtem kongescí, dále pak se stárnutím dopravní infrastruktury (i z důvodu nedostatku financí), neefektivním systémem městské hromadné dopravy, saturací parkovacích ploch a s otázkou bezpečnosti na dopravních sítích. Život obyvatel měst je pak dopravou přímo ovlivněn a to nejen ve smyslu zdravotním, jelikož doprava generuje hluk a nebezpečné skleníkové plyny, ale i v tom smyslu, že v dopravních prostředcích stráví významnou část svého života. Zatímco doba cesty z města do města se zkracuje, jízdní doby v rámci města se prodlužují a jízdní rychlosti dopravních prostředků ve městech se snižují. Veřejná doprava rovněž trpí neflexibilitou tj. drží se původních tras a jen těžce se přizpůsobuje aktuálním situacím ve městě. Výše zmíněné problémy sužují nejen evropské metropole včetně Prahy, ale i ostatní krajská města. [1]

Městská doprava vykazuje, stejně jako celé město, ryze systémový charakter a nelze se tedy při řešení problémů zaměřit jen na jednotlivé prvky systému (rozšiřování stávajících komunikací, výstavba mostů a tunelů, zavádění nových dopravních značek,…). Mnoho měst proto přistoupilo

20

k řešení formou zavádění nových technologií (komunikačních a informačních) v rámci konceptu tzv. „chytré“ dopravy (smart transport). Tyto technologie pomáhají městům zlepšit dopravní služby, zmírnit negativní účinky dopravy na životní prostředí a poskytnout přidané hodnoty uživatelům. Hovoříme pak o inteligentním dopravním systému (ITS) respektive o telematických aplikacích, které mohou města integrovat do stávající infrastruktury (křižovatek, komunikací, tunelů, atd.) a díky nimž pak mohou optimalizovat tok v celé dopravní síti, pružně nastavovat tarifní politiku, informovat účastníky dopravního provozu o aktuálním dění, zvyšovat bezpečí apod. Telematické systémy se rovněž instalují ve vozidlech (viz 4). Inteligentní dopravní systémy existují již mnoho let, nicméně s jejich výstupy (daty) nebylo efektivně nakládáno a pracovalo se s nimi vždy jen v rámci jednotlivých oddělení a agentur. Abychom učinili město „chytřejším“ musíme zajistit propojení těchto dat.

2.4 Realizované a připravované projekty smart transport

V Evropě již nalezneme města, která dokázala aplikovat inteligentní dopravní řešení a pomocí něj redukovat délku a četnost dopravních přetížení, poskytnout lepší informace městským plánovačům či cestujícím, zlepšit dojíždění do práce, snížit spotřebu paliva a emisi skleníkových plynů a celkově zlepšit kvalitu života v daném městě. V následujících odstavcích uvedeme některé z projektů smart transport, které pomohly městům přiblížit se ke konceptu smart cities.

2.4.1 Eindhoven

Projekt: Snížení počtu dopravních kongescí pomocí zpoplatněného systému řízení dopravy

Eindhoven je nizozemské město v provincii Severní Brabantsko na jihu země. V roce 2011 bylo evidováno 216 036 obyvatel tohoto města. Celá metropolitní zóna má pak cca 750 000 obyvatel. [4]

Město se nachází na křižovatce dálnic s tím, že leží ve středu mezi ostatními velkými městy, jako je Amsterdam, Rotterdam, Brusel nebo Antverpy a je snadno přístupné po silnici či železnici (železniční uzel). Ve městě se rovněž nachází mezinárodní letiště. Hromadná a železniční doprava je ve městě dobře organizovaná a ze strany obyvatel využívaná (45 000 vlakových cestujících denně a skoro 15 000 000 cestujících ročně přepravených autobusovými linkami), problém je v tom, že Eindhoven stejně jako ostatní nizozemská města zužují časté dopravní zácpy osobních automobilů. V reakci na to město zavedlo systém poplatků, který donutil občany upravit své cestovní plány tak, aby se vyhýbali přetíženým oblastem.

Navržené řešení: Na řešení spolupracovalo město se společnostmi NXP a IBM. Prvně zmíněná firma vyvinula palubní jednotku s čipem NXP ATOP. Čip v jednotce obsahuje GPS přijímač, který sleduje polohu vozidla a pomocí mobilní sítě GPRS neustále informuje o dané poloze systém na pracovišti IBM. Tento systém, založený na tzv. cloud platformě, vypočítává přesně ujetou trasu vozidla a zároveň je schopen, pomocí přesně definovaných zón, rozpoznat po jakém typu silnice se vozidlo pohybuje a kolik na ní ujelo km. Systém poté stanoví náklady na danou cestu a tyto informace zveřejní na veřejných webových stránkách. Zjednodušeně řečeno se jedná o systém satelitního mýta.

Výsledky: Pilotní průběh ukázal, že téměř 70 % řidičů změnilo své dopravní manýry a přestalo cestovat ve špičkách (nejdražší tarif). Zpoplatnění silnic tedy pomohlo odlehčit provozu na problémových úsecích a je plánováno jeho další rozšíření v rámci jiných měst (systém je díky „satelitní povaze“ snadno rozšiřitelný – není třeba budovat enforcement). Odhady spekulují, že do roku 2016 by mělo mít tuto OBU jednotku 12 milionů automobilů povinně předepsanou a sledovat by se mělo přibližně 135 000 km silnic. Tento způsob ceny za ujetý kilometr by pak měl zkrátit zpoždění v důsledku kongescí o 59 %, snížit emise CO2 o 10 % a navýšit využívání městské

21

hromadné dopravy o 6 %. Úskalí systému tkví zejména v otázce soukromí občanů, jež bude systém neustále sledovat (v rámci zpoplatněných úseků). [1][5]

2.4.2 Stockholm

Projekt: Dynamický systém mýta

Hlavní a nejlidnatější (829 000 obyvatel) město Švédského království. Leží na východním pobřeží mezi jezerem Mälaren a Baltským mořem. Střed města je tvořen 14 ostrovy propojenými v Stockholmské souostroví. Stockholm je důležitým obchodním a průmyslovým centrem Švédska, sídlí zde vláda a parlament. Stockholm má jeden z nejrozsáhlejších systémů veřejné dopravy. Skládá se z regionálních a příměstských železnic, tramvají, autobusů (poháněny ethanolem a bioplynem), lodní dopravy a také známého švédského metra. Velmi rozvinutá je zde i cyklistická doprava, kde cyklistické stezky prostupují téměř celé město a rovněž systém půjčování kol je zde efektivně vyřešen. Nedaleko centra města leží letiště Bromma, 42 km severně pak leží mezinárodní letiště Arlanda (ARN). Kromě zmíněného počtu obyvatel okolí města obývá ještě přes 2 miliony obyvatel, kteří mnohdy dojíždí za prací do centra (eviduje se vjezd více než půl milionu osobních automobilů každý pracovní den), což sebou přináší řadu komplikací. Průměrná doba dojíždění do práce vzrostla za poslední roky téměř o 20 % a tak Městská rada společně se Švédskou národní správou silnic (SNRA) začali hledat řešení, které by odstranilo dopravní přetížení a ulevilo občanům města od negativních externalit dopravy. [4]

Navržené řešení: Aby město zredukovalo toky na dopravních sítí, zavedlo mýtný systém, který od řidičů vybírá poplatky za používání stockholmských komunikací v závislosti na denní době (vyšší tarif v době špiček). U silnic na vjezdech a výjezdech z města bylo vybudováno 18 kontrolních míst. Jakmile vozidlo projede kontrolním bodem je identifikováno transpondérem a zároveň je vyfotografováno kamerami, jejichž součástí jsou promyšlené rozlišovací algoritmy. Jeho registrační značka se pak použije k identifikaci vozidel bez označení (bez tagu), jako důkaz při vymáhání plateb od neplatičů. Informace se odesílají do centrálního počítače, který vozidlo zkontroluje podle jeho registračních údajů a jeho majiteli stanoví příslušný poplatek. Systém získává údaje o majiteli z Národního registru osobních automobilů (databáze IBM DB2) a fakturační informace se zasílají do systému SAP, který vystaví složenku a řeší platby a pokuty. Řidiči si mohou do svých vozidel instalovat jednoduché RFID tagy sloužící jako elektronické peněženky, které komunikují s přijímači (snímači) na kontrolních místech (jsou jimi automaticky vybuzeny elektromagnetickým pulzem) a spouštějí automatickou platbu poplatků za užití komunikace. Další možností řidičů je platit poplatky v místní bance, přes internet či v některých vybraných obchodech. [6]

Výsledky: Dopady systému dynamického mýta na život ve Stockholmu jsou evidentní – snížení provozu ve městě téměř o 30 %, zrychlení a též větší využívání (o cca 60 000 lidí víc) hromadné dopravy a snížení emisí škodlivých plynů o 40 %. Navíc systém přispěl městu i v dalším netušeném ohledu a to sice přinesl nárůst obratu maloobchodním prodejcům. [1][6]

2.4.3 Santander

Projekt: Living lab/SmartSantander

Santander je historické, hlavní město Kantabárie ležící v severním Španělsku u Biskajského zálivu. Jeho rozloha je zhruba 80 km2 a místní populaci tvoří cca 183 000 obyvatel. Ve městě funguje autobusová, vlaková a vodní doprava a rovněž se zde nachází mezinárodní letiště. Jedná o malé město, které je v tomto seznamu zařazeno proto, že se v roce 2009 stalo prvním městem se statusem „smart“. [4]

Projekt SmartSantander nebyl vytvořen ani tak za účelem vyřešit určitý problém ve městě, jako spíše proto, aby ověřil aplikace internetu věcí (IoT) v praxi a pomoci vytvořit chytré město

22

sloužící jeho obyvatelům. Projekt je zaměřen na vytvoření experimentálního testovacího zařízení pro výzkum experimentálních architektur, klíčových technologií, služeb a aplikací internetu věcí v rámci města (Santander je často označován pojmem Living Lab) a poskytuje tak Evropě jedinečnou platformu pro otestování konceptu inteligentního města v praxi. Na projektu spolupracuje městská rada Santanderu společně s Univerzitou Kantabárie, EU (grant na 10.6 mil. EUR) a s řadou technologických firem jako Telefonica či Libelium. Výstupem této kooperace má být zlepšení kvality života místních obyvatel, ověření sociálních dopadů konceptu smart city na obyvatele, ukázání podnikatelských možností konceptu a hlavně podpoření dalších měst, aby učinili krok vpřed k vybudování inteligentních měst. [7]

Navržené řešení: Dosud bylo ve městě instalováno asi 3000 IEEE 802.15.4 zařízení, 200 GPRS modulů a přes 2000 RFID tagů / QR kódů umístěných jak staticky (autobusové zastávky, pouliční osvětlení,…), tak i na palubě mobilních vozidel (autobusy, taxi). Pomocí těchto technologií pak ve městě fungují nejrůznější aplikace založené na IoT, uvedeme zde některé z nich týkajících se dopravy či jejích následků [7]:

Monitorování životního prostředí – Hlavně ve středu města je instalováno cca 2000 senzorů připojených do sítě internet, které snímají ekologické parametry, jako je teplota, vlhkost, CO2, hluk a světlo. Informace jsou pak všem zainteresovaným volně dostupné na webových stránkách města nebo jsou rovněž streamovány na světelné tabule ve městě.

Inteligentní parkovací systém – Zhruba 400 parkovacích míst v centru města bylo osazeno chytrými intrusivními detektory, pracujícími na feromagnetickém principu, které odhalí přítomnost vozidla na dané parkovací ploše a informaci o obsazenosti/neobsazenosti posílají přes sběrný uzel = gateway (obsahuje GPRS/WiFi/UMTS nebo ethernet rozhraní plus environmentální senzory) do centrálního serveru a LED tabulí (10) umístěných na hlavních křižovatkách ve městě. Komunikace probíhá v pásmu 2,4 GHz, přičemž je použita bezdrátová technologie ZigBee vystavěná na standardu IEEE 802.15.4.

Sledování provozu – Asi 60 zařízení bylo instalováno u hlavních vjezdů do města Santander. Jejich účelem je v reálném čase monitorovat hlavní dopravní parametry jako je intenzita dopravy, hustota, průměrné rychlosti vozidel a popřípadě délky front. Komunikace probíhá pomocí standardů Bluetooth/ZigBee, kde řidič umístí svoje zařízení s podporou bluetooth do vozidla (typicky telefon) a ten pak rádiově komunikuje s kolektorem (opakovačem) umístěným na lampě pouličního osvětlení (obsahuje jak bluetooth modul = čidlo, tak i ZigBee modul = vysílač shromážděných informací). Odtud je pak údaj pomocí ZigBee a tzv. multi-hopů doveden až k master-kolektoru (Obr. 2). Tento uzel může obdržené informace buď uložit do interní databáze, k níž možno přistupovat přímo z internetu, nebo jsou informace posílány na centrální server. Centrálním server je součásti tzv. Cloud City Centra, kde mohou být data analyzována. Tímto způsobem lze rovněž monitorovat počet pěších v ulicích. K měření průměrných rychlostí jsou pak zapotřebí 2 kolektory, které sejmou „časovou značku“ projíždějícího vozidla na svých pozicích a s předem daného odstupu kolektorů lze pak snadno dopočítat průměrnou rychlost vozidla. Jelikož se nepředpokládá, že všichni řidiči mají tato zařízení ve vozidle (nebo aktivována), jsou senzory intrusivně rozmístěny i v jednotlivých pruzích vstupních či strategických komunikací, odkud opět radiově komunikují (s opakovačem/master-kolektorem). [8]

23

Obr. 2 - Ukázka komunikace vozidel s prvky infrastruktury

Výsledky: Data ze všech senzorů jsou kontrolována a zpracovávána v již zmíněném Cloud City Centru, kde mají pak zasvěcení odborníci k dispozici údaje o „celkovém“ dění ve městě a mohou poté podnikat příslušné kroky k řízení situace ve městě. Občané města mají k dispozici webovou aplikaci (mapu), díky níž mohou zjistit polohu a počet parkovacích míst a klimatické podmínky ve městě viz Obr. 3. LED tabule poskytují řidičům (i občanům) stejné informace. V důsledku toho byl snížen počet takzvaných „hledajících“ řidičů, kteří pátrají po neobsazeném parkovacím místě (o 40 %), což sebou nese další konsekvence, jako je šetření paliva a životního prostředí nebo zamezení příspěvku těchto vozidel ke kongescím. [7]

Obr. 3 - Výřez interaktivní mapy dostupné pro uživatele na webu

Připravovaný projekt: Jak bylo uvedeno výše, ve městě Santander bylo v rámci projektu SmartSantander umístěno několik tisíc senzorů, které snímají jak životní prostředí, tak měří dopravní parametry. Navzdory tak početnému nasazení senzorů, ale stále není pokryto celé

Master kolektor

Opakovač

Senzor hluku

Parkovací senzory

Gateway

Světelný senzor

Zdroj: [7]

Zdroj: [58]

24

území města, nemluvě o blízkém okolí. Namísto pokračování dlouhodobé strategie nasazování nových senzorů přišlo město s efektivnějším řešením v podobě tzv. mobilního monitorování. Jedná se o nasazení snímacího hardware přímo na obecní veřejné autobusy, policejní vozidla a další vozidla městské spadající pod městskou správu. Tímto způsobem lze snadněji pokrýt širokou oblast bez přemrštěných nákladů. [7]

Architektura systému se skládá z následujících částí [7]:

Deska senzorů – zodpovědná za snímání parametrů prostředí (teplota, vlhkost, CO, O3, NO2) a odesílání těchto parametrů do místní procesorové jednotky (LPU), napájení a přenos dat / příjem se provádí pomocí specifického konektoru RJ45,

CAN-BUS modul – zodpovědný za měření parametrů vozidla (pozice GPS, rychlost, směr a ujetá vzdálenost) a opět odesílání do LPU,

Místní procesorová jednotka (LPU) – má na starosti data získaná z CAN-BUS modulu a senzorů, odesílání přihlašovacích zpráv generovaných rozhraním 802.15.4 a síťový management (OTAP, vysílání/přijímaní příkazů); skládá se z 32-bit RISC procesoru, OS Linuxu, 8 MB flash pamětí a 16 MB RAM, obsahuje RS232/485 a CAN rozhraní a rovněž GPRS,

Kolektory – některé z nich už instalovány z předchozího projektu, komunikují přes 802.15.4 rozhraní za použití 5 dBi antény s LPU jednotkami vozidel,

Brána pro mobilní uzly – zařízení s vysokou kapacitou výpočetního výkonu a paměti, shromažďuje, zpracovává a skladuje veškerá data z LPU jednotek.

Princip funkce je patrný z Obr. 4 – mobilní uzly mohou odeslat informace skrze GPRS rozhraní do internetu/Cloud Centra a také komunikovat s odpovídajícími statickými uzly (kolektory/brány) přes 802.15.4 rozhraní. Statické uzly bývají umístěny na pouličním osvětlení, fasádách budov apod.

Obr. 4 - Architektura mobilního systému monitorování

Tento systém ještě rozšíří znalosti o dopravní a environmentální situaci ve městě, kde získané informace budou sloužit odborníkům v řídícím centru pro správný management města. [7]

Zdroj: [7]

25

2.4.4 Halle

Projekt: GSP - Galileo Signal Priority

Halle (Saale) neboli Halle nad Sálou je největší město německé spolkové země Sasko-Anhaltsko, které se rozprostírá 40 km severozápadně od Lipska. Rozloha města činí 135 km2, počet obyvatel pak 234 295 (k 31. 12. 2007). Halle respektive Halle Hauptbahnhof je důležitým železničním uzlem jak pro regionální dopravu, tak pro dálkové spoje. V roce 1891 se ve městě zahájil provoz elektrické tramvaje a Halle se tak stalo vůbec prvním evropským městem se sítí elektrické tramvaje. V současné době je zde v provozu 13 denních tramvajových linek jezdících většinou v patnáctiminutovém taktu, přičemž celková délka tramvajové sítě ve městě je 87,6 km. Tramvajové tratě, především v centru města (ale nejen v něm), prošli v posledních letech poměrně zásadními rekonstrukcemi, kde došlo zejména ke zlepšení preference pomocí stavebních úprav a úpravě železničního svršku. Nicméně množství tratí, zejména v centru, je stále vedeno v úrovni vozovky. Z důvodu posílení pozice veřejné hromadné dopravy proto město vynakládá nemalé úsilí a finanční prostředky na zlepšení systému aktivní preference1 vozidel (tram/bus). [4]

Město dnes nabízí svým občanům „chytré“ služby založené na GPS, kdy je dopravní dispečink města schopen vypočítat předpokládaný čas příjezdu vozidla do zastávky, na základě jeho polohy v síti, a tento čas zobrazovat na LED tabulích v příslušných zastávkách. Pro více komplexní operace, jako je například dopravní preference na SSZ nebo přesná lokalizace vozidel na síti, není však GPS nejvhodnější (nicméně používá se), zejména kvůli horší přesnosti lokalizace (cca 20 m) a dostupnosti v zastavěných oblastech (tzv. městských koridorech). Nepřesnost GPS lokalizace může zapříčinit to, že vozidlo, jemuž je dána přednost v podobě zelené fáze, nestihne tuto výhodu využít, neb je příliš vzdáleno od dané křižovatky. Dalším problémem mohou být zastávky umístěné v blízkosti SSZ, kde je dána priorita prostředku, který ještě stojí v dané zastávce. Proto se pro lokalizaci vozidel ve městě Halle v současnosti používají majáčky umístěné před křižovatkou podél vozovky. Systém je pak složen z mobilní (palubní počítač) a stacionární části (majáčky a dopravní řadič). Vozidlo vybavené palubním počítačem vyhodnotí signál z majáčku (vysílají periodicky VF signál nebo infračervené signály) o poloze vozidla. Následně palubní počítač vozidla vyšle rádiovou informaci do řadiče SSZ, která obsahuje informace o lince (a jízdním řádu), směru, vzdálenosti a směru vozidla před křižovatkou. Řadič informaci vyhodnotí a nastaví příslušný sled fází nebo fázi pro vozidlo MHD. Řadič SSZ je tedy třeba dovybavit o rádiový přijímač a dekodér požadavků vysílaných rádiovým vysílačem vozidla. V důsledku nutnosti zřízení zmíněných zařízení (majáčky) se tento systém preference, společně s jednotkou GNSS v každém vozidle, stává ekonomicky neefektivním (implementace, kalibrace, údržba). [9][12]

Navržené řešení: Řešením by pro město mělo být použití evropského autonomního navigačního systému Galileo (spuštění první sady služeb je naplánováno na přelom let 2014 a 2015). Ten by měl oproti stávajícímu GPS nabízet garanci služeb, výrazně přesnější lokalizaci (5 m) a dostupnost (z 50% v městské zástavbě s GPS na 95 % se systémem Galileo). Cílem projektu GSP, který je součástí sedmého rámcového programu EU (FP7) pro výzkumný a technologický rozvoj v Evropě, je otestovat interakci mezi vozidlem a SSZ s tím, že jako on-board jednotka (OBU) vozidla, by mělo sloužit zařízení využívající systém Galileo pro svoji lokalizaci. Tato jednotka je označována jako RPP (Robust Positioning Prototype) a využívá plně potenciálu satelitní navigace na bázi GNSS a EGNOS. Touto jednotkou byly vybaveny některé tramvaje (tzv. Galileo tram na Obr. 5) pohybující se v síti města Halle. [9][10][11]

1 Aktivní preference využívá především bezdrátového způsobu detekce a upřednostňuje vozidlo

MHD na SSZ na základě jeho přímého přihlášení do řadiče křižovatky. Jako faktor ovlivňující prioritu a tedy změnu signálního plánu může být například shoda jízdy dopravního prostředku s jízdním řádem.

26

Obr. 5 - Galileo tram

GSP systém pak velmi zjednodušeně funguje tak, že je dopravní prostředek detekován na základě Galileo polohových souřadnic, které pravidelně (cca každou sekundu) dostává od Galileo receiveru. Při této bezdotykové detekci pak lze použít dva způsoby preference:

Lokální nebo

centrální.

Lokální systémy jsou založeny na přímé komunikaci krátkého dosahu mezi vozidlem vybaveným RPP a dopravním řadičem. RPP pravidelně srovnává polohové souřadnice od systému Galileo s předdefinovanou lokací virtuálního detekčního bodu (VDP) uloženého v RPP. Jakmile je zaznamenána shoda aktuální polohy vozidla s VDP, je odeslán prioritní požadavek (rádiová komunikace) do dopravního řadiče světelné signalizace vybaveného rádiovým přijímačem a vyhodnocovací jednotkou. Tento požadavek je vyslán na základě podmětu od RPP. Tato jednotka krom dalších funkcí vyhodnocuje, zda vozidlo jede dle grafikonu, což je klíčový faktor pro udělení priority. Když je vozidlo zpožděno, pošle RPP tuto informaci po vozidlové sběrnici k rádiovému vysílači, který tuto zprávu vyšle (po dosažení VDP) do řadiče SSZ. Řadič pak provede příslušnou změnu signálního plánu (prodloužení zelené, dřívější zelená, celočervená pro ostatní signální skupiny apod.). Nakonec RPP inicializuje odhlášení, kdy je na stejném principu odeslána zpráva do dopravního řadiče o úspěšném projetí vozidla křižovatkou. [9][11]

Centrální systém funguje na principu rádiové komunikace vozidla s dopravním centrem (řídícím počítačem), odkud je zajištěna vazba na dopravní řadiče. RPP vysílá svoji pozici do centra opět při detekci VDP. Pro komunikaci se využívá GPRS rádiová síť fungující na hojně rozšířené GSM infrastruktuře. Tato síť využívá systém základnových stanic (BTS) díky nimž komunikuje s danými zařízeními (vozidlo/řadič). Při obousměrné komunikaci mezi řídícím počítačem a dopravním prostředkem se vyměňují data (cca každých 10-60 s), jako je pozice vozidla v dopravní síti, shoda s jízdním řádem, informace pro cestující apod. Řídící počítač pak na základě těchto dat, pokud je to třeba, vysílá informace pro úpravu režimu SSZ do řadiče (ten komunikuje s BTS). [11][12]

Výsledky: Projekt GSP začal v únoru 2012 s délkou trvání 27 měsíců a rozpočtem 738 979 euro. Výsledky by měly být uvolněny do konce roku 2014, ale testy ve městě Halle už nyní vykazují 50 % zlepšení oproti stávajícím systémům. Systém by měl výrazně snížit cestovní časy veřejných dopravních prostředků, zlepšit kapacitu dopravních uzlů, poskytnout operátorům dopravního centra nástroj pro monitoring a koordinaci dopravy (v případě centrálního řízení) a rovněž i individuální automobilové dopravě poskytnout prodloužení zelených fází. Oproti stávajícímu systému lokální preference (majáčky) přinese rovněž výrazné ekonomické výhody a modularitu. Cestující zajisté ocení i LED tabule v zastávkách s aktualizovanými údaji o jednotlivých linkách, koordinovaných z dopravního centra. Na vývoji RPP se podílí i česká společnost Telematix

Zdroj: [9]

27

Services a.s. Zjednodušená architektura systému GSP je zobrazena na následujícím obrázku. [9][10][11]

Obr. 6 - Zjednodušená architektura systému preference pomocí RPP

2.4.5 COOPERS

Projekt: Co-operative Systems for Intelligent Road Safety

Evropský projekt COOPERS začal v únoru 2006 a úspěšně skončil o 54 měsíců později v červnu 2010. Tento projekt patřil do šestého rámcového programu EU (FP6) s příspěvkem 9,8 milionu euro od EU a celkovým rozpočtem 16,8 milionu euro. Na projektu participovalo přes 39 partnerů (BMW, AIT, PWP-Systems, Ernst & Young Financial atd.) s tím, že koordinaci projektu měla na starost společnost AustriaTech.

Důvodem, proč je zde tento projekt zmíněn, je, že jeho cílem bylo pomocí bezdrátové komunikace umožnit výměnu relevantních informací mezi vozidlem a určitým úsekem komunikace. Tato komunikace, označovaná také jako V2I (vehicle-to-infrastructure) respektive I2V (infrastructure-to-vehicle), měla přispět k zvýšení bezpečnosti silničního provozu a umožnit kooperativní řízení dopravy za účelem optimalizace dopravního toku. [14]

Testy se prováděly na evropských silnicích od listopadu 2009 do června 2010. Každý z testů (1-4) probíhal v reálných podmínkách a měl vždy specifický cíl. [14]

Test 1 se konal na severo-jižním koridoru z Bavorska (DE ~ 230 km), přes západní Rakousko (AT ~ 110 km) do Itálie (IT ~ 230 km). Cílem bylo ověřit účinnost využívání silniční infrastruktury, jakožto distributora informací, a přizpůsobovat dopravní tok měnícím se požadavkům na dopravu. Dalším výstupem mělo být ověření mezistátního handoveru mezi službami COOPERS.

Test 2 měl ověřit šíření toku informací z dopravního centra přes dopravní infrastrukturu až do vozidel a analyzovat, jak na přísun informací reagují uživatelé. Probíhal na zhruba 80 km dlouhém dopravním koridoru z Rotterdamu (NL) do Antwerp (BE), což je jeden z nejvíce vytížených úseků v Evropě.

Test 3 využíval 25 km dlouhý úsek berlínských silnic A100,A111 a A113. Pro COOPERS demonstrace zde bylo umístěno 34 proměnných dopravních značení, 450 radarových detektorů a součástí úseku bylo i 125 indukčních smyček.

Zdroj: [13]

28

Test 4 byl zaměřen na poskytování služeb v reálném čase a integraci systému eCall2. Cílem bylo hlavně zlepšit kvalitu poskytovaných dat. Testovalo se na jiho-západě a severo-východě území Francie.

Obr. 7 - Testovací oblasti projektu COOPERS

Navržené řešení: Architektura ITS systému COOPERS je složena z následujících elementů [14]:

TCC – Traffic Control Centre – monitoring, management a řízení provozu, poskytuje dopravní informace účastníkům dopravního provozu a doručuje data po síti do CSC,

CSC – COOPERS Control Centre – přijímá a dekóduje dopravní data z TCC a poskytuje dynamické služby COOPERS pomocí digitálního vysílání DAB, 2G/3G technologií nebo skrze komunikační sítě CALM3 IR/CALM M5,

RSU – Road Side Unit – přijímá a odesílá data do TCC a do vozidel,

OBE – On-Board Equipment ,

o Automotiv PC – přijímá a dekóduje COOPERS služby, kontroluje HMI4

o HMI – zobrazuje COOPERS služby

o Communications Gateway/ Floating Car Data – odesílá Floating Car Data (FCD) do TCC, přenáší COOPERS zprávy.

Řidiči testující systém COOPERS byli dopředu, prostřednictvím RSU, informováni o nebezpečných situacích na nadcházejícím úseku a mohli tak s předstihem přizpůsobit své chování. Služby poskytované řidičům zahrnovaly:

varování o dopravních incidentech, varování o kongescích plus navádění na jiné trasy, informace o daném úseku komunikace (práce na silnici apod.) a doporučení, rychlostní informace.

Dopravní operátoři v TCC poskytovali následující služby:

mezinárodní výměnu dat a handover mezi sebou,

2 eCall je sytém automatického tísňového volání aktivovaného v případě dopravní nehody.

automaticky, na základě senzoru airbagu, nebo manuálně.

3 Continous Air interface Long and Medium range - skupina bezdrátových komunikačních protokolů pro ITS, nejčastěji zajišťující komunikaci pevné infrastruktury s pohybujícím se vozidlem, např. DSRC, WiMax, WiFi, GSM/GPRS/UMTS, IrDA.

4 HMI – Human-Machine Interface neboli rozhraní mezi člověkem a strojem, zde myšleno jako LCD

dotykový display.

Zdroj: [14]

29

zlepšený kooperativní dopravní management založený na FCD, dopravní bezpečnostní informace řidičům.

Výsledky: Projekt potvrdil funkčnost navržené architektury a výrazně zlepšil bezpečnost silničního provozu díky pravidelné interakci vozidla s infrastrukturou. Testovací řidiči potvrdili, že je tento systém během jízdy nikterak nerozptyluje a zhruba 92 % z nich by systém doporučili k masovému nasazení. Simulace dokázaly, že systém varovných zpráv má pozitivní dopad na dodržování pravidel silničního provozu. Například při varovné zprávě o kongesci na daném úseku komunikace, více než 90 % řidičů reagovalo snížením rychlosti cca o 19 %. Cestovní asistent pomohl řidičům dynamicky stanovovat náhradní trasy na základě dopravní situace a výrazně tak napomohl zlepšovat propustnost dopravní sítě. Vozidla prokázaly funkci mobilních dopravních senzorů, díky nimž bylo řídící dopravní centrum lépe informováno o dopravní situaci na daném úseku. [14]

Na základě dosažených výsledků lze očekávat nasazení těchto systémů v nejbližších letech. Masivnímu rozšíření zatím brání především standardizace OBU jednotky a její integrace do dostatečného počtu dopravních prostředků.

2.4.6 Vídeň

Projekt: Testfeld Telematik

Výzkumný projekt „Testfeld Telematik“ byl vytvořen konsorciem výzkumných, průmyslových a veřejných společností, jako je KAPSCH TrafficCom AG, Siemens AG, ASFINAG, TomTom a další, za účelem ověřit příspěvek komunikace V2X5 ke zlepšení bezpečnosti, plynulosti a environmentální šetrnosti dopravy.

Projekt probíhal od jara 2011 do léta 2013, kdy 100 řidičů, na zhruba 45 kilometrech zkušební trati ve Vídni, testovalo přínosy kooperativních systémů v běžném provozu. Těchto 100 řidičů bylo vybaveno speciálním on-board jednotkou firmy KAPSCH. Zároveň byla 3000 zasvěceným řidičům poskytnuta volná aplikace pro „chytré“ telefony, takže se testování přínosů kooperativních systémů mohli rovněž zúčastnit. Služby jim poskytované lze shrnout do následujících bodů [15]:

zobrazování důležitých dopravních značení (např. rychlostní limit), varování o kongesci v daném směru, varování o nebezpečných situacích na vozovce (olejová skvrna atd.), varování o probíhající práci na vozovce, cestovní informace s funkcí doporučení, informace o počasí, informace o zpoždění odletu, informace o kapacitě a lokace parkovišť P&R plus doporučení spojené

s hromadnou dopravou, informace o SSZ (aktuální status plus doporučená rychlost k dosažení zelené fáze)

– jen pro vozidla vybavená on-board jednotkou.

Podobnost s projektem COOPERS není čistě náhodná, tento projekt sloužil jako referenční pro projekt Testfeld Telematik.

Navržené řešení: Společnost Kapsch TrafficCom poskytla pro tento test RSU6 transceivery MTX-9450 pracující ve frekvenčním pásmu 5,9 GHz (přístupová technologie ETSI ITS-G5 založená na

5 Komunikace V2X zahrnuje komunikaci vozidlo-vozidlo a vozidlo-infrastruktura za účelem výměny relevantních informací. 6 Road Side Unit je pevná část infrastruktury schopná komunikace.

30

WLAN standardech). Tyto jednotky (13) byly propojeny s řídícím dopravním centrem společnosti ASFiNAG (tedy s tzv. back-office) pomocí Ethernetu. Kapsch rovněž poskytl on-board jednotku (OBU) TS3306, která byla umístěna ve vozidle a sloužila jako brána (in-vehicle gateway) pro obousměrnou rádiovou komunikaci (5,9 GHz) s RSU pomocí standardu IEEE 802.11p. OBU měla integrovaný GPS přijímač poskytující GPS polohové informace se 100 ms rozlišením a byla rovněž propojena s CAN sběrnicí vozidla. Jednotka byla propojena s HMI zařízením (tablet, chytrý telefon) ve vozidle skrze Bluetooth rozhraní (IEEE 802.15.1). [15]

Dopravní řídící centrum (TCC) shromažďovalo informace jak z různých senzorů (indukční smyčky, kamerový systém apod.), tak i od vozidel (floating car data), přes RSU, pro vhodný dopravní management. Zároveň spolupracovalo s jinými dopravními organizacemi, jako jsou Viennaairport (letecká doprava) či Wiener Linien (MHD). Tato integrace dat z různých zdrojů je určitě cílem konceptu chytrých měst. Ke koncovým uživatelům pak TCC vysílalo informace a varování pomocí TPEG7 zpráv. Zprávy byly vysílány do RSU a odtud za pomoci DSRC předávány přes gateway vozidlům. Pakliže vozidlo nebylo vybaveno OBU, nebylo schopné komunikovat s infrastrukturou. Nicméně po instalaci chytré aplikace byly jejich zařízení schopny přijímat TPEG zprávy z TCC přes GSM/UMTS. Z dopravního centra lze rovněž řídit proměnné dopravní značení (PDZ) umístěné na portálech nad vozovkou a prostřednictvím něj tak lze poskytovat některé služby i ostatním účastníkům provozu. [15]

SSZ v oblasti byly rovněž propojeny s RSU a vysílaly díky ní do vozidel aktuální fázi a její trvání, či zprávy (rychlostní) pro dosažení zelené fáze (samozřejmě v souladu s předpisy).

Obr. 8 - Zjednodušená architektura Testfeld Telematik

Výsledky: Projekt, stejně jako v případě projektu COOPERS, potvrdil příspěvek kooperativních systémů k bezpečnosti silničního provozu na daném testovacím úseku. Zároveň byl dobrým příkladem spolupráce jednotlivých zainteresovaných stran (stakeholders), která je pro koncept chytrého města klíčová.

Analýzou projektu, zejména co se týká uživatelských reakcí, se stále zabývá technická univerzita ve Štýrském Hradci (Graz). Do budoucna se dále počítá s rozšířením testů V2X systémů na nové úseky ve městě. Zároveň se připravuje intenzivní testování on-board jednotky, zejména pokud jde o robustnost, interoperabilitu a ko-existenci s 5,8 CEN DSRC jednotkou, používanou pro výběr mýta. Výsledky tohoto testování by měly tvořit vstup pro standardizaci ITS-G5. ASFiNAG a

7 Transport protocol expert group - specifikace pro přenos jazykově nezávislých, vícedruhových,

dopravních a cestovních informací, analogie s RTM (road traffic message).

Zdroj: [15]

31

NTC poté zároveň plánují integraci ITS-G5 jednotek do nových modelů vozidel. [15]

2.4.7 Plzeň

Projekt: Dynamický dispečink

Západočeské statutární město Plzeň leží na soutoku řek Mže, Radbuza, Úhlava a Úslava. V roce 2013 zde žilo téměř 170 000 obyvatel a Plzeň je zároveň čtvrtým největším městem v České republice s rozlohou 125 km2. Plzeň je významné kulturní a průmyslové město. Působí zde významné nadnárodní firmy jako je Plzeňský Prazdroj či strojírenský komplex Škoda. Kromě toho zde figurují i známé univerzity, jako Západočeská nebo Lékařská fakulta UK. [4]

Plzeň je zároveň velmi důležitou dopravní křižovatkou, významná je například dálnice D5 mezi Prahou a Norimberkem s obchvatem Plzně, či železniční síť pěti hlavních tratí 170 (Praha-Beroun-Plzeň-Cheb), 180 (Plzeň-Domažlice-Brod nad Lesy), 183 (Plzeň-Klatovy-Železná Ruda), 160 (Plzeň-Žatec) a 190 (Plzně- České Budějovice). Hustá síť MHD čítá v Plzni tři druhy dopravy: tramvajovou, trolejbusovou a autobusovou. Tramvajovou dopravu zajišťují, pro přehlednost, jen tři linky: 1 (Bolevec-Slovany), 2 (Světovar-Skvrňany) a 4 (Kušutka-Bory). Takto koncipovanou síť tramvají doplňují trolejbusy (celkem 9 linek). Veřejná doprava v Plzni patří mezi nejekologičtější městské dopravní systémy v Evropě - dvě třetiny dopravních výkonů zajišťují tramvaje a trolejbusy, které nezatěžují životní prostředí města škodlivinami. Městské autobusy zajišťují hlavně tangenciální směry a spojení velmi vzdálených částí města i obcí za městem (příměstské spoje). V současnosti je v provozu 21 autobusových linek, přičemž se Plzeňské městské dopravní podniky (PMDP), ve spolupráci se Škodou Electric, pokouší o nasazení elektrobusů pracujících v centru města. Zajímavé je také barevné rozlišení dopravy respektive dopravních prostředků - tramvaje (žlutá), trolejbusy (zelená), autobusy (červená) podporující přehlednost. Provozování MHD v Plzni mají na starosti již zmíněné PMDP a.s. Ty mají na svědomí několik významných milníků v rámci MHD. Plzeňská karta pro snadné cestování v rámci města je nejúspěšnější aplikací městského kartového systému v ČR. Vozový park je inovován a držen na vysoké úrovni, stejně jako webové aplikace pro cestující. Jedním z klíčových milníků bylo pro město vybudování moderního dynamického dispečinku, který přispěl ke komplexnímu řízení prostředků veřejné dopravy v Plzni. [4][16]

Navržené řešení: Projekt dynamického dispečinku byl realizován v letech 2008-2010 za přispění strukturálních fondů EU (9,25 mil.), nicméně jeho vývoj pokračoval i v roce 2013 a lze předpokládat jeho inovaci i v letech budoucích. Dynamický dispečink se nachází na Denisově nábřeží 12, kde jeho provoz zajišťují vždy 3 pracovníci, 24 hodin denně, 7 dní v týdnu. Ti mají k dispozici velkou zobrazovací stěnu a vlastní počítače se třemi monitory pro vstup od dopravních kamer z velkých křižovatek nebo pro mapové zobrazení Plzně s jednotlivými spoji. Pomocí GPS mohou dispečeři v reálném čase sledovat polohu jednotlivých vozidel MHD v síti, zároveň jsou jim k dispozici informace o odchylkách od jízdního řádu a další informace o vozidlech. Kromě možnosti přímé hlasové komunikace s vozidly a cestujícími mají možnost odesílat na vozy textové zprávy, na dálku měnit informace na světelných panelech ve vozech a na zastávkách. Díky centralizovanosti jsou schopni zároveň zasahovat do signálních plánů světelných zařízení ve městě (z důvodu preference). Jsou tudíž schopni okamžitě řešit problémy a v případě krize se postarat o náhradní schéma veřejné dopravy. [16]

Celý systém dynamického dispečinku se skládá z [16]:

centrálního dispečerského pracoviště pracujícího na softwaru Sprinter 2012,

privátní rádiové sítě pro hlasovou a datovou komunikaci ve správě PMDP,

WLAN – virtuální lokální bezdrátové sítě dispečinku, přes kterou jsou napojeny jednotlivé přístupové body ve vozovnách (Slovany a Cukrovarská),

modulem RADON řídícím nahrávání vozidel ve vozovnách,

32

„inteligentních“ vozidel schopných komunikovat s dispečinkem, vozovnou, výhybkou, křižovatkou (SSZ), stacionárními zastávkovými panely, nevidomým a vybavených palubními počítači EPIS 4.0, HMI (LCD), radiostanicemi a příslušnými anténními systémy. Namísto pomalé vozidlové sběrnice (IBIS) je jako základ komunikace použit Ethernet.

Obr. 9 - Uspořádání dispečerského systému dynamického řízení ve vozovnách

Datová komunikace s vozovnami (Obr. 9), resp. s vozidly odstavenými k přehrání dat („automatické buzení vozidel“), vyčtení dat a logů, aktualizace softwaru, je realizována prostřednictvím optické datové sítě a lokálních sítí Wi-Fi pokrývajících areály vozoven. Pro přenosy veškerých dat je použito výhradně sítí, které jsou buď přímo v majetku a správě PMDP, a.s. (zejména rádiové sítě pro bezdrátovou komunikaci s vozidly – základnové stanice) anebo v majetku města Plzně (optické sítě – spojení základnových stanic s dispečinkem pomocí IP komunikace). Radiokomunikační zařízení (antény, vysílače) jsou přednostně umisťovány do objektů ve správě PMDP, a.s. a též do objektů v majetku města Plzně. [16] Dispečink komunikuje s informačními panely, řadiči SSZ nebo vozidly přes privátní “hybridní” rádiovou síť. Síť je budována na rádiových stanicích (základnových řídících stanicích - BCU) s rychlým přepínáním kanálů. Síť podporuje přepínání základen (tzv. automatický roaming) na základě změření kvality přijímaného signálu, kde je automaticky prováděn výběr BCU jak pro datovou, tak i hlasovou komunikaci. Rádiový modem a radiokomunikační adapter jsou integrovány v systému EPIS (=> jedna radiostanice ve vozidle pro hlasovou i datovou komunikaci). Při výpadku činnosti datového serveru funguje rádiová síť autonomně pro hlasová volání v nouzovém režimu (=> řidič se vždy dovolá). [16] Přenesená data se ukládají do databáze serveru dynamického dispečinku a jsou dále využita pro funkci a optimalizaci dynamického dispečinku. Mezi konkrétní data patří: kurz vozidla (číslo linky a její pořadí), evidenční číslo vozidla, číslo (jméno) řidiče, číslo (jméno) poslední navštívené zastávky, aktuální zpoždění při odjezdu z poslední navštívené zastávky, rychlost vozidla, GPS pozice apod. Struktura dopravního řídicího systému s naznačenými komunikačními vazbami je zachycena na Obr. 10. [16]

Zdroj: [13]

33

Obr. 10 - Struktura dynamického řízení a komunikačních vazeb

Výsledky: Přínosy dynamického dispečinku lze rozdělit mezi zainteresované strany. Pro PMDP se jedná hlavně o [16]:

dokonalý přehled o provozu, zlepšení zázemí, komfortní software pro centrální správu a možnost vzdáleného

ovládání (aktualizace dat ve vozidlech/zastávkách atd.), dlouhodobé řešení vozidlové informatiky, modularita systému, nezávislost na výpadcích sítě a spolehlivosti operátorů.

Pro cestující:

zkrácení nepravidelností v dopravě díky rychlé detekci problému, zkrácení jízdní doby, zvýšení přesnosti provozu, korektní a dostupné informace.

Pro řidiče:

„user friendly“ ovládání palubního počítače, zobrazení časové odchylky od jízdního řádu, snadná kooperace s dispečinkem.

Pro město:

zpracování dat o reálném provozu – podklad pro další plánování, podpora projektu optimalizace MHD a krizové řízení města, emisní přínosy, možnost rozšíření a zlepšení spolupráce se záchrannými složkami.

Plzeň do budoucna plánuje vybudovat další inteligentní zastávky (informační panely a iTagy) a rozšířit systém preference vozidel na další křižovatky ve městě. Počítá se rovněž s nahrazením GPS za systém Galileo. Dalším cílem je provázání systému s jinými dopravci a to i v rámci kraje.

Zdroj: [13]

34

Aby Plzeň posílila status „zeleného“ města je rovněž plánováno nahrazení klasických autobusů za elektrobusy (v rámci městské dopravy). [16]

2.4.8 Zlín

Projekt: Monitoring dopravy, aktivní preference a plošná koordinace MHD

Zlín je statutární město na východě Moravy s katastrální výměrou 103 km2. Leží v údolí řeky Dřevnice na rozhraní Hostýnských a Vizovických vrchů. K 1. 1. 2013 zde žilo zhruba 80 000 obyvatel. Město je významným obchodním a kulturním centrem východní Moravy a je zde soustředěno velké množství středních škol plus Univerzita Tomáše Bati. Zlín leží poměrně stranou od hlavních dopravních tahů. Ve východo-západním směru město protíná silnice I/49, která spojuje Otrokovice s Valašskou Polankou. Od roku 2011 je Zlín napojen na dálniční síť D1, což usnadnilo jeho spojení např. s městem Brno. Město protíná jediná železniční trať a to sice jednokolejná trať Otrokovice-Vizovice. Městskou hromadnou dopravu zajišťují trolejbusy a autobusy (asi 60 vozidel). Veřejnou dopravu zajišťuje pro své obyvatele kraj respektive dopravní společnost Zlín-Otrokovice, s.r.o. a společně se společností Koordinátor dopravy Zlínského kraje navrhuje jízdní řády a zajišťuje efektivitu MHD. Kraj prostřednictvím své příspěvkové organizace Ředitelství silnic Zlínského kraje rovněž spravuje celkem 1 767 km silnic II. a III. třídy včetně mostů, které jsou jejich součástmi. [4] Aby město posílilo pozici MHD vůči individuální dopravě, zahájilo v roce 2011 projekt Preference a plošná koordinace MHD ve Zlíně a Otrokovicích. Do projektu město investovalo částku 37,2 milionu korun přičemž asi 30,1 milionů pokryla dotace z EU. V rámci realizace projektu byla zvolena aktivní preference na SSZ s konkrétní formou detekce vozidel, zahrnující palubní vybavení vozidel, komunikující s infrastrukturou SSZ. Projekt skončil 30.4.2013 a k tomuto datu byly obměněny řadiče SSZ u 34 křižovatek a přechodů pro chodce na území města Zlína a u 4 křižovatek v Otrokovicích. Do projektu se tedy zapojilo 38 křižovatek se světelnou signalizací z celkového počtu 39. Projekt zahrnoval rovněž vybudování nové dopravní řídící centrály (umístěné na Policii ČR Zlín). Ta zajišťuje dohled nad všemi připojenými SSZ, sběr provozních a dopravních dat pro průběžnou optimalizaci dopravně závislích signálních plánů a lze z ní provádět mimořádný vstup do obsluhy režimu SSZ za účelem jeho změny. [17] Navržené řešení: Technické řešení způsobu identifikace polohy vozidla je zajištěno použitím GPS, která je součástí výbavy každého vozu MHD. Datovou komunikaci vozidla s řadiči SSZ (CROSS RS 4) zajišťuje radiomodem pracující ve vyhrazeném pásmu 400 MHz, ten zároveň zajišťuje komunikaci s dispečinkem DSZO za účelem předávání aktuální polohy pro monitoring. Aby byla zajištěna tzv. „zelená vlna“ bylo nutné vybudovat tzv. koordinované tahy tedy nadřízené řadiče, které koordinují podřízené řadiče (max. 14), propojené mezi sebou optickým koordinačním kabelem. Koordinované tahy na sebe navazují a s centrálou jsou propojeny (nadřízené řadiče) přes GSM modul umožňující dálkový přístup k uloženým datům v paměti. Datová komunikace mezi vozidlem a řadičem SSZ probíhá automaticky po dosažení nadefinovaného bodu (GPS polohy) viz aplikace ve městě Halle (2.4.4). Při ní vozidlo odesílá na řadič svoje číslo (identifikaci), typ trakce (bus, trolejbus), kód palubní informatiky (linka, konečná), trasu průjezdu křižovatkou (příjezdová/odjezdová větev), hodnotu odchylky od jízdního řádu plus informace definované projektantem pro konkrétní místo a situaci. O preferenci pak rozhoduje řadič, který má rovněž k dispozici data od dopravních detektorů (indukční smyčky) o individuální automobilové dopravě. [17]

35

Obr. 11 - Zjednodušené schéma prvků systému preference MHD ve Zlíně

Na konci roku 2013 byl pro obyvatele Zlína spuštěn ještě jeden projekt a to sice online Monitoring dopravy. Cílem tohoto projektu bylo informovat veřejnost pomocí webové aplikace o aktuální dopravní situaci na hlavních trasách města Zlín a také sbírat dopravní informace pro potřeby dopravního plánování. Projekt byl podpořen dotací z rozpočtu Státního fondu dopravní infrastruktury na rok 2013 ve výši 1,24 milionu korun. Ve veřejně přístupné aplikaci si mohou občané před odjezdem podívat na aktuální dopravní situaci v jednotlivých ulicích města a případně podniknout reorganizaci své cesty. Aplikace umožňuje řidiči zadat výchozí a koncový bod trasy a v případě, že se jde k cílovému bodu dostat po různých trasách vidí, na které trase ho čeká nejmenší časová ztráta. Na portálu lze najít aktuální data doby jízdy, pomocí barevného vykreslení tras mezi jednotlivými křižovatkami údaje o hustotě provozu a aktuálním zdržení viz Obr. 12. Jsou nastaveny tři úrovně dopravy (1. Plynulá jízda = zelená; 2. Proudy vozidel = žlutá; 3. Kolony vozidel = červená). [17] Navržené řešení: Projekt spočíval v osazení celkem 20 CROSS BTTT modulů do řadičů SSZ a na sloupy veřejného osvětlení, které pomocí Bluetooth technologie monitorují několik hlavních tras ve městě (většinou důležité křižovatky). Systém pracuje na principu měření doby jízdy konkrétního vozidla, v němž se nachází jakékoliv zařízení se zapnutým Bluetooth (BT) - mobilní telefon, BT handsfree, rádio a navigace s BT aj. Většina BT zařízení vysílá svou unikátní adresu (tzv. 48 bitová MAC adresa), čímž jednoznačně určuje dané vozidlo. BT detektory zachycují tyto informace (fyzická MAC adresa zařízení a časová značka průjezdu) a zasílá je na vyhodnocovací server (přes GSM), který provede fúzi a separaci dat. MAC adresy jsou anonymizovány, čímž je zajištěna ochrana soukromí řidičů a data jsou následně zavedena do databáze, kde jsou dále filtrována, validována a vyhodnocována v krátkém časovém intervalu. Server pak poskytuje agregovaná data ve formě aktuálních jízdních časů a zpoždění na webový portál. Prezentovaný údaj o zdržení je rozdíl mezi skutečně naměřeným časem a tzv. ideálním časem průjezdu mezi Bluetooth (BT) detektory, který byl kalibrován komparací reálnými průjezdy a dat ze zkušebního provozu. [17][18]

Zdroj: [17]

36

Obr. 12 - Webová aplikace on-line monitoringu dopravy ve Zlíně

Výsledky: Plošný monitoring a preference MHD přinesl městu řadu výhod. Především se zkrátily cestovní doby jízdy, zvýšila se pravidelnost provozu a přesnost dodržování jízdních řádů, snížila se energetická náročnost MHD, emise škodlivin a hluku. Město respektive řídící centrála má možnost dynamicky optimalizovat dopravní tok a za pomoci aplikovaných technologií provádět analýzy, statistiky apod. pro lepší dopravní plánování. Systém on-line monitoringu dopravní situace pomocí technologie bluetooth je prvním svého druhu v ČR. Přibližně 30 % vozidel projíždějící městem Zlín má zapnutý Bluetooth a poskytují tak data o aktuální dopravní situaci. Město do budoucna plánuje pokračování projektu, kdy by chtělo umístit před významné křižovatky ve městě Zlín informační panely/tabule, které by využívaly tento systém, a pomohli řidičům případně zvolit alternativní trasu jízdy. [17]

Zdroj: [18]

37

3 DOPRAVNÍ DATOVÉ ZDROJE S PŮSOBENÍM NA DOPRAVNÍ PROUD V MĚSTSKÝCH AGLOMERACÍ

3.1 Úvod do problematiky dopravních dat

Městské aglomerace trpí, v důsledku koncentrace velkého množství vozidel do vymezeného prostoru, dopravními problémy. Tyto problémy (např. kongesce => emise) pak negativně ovlivňují život tamních obyvatel, přičemž je zpravidla vyloučeno řešení v podobě dodatečného rozšíření stávajících komunikací. Proto je třeba zajistit jejich efektivnější využívání pomocí sofistikovaných řídících a informačních systémů. Tyto systémy mají zásadní vliv na koordinaci dopravního proudu v městských aglomeracích. Řídicí systémy mají přímou vazbu na dopravní proud a v analogii s teorií řízení můžeme mluvit o regulátoru (řídicí systém) a regulované soustavě (dopravní proud). Tato regulace probíhá de facto dvěma způsoby zastavováním vozidel světelnými návěstidly a změnou jízdních parametrů proměnnými dopravními značkami (upravující rychlostní a směrové poměry). Oproti tomu dopravní informační systémy poskytují informace a doporučení účastníkům silničního provozu, kteří na ně mohou, ale i nemusí reagovat. Tyto informace cílí na optimalizaci (časovou, finanční, emisní,…) jízdy účastníka z bodu A do bodu B a rovněž mají přispět k vyššímu využití veřejné dopravy. Oba tyto systémy se podílejí na managementu města a jejich klíčovými vstupy jsou právě dopravní data v potřebném množství a kvalitě.

3.2 Technologie sběru dat

V současnosti můžeme rozlišit dvě metody automatizovaného sběru dat a to sice:

profilové měření – sběr dat fixně v určitém řezu komunikace po daný časový okamžik (periodu) za pomoci specifických profilových detektorů (mýtné systémy DSRC, kamerové systémy, radary, laserová čidla, magnetometry, indukční smyčky atd.) nebo

plošné měření – sběr dopravních dat mobilně pomocí tzv. plovoucích vozidel – FCD (floating car data) popřípadě data o pohybu mobilních telefonů v GSM síti (CFCD).

V následujícím textu zmíníme některé zástupce uvedených metod.

3.2.1 Mýtný systém

Elektronické mýto je zástupcem profilového měření a specializovaným telematickým systémem pro výkonové zpoplatnění vozidel nad 3,5 t (od 1. 1. 2010). Jeho vlastníkem je stát (MDČR), provozovatelem je ŘSD ČR a technickým provozovatelem je Kapsch konsorcium. Kromě jeho prioritní funkce, což je výběr financí pro rozvoj a údržbu infrastruktury ČR, generuje rovněž důležitá dopravně-inženýrská data z husté sítě detekčních profilů po celé ČR. Ty tvoří významný zdroj online dat a informací pro Národní dopravní informační centrum (3.4.1), které může na základě nich provádět okamžité zásahy při detekci dopravní anomálie a monitorovat provoz na infrastruktuře. Toho je dosaženo zejména díky robustnosti systému, tvořícího základnu pro další telematické aplikace. Při každém průjezdu vozidla, vybaveného palubní jednotkou (OBU), mýtnou branou systém zjišťuje kategorii (nákladní vozidlo nad 7t, bus atd.), počet náprav a emisní třídu. V kombinaci s datem, časem transakce a polohou mýtného bodu, kterým vozidlo

38

projelo, pak lze získat výstupy pro analýzu dopravního proudu tj.:

intenzitu zpoplatněných vozidel v daném úseku,

úsekovou rychlost mezi mýtnými branami a

skladbu dopravního proudu (lehká nákladní vozidla, autobusy, emisní dělení atd.). Navíc každá kontrolní brána (enforcement) je vybavena kamerovým systémem a poskytuje tak data o vozidlech všech kategorií včetně osobních do 3,5t. [19]

Obr. 13 - Využití dat z mýtných a kontrolních bran

Distribuci informací pro řidiče lze zajistit pomocí info-tabulí, rádiového vysílání, moderních navigací či mobilních telefonů nebo webových stránek (jedná se tedy o dopravní informační systém). Příkladem využití dat z mýtného systému může být systém detekce vozidla jedoucího v protisměru, informování řidičů o dojezdových časech do vybraných destinací či snížení nejvyšší povolené rychlosti. Vždy je přitom důležitá rychlost komunikace mezi bránou, centrálním systémem a akčním členem zodpovědným za provedení akce (proměnlivé dopravní značení atp.) [20] Dopravní data z mýtného systému jsou rovněž cenná z pohledu dopravní statistiky, kde dnes systém poskytuje pětiletou časovou řadu detailních dat o provozu zpoplatněných vozidel po ČR. Analyzovat tak můžeme nejen finanční výnosy, ale i počty vozidel, jejich typy, ekologičnost nebo sezonalitu provozu (denní, týdenní, měsíční a roční). [21] Další telematickou funkcí mýtného systému je regulace dopravy na základě struktury mýtných sazeb (regulace pátečních jízd, vyšší sazby pro vozidla ekologických tříd Euro 0-2/3-4, nižší sazby pro autobusy apod.). Právě regulační funkce by při rozšíření systému mohla výrazně ulevit dopravě v městských aglomeracích ČR po vzoru jiných evropských měst (např. Eindhoven 2.4.1). Navíc již funkční koncepce systému hybridního mýta8 by mohla dosah regulace rychle rozšířit jak na komunikace nižších tříd, tak právě do měst.

3.2.2 CFCD – SIM Flow

CFCD neboli Cellular Floating Car Data je první zástupce plošného sběru dopravních dat. Tato metoda spadá (společně s GFCD) do tzv. Floating Car Data (FCD), tedy metody sběru dopravních dat o dopravní situaci z vozidel pohybující se po dopravní síti. Vozidla zde slouží jako mobilní dopravní senzory poskytující reálné data o provozu na dopravní síti (o svojí pozici, rychlosti a

8 Kombinace stávající mikrovlnné DSRC technologie se satelitním subsystémem výběru poplatků.

Zdroj: [21]

39

směru jízdy), na základě kterých lze poté vykonávat dopravní analýzy a řídit dopravu, ať už přímo či nepřímo, v nadřazeném řídícím centru. Oproti tradičním konvenčním profilovým detektorům, sloužícím ke sběru dat (pneumatické detektory, indukční smyčky, piezoelektrické detektory atd.), nabízejí celou řadu výhod. První a hlavní z nich je mobilita sběru dat a s tím související schopnost doplnit ve funkci sběru dat stávající profilové detektory. Další je pak realizace na stávajících technologií a infrastruktuře, která byla původně budována za jiným účelem (v tomto případě ke komunikaci mobilních telefonů – GSM síť) a tedy ekonomická efektivnost. Dále pak údržba a neintrusivnost. Vrátíme-li se zpět k popisu CFCD mluvíme o technice založené na monitoringu komunikačního zařízení (mobilního telefonu) se SIM kartou v rámci celulární (buňkové) GSM sítě mobilních operátorů. Ta slouží jak pro detekci, tak i pro zaslání informace o pohybu vozidla. Mobilní telefon plynule a hlavně anonymně vysílá informace o své poloze poskytovateli služeb - lokační reporty. Na základě sekvencí lokačních reportů, vznikajících v síti mobilního operátora (v souvislosti s pohybem mobilních telefonů), dokáže systém CFCD (pomocí softwarové nadstavby) geostaticky modelovat kudy a s jakou rychlostí se masa mobilních telefonů pohybuje a přiřadit tento pohyb ke konkrétním segmentům dopravní sítě. Podle chování masy sledovaných telefonů, pak lze diagnostikovat např. vznik kongesce projevený náhlým zpomalením či zastavením masy, která se do té doby pohybovala ustáleně a poskytovala pravidelné lokační reporty, délku kolony, časovou ztrátu způsobenou kolonou nebo rychlost dopravního proudu v daném segmentu komunikace. [22] Monitoring pomocí GSM má své limity. Zaprvé se jedná o nepřesnou identifikaci pohybujícího se objektu (osobní automobil, cyklista atd.), dále je zde nevýhoda v podobě nepřesné lokalizace (souběžné komunikace – např. lokální komunikace vs. železnice) a lokalizace v extravilánu s nízkým počtem BTS (buňka pak pokrývá širokou oblast v řádech desítek km). Způsobů lokalizace mobilních zařízení je celá řada, mezi 2 hlavní metody patří:

Cell Of Origin (COO) – Založená na znalosti Cell ID tedy identifikačního čísla přiřazeného mobilním operátorem dané buňce respektive základnové stanici (BTS). Poloha uživatele v síti tak může být stanovena s přesností odpovídající velikosti buňky. Ta záleží na dané oblasti – ve městech se její velikost pohybuje od 100 m do 500 m, ve venkovských oblastech pak i v desítkách km. Pohyb uživatele respektive mobilní stanice (telefon + SIM) je zaznamenán při přechodu z jedné buňky do druhé a je tedy velikostí buňky značně ovlivněn (pohyb v rámci jedné buňky nelze monitorovat). S ohledem na přijímání signálu z více BTS a tedy průniku buněk se dostáváme na hodnoty přesnosti určení polohy okolo 300 m. [22][23]

a

metoda založená na parametru Timing Advance (TA) – Časový posun (TA) zajišťuje, aby mobilní zařízení vysílalo ve správnou chvíli tj. ve chvíli kdy má na BTS přiřazen svůj timeslot – každá BTS má přidělen jeden či více kanálů (nosných kmitočtů) a každý z nich je dále rozdělen časovým multiplexem (TDMA) na 8 dalších sub-kanálů = timeslotů. Je-li mobilní telefon dál od BTS, musí začít vysílat dříve, aby nekolidoval s jiným zařízením. O kolik udává právě hodnota TA, která nabývá hodnot 0-63 - jedna jednotka představuje cca 550 m (TA=0 => vzdálenost zařízení do 550 m; TA=63 => maximální vzdálenost tj. cca 35 km). Hodnota TA se pro každý mobil v síti GSM průběžně kalibruje. Ze znalosti této hodnoty, polohy sektorové antény BTS a rychlosti šíření rádiového signálu (konst.) tedy můžeme monitorovat aktivní mobilní zařízení s přesností 550 m a jejich pohyb v rámci TA pásů. V praxi však mobilní zařízení přijímá signál od více BTS a výsledná poloha uživatele může být proto stanovena s přesností v

40

řádu desítek metrů pomocí jednoduché triangulace. [22][23]

Technologie SIM Flow navzdory lokalizačním problémům staví na faktu, že většina řidičů vlastní mobilní stanici tj. na kvantitě uživatelů / poskytovatelů dat. Ačkoliv není nutná výstavba infrastruktury, je nutné brát v potaz investice na provoz a zpřesňování výsledků na straně operátorů, jakožto poskytovatelů těchto dopravních dat a systém CFCD proto nelze brát jako zcela bezinvestiční. Monitorování dopravního proudu SIM Flow metodou bylo v ČR úspěšně otestováno a již funguje v řadě evropských i mimoevropských zemí. Příkladem může být systém kongesčních map a monitoringu v Belgii (www.touringmobilis.be).

3.2.3 GFCD – GPS Floating Car Data

Sběr dat z pohybujících se vozidel u této metody počítá s integrací vozidlové jednotky sestávající se z rádiové přijímací jednotky využívající GNSS (Global Navigation Satellite System) služby, která poskytuje polohové informace (z GPS; později se počítá se systémem Galileo) o daném vozidle, a z komunikačního modulu zprostředkovávajícího datovou komunikaci skrze stávající GSM infrastrukturu – využívá se paketový přenos GPRS, případně systém krátkých zpráv (SMS). Jednotka zároveň shromažďuje provozní údaje vozidla. Jedná se v podstatě o chytrou GPS poskytující anonymní data o směru jízdy, trase jízdy a rychlosti vozidla, které se přenášejí do kontrolního centra, kde jsou vyhodnocována. Četnost snímání a odesílání polohových a provozních údajů je volitelná a rovněž závislá na rychlosti vozidla. Typicky se snímá s četností 6-10 s a odesílá se po 30-60 sekundách na vyhodnocovací pracoviště (server). Příchozí data jsou ve statistických prognostických modelech využívána pro predikci kongescí, analýze dopravního proudu (zátěžové mapy) a zlepšení přesnosti telematických služeb. Slabinou této metody je počet vozidel vybavených vozidlovou jednotkou (poskytovatelů dat) oproti CFCD. Typicky jsou touto jednotkou vybaveny vozidla, která jsou součástí tzv. fleet managementu tedy telematického systému pro správu vozového parku (flotil) – vozidla taxi služby, autobusy MHD apod., spadajících tak pod soukromý subjekt (=> špatná otevřenost dat – nutný výkup). Naopak přesnost lokalizace je oproti CFCD metodě značně vyšší a v předpokládané kooperaci s evropským systémem Galileo ještě poroste (i jednotky metrů). [24]

3.2.4 Shrnutí problematiky sběru dat

Abychom dostali ucelený obraz o dopravním proudu vozidel a mohli ho následně ovlivňovat, je nutné vzájemné doplňování těchto dvou sběrných metod (profilové a plošné měření). V České republice limituje komplexní monitoring dopravy zejména separátní sběr dat a jejich nízká homogenita. Získaná data jsou použita v rámci samostatných telematických systémů (řízení křižovatek ve městech, řízení dopravy v tunelech, výběr elektronického mýta apod.), pro statistické účely či dopravní plánování. Právě nedostatek dat (zejména o aktuální plynulosti dopravy) způsobuje neúplné využívání potenciálu telematických systémů, kde je relevantní sběr dat soustředěn pouze na část páteřních komunikací (dálnic a rychlostních silnic). Dobrým příkladem využití integrace dat pro komplexní monitoring dopravy a tvorbu dynamického modelu mobility je v současnosti stále vyvíjený projekt RODOS, o kterém bude pojednáno dále.

41

3.3 Možnosti řízení dopravního proudu

V úvodu do problematiky dopravních dat již byly nastíněny možnosti, jakými lze korigovat dopravní proudy ve městech (a nejen v nich). V zásadě k tomuto účelu slouží řídící dopravní systémy a informační dopravní systémy. Oba tyto systémy pracují s dopravními daty, které poté reprezentují účastníkům dopravního proudu skrze různé akční členy s cílem optimalizovat tok v síti, zvýšit bezpečnost, snížit dopady na životní prostředí, zkrátit jízdní doby apod. Zároveň dochází k vzájemnému ovlivňování těchto systémů. V následujícím textu jsou tyto dva systémy velmi stručně rozebrány.

3.3.1 Řídicí dopravní systémy

Řídící dopravní systémy používají jako akční členy světelná návěstidla, díky kterým vhodným zastavováním vozidel korigují dopravní proud. Dalšími akčními členy mohou být ale i mechanické závory či proměnné dopravní značky typu B1. K samotnému řízení světelných návěstidel se využívají dopravní řadiče, které pracují buď izolovaně anebo mají vazbu na další řadiče či dopravní ústřednu. Z hierarchického hlediska můžeme způsoby řízení rozdělit na [12]:

řízení dopravního uzlu a

řízení dopravní oblasti (případně ještě nadřazené řízení útvaru).

Řízení dopravního uzlu můžeme dále rozdělit dle schopnosti řadiče reagovat na změny dopravního proudu, tedy na [12]:

off-line řízení – dopravní řadiče tj. uzly řízeny podle pevného časového plánu, odvozeného z historických dopravních dat – intenzit dopravy, řadič nereaguje na změnu dopravního proudu, žádné detektory

a

on-line řízení – počítá s proměnnými vstupními dopravními daty, které získává z připojených detektorů (nejčastěji indukční smyčky), na základě kterých pomocí daných algoritmů (případně i Fuzzy logiky) prodlužuje/zkracuje délky zelených, modifikuje pořadí fází či fázi vkládá.

Řízení dopravní oblasti je druhou možností řízení, kdy jsou jednotlivé dopravní řadiče koordinovány a řízeny dopravní ústřednou. Opět lze rozlišit jednotlivé režimy řízení na [12]:

off-line řízení – na základě analýzy historických dopravních dat v rozhodných místech sítě jsou vypočítány sestavy signálních plánů (délka zelených, doby cyklu, ofset) jednotlivých řadičů v dané oblasti,

on-line řízení bez optimalizace – pro různé stavy dopravní sítě jsou vytvořeny (vypočítány) signální programy, které jsou uloženy buď v řadiči, nebo ústředně a jsou vybírány podle aktuální kombinace parametrů tzv. strategických detektorů (např. stupeň dopravy, intenzita),

on-line řízení s optimalizací – inteligence je plně centralizována do dopravní ústředny,

42

která přímo řídí světelná návěstidla skrz napojené řadiče a vykonává optimalizační výpočty pro každý uzel oblasti, řadič má omezenou inteligenci – dobu cyklu, délky zelené, sled fází atd. pro něho určuje centrální systém v reálném čase; metody SCOOT a SCATS,

adaptivní metody řízení – inteligence (lokální) ponechána řadiči, nicméně dopravní ústředna optimalizuje délku zelených, dobu cyklu a ofset pro celou síť (každých 10-15 minut) – úlohy příslušející lokálnímu uzlu odděleny od úloh příslušejících ústředně, vyhodnocuje se zatížení jednotlivých uzlů a zároveň se vyhodnocují dopravní proudy v síti – poté se stanovuje strategie řízení; program MOTION – pracuje ve třech úrovních (strategické, taktické a operační), vstupem jsou předzpracovaná data, topologie sítě, geometrie uzlu a parametry řídící strategie (priorita MHD,…),

expertní řízení – speciální případ řízení pracující s tzv. bází znalostí, kterou expert/i postupně naplňují explicitně vyjádřenými znalostmi/zkušenostmi o dané problematice (např. jestliže je ulice Legerova na stupni 3 a Ječná na stupni 4 prodluž dobu zelené o Δt), bází dat – data pro konkrétní případ - vyplňována přímo uživatelem nebo hodnotami automaticky odečtenými z měřících přístrojů (detektorů), s těmito dvěma bázemi pracuje řídící mechanismus tvořící model, tento typ řízení slouží k řešení dopravních excesů (saturace sítě apod.), kdy se toto řízení snaží simulovat chování dopravního experta na danou situaci.

3.3.2 Informační dopravní systémy

Dopravní informační systémy jsou stejně jako řídicí systémy součástí městského managementu a lze s nimi efektivně působit na dopravní proud ať už přímo formou proměnných dopravních značek, tak nepřímo například pomocí webových aplikací s aktuálním přehledem stavu dopravy. Podle způsobu předání informace ke koncovému uživateli rozlišujeme [12]:

informační a navigační systémy s působením na dopravní proud,

informační systémy v individuálním vozidle, aktivní; pasivní;

informační systémy využívané před jízdou.

3.3.2.1 Informační a navigační systémy s působením na dopravní proud

Informační a navigační systémy jsou významným prostředkem pro zlepšení průjezdu vozidel městem. Mezi informačním a navigačním systémem je však třeba rozlišovat. Cílem informačního systému je vhodným způsobem (akčním členem) předcházet nebezpečným situacím a umožnit řidiči včas reagovat na situace ve směru jeho jízdy na základě informací o stavu dopravy na dané komunikaci. Informace jsou zaměřeny především na dopravní uzávěry, kongesce, vliv povětrnostních podmínek a doporučení objízdných tras. Tuto informaci může, ale i nemusí účastník dopravního provozu využít a reagovat na ni. V tom je hlavní diference oproti systému navigačním, kde je účastník povinen reagovat na distribuované informace, které buď omezují parametry jeho jízdy (např. rychlost na základě značky B20a „Omezená rychlost na…“ nebo přikázání pruhu na základě značky B22a „Zákaz předjíždění pro nákladní automobily“), nebo mu přikazují použít danou trasu za účelem přesměrování dopravy v případě vzniku nehody či kongesce. Informační systémy nacházejí uplatnění i na zastávkách MHD, kde časové informace o aktuálních spojích přispívají k psychické pohodě cestujících nebo jim usnadňují výběr jiného spoje či dopravy. Rovněž navigování na záchytné parkoviště P+R s aktuální informací o počtu volných míst patří k aplikacím těchto systémů. [12]

43

Jako akční členy se pro předávání zmíněných informací používají tzv. zařízení pro provozní informace (ZPI) ve formě proměnných informačních tabulí (PIT) doplněny často jedním z osmi piktogramů proměnného dopravního značení (PDZ) a umísťované nad nebo vedle vozovky. PIT jsou v současné době sestaveny nejčastěji ze světelných bodů uložených v maticovém display a jsou schopny zobrazovat text dle písma DIN 1451, nicméně je důležité podotknout, že se PIT liší dle způsobu použití (jiná technologie tj. velikost písma na dálnicích a jiná např. v zastávkových systémech). Podle potřeby je možné volit délku písma, výšku řádky, velká a malá písmena. Informace jsou na PIT distribuovány ručně z dispečerského centra na základě vyhodnocení stavu dopravy v příslušném úseku (kamerový dohled) anebo automaticky na základě jiných subsystémů řízení města (řídicí systémy tunelů atd.). Základem pro algoritmy generující nápisy jsou měřené dopravní parametry (intenzita a rychlost / obsazenost). Automaticky publikované informace prostřednictvím těchto technologií jsou vůbec nejrychleji zveřejněnými informacemi o kritické události. K dálkovému přenosu lze využít různá přenosová média - Ethernet, GSM/GPRS/UMTS… Časté je hlavně využití krátkých SMS zpráv v GSM síti. Na některých tabulích jsou v klidových situacích publikovány odhady dojezdových časů do vzdálených cílů (travel time viz Obr. 14). Odhad travel time vzniká výpočtem podle určeného modelu a aktuálních dopravních dat a může se tedy v závislosti na vývoji skutečné dopravní situace a možném vzniku nepředvídatelných omezujících událostí v průběhu cesty měnit. [25] Účinnost těchto dynamických systémů je vysoká a proto počet ZPI za poslední roky výrazně narůstá. V Praze se k roku 2013 evidovalo 58 ZPI a dalších přibližně 40 jich bude instalováno s dostavbou tunelového komplexu Blanka v samotných tunelech i v jejich okolí. [26]

Obr. 14 - Příklad výstupů ZPI

3.3.2.2 Informační systémy v individuálním vozidle

Tyto informační systémy se od předchozích liší tím, že tok informací směřuje přímo do konkrétního vozidla dopravního proudu. To může být buď aktivním účastníkem komunikace anebo pasivním. V případě aktivních systémů mluvíme o tzv. kooperativních systémech, kde dochází k bezdrátové výměně relevantních informací mezi vozidlem a infrastrukturou (V2I) popřípadě mezi vozidly navzájem (V2V). Souhrnně lze tuto komunikaci označit pojmem V2X. Tento způsob výměny informací je klíčový pro tvorbu konceptu „chytrých měst“ a je terčem řady výzkumných projektů. Několik projektů již otestovalo přínos těchto systémů (např. 2.4.5) ke zlepšení bezpečnosti, efektivnosti a šetrnosti dopravního provozu. Evropská unie tyto systémy rovněž zapracovala do své strategie (Akční plán, 2008 a směrnice 2010/40/EU) zavádění inteligentních dopravních systémů (ITS), které bude závazné i pro Českou republiku. Podrobněji bude toto téma zpracováno v kapitole 4. Pasivní systémy se vyznačují jednosměrným tokem informací směrem k uživateli. Tyto informace jsou vysílány celoplošně anebo je možno informace blíže lokalizovat. Mezi zástupce těchto systémů patří:

dopravní informační služby telekomunikačních operátorů (GSM-SMS/MMS/hlasové dopravní informace),

mobilní dopravní aplikace,

Zdroj: [26]

44

rozhlasové vysílání,

RDS-TMC.

Dopravní informační služby telekomunikačních operátorů

Nabízí přední čeští operátoři O2 a T-Mobile. Informace jsou předávány uživateli formou SMS po GSM síti z lokace, kterou si uživatel přednastaví. Nebo je možná kombinace obrázku a textu formou MMS. Jedná se o informování o nehodách na trase, průjezdnosti a objízdnosti trasy, sjízdnosti vozovky a dalších klíčových informací z daného regionu, které operátoři získávají přes datové distribuční rozhraní. To je součástí informačního systému NDIC a díky němu jsou dopravní informace distribuovány (formát XML) k operátorům na základě podepsané smlouvy (přístupových práv), kteří provedou konverzi do SMS tvaru. Cena SMS se u obou operátorů liší (T-Mobile 1,21 Kč za 1 zprávu nebo 49,40 měsíčně; O2 3 Kč za 1 zprávu nebo 49 Kč měsíčně). Další možností je zavolání na číslo 12900 (pro oba operátory) po kterém dojde ke spojení s inteligentním systémem dopravních informací. Systém reaguje na hlas – po zvukovém signálu očekává vyslovení požadavku (pro kratší trasy v rámci města REGION, pro delší trasu vysloví uživatel TRASA a zadá města, odkud a kam jede). Po úspěšném zadání systém volajícímu sdělí důležité dopravní události na vybrané trase/regionu a zároveň bude v případě nově vzniklých událostí opětovně uživatele kontaktovat (tento hovor je zdarma). Po skončení hovoru přijde volajícímu ještě shrnující SMS včetně prognózy doby jízdy. Cena volání je zpoplatněna cenou místního volání na pevnou linku - u T-Mobile stanovena na 5 Kč/min u O2 na 1,66 Kč/min. Shrnující SMS stojí 9 Kč (T-Mobile) a 10 Kč (O2) každá další SMS po nové události na trase pak stojí 3 Kč (u obou operátorů). [27][28]

Mobilní dopravní aplikace

Tyto aplikace jsou určeny pro chytré telefony s operačním systémem iOS/Android/Windows Phone a s možností připojení do sítě Internet (2,5G, 3G, LTE). V současnosti jsou použitelné tyto dopravně orientované free aplikace:

dopravniinfo.cz – aktuální dopravní informace o provozu na dálnicích ČR,

mParkování - rychlé a jednoduché nalezení P+R místa v Praze, informace o aktuálním provozu v Praze, aktuální pohledy z kamer, mapy parkovacích zón,

dopravní informace tudyNE – zobrazuje aktuální dění na českých silnicích – nehody a uzavírky.

Je nutné podotknout, že prodej chytrých telefonů popřípadě tabletů zažívá poslední roky strmý růst na úkor osobních počítačů a společně s ním roste i pokrytí mobilního připojení. Podle společnosti Boston Consulting Group se bude v roce 2015 pouhá jedna čtvrtina lidí připojovat přes klasické počítače (fixní připojení), zbytek pak bude využívat připojení mobilní. Potenciál využití mobilních aplikací je tedy enormní, o čemž svědčí i koncentrace vývojářů na tento segment trhu. K interakci města s jeho obyvateli budou hrát mobilní aplikace klíčovou roli a je třeba s nimi počítat jako s jedním z nejsilnějších zástupců informačních systémů v rámci „chytrého“ města. Rozhlasové vysílání

Rozhlasové vysílání je nejjednodušším prostředkem pro informování řidičů o dopravních komplikacích. Staví na faktu, že rozhlasový přijímač je integrován téměř ve všech vozidlech. Dopravní informace o nehodách, uzávěrách, kongescích apod. jsou předávány rozhlasovou stanicí buď celoplošně, nebo regionálně. Celoplošné vysílání informací zajišťuje Český rozhlas 1 Radiožurnál formou tzv. Zelené vlny ve všední dny od 5:30-19:30 každou čtvrthodinu a o víkendu od 8:30-19:30 každých 30 minut. Pro jednotlivé regiony pak vysílá informace Rádio

45

Impuls (doprava 007); Rádio Relax – regiony Kladno, Rakovník, Kralupy, Beroun a Louny; Hitrádio Magic Brno – Jihomoravský region a Hitrádio Vysočina – regiony Vysočina a Třebíč. Nevýhodou tohoto způsobu distribuce dopravních informací je jejich častá „necílenost“ k aktuální trase uživatele. Ti jsou pak zatěžovány nadbytečnými informacemi nesouvisejícími s jejich jízdou. Rozhlasové přijímače zprostředkovávají dopravní informace uživateli buď verbálně anebo na vyšší úrovni pomocí systému RDS, který prostřednictvím digitální informace, v normálním FM vysílání, zobrazí tuto informaci krátkou zprávou na display přijímače a zároveň hlasová informace vstoupí do vysílání bez ohledu na aktuálně laděnou stanici. [12][29] RDS-TMC

Radio Data System – Traffic Message Channel je služba určená k poskytování dopravních a cestovních informací v průběhu jízdy přímo ve vozidle. Integruje veškeré relevantní informace a šíří je k uživateli prostřednictvím neslyšitelného datového kanálu (RDS). Ten je přenášen v postraním pásmu rádiového vysílání na frekvencích FM vysílání konkrétní rozhlasové stanice. Informace jsou kódovány dle speciálního jazykově nezávislého protokolu ALERT-C. Příjem RDS-TMC je možný prostřednictvím navigačního přístroje podporujícího tuto službu a obsahujícího zároveň mapové podklady dané oblasti s databází předem definovaných pozic možných dopravních událostí na silniční síti – tzv. lokační tabulky. Zprávy mají předem daný formát a obsah, aby bylo možné standardizovat tok informací (normy ENV 14819) ve všech evropských zemí, kde je tato služba podporována. Navigační přístroj je schopen na základě přijatých zpráv automaticky přepočítat navrženou trasu (dynamická navigace) anebo zprávu řidiči předá hlasově (syntetizátor) či textově na display přijímače a to vždy ve vlastním jazyce řidiče. Obsah zpráv Standardní zprávy obsahují tyto položky:

událost – informace o povětrnostní situaci nebo dopravním problému (uvedeny v normě EVN 14819-2); kódována 11 bity,

místo – informace o oblasti, úseku nebo místě problému, 16 bitů, dekodér musí místo najít v lokačních tabulkách jinak žádný výstup,

směr a rozsah – identifikuje přilehlá místa nepříznivě ovlivněná událostí; směr se identifikuje 1 bitem (negativní / pozitivní) dle směru šíření události, rozsah 3 bity (identifikuje řetězec až 7 kroků prostřednictvím definovaných míst TMC – rámování události),

trvání – předpokládaná doba trvání problému, 3 bity – 8 stupňů očekávané doby trvání, závisí na povaze události viz norma ENV 14819-2,

doporučení objížďky – doporučení, zda vyhledat alternativní trasu či nikoliv, 1 bit.

RDS-TMC je součástí Jednotného systému dopravních informací. Dopravní informace jsou šířeny prostřednictvím frekvencí Českého rozhlasu sítí vysílačů ČRo3 nebo prostřednictvím rádia Regina pro hlavní město Praha. Jako zdroj informací pro tyto zprostředkovatele slouží NDIC (ten je kolektuje z různých zdrojů např. z agendových systémů Policie ČR, HZS ČR, ZZS ČR; telematických zařízení apod.) odkud se informace o nehodách, uzavírkách, překážkách provozu, sjízdnosti apod. v kódované podobě automaticky odesílají na server systému RDS např. Českého rozhlasu a odtud pak pomocí satelitní distribuce na všechny pozemní vysílače okruhu ČRo3. [12][30]

3.3.2.3 Informační systémy využívané před jízdou

Prostřednictví těchto systému může cestující předem naplánovat svoji cestu a obdržet další relevantní informace, které mohou v konečném důsledku ovlivnit jeho mobilitu ať už v rámci města, nebo pohybu mezi nimi. V zásadě se jedná o dva zdroje informací – informační kiosky

46

anebo internetové stránky/webové aplikace. Informační kiosky

Informační kiosek je samoobslužné multimediální zařízení schopné integrovat a zprostředkovávat užitečné informace a služby uživateli v elektronické podobě. Obvykle se umísťuje na veřejná strategická místa typu letištní terminál, dopravní nádraží a stanice, budova veřejné správy, obchodní centrum apod. Provedení kiosků jsou odlišná, většinou se jedná o dotykový LCD panel s hardwarovou klávesnicí a internetovou konektivitou, dostatečně uzpůsobený na frekventovaný provoz i neodborné zacházení (včetně vandalismu). Důraz je kladen zejména na intuitivnost ovládání a to i s ohledem na hendikepované osoby (audiovizuální podání informací atd.). Odlišné jsou pak i výstupy, které toto zařízení poskytuje, co se dopravy týče je to zejména poskytnutí informací o dopravních komplikacích a vyhledávání optimálního spojení (propojení s IDOS) s uvážením všech druhů veřejné dopravy: metro, autobus, tramvaj, železnice atd. a rovněž i alternativní spojení individuální dopravou. Dále je možné zajistit funkci odbavovacího zařízení např. na základě nalezeného spojení kiosek vydá příslušné jízdní doklady (tato funkce se uplatňuje zejména na letištích formou self check-in kiosku při vlastnění elektronické letenky) => možnost připojení periferií, platební systémy. Mezi samozřejmosti dnes patří internetový prohlížeč s nastavením povolených/zakázaných stránek (nejčastěji přístup na stránky veřejných institucí daného města), stejně jako volba dalších světových jazyků. [12] Internet

Internet, jako univerzální médium pro sdílení informací, využívá dnes většina měst pro distribuci všech druhů informací a to včetně těch dopravních. Český statistický úřad evidoval v druhé polovině roku 2013 přes 70 % uživatelů internetu v ČR (ve věku 16 a více let) a přes 67 % domácností s připojením k internetu. Jedná se tedy o potencionálně velmi efektivní způsob, jak ovlivnit účastníka provozu ve výběru trasy, dopravního prostředku apod. Webové stránky a aplikace poskytují přes Internet uživatelům online informace o dopravní situaci formou výpisu, nebo přehledně formou interaktivního mapového podkladu se zakreslenými omezeními, stupni provozu (zátěžové mapy), možností výstupu z CCTV nebo ZPI, meteorologickými informacemi, lokacemi a zatíženími P+R parkovišť popřípadě další relevantní informace. Co se týče konkrétních internetových stránek poskytujících aktuální dopravní informace, zmíníme v celorepublikovém rámci tyto vybrané:

www.dopravniinfo.cz,

o dopravní portál ČR provozovaný ŘSD ČR v rámci Jednotného systému dopravních informací pro ČR

o distribuce aktuálních informací o stavu provozu z NDIC o informace o událostech (nehodách, omezení provozu, kolonách), uzavírkách

(objížďkách, nadměrné přepravě, opravách vozovky), dopravních zátěžích (stupně provozu), sjízdnosti vozovky v zimě a aktuálním stavu počasí (na základě dat z meteostanic)

o všechny informace zobrazeny v přehledové mapě viz Obr. 15 o možnost zobrazení výstupu z kamerového systému a ZPI o zobrazení nehodových míst v mapovém podkladu s možností selekce kritérií

(počet nehod, typ vozidel, počet smrtelných zranění, ekonomické ztráty atd.) o umístění a obsazení P+R parkovišť v Praze o možnost plánování trasy; selekce lokality/oblasti o formulář pro nahlášení nové události o odkaz na aplikaci RODOS

47

Obr. 15 - Výstup webového portálu dopravniinfo.cz

www.uamk.cz,

o dynamické internetové stránky „Ústředního automotoklubu“ – česká akciová společnost zajišťující služby motoristům (asistenční, dopravní i turistické)

o dopravní informace pokrývají celé území České republiky o základem jsou informace z NDIC, od Policie ČR, Správy a údržby cest (např. TSK

Praha), záchranné služby hlavního města Prahy a od dobrovolných dopravních zpravodajů sdružených v klubu „Zelený Anděl“

o tyto informace jsou dále poskytovány do rozhlasových a TV relací a jiným spolupracujícím médiím (např. dopravní mapy na seznam.cz resp. mapy.cz) skrze textové a grafické soubory

o možnost selekce dopravních informací dle kategorie (aktuální doprava – dopravní nehoda/krátkodobá omezení/nadměrný náklad nebo stavební práce – částečná omezení/úplná uzavírka); dle silnice (dálnice/rychlostní silnice/silnice 1., 2. a 3. třídy); dle kraje/místa; lze zvolit dopravní informace aktuální nebo připravované (plánované uzavírky atd.)

o výstup buď formou dynamické mapy, nebo textový výpis

www.doprava.idnes.cz,

o opět grafické nebo textové vyjádření dopravní situace v ČR (plynulost dopravy, události, uzavírky, výstupy kamer)

o selekce typu komunikace a typu informace (aktuální/připravovaná) o poskytovatelé informací jsou ÚAMK, a.s. a CE-Traffic, a.s. o zajímavostí je možnost přepnutí do režimu Jednoduché mapy (Live Web mapy)

pro Prahu, Brno, Ostravu nebo Plzeň viz Obr. 16 přehledné a barevné vyobrazení dopravní situace v daném městě (např.

červené značení indikuje výskyt kongesce) tuto možnost vizualizace dopravních informací zprostředkovává právě

společnost CE-Traffic na základě podkladů od flotily plovoucích vozidel (FCD) skrze formát Live XML

mapa se aktualizuje každou minutu FCD poskytují data o plynulosti provozu data o pracích na silnici, nehodách a dalších incidentech na silnicích

48

přebírá a doplňuje do map CE-Traffic od ŘSD a z Jednotného systému dopravních informací

Obr. 16 - Live Web mapa Brna z webu doprava.idnes.cz

www.rozhlas.cz/zelenavlna,

o dopravní informace Českého rozhlasu formou interaktivní mapy či výpisů o zdrojem je Jednotný systém dopravních informací ČR o zajímavostí je zobrazení výmolů (po rozkliknutí včetně fotografie, hloubky –

1 až 5 a délky) na mapě na základě internetové stránky www.vymoly.cz, kde mohou motoristé aktivně přidávat fotky jednotlivých výmolů na českých silnicích, upravovat jejich stav (např. z hloubky 3 na opraveno) a případně okomentovat stav dané komunikace

tato angažovanost jednotlivých účastníků provozu na dokumentování stavu vozovky je dobrým příkladem zapojení obyvatelstva do konceptu smart cities (konkrétně komponenta smart people), kdy se tito přispívající stávají de facto plošnými zdroji dat

rodosdata.it4i.cz.

o jedná se o inovativní aplikaci projektu RODOS (ROzvoj DOpravních Systémů) o publikuje aktuální dopravní situaci na vybraných komunikacích ČR formou

jednoduché grafiky s půlminutovou aktualizací o po rozkliknutí vybrané trasy jsou uživateli k dispozici údaje o jednotlivých

segmentech trasy v interaktivní podobě např.: info o daném segmentu – obec, kilometráž, sjezdy/nájezdy barva segmentu indikuje rychlost proudu vozidel vzhledem

k maximální povolené rychlosti celková hodnota zpoždění v segmentu aktuální průměrnou rychlost v segmentu LoS (%) – míra komfortu jízdy

49

intenzita vozidel nad 3,5 t historie průjezdnosti segmentu

o zdroje vstupních dat pro aplikaci jsou: Floating Car Data (GPS/GPRS)

– flotila 130 000 vozidel v ČR – pokrytí 6% dopravního proudu

Elektronický systém výkonového zpoplatnění ČR – integrovaná transakční data všech vozidel nad 3,5 t (krok v řádu 1 min. – pozice/rychlost) – pokryto 1170 km rychlostních komunikací – 220 segmentů

Zbytková signalizační data GSM sítě mobilního operátora – anonymní monitoring rozložení mobility obyvatelstva v čase a prostoru – měření zdrojů a cílů realizovaných cest – monitoring cca 4 mil. uživatelů jedné GSM sítě

Neintrusivní profilové detektory ASIM (na D1) Přenosné detekční technologie (radary, kamery, atd.)

o pro zpracovávání velkého objemu dat v reálném čase a jejich fůzi je využit výpočetní výkon ostravského superpočítače provozovaného Vysokou školou báňskou v Ostravě

o zatím poloprovoz => omezené využití – zatím zejména pro monitoring jednotlivých segmentů vybraných dálnic a rychlostních silnic

co se týká měst, zatím jen zátěžové mapy (míry průjezdnosti) pro některé komunikace v Praze a Ostravě (zde i možnost náhledu na některé segmenty vybraných silnic I. a II. třídy)

o mělo by se jednat o první dopravní aplikaci, která využívá a zpracovává tzv. Big Data, která agreguje jak z profilových, tak i z plošných zdrojů [32]

Internetových stránek zaobírajících se dopravními informacemi je pochopitelně více. V rámci jednotlivých krajských měst fungují většinou samostatné subjekty, které poskytují informace o aktuální dopravní situaci v daném městě. Příkladem může být DIC Praha spadající pod Technickou správu komunikací hlavního města Prahy, které šíří informace o vybraných pražských komunikacích přes webové stránky www.doprava-praha.cz nebo on-line monitoring dopravy ve Zlíně (viz 2.4.8) dostupný na oficiálních stránkách města Zlín (www.zlin.eu).

Dopravní informace začlenila do svých služeb i společnost Google, která je nyní poskytuje v rámci oblíbených Google Maps, přičemž real-time dopravní reporty (dopravní nehody, stavby na silnicích, uzavírky, atp.) získává od uživatelů aplikace Waze9. Klíčové je pro uživatele vždy poskytování aktuálních dopravních informací a to v co nejsrozumitelnější formě.

9 Waze je největší komunitní navigační free aplikace pro chytré telefony spadající od června 2013

pod společnost Google.

50

3.4 JSDI

Bavíme-li se o konceptu chytrého města je třeba zdůraznit klíčový prvek, nutný k jeho vytvoření, kterým jsou data a informace. Jejich získávání v dnešní rozvinuté společnosti není takovým problémem, jako jejich fúze od jednotlivých zdrojových subsystémů a konečné odvození znalostí o dané problematice. V tomto ohledu má ČR v rámci dopravy silný „nástroj“ v podobě Jednotného systému dopravních informací (JSDI).

Jednotný systém dopravních informací pro ČR vznikl mezirezortní aktivitou v gesci Ministerstva dopravy ČR, Ministerstva vnitra ČR, Ředitelství silnic a dálnic s další nezbytnou participací dílčích subjektů z celé ČR. Základním úkolem bylo vytvoření jednotného systémového prostředí pro sběr, zpracování, sdílení a využívání dopravních informací aktivním zapojením co nejširšího spektra relevantních subjektů, včetně zajištění informační podpory. [24]

Dopravní informace vznikají u velmi širokého spektra subjektů v rámci jejich činností. Předmětem JSDI je koordinované a optimální využití těchto informací všemi uživateli s cílem:

zvýšení bezpečnosti a plynulosti provozu, stejně jako ovlivňování chování jeho účastníků,

zajištění průjezdnosti a sjízdnosti sítě pozemních komunikací ČR,

zajištění podpory a koordinace postupů a procesů při řešení či odstraňování omezujících událostí a jevů v rámci působnosti jednotlivých subjektů (např. řešení dopravní nehody v místě události, obnova provozu po dané komplikaci, plánování omezujících prací, zimní údržby, atd.),

vytvoření nástroje pro analýzu a návrh opatření pro trvalou eliminaci příčin vzniku některých omezujících událostí (identifikace nehodových lokalit, preventivní působení na řidiče v oblasti dodržování předpisů,…),

řízení dopravy prostřednictvím instalovaných telematických aplikací,

budování Centrální evidence pozemních komunikací (CEPK).

Základní moduly JSDI tvoří:

Infrastruktura sběru dopravních informací – subjekty poskytující vstupy do JSDI (většina z nich je povinna poskytovat tyto vstupy/informace na základě novely zákona č. 361/2000 Sb., o provozu na pozemních komunikacích).

Centrální datový sklad (CDS) – provozovatelem je ŘSD; shromažďuje dopravní informace od všech subjektů, zde jsou připraveny ke sdílení v rámci jiných systémů (Policie ČR, ITS systémy, subjekty veřejné správy,…), šíření prostřednictvím médií a dalších veřejných i privátních dopravních informačních služeb účastníkům silničního provozu a všem ostatním uživatelům. CDS je v podstatě datovou základnou pro nepřetržité modelování skutečného stavu provozu na pozemních komunikacích v ČR. Data jsou shromažďována a zveřejňována v rámci mezinárodních standardizovaných datových formátů s uplatněním prostředků geografické lokalizace při využití státních mapových děl a databází. Součásti CDS jsou:

o subsystém Kontrola, ověřování a autorizace – informace ověřují a autorizují operátoři NDIC => kontrola kvality a správnosti předávaných informací, sledují vývoj událostí, srovnávají informace o stejné události z různých zdrojů, doplňují fakta, atd.; tj. garance informace,

51

o datový sklad a archiv

o datové distribuční rozhraní – plní roli univerzální komunikační vrstvy mezi CDS NDIC a odběrateli dopravních informací; export dat podle nastavených parametrů ve formátu XML na definované adresy, export dat formátu Alert-C např. pro distribuci RDS-TMC, atd.

Vazby na uživatele dopravních informací.

Vazby na další systémy (DIC měst a regionů, telematické systémy, ZPI,…).

Distribuce na dopravním portálu – www.dopravniinfo.cz.

Poskytovatelé, informace a data

JSDI integruje data a informace od různých subjektů týkajících se:

sledování dopravního proudu a to jak v datové formě (kamerové systémy, FCD, dopravní detektory, výstup elektronického mýta,…), tak i ve verbální formě (Policie ČR, řidiči, atd.); jedná se např. o informace o dopravních nehodách v daném úseku, o zvláštním používání komunikace (omezení průjezdnosti apod.), o okamžité hustotě a rychlosti dopravního proudu v daném úseku, atd.,

sledování počasí,

stavu a sjízdnosti komunikací vlivem povětrnostních podmínek,

dopravy v klidu (možnost parkování, obsazenost a lokalizace P+R parkovišť).

Informace z operativního sledování situace (z dispečinků dopravních ústředen, dopravně telematických systémů, od správců komunikací, atd.).

Dále je vedena centrální evidence uzavírek a omezení obecného užívání.

Poskytovatelé dat a informací do JSDI:

Policie ČR

Správci komunikací (ŘSD ČR, Technické správy komunikací ve velkých městech)

Silniční správní úřady (MD ČR, Krajské úřady pro silnice I. třídy,…)

ČHMÚ

ZZS ČR, HZS ČR

Přepravci nadměrných a nebezpečných nákladů

Provozovatelé dopravně-telematických aplikací a ITS systémů

Správci sítí (plyn, voda, elektřina, teplo, telekomunikace,…)

Dopravní podniky, Podniky Povodí, Taxi služby

Ministerstvo obrany a Armáda ČR

A další subjekty poskytující informace mající vliv na dopravu v ČR.

Poskytování dopravních informací je veřejnou službou => v základní podobě jsou, za stanovených podmínek, poskytovány zdarma všem, kdo zajistí jejich další šíření nebo využívání ve prospěch silniční dopravy. [24][31][33]

52

Shrnutí přínosů JSDI

Jednotný systém dopravních informací tvoří významný zdroj dopravních informací, které sbírá, zpracovává a dále distribuuje v rámci ČR. Je to modulární systém, umožňující vstup a zapojení dalších subjektů a také pružné přizpůsobení struktury skutečným podmínkám provozu na pozemních komunikacích. Integruje data od subjektů s vlastními informačními systémy (Policie ČR, systém výkonového zpoplatnění komunikací, atd.), data z regionálních informačních center (DIC Praha apod.) a zároveň zahrnuje speciální nebo univerzální aplikace pro sběr a zpracování dopravních informací od subjektů bez vlastních informačních systémů (řidiči,…). Díky standardizované datové struktuře dopravních informací tvoří JSDI základ pro rozvoj dopravních informačních služeb prostřednictvím různých kanálů sdílení, šíření a poskytování dopravních informací. Jádro JSDI tvoří Národní dopravní informační centrum (NDIC 3.4.1). Schéma Jednotného systému dopravních informací je vidět na Obr. 17. [24][31][33]

Obr. 17 - Schéma JSDI pro ČR

Zdroj: [31]

53

3.4.1 NDIC

Národní dopravní informační centrum je centrální operační pracoviště pro sběr, zpracování, sdílení, publikování a distribuci dopravních informací a dat a zároveň je ústředním prvkem JSDI. Celkem 17 pracovníků 24 hodin denně 7 dní v týdnu zajišťuje:

centrální dohled nad dopravní situací na „celé“ síti komunikací ČR,

o pomocí vlastních telematických systémů (např. kamerové systémy, ZPI)

o kooperací s dalšími subjekty:

s pracovníky dopravních informačních a řídících center měst a regionů (DIC Praha, Brno,…);

s dispečery správců komunikací;

s pracovníky silničních správních úřadů;

s operačními důstojníky a dalšími pracovníky operačních středisek policie, HZS, ZZS;

s operátory řídících center tunelů (ŘCT Valík, Klimkovice,…);

s dalšími relevantními subjekty, orgány, organizacemi a institucemi;

centrální řízení dopravy na dálnicích a rychlostních silnicích ČR a s ním spojený sběr dat (profilové i plošné měření),

o data definovaných charakteristik dopravního proudu (rychlost, hustota, skladba dopravního proudu, průměrné rozestupy, apod.);

o data definovaných charakteristik jednotlivých vozidel (úseková rychlost, registrační značka, detekce zastavení vozidla, jízdy v protisměru, apod.);

o fyzikální data prostředí (meteorologická situace);

poskytování aktuálních, ověřených autorizovaných dopravních informací veřejnosti,

o skrze informační systémy v individuálním vozidle

rozhlasové vysílání; dopravní informační služby telekomunikačních operátorů; RDS-TMC;

o skrze informační systémy využívané před cestou

Internet; TV;

poskytování účelově připravených dopravních informací specialistům (např. pro dopravní inženýrství).

Provozuje jej ŘSD ČR na základě rozhodnutí vlády v prostorách budovy SSÚD Ostrava (od 11. 9. 2008). Jedná se o jediné dopravní operační pracoviště na národní úrovni v ČR zajišťující rovněž výměnu dopravních informací s okolními státy v rámci systémů EU. NDIC slouží jako komplexní a efektivní nástroj k ovlivňování dopravních proudů a představuje pro ČR velký potenciál v oblasti řízení dopravy. V současnosti se působnost NDIC v oblasti řízení vztahuje pouze na dálnice a rychlostní silnice. Do budoucna by však bylo vhodné tuto oblast rozšířit a ze současného informování uživatelů cíleně přejít k řízení dopravních toků i v jednotlivých městech za pomoci řídících vazeb na propojená regionální řídící centra dopravy. [24]

54

4 VOZIDLO V KONCEPTU SMART CITY

4.1 Úvod

Potřeba mobility v městských oblastech vyúsťuje v řadu dnes již běžně pozorovatelných a mnohdy provázaných problémů, jako jsou dopravní zácpy, neefektivní spotřeba energie, zvýšená nehodovost, apod. Frekvence výskytu těchto problémů pochopitelně narůstá s rostoucí urbanizací a je třeba na ni pružně reagovat. Jednou z možností, jak zmírnit markantní problémy způsobené mobilitou, je využívání inteligentních dopravních systémů (ITS). Ty jsou už řadu let využívány a nasazovány (více či méně úspěšně). V posledních letech je však pozornost upnuta na podmnožinu těchto systému, nazývanou kooperativní systémy. Bavíme-li se o kooperativních systémech, máme na mysli systémy založené na vzájemné komunikaci mezi vozidly, označované jako V2V (vehicle-to-vehicle), případně systémy založené na komunikaci mezi vozidly a infrastrukturou, označované jako V2I (vehicle-to-infrastructure). Nechceme-li rozlišovat mezi tímto dvojím typem komunikace, používáme souhrnné označení V2X. Nasazování těchto systémů je klíčovým předpokladem dosažení konceptu chytrého města respektive jeho komponenty Smart Transport10. Zároveň tato vozidlová konektivita zapadá do další progresivní oblasti, kterou je Internet věcí11 (IoT). V2X komunikační systémy díky rádiovému sdílení informací umožní kýžené navýšení bezpečnosti a efektivity provozu na pozemních komunikacích a s tím související snížení dopadů dopravy na životní prostředí a ekonomiku společnosti.

4.2 Architektura systému

Systém V2X tvoří klíčové sub-systémy spojené mezi sebou komunikačními kanály. Jedná se o dopravní řídící centrum (Traffic Management Center), infrastrukturní zařízení (Road Side Unit) a subsystém vozidla tvořený síťovým rozhraním (sběrnice CAN/Ethernet), aplikační (Aplication Unit), palubní (On-Board Unit) a řídící (Electronic Control Unit) jednotkou. Přehledně je tato architektura zobrazena na Obr. 18. [35]

10

Smart Transport neboli „chytrá“ doprava pokrývá řešení v oblasti dopravního managementu, veřejné dopravy, kooperativních systémů, multimodální dopravy a nasazování tzv. „zelené dopravy“ tj. podpora elektromobilů, cyklistiky (bike-sharing, výstavba cyklistických stezek,…), sdílení vozidel (car-sharing), atd.

11 Internet of Things neboli Internet věcí lze chápat jako koncepci počítačové sítě, kdy spolu

komunikují jednotlivá zařízení díky vlastní vestavěné inteligenci a nikoliv jen jako nástroje lidské činnosti.

[34]

55

Obr. 18 - Architektura systému V2X

4.2.1 TMC

Dopravní řídící centrum sdružuje data z několika subsystému: elektronické mýto (ETC), řízení provozu (výstupy profilových detektorů,…), atd. za účelem poskytnout řidičům obsáhlé informace o podmínkách provozu na daném úseku komunikace (předpověď počasí, dopravní omezení na trase,…) či další dopravně-orientované služby (informace o aktuálních jízdních řádech hromadné dopravy, lokalizace a obsazenost P+R parkovišť,…). TMC je spojeno skrze rozsáhlou datovou komunikační síť WAN (Wide Area Network) s Road Side jednotkami (RSU), které předávají tyto informace řidičům, kteří se nacházejí v daném dosahu RSU. Zároveň TMC, přes tyto RSU sbírá informace od projíždějících vozidel (především pozici, rychlost, směr jízdy), která se tak pro něj stávají prostředkem plošného měření (tzv. mobilní senzory) a zdrojem FCD. Další možností, jak spojit vozidla a TMC, je využití stávající infrastruktury mobilních sítí operátorů přes technologie GPRS/UMTS/LTE. Příkladem TMC může být např. NDIC (3.4.1). [35]

4.2.2 OBU

Palubní jednotka umístěná ve vozidle slouží ke komunikaci vozidla s RSU (V2I) a rovněž ke komunikaci mezi vozidly navzájem (V2V). Každé vozidlo, které bude chtít těžit z výhod kooperativních systémů, bude muset být touto jednotkou vybaveno, přičemž se počítá s její integrací v rámci nově vyrobených vozidel. K OBU je připojena aplikační jednotka (AU), která slouží jako HMI. AU může být zabudována ve vozidle nebo ji lze vyjímat (smart phone, tablet,…), rovněž je možná integrace OBU a AU do jednoho zařízení. Realizace AU může být ovlivněna i typem aplikace, pro kterou je určena (bezpečnostní aplikace, navigační aplikace, infotainment, atd.). Integrovaná OBU je pomocí sběrnice (nejčastěji CAN) spojena s řídící jednotkou vozidla (ECU) respektive s více ECU. Řídící jednotka sleduje činnost automobilových systémů pomocí elektrických vstupů ze senzorů a zároveň provádí regulační zásahy do těchto systémů pomocí elektrických výstupů ovlivňující akční členy (brzdová světla,…). Tyto řídící jednotky poskytují informace OBU, které mohou být klíčové například pro bezpečnostní aplikace (např. informace o aktivaci systému ABS) nebo pro další dopravně-orientované aplikace – jednotka řízení uživatelského komfortu, která vyhodnocuje vstupy např. od dešťového senzoru, spustí na základě podnětu od tohoto senzoru stěrače – tato informace je rovněž po sběrnici předána OBU, která ji rádiově pošle do TMC, kde na základě ní (a dalších shodných informací od vozidel v daném úseku) mohou operátoři vyvodit přítomnost deště v daném úseku komunikace.

Zdroj: [35]

56

Na Obr. 19 jsou zobrazeny jednotlivé komponenty OBU.

Obr. 19 - referenční Architektura OBU

Ze spodu na Obr. 19 jsou vidět některé z možných přístupové/přenosové technologií, jako je ITS-G5 založená na standardu IEEE 802.11p, 3G (UMTS), Ethernet nebo standardy IEEE 802.11 b/g/n pro přístup k internetu ve vozidle například pro aplikace infotainment apod. Dále jsou zde datové zdroje tj. CAN sběrnice a GNSS zařízení (GPS). K spodní vrstvě architektury je připojena komponenta NWT (Network and Transport), která poskytuje síťové a směrovací funkce jako GeoNetworking (směrování paketů v ad-hoc síti na základě geografické polohy – distribuce paketů všem vozidlům a RSU v dané geografické oblasti) a IPv6 a s tím související transportní protokoly. Nad komponentou NWT se nachází sada komponent poskytující aplikační podporu pro zasílání/přijímání zpráv CAM (Cooperative Awareness Message – periodicky vysílané zprávy každým vozidlem o jeho přítomnosti, pozici a základním stavu) a DENM (Decentralized Environmental Notification Messages – zprávy vyvolané událostí k upozornění účastníků provozu na nebezpečnou událost). Oba druhy těchto zpráv jsou doručovány vozidlům/RSU v určité geografické oblasti: do bezprostřední blízkosti v případě CAM (=> single hop) a do oblasti incidentu v případě DENM (=> multi-hop). Podmínky vysílaní a formát těchto zpráv by měl být popsány v příslušných mezinárodních normách. Komponenta BIM (Back-end Integration Manager) poskytuje funkce pro připojení k back-end infrastruktuře přes webové služby. Další komponenty, jako LDM (Local Dynamic Map), Topology Message, SPAT (Signal Phase and Time) atd., slouží pro uložení kontextových informací z okolí dané OBU (např. informace související se signálním programem daného SSZ, topologií křižovatky, apod.). Horní vrstva architektury už patří konkrétním aplikacím (Infotainment, Bezpečnostní aplikace, atd.) a HMI. Přítomné bezpečnostní komponenty se pak zaměřují převážně na kryptografickou ochranu a správu identity včetně funkcí ochrany osobních údajů. [36][37][38]

Zdroj: [36]

57

4.2.3 RSU

Jedná se o infrastrukturní stacionární zařízení, které může bý umístěno vedle nebo nad vozovkou. Úkolem této jednotky je rádiová komunikace s vozidly v daném dosahu, za účelem:

rozšíření komunikace pomocí re-distribuce dat mezi OBU tj. zajištění komunikace mezi vozidly, které sice nejsou ve vzájemném rádiovém dosahu, ale jsou v dosahu příslušné RSU,

předání bezpečnostních či jiných relativních informací dostupným OBU,

poskytnutí internetové konektivity vozidlům (=> access point), typicky pro aplikace Infotainmentu,

kolektování informací od vozidel (a případně od vlastních senzorů, pokud je jimi daná RSU vybavena) a jejich následné odesílání do TMC, jako například podklad pro řízení dané oblasti ,

analogicky přenosu informací z TMC přes RSU do vozidel (OBU).

RSU může být vybavena specifickými senzory (meteorologickými, dopravními,...), stejně jako k ní lze připojit řadič SSZ (např. pro účely poskytování informace o signálním plánu dané křižovatky) nebo jiné telematické zařízení (ZPI,...). Stejně jako u vozidel, i u RSU se požaduje přítomnost GPS zařízení pro lokalizaci své polohy a dosažení přesné časové synchronizace mezi RSU a OBU. Počítá se rovněž se vzájemým propojením RSU v rámci určité oblasti. Na Obr. 20 je vidět ono napojení RSU na jiné subsystémy např. na další RSU (IRS – ITS Roadside Station), OBU (IVS - ITS Vehicle Station), TMC (ICS – ITS Central Station), měřící subsystémy apod.

Obr. 20 - Příklady napojených subsystémů RSU

Jednotlivé komponenty (Obr. 21) tvořící RSU jsou povětšinou shodné s komponentami OBU (Obr. 19), ale jinak nakonfigurovány. Ostatní jsou pak typické pro RSU např. Sensors Roadside Equipment, pro připojení jednotlivých senzorů. [36][37][38][39]

Zdroj: [39]

58

Obr. 21 - referenční Architektura RSU

4.3 Přenosové technologie

Jelikož kooperativní systémy cílý zejména na aplikace týkající se bezpečnosti provozu potažmo aplikace spojené s efektivitou dopravy je patrné, že volba vhodné přenosové technologie je konfrontována s řadou požadavků na systémové parametry. Mezi ty hlavní patří zejména zpoždění (latence), bezpečnost, dostupnost, spolehlivost, integrita, pokrytí, prostupnost prostředím za různých okolností atp. Uživateli kooperativního systému je třeba tyto parametry garantovat a nabízet tedy služby s daným QoS (Quality of Service).

Na základě rozhodnutí Evropské komise ze dne 5. 8. 2008 (dle 2008/671/ES) lze očekávat nasazování technologií pracující v pásmu 5875-5905 MHz, jehož vyčlenění pro bezpečnostní aplikace se EU snaží harmonizovat vývoj kooperativních systémů. Z toho plyne, že komunikace v Evropě v oblasti C-ITS12 by měla být založena na normě IEEE 802.11p popsané v ETSI ES 202 663, která definované protokoly a nástroje souhrnně označuje jako ITS-G5. S ohledem na nutnost pokrýt kooperativními službami rozsáhlá a morfologicky členitá území a s ohledem na mobilní povahu kooperativních systémů je ale zřejmé, že taková to technologická homogenizace telekomunikačního prostředí není vhodná (kvůli výše zmíněným požadavkům). Mnohem efektivnější by bylo využít předností dílčích komunikačních technologií a zajistit jejich přepínání (tzv. vertikální handover) pro konkrétní C-ITS aplikace. Z tohoto hlediska přichází v úvahu využití systému CALM pro danou V2X komunikaci. [40]

12

Cooperative - Intelligent Transport System

Zdroj: [36]

59

4.3.1 CALM

Communications Access for Land Mobiles je skupina mezinárodních standardů ISO TC204 WG16, která umožňuje bezdrátový přenos prostřednictvím různých komunikačních technologií, např. DSRC, RFID, WiMax, WiFi, IrDA, LTE, Bluetooth, atd. Mezi těmito technologiemi CALM přepíná na základě stanovených kriterií pro konkrétní ITS aplikaci. Tyto kritéria mohou mít technický (např. latence, chybovost, úroveň signálu…), ale i ekonomický či bezpečnostní charakter, na základě něhož pak systém volí „nejlepší“ vhodnou technologii. Architektura CALM využívá na síťové vrstvě IPv6 (IP protokol verze 6) pro směrování a adresaci, který nabízí, mimo jiné, i nástroje pro řízení QoS. Pro řízení jednotlivých vrstev je zaveden SAP (Service Access Point) respektive MSAP (Management SAP). Za správný výběr komunikačního média pro danou aplikaci je pak zodpovědná entita CME (CALM Management Entity). Architektura CALM systému je na Obr. 22. [41]

Obr. 22 - Architektura CALM

V následujících odstavcích nastíníme dvě subjektivně nejperspektivnější komunikační technologie pro oblast kooperativních systémů (s ohledem na bezpečnostní aplikace), jakožto stavebních kamenů pro systém CALM.

4.3.2 DSRC 5,9

Dedicated Short Range Communications 5,9 (GHz), v sobě zahrnuje dvě skupiny standardů. Pro vyšší vrstvy je to skupina standardů IEEE 1609, pro nižší pak standard IEEE 802.11p (viz Obr. 23). V současnosti je tato technologie vyhodnocena jako nejvhodnější pro použití v V2X systémech s ohledem na klíčové parametry jako je nízká latence (až 2,5 ms), operabilita ve vysokých rychlostech (až 250 km/h) a nízká hodnota PER (Packet Error Rate) spojená s dobrou odolností vůči rušení.

Standard 802.11p představuje rozšíření Wi-Fi standardů 802.11 v oblasti podpory ITS aplikací. Pokrývá specifické požadavky na V2X komunikaci jako je komunikace ve vysoce dynamickém mobilním prostředí (do 200 km/h), tvorba spojení a vysílání zpráv v ad-hoc režimu (VANET – Vehicular Ad-Hoc Network) a práci v rezervovaném frekvenčním pásmu 5,9 GHz. Na fyzické vrstvě je IEEE 802.11p podobný standardu IEEE 802.11a ovšem s určitým přizpůsobením pro danou aplikační doménu. Komunikace probíhá v již zmíněném rezervovaném pásmu pomocí OFDM13 a na 10 MHz kanále (místo typického 20 MHz), kvůli omezení negativních vlivů

13

Orthogonal Frequency Division Multiplexing je druh frekvenční modulace využívající k přenosu signálu několik stovek až tisíců subnosných (ortogonálních frekvencí), kde se maximum každé subnosné kryje s minimem ostatních, což umožňuje efektivnější využití spektra.

Zdroj: [42]

60

způsobených Dopplerovým jevem díky mobilitě jednotlivých uzlů (vozidel). Přenosová rychlost je 3-27 Mb/s a teoretický dosah 1 km. Přístup k jednotlivým kanálům je řešen pomocí TDMA (Time Division Multiple Access) za pomoci alokace tzv. time-slotů jednotlivým uživatelům. Délku časového úseku (100 ms) tvoří kontrolní kanál (CCH - 46 ms) pro sdělování kritických bezpečnostních informací, jimž naslouchají jednotlivé DSRC jednotky, synchronizační kanál14 (SCH – 46 ms) a zbytek tvoří tzv. „strážné“ intervaly (GI – 4 ms) jdoucí vždy před CCH a SCH. Na MAC linkové podvrstvě oproti běžným IEEE 802.11 standardům zjednodušuje IEEE 802.11p proces inicializace a sestavení komunikace s ohledem na nutnost vytvoření ad-hoc sítí. [43]

Služby poskytované na vyšších vrstvách pak zajišťuje rodina standardů IEEE 1609. Konkrétně:

IEEE 1609.4 - rozšíření MAC vrstvy, poskytuje specifikace pro podporu multi-kanálových operací,

IEEE 1609.3 - síťové služby pro V2X komunikaci,

IEEE 1609.2 - bezpečnostní služby – zabezpečený formát zpráv, zpracovaní, atd.,

IEEE 1609.1 - tzv. resource manager - specifikuje bezdrátový přístup ve vozidlovém prostředí prostřednictvím DSRC, umožňuje odlišným aplikacím komunikovat s OBU skrze RSU – multiplexuje komunikaci aplikací. [44][45]

Obr. 23 - Architektura DSRC jednotky

4.3.3 LTE a LTE-A

LTE (Long Term Evolution) nebo také pre-4G či beyond 3G je vysokorychlostní mobilní technologie a poslední vývojové stádium 3G sítí, které započalo už v roce 2004. Tato technologie využívá OFDM a podporuje MIMO 4x4, kde společně s 64 QAM modulací dosahuje teoretického maxima 326 Mb/s pro download. LTE, z hlediska mobility, cílí zejména na rychlosti do 15 km/h, ale je schopná pracovat i v rozmezí 15-120 km/h s menším výkonem a nabízí rovněž funkční podporu pro rychlosti od 120 do 350 km/h. [40]

Long Term Evolution – Advanced je zástupce mobilních datových sítí, který splňuje parametry sítě čtvrté generace dle ITU (pro vysokou mobilitu download 100 Mb/s, pro nízkou 1 Gb/s). O její vývoj se stará partnerská organizace 3GPP, která v současnosti vydala už 13. vydání (Release 13; LTE-A je řešena od Releasu 9 včetně). LTE-A využívá, narozdíl od svých předchůdců (krom LTE všichni CDMA), OFDM nabízející vyšší spektrální účinnost a interferenční odolnost. Technologie LTE-A může využívat šířku pásma až do 100 MHz a může využívat princip MIMO15

14

Může být přerušen na úkor CCH.

15 Multiple Input Multiple Output – vícecestné šíření signálu díky použití multi-anténního systému.

Zdroj: [46]

61

8x8 což, při použití modulace 128 QAM, vede k vysokým přenosovým rychlostem (staticky až 3,3 Gb/s) a nízké latenci (2 ms), klíčové pro bezpečnostní aplikace. [47]

4.3.4 Shrnutí přenosových technologií

Technologie vystavěné na standardu IEEE 802.11p představují v současnosti asi nejžhavějšího kandidáta v oblasti nasazování V2X aplikací, zejména díky operabilitě ve vysokých rychlostech, nízké latenci a také podpoře ze strany standardizačních, výzkumných a výrobních organizací. Nicméně technologie LTE respektive LTE-A, poháněné komerčním sektorem se jeví jako perspektivnější. Tyto sítě jsou financovány koncovými zákazníky, což umožňuje jejich „rychlé“ rozšiřování, které probíhá v celosvětovém měřítku, byť v odlišných frekvenčních pásmech. Zároveň lze v následujících releasech očekávat zlepšení funkční podpory pro vyšší rychlosti. Pro technologii LTE hovoří jeden zásadní ekonomický fakt a to sice v otázce komunikace V2I – navzdory dobrým předpokladům vystavět RSU na technologii využívající 802.11p (výborná latence, podpora při vysokých rychlostech), takto zkonstruovaná RSU má omezený dosah přenosu, což sebou přináší nutnost vystavět RSU v relativně blízkých vzdálenostech podél hlavních dopravních tepen. Aby se dosáhlo dobrého pokrytí, bude tedy nutné nasazení velkého počtu těchto RSU a to nejen v městských, ale i ve venkovských oblastech (mají-li kooperativní systémy fungovat celoplošně). Tato výstavba by byla nákladově neúměrně vysoká (podle [49] se náklady na výstavbu jedné RSU pohybují v rozmezí 13 000-15 000 USD a další 2400 USD by bylo nutné vynaložit na údržbu a provoz této jednotky), a tedy ekonomicky neefektivní. Proto je nyní terčem diskuzí, zdali by nebylo vhodnější modifikování LTE rádiových sítí tj. vyhrazení pásma pro bezpečnostní aplikace a vybavení LTE bázových stanic (tzv. eNodeB) přidanou inteligencí. Ta by umožnila vznik tzv. virtuálních RSU založených na speciálním softwaru běžícím v každé bázové stanici. Realizace tohoto návrhu by byla pravděpodobně nejen ekonomicky efektivnější, ale zároveň by umožnila rychlejší implementaci V2I systémů. Na druhou stranu je potřeba říci, že nasazování RSU bude důležité hlavně v začátcích zavádění V2X systémů. S rostoucí penetrací OBU v provozu se bude potřeba výstavby silničních jednotek snižovat.

V této práci nebyly shrnuty další potencionálně vhodné komunikační technologie pro kritické aplikace, například mobilní WiMax 2 (WiMax 802.16m) vykazujíce rovněž vhodné parametry přenosu. Oproti těmto technologiím nabízí DSRC 5,9 výhody přímé komunikace V2V a tedy žádný požadavek na zapojení infrastruktury do komunikace (WiMax i LTE jsou infrastrukturně závislé na bázových stanicích). S tím jsou spojeny výhody nízké latence a díky podpoře multi-hop komunikace můžou zprávy přes vozidla proniknout i do oblasti bez dané infrastruktury. Co se týče budoucích mobilních sítí 5G16 podle [48] bychom se měli dočkat podpory D2D (device-to-device) komunikace, která bude probíhat už bez zásahu infrastrukturních prvků sítě.

Závěrem je ještě třeba říct, že výběr vhodné komunikační technologie je silně závislý na dané aplikaci V2X a tak další technologie založené např. na IEEE 802.15.1 (bluetooth), IEEE 802.15.4 (ZigBee), IEEE 802.11a/b/g/n (wifi standardy), atd. mohou přispět rovněž svým dílem k vytvoření konceptu kooperativních systémů a tvořit vhodné stavební technologie pro systém CALM.

16

5G mobilní komunikační technologie jsou často označovány jako beyond-2020 a měli by být zaměřeny především na energetickou efektivitu sítě, spektrální účinnost, zvýšení počtu současně připojených zařízení, pokrytí, mobilitu a měli by vyžadovat menší náklady na výstavbu infrastruktury. [4]

62

4.4 V2X aplikace

Vývojem a testováním kooperativních aplikací se zabývalo a zabývá několik projektů (např. DRIVE C2X, Testfeld Telematik - 2.4.6, 2.4.5,…), které povětšinou sdružují rozličné subjekty z řad veřejného, výzkumného či komerčního sektoru. Tomu odpovídá i široké spektrum aplikací, které můžeme obecně roztřídit do třech hlavních domén - bezpečnost dopravy, efektivita dopravy a poslední speciální druh aplikací typu Infotainment. Tyto tři domény se nyní pokusíme stručně popsat a případně uvedeme i typické zástupce, charakteristické pro danou doménu.

4.4.1 Bezpečnostní aplikace

Úkolem bezpečnostních aplikací kooperativních systémů je zvýšit bezpečí účastníků dopravního provozu tj. redukovat počet nebezpečných situací, dopravních nehod a úmrtí. Během vývoje automobilového průmyslu se stala právě bezpečnost cílem číslo jedna vývojových skupin různých automobilových výrobců. V dnešní době tak moderní automobily obsahují mnoho systémů a technologií, které zlepšují dopravní bezpečnost a to jak pasivně, tak i aktivně. Bezpečnostní pásy, airbagy a deformovatelné zóny automobilu snižují rizika zranění v případě incidentu. Systémy jako automatický brzdící systém, který umožňuje automatické spuštění záchranné brzdy, zmírňují následky incidentu či ho dokonce odvrací. Elektronické systémy typu ABS nebo ESP zase pomáhají řidiči lépe kontrolovat vozidlo v kritických situacích. Všechny tyto systémy získávají informace, nutné k jejich spuštění, z interních senzorů vozidla, které měří různé fyzikální veličiny jako vzdálenost, rychlost, teplotu okolí apod. Aby však došlo k většímu nárůstu bezpečnosti provozu je nutné tyto „interní“ informace obohatit dalšími informačními vstupy. Ty lze získat selekcí od ostatních vozidel, sbírajících informace pro své interní systémy, nebo od infrastruktury, která informace získává z vlastních senzorů nebo je distribuuje z nadřazeného systému (TMC). Tyto informační vstupy pak mohou řidiče vhodnou cestou varovat nebo rovnou ovlivňovat jeho interní systémy (např. ABS) v reakci na nebezpečnou situaci. Příklady typických zástupců a skupin bezpečnostních kooperativních aplikací jsou uvedeny v následujících odstavcích.

„Nouzové brzdové světlo“ (Emergency Electronic Brake Lights) je jedním ze zástupců safety aplikací. Cílem je zabránit zadnímu nárazu do vozidla, které je z určitých důvodů nuceno silně brzdit. Toto vozidlo pak posílá informace o svém statusu ostatním řidičům zabalené v bezpečnostní zprávě. Řidiči v daném okolí tak mohou s předstihem na tuto situaci reagovat. Jedná se o vysílání bezpečnostních zpráv na základě vyvolané události tj. zprávy typu DENM.

Následující aplikace je zdánlivě podobná předchozí. „Varování na blížící se kolizi“ (Cooperative Forward Collision Warning) opět zabraňuje zadnímu nárazu. Zde ale vozidla periodicky vysílají svůj status (rychlost, polohu a směr) ve zprávách typu CAM bez ohledu na dané události všem vozidlům v okolí (broadcast vysílání). Tyto zprávy pak pro jednotlivá vozidla představují informační vstupy a v kombinaci s interními senzory (vlastní status) mohou reagovat na případnou nebezpečnou situaci před nimi.

Další skupina safety aplikací upozorňuje řidiče na různé potencionálně nebezpečné manévry – předjíždění, změna jízdního pruhu, pravé/levé odbočování, atd. V tomto případě bezpečnostní zprávy varují řidiče v případech, kdy není bezpečné pokračovat v předchozím manévru.

Velká skupina bezpečnostních aplikací se věnuje také bezpečnosti na křižovatkách. Zde se může jednat jak o komunikaci V2I, tak i o komunikaci V2V. Příkladem může být upozornění na příjezd záchranného vozidla, upozornění na nebezpečí v případě omezeného výhledu do křižovatky, atd.

Poslední skupina se věnuje aplikacím upozorňujících na nebezpečné místo na trati – stavební práce, zúžená vozovka, nehoda ve směru jízdy, olejová skvrna, nebezpečí výskytu námrazy,

63

apod. Tyto informace mohou být vysílány do vozidel z RSU nebo je může vyhodnotit samotné vozidlo díky interním senzorům a rozdistribuovat je dále k ostatním účastníkům provozu v daném dosahu.

Bezpečnostní aplikace byly iniciátorem vývoje V2X systémů. Vzhledem k faktu, že tyto aplikace řeší otázku lidských životů a financí je zde kladen velký důraz právě na přenosové technologie. Více informací o bezpečnostních scénářích a aplikací poskytuje např. projekt SAFESPOT spadající do šestého rámcového programu EU (FP6). [35][36][50]

4.4.2 Aplikace pro dopravní efektivitu

Tyto aplikace cílý na zvyšování efektivity dopravy z různých úhlů pohledu. Především se jedná o aplikace napomáhající snižování spotřeby paliva, cestovních časů, emisí nebo dopravních toků. Narozdíl od bezpečnostních aplikací, zde hraje hlavní roli komunikace V2I. Vozidla vybavené OBU se zároveň stávají real-time datovými zdroji pro TMC (poskytují GPS FCD), které tak má doplňkové podklady pro řízení dané oblasti plošného charakteru. Jelikož tento druh aplikací spadá nejvíce do konceptu této práce, uvedeme teď některé aplikace, které by přispěly k výraznému zvýšení efektivity dopravy ve městech.

Chytré směrování

Tento typ aplikace vyžaduje zapojení všech sub-systémů kooperativních systémů tj. vozidel (OBU), RSU a TMC. V současné době mají operátoři TMC omezené možnosti jak korigovat dopravní proudy ve městě (viz kapitola 3.3). V případě výskytu kongesce v daném úseku komunikace slouží operátorům k přesměrování dopravy v zásadě jen systém ZPI. Ten je v současnosti rozšiřován, nicméně zdaleka nepokrývá všechny klíčové komunikace a zejména křižovatky. Operátoři mohou působit na dopravní proud i systémem RDS-TMC, kde dynamické navigace uživatelů dnes umí přizpůsobit cestu do zvolené destinace dopravním podmínkám, ale vysílané zprávy mají pouze informační charakter o již vzniklých problémech a nejedná se tak přímo o nástroj, kterým by operátoři dynamicky aplikovali své řídící strategie a scénáře. Zde přichází na řadu právě systém chytrého směrování – uživatel mířící do určité destinace ve městě dostává skrze RSU (na své HMI zařízení) aktuální navigační pokyny od operátorů z TMC, kteří mají zároveň od vozidel aktuální dopravní informace (FCD) o situaci na dané trase. Díky možnosti poskytování těchto navigačních zpráv do individuálního vozidla, dostávají operátoři TMC přímý nástroj ke směrování dopravních toků ve městě. Navigační pokyny můžou být ovlivněny různými faktory, kromě výskytu lokální kongesce či stavebním pracím na vozovce to může být např. úroveň znečištění vzduchu v dané lokalitě, stav vozovky způsobený počasím či událost, která může mít vliv na budoucí vývoj dopravy v dané oblasti (např. konec fotbalového utkání, koncertu,…). Výhody této aplikace jsou, pro jednotlivce zejména - snížení jízdních dob a méně času stráveného na křižovatkách, pro město pak lepší vyvážení dopravy a s tím související zvýšení propustnosti sítě, snížení emisí, hluku apod. Nutnou podmínkou pro běh této aplikace je instalace dostatečného počtu RSU na strategické křižovatky ve městě a také spolupráce řidičů.

Do této skupiny můžeme zařadit i aplikace navádějící vozidla na dostupné neobsazené parkoviště nebo aplikace, které nabízejí řidiči doporučení přestupu na veřejnou hromadnou dopravu v případě dopravních komplikací. [51]

Prioritní aplikace

Prioritní aplikace se zaměřují na plynulý a bezpečný průjezd vozidel křižovatkou se SSZ. Jedná se o vozidla zvláštního určení, na něž by měl být brán ohled. Jedním druhem těchto vozidel jsou vozidla záchranné služby – ty by mohli díky implementované OBU komunikovat s RSU na níž by byl připojen řadič SSZ, který by okamžitě nastavil příslušný signální plán. Zároveň díky komunikaci V2V by byli ostatní účastníci provozu upozorněni na příjezd záchranného vozu a mohli by býti rovnou navigováni tak, aby uvolnili určitý jízdní pruh komunikace. Jedná se tak

64

zároveň i o bezpečnostní aplikaci zabraňující střetu záchranného vozidla s osobními. Prioritu na SSZ by měli dostávat i těžká nákladní vozidla, která v současnosti často projíždí křižovatku na červený signál z důvodu brzdné indispozice nebo při rozjezdu naopak svojí pomalou akcelerací plýtvají časem cyklu. Poslední skupinou jsou vozidla hromadné dopravy. Systém aktivní preference hromadné dopravy lze brát za první implementaci komunikace V2I (společně s výběrem mýta). Postarší systémy aktivní preference však spoléhaly na jednostrannou komunikaci, kdy vozidlo, detekované polohovým majáčkem, vyslalo prioritní požadavek do řadiče. Z řadiče už poté nebyla žádná zpětná vazba k vozidlu MHD (krom nastavené návěsti). V kooperativních systémech by vozidla MHD měli komunikovat s řadičem přes danou RSU odkud by byla zajištěna zpětná vazba a řidič vozidla by tak měl přehled např. o času zbývajícím do požadované zelené fáze, doporučení rychlosti k dosažení příslušné fáze apod. Další moderní přístup k udělování priority byl popsán v 2.4.4. [51][52]

Rychlostní doporučení

Cílem této aplikace je poskytnout řidiči doporučení optimální rychlosti, se kterou je schopen zdolat nejbližší křižovatku bez toho aniž by musel zastavovat na SSZ. RSU distribuuje k OBU informace o umístění křižovatky a informace o časování signálů z řadiče, díky nimž je OBU schopná vypočítat kýženou rychlost (s ohledem na předpisy) a zároveň časové údaje zobrazit řidiči. To vede k zvýšení psychické pohody řidiče, snížení spotřeby paliva a emisí. Při větší míře penetrace této aplikace by byly tyto benefity rozšířeny v rámci celé sítě díky dynamickému vytváření tzv. zelených vln, kde by tak vzrostla propustnost této sítě. [51][52]

Elektronické mýto

Jak už bylo řečeno v úvodu, vozidla v kooperativních systémech musí obsahovat vozidlovou jednotku (OBU). Tento fakt nahrává zavedení systému elektronického mýta (ETC) za účelem regulace dopravy, získávání finančních prostředků pro údržbu/výstavbu infrastruktury, harmonizace dopravy, atd. Mýtné systémy v Evropě existují už řadu let, nicméně interoperabilita ETC systémů není zajištěna. Zejména s ohledem na rostoucí urbanizaci, bude zavedení mýtné povinnosti do měst v budoucnu klíčovou otázkou, kterou by mohla usnadnit standardizovaná platforma OBU a RSU. OBU a RSU by tak tvořily postačující hardware pro systémy ETC. Příslušné aplikace by mohli být snadno nahrány do OBU, která by zároveň nesla informace o daném vozidle. Tento fakt by znamenal minimální politické úsilí a právní předpisy pro přeshraniční aplikace, kde by byla specifická aplikace nahrána do vozidla při vjezdu do dané oblasti. Zpoplatnění by mohlo být řešeno odlišnými způsoby: kordónové zpoplatnění (vstup do měst, viz 2.4.2), zpoplatnění oblasti (vstup do oblasti), konkrétních úseků (viz 2.4.1), stejně jako by mohly být zavedeny výjimky v platební povinnosti např. pro elektromobily. [51][52][53]

4.4.3 Infotainment

Poslední třetí skupinu V2X aplikací tvoří Infotainment. Jedná se o aplikace zprostředkovávající multimediální obsah do vozidla. Pasažéři tak mohou být informováni o nejbližších službách, restauracích, firmách, turistických památkách a místních zajímavostech. Typicky se jedná o umožnění přístupu k internetu ve vozidle přes vybranou RSU za pomoci standardů IEEE 802.11a/b/g/n. RSU přístupové body budou umístěny na strategických místech – benzínky, parkoviště, obchodní centra apod. a budou umožňovat filtraci dostupných stránek (=> půjde se např. dostat jen na oficiální stránky města, vyhledávače spojení,… => vozidlo jako informační kiosek). Další aplikací infotainmentu může být vzdálená diagnostika, kdy pomocí bezdrátového spojení může vozidlo přenést autoservisu údaje o svém technickém stavu. A mnoho dalších. Ačkoliv má tato skupina aplikací ze zmíněných tří nejmenší prioritu, představuje obrovský business potenciál pro komereční sektor a lze tedy očekávat rozvoj těchto aplikací, kdy se vozidlo stane v průběhu času platformou, na kterou se vývojáři zaměří podobně, jako je tomu dnes u chytrých telefonů. [43][52]

65

4.5 Shrnutí postavení vozidla v chytrých městech

Vozidlo je elementárním a klíčovým prvkem vize tzv. „chytré” dopravy (Smart Transport), která je jednou ze stavebních komponent „chytrého” města (viz Obr. 1). Učinit dopravu chytřejší lze z různých úhlů pohledu. Všechny „smart” řešení v oblasti dopravy v podstatě cílý na zvýšení efektivity, které s sebou přinese úspory energetického, ekonomického, zdravotního a jiného souvisejícího charakteru. Bavíme se tak například o podpoře zavádění elektromobility, podpoře cyklistiky, zvyšování flexibility a atraktivnosti hromadné dopravy, unifikaci jízdních dokladů, propagaci konceptu sdílení vozidel (car-sharing), integraci dat z různých zdrojů pro účely dopravního managementu, zavádění kooperativních systémů, atd. Právě posledním zmíněným bodem tj. kooperativními systémy se tato práce blíže zabývala.

Kooperativní systémy jsou výsledkem průdkého rozvoje bezdrátových sítí a komunikačních technologií posledních let, který umožnil vozidlům opustit status pasivního bodu komunikačního řetězce. Díky přímé bezdrátové komunikaci mezi vozidly nebo mezi vozidly a infrastukturou (a příslušnými back-end systémy – řídícími centry apod.) se z vozidel stávají aktivní prvky komunikace, která primárně vede ke zvýšení bezpečnosti a efektivity provozu. Aby tohoto bylo možné dosáhnout, je nutné do vozidel integrovat speciální vozidlovou jednotku (OBU), která zajišťuje nejen danou komunikaci, ale zároveň kolektuje data z interních senzorů vozidla. Tyto data nesou cenné informace nejenom o stavu daného vozidla, ale např. i o stavu dopravy či klimatických podmínkách v daném úseku komunikace. Díky možnosti přenosu těchto informací do řídících center se z vozidel de facto stávají mobilní detektory poskytující vhodné podklady pro řízení dopravní situace tj. další vhodné subjekty v rámci např. Jednotného systému dopravních informací pro ČR (viz. 3.4). Vozidla jsou pochopitelně i adresáty dopravně relevantních informací a je tedy nutné zajistit požadovanou kvalitu, důvěrnost a aktuálnost těchto informací.

Ačkoliv jsou přínosy kooperativních systémů neoddiskutovatelné, je zde stále mnoho otazníků, které brání jejich celoplošnému nasazení. Jedním z již rozebíraných je volba vhodné přenosové technologie, která musí umožňovat výměnu zpráv v neustále se měnícím prostředí způsobeném mobilitou jednotlivých uzlů (vozidel) a to s ohledem na nejrůznější scénáře (předání zpráv mezi mnoha vozidly v případě kongesce <-> kapacita kanálu, atd.) a požadavky (latence,...). V případě prozatím vedoucí technologie DSRC 5,9 je zde i otázka interference se zavedenou technologií DSRC 5,8, určenou pro výběr mýta v ETC systémech. Dalším limitujícím faktorem je penetrace vozidel vybavených OBU jednotkou. Zde se různí názory na to, jaký by měl být minimální procentuální podíl vozidel vybavených OBU, nutný k efektivnímu provozování V2X aplikací (zejména těch bezpečnostních). Podle studie německé automobilky Audi je bezpečnostní minimum 10 %, výsledky německého projektu SimTD, zkoumajícího dopady V2X systémů na bezpečnost a efektivitu, vykazují účinnost těchto systému při penetraci 20 %. Univerzální OBU, by se měla podle odhadů, stát základní součástí nově vyrobených vozidel v roce 2015, nicméně je nutné opatřit touto jednotkou i stávající řady vozidel, což vede k další otázce spojené s financováním V2X systémů. Vzhledem k enormním investičním nákladům nutným k závádění těchto systému je nutné stanovit vhodnou dlouhodobou strategii zavádění a financování s ohledem na dostupné finanční zdroje (veřejné rozpočty států/krajů/měst, dotace z fondů EU, financování komerčním sektorem nebo tzv. PPP17 financování). Důležitým krokem při zavádění kooperativních systémů bude rovněž úprava stávající legislativy vymezující práva a povinnosti všem zúčastněným stranám (uživatelům, poskytovatelům služeb, provozovatelům systému a dalším subjektům). Zejména ve věci domáhání odpovědnosti za škodu bude vydávání správných judikátů tvrdým oříškem. Poslední otázka souvisí s bezpečností. Až dosud se dalo vozidlo

17

Puplic Private Partnership tj. spolupráce veřejného a soukromého sektoru, kdy implementaci systému a popřípadě počáteční provoz platí soukromý subjekt, jemuž je poté investice splácena

zadavatelem (veřejný subjekt). [4]

66

považovat za uzavřený systém, který šel před vnějším nebezpečím relativně dobře chránit. S otevřením komunikačních kanálů do okolí vozidla je však vozidlo vystaveno několika hrozbám, které můžou mít fatální důsledky, vezmeme-li například v potaz napojení OBU na jednotlivé řídící jednotky vozidla. Proto je nutné zajistit robustnost sítě bezpečnostními protokoly a mechanismy (šifrování apod.) garantujícími klíčové vlastnosti jako je anonymita18, autenticita19, integrita20 a dostupnost21, přičemž tato bezpečnostní řešení musí stále umožňovat nízkou latenci komunikace (většina bezpečnostních aplikací vyžaduje latenci menší než 100 ms). [40]

18 Plná identita vozidla posílající data/pakety by měla být utajena. [54]

19 Systém musí zaručit, že data/pakety jsou generovány důvěryhodnými zdroji, stejně důvěryhodní

pak musí býti i ti co k nim mají přístup. [54]

20 Systém musí zaručit, že data/pakety nebyly během přenosu k adresátovi nikterak pozměněny.

[54]

21 Systém musí zaručit, že data/pakety jsou přístupná v okamžiku potřeby. [54]

67

5 APLIKACE SMART PARKING

Pouliční parkování neboli doprava v klidu podstatným způsobem ovlivňuje městský život. I když se oprostíme od vize, že do roku 2020 bude žít ve městech 2/3 všech obyvatel, už nyní můžeme sledovat problémy související právě s dopravou v klidu, jako je negativní vliv tzv. „hledajících“ vozidel na dopravní proud nebo nesprávné parkování v ulicích města (zejména v centrech měst). Tyto problémy je třeba regulovat, přičemž se nutně nejedná o problém nedostatku parkovacích míst, ale mnohdy je na vině nedostatek informací. Aby byla regulace efektivní, je třeba využít všech dostupných informací a tím vytvořit znalosti o daném městě nutné pro další rozvoj. Získávání informací a jejich distribuce je základním předpokladem, jak učinit dopravu chytřejší a tím i efektivnější. Chytrá města jsou charakteristická tím, že k vytváření efektivní udržitelné dopravy využívají (mimo jiné) služeb dopravní telematiky, která hraje klíčovou roli i v aplikaci chytrého parkování, kterou nyní představíme a která úspěšně funguje například ve městě Santander (2.4.3) nebo Barcelona.

5.1 Popis systému

Chytré parkování je modulární systém, jehož základem jsou detektory obsazenosti parkovacích míst, které zaznamenají přítomnost vozidla na daném osazeném parkovacím místě a tuto informaci přepošlou do datového kolektoru respektive master kolektoru odkud je tato informace přeposílána na centrální server a rovněž do navigačních tabulí (ZPI) situovaných u strategických křižovatek v městě. Centrální server přeposílá získaná data na web a může je rovněž sdílet v rámci Jednotného systému dopravních informací ČR, odkud mohou být data využita např. operátory řídících center, vývojáři mobilních aplikací a jinými zainteresovanými stranami, které je poté vhodně využijí. Takto koncipovaný systém poslouží pro on-line monitoring obsazenosti parkovacích míst a zároveň nabídne sběr cenných statistických dat, která mohou posloužit k vyhodnocení parkovacích poměrů v dané oblasti a poskytnout tak podklad pro úpravu tarifní politiky v závislosti na denní době nebo podklady pro územní (výstavbu nových parkovacích míst,…) a dopravní plánování. Díky otevřenosti systému je možno data o obsazenosti parkovacích míst využít ke komerčním záměrům a vytvořit tak služby pro cestující veřejnost jako je např. mobilní aplikace s naváděním na volné parkovací místo, aplikaci pro elektronické platby za parkování (např. i s možností rezervace parkovacího místa), apod. Právě propojením systému s elektronickými platbami může město získat silný nástroj k dohledu nad platební kázní, kdy díky schematické reprezentaci skutečné parkovací plochy (mapový podklad) kontroluje obsazení aktivních mapových objektů (tj. parkovacích míst) a vidí, za které obsazené parkovací místo bylo zaplaceno a za které obsazené místo naopak nebylo. Díky dohledu (tzv. enforcement) v podobě např. policisty disponujícího obdobnou mobilní aplikací může město zvýšit platební kázeň a to podle [55] až o několik desítek procent, což zrychlí návratnost investice vložené do vybudování systému.

Další oblastí, kde tento systém může najít uplatnění, je elektromobilita. S rozvojem tohoto odvětví a s ohledem na fakt, že Evropská unie vyvíjí nemalé úsilí, aby snížila ekologickou zátěž životního prostředí (např. iniciativa HORIZON 202022), lze počítat s výrazným nárůstem elektromobilů v následujících letech. Pro ty je nutno budovat speciální dobíjecí místa => dobíjecí

22

Jedná se o závazek známý jako 20-20-20, jehož cílem je do roku 2020 snížit emise skleníkových plynů o 20 % oproti úrovni z roku 1990, zvýšit podíl obnovitelných zdrojů energií v celkové spotřebě v EU na 20 % a zvýšit energetickou účinnost v Evropě o 20 %. Na toto jsou v EU vyhrazeny finanční prostředky v řádu miliard EUR (Strukturální fondy), které slouží mimo jiné i na podporu elektřiny jako zdroje pohonu

v silniční dopravě. [57]

68

stanice. Jejich umístění v rámci ČR je možné zjistit v mapovém podkladu na stránkách http://www.elektromobily.org/wiki/Mapy_nabíjecích_stanic, nicméně informace o aktuální obsazenosti daného dobíjecího místa z dané mapy vyčíst nelze. To by mohl být problém, vzhledem k času nutnému k dobití akumulátoru (pomineme-li rychlo-nabíjecí stanice je to 1,5-2 hodiny do plného nabití) a poměru počtu dobíjecích stanic k/ke běžným čerpacím stanicím, by právě nejistota v nalezení volného dobíjecího místa mohla limitovat potencionální kupce elektromobilu. Tuto nejistotu by mohl systém chytrého parkování rovněž eliminovat. Osazením dobíjecího místa detektorem a následnou distribucí informace o obsazenosti a případně i času příjezdu elektromobilu na místo by vlastník elektromobilu dostal přehled o volných dobíjecích stanicích a další relevantní informace nutné k rozplánování cesty elektromobilem s ohledem na nutnost dobití. [56]

V této práci byly rovněž zmíněny kooperativní systémy, kde by aplikace chytrého parkování mohla být integrována v rámci aplikací zvyšující dopravní efektivitu (viz 4.4.2), stejně jako způsob elektronické platby za parkovací místo. To vše by bylo možné díky chytré OBU.

5.2 Realizace systému

Jak už bylo zmíněno v popisu základní systém chytrého parkování se sestává z:

detektorů obsazenosti parkovacích míst,

směrovacích kolektorů a

master kolektoru.

5.2.1 Detektory

Každé parkovací místo, které chceme monitorovat, musíme osadit jedním detektorem, jehož funkce je založena na kontinuálním měření geomagnetického pole Země respektive hustoty jeho siločar. Kovová masa vozidla v prostoru senzoru zvýší hustotu siločar magnetického pole (masa kovu siločáry deformuje tak, aby procházeli skrze ni), ten tuto změnu vyhodnotí jako přítomnost vozidla na daném místě a tuto informaci odešle přes komunikační modul směrovacímu kolektoru respektive master kolektoru. Aby nedocházelo k chybám detekce (např. detekce vozidla při slabé deformaci siločar) je nutné každý detektor správně nakalibrovat. Po kalibraci je detektor vložen do PVC obalu a zalit speciální směsí, která brání pohybu detektoru a zároveň ho společně s krytem chrání před vnějšími vlivy. Dílčí instalace se pak provádí jádrovým vývrtem do vozovky (=> intrusivní detektor) a poté je vývrt zacelen asfaltovou směsí. Takto umístěný detektor přímo rádiově komunikuje s kolektorem na frekvenci 2,4 GHz (viz 5.2.4). Senzory pracují v nízkoenergetickém módu tj. v režimu spánku, z kterého se pravidelně, nebo na pokyn kolektoru „probouzí“ a odesílají signály o svém stavu (obsazen/neobsazen). [58]

Obr. 24 - Senzorový modul a jeho umístění ve vozovce

Zdroj: [58]

69

Parametry:

Instalace: Do vozovky (jádrový vývrt o průměru 100 mm)

Životnost: Cca 15 let

Napájení: Baterie (lithium-thionyl chlorid – Li-SOCl2, 26 Ah výdrž cca 5 let)

Komunikace: Modul XBee Frekvence Protokol Dosah Citlivost

ZigBee 2,4 GHz ZigBee Cca 500 m -92 dB

Provozní

teplota: −40 °C / +85 °C

Typ antény: 5dBi všesměrová Obal: PVC, stupeň ochrany IP 65

Rozměry: Průměr 97 mm; výška 100 mm

Hmotnost: Max. 0,5 kg Cena: 4500 Kč

Tab. 1 - Parametry detektoru parkovacího místa Waspmote [58]

5.2.2 Směrovací kolektory

V případě rozsáhlejší implementace detektorů v dané oblasti (např. městská čtvrť) je nutné zajistit přenos dat do master kolektoru pomocí tzv. směrovacích kolektorů. Tyto kolektory plní funkci routeru a jsou to v podstatě opakovače RF signálu, který přijímají od detektorů a díky vytvoření tzv. multi-hop sítě poté distribuují do master kolektoru viz Obr. 25. Kolektor dokáže obsloužit zhruba 30 detektorů a díky upevňovacímu kitu ho lze připevnit k veřejnému osvětlení (Obr. 25). Kromě možnosti solárního dobíjení směrovací kolektory španělské firmy Libelium, které v této aplikaci využíváme, navíc obsahují porty pro připojení různých senzorů jako např. senzory měřící CO2, NO2, CO, teploty, atd. Díky tomu je možné přenášet, kromě informací o obsazenosti parkovacích míst, i informace spojené s klimatickými podmínkami v dané oblasti, které pak mohou mít (kromě informační hodnoty) vliv např. na nastavení tarifu za parkování v dané oblasti – zvýšená koncentrace skleníkových plynů = vyšší tarif za parkování z důvodu regulace atp. Opět nabízí nastavení režimu spánku pro šetření baterie. [58]

Obr. 25 - Multi-hop síť Obr. 26 - Směrovací kolektor Libelium Plug&Sense

Měřící senzory

Zdroj: [58]

70

Parametry:

Instalace: Upevňovací kit pro uchycení na lampy veřejného osvětlení apod.

Životnost: Cca 15 let

Napájení: Dobíjecí baterie (6600 mAh) + externí solární panel (max. 3 W) nebo nedobíjecí 26 Ah

Komunikace: Modul XBee Frekvence Protokol Dosah Citlivost

ZigBee-Pro 2,4 GHz ZigBee Cca 7000 m -102 dB

Provozní

teplota: −40 °C / +55 °C

Typ antény: 5dBi všesměrová Obal: PVC, stupeň ochrany IP 65

Rozměry: 164 × 122 × 85 mm

Hmotnost: 1 kg (bez fotovoltaického panelu) Cena: 6000 Kč (bez senzorů a

upevňovacího kitu)

Tab. 2 - Parametry směrovacího kolektoru Libelium Plug&Sense [58]

5.2.3 Master kolektor

Master kolektor je narozdíl od směrovacího kolektoru nutnou součástí každé instalace systému chytrého parkování. Jeho úkolem je sběr dat z jednotlivých detektorů respektive směrovacích kolektorů a jejich následné zasílání na centrální server pro jejich další zpracování (např. pro umístění informací o obsazenosti jednotlivých míst na web). Dalším možným úkolem je lokální odeslání dat do ZPI (3.3.2.1) a případné skladování dat (rámců) v interní paměti resp. externí paměti pro pozdější statistické účely (Obr. 27). Opět počítáme s výrobkem firmy Libelium, kde daný master kolektor je Linuxový router pracující jako brána (Gateway) spojující senzorickou síť se sítí Internet tj. spojuje dvě sítě s odlišnými protokoly. Obsahuje GPS modul a může obsahovat až 5 různých rozhraní: WiFi 2,4/5 GHz, 3G/GPRS, Bluetooth23,ZigBee a Ethernet, což mu poté umožňuje pracovat jako:

ZigBee to Ethernet/3G/GPRS/Wifi router pro parkovací detektory,

WiFi AP (přístupový bod) a

WiFi/Bluetooth skener a analyzér.

Na Obr. 28 jsou vidět 3 možnosti odesílání přijatých dat do centrálního serveru (jejich odesílání do internetu) – přes LAN (Wifi/Ethernet) nebo skrze mobilní síť 3G/GPRS. [58]

23

K měření množství lidí či vozidel v určitém bodě a čase s aktivním zařízením Bluetooth k predikci dopravní zácpy chodců a vozidel.

71

Obr. 27 - Možnosti uložení senzorických dat

Obr. 28 - Možné způsoby odesílání dat do sítě Internet

Přes tento centrální uzel je rovněž možná správa a nastavení celé sítě díky podpoře OTAP (Over The Air Programming), kdy správce systému připojený k tomuto bodu posílá příkazové rámce k příslušným adresátům (detektorům/kolektorům). Tato vzdálená správa výrazně usnadňuje konfiguraci a rozšiřování celého systému. [58]

Parametry:

Instalace: Upevňovací kit pro uchycení na lampy veřejného osvětlení apod.

Životnost: Cca 15 let

Napájení: PoE (Power over Ethernet) – napájen z AC-230 V popřípadě přídavný solární panel

HDD 16 GB (2,5 GB zabírá OS Linux a Manager)

RAM 256 MB (DDR)

Komunikace:

Modul XBee Frekvence Protokol Dosah Citlivost

ZigBee-Pro 2,4 GHz ZigBee Cca 7000 m -102 dB

WiFi - 2,4/5 GHz AP; IEEE 802.11 a/b/g

Bluetooth Scanner, Bluetooth 2.1 + EDR

3G/GPRS modul

GPS modul

IEEE 802.3

Zdroj: [58]

Zdroj: [58]

72

Provozní

teplota: −20 °C / +50 °C

Typ antény: 5dBi všesměrová Obal: PVC, stupeň ochrany IP 65

Rozměry: 210 × 175 × 50 mm

Hmotnost: 1,2 kg (bez fotovoltaického panelu) Cena: 25 000 Kč (bez upevňovacího

kitu a fotovoltaického panelu)

Tab. 3- Parametry master kolektoru Libelium Meshlium [58]

5.2.4 XBee

Navržený systém chytrého parkování používá pro bezdrátovou komunikaci (přenos informace o obsazenosti parkovacího místa) moduly XBee společnosti Digi International, Inc. Moduly XBee jsou určeny pro nízkoenergetickou bezdrátovou komunikaci v pásmu ISM 2,4 GHz24 s přenosovou rychlostí 250 Kb/s a rozlišují se podle protokolu, kterým komunikují na 802.15.4, DigiMesh a ZigBee. Protokol 802.15.4 je určený pro komunikaci point-to-point, zbylé dva pak umožňují složitější topologii typu mesh a point-to-multipoint plus definují extra služby nad 802.15.4 (aplikační a síťové služby, šifrování, směrování). ZigBee je známý standard vyvinutý v rámci aktivit tzv. ZigBee Aliance, která sdružuje několik společností vyvíjejících protokoly pro nízko-datové aplikace. Na síťové vrstvě rozděluje ZigBee jednotlivé uzly do třech kategorií:

síťový koordinátor typu FFD25 (v našem případě master kolektor),

síťový směrovač, též typu FDD (směrovací kolektor) a

koncové zařízení typu RFD26 (detektory).

Síťový koordinátor nastavuje síť (PAN), vysílá tzv. Beacon Frame viz dále, řídí síťové uzly, ukládá informace ze síťových uzlů a směruje zprávy mezi uzly. Je to neustále aktivní zařízení (nepřechází do režimu spánku) a každá implementace systému chytrého parkování musí obsahovat alespoň jeden takovýto uzel. Síťový směrovač vyhledává dostupné sítě, přenáší data od zdrojů (detektorů) dle potřeby a požaduje data od síťového koordinátora. Koncová zařízení komunikují pouze se zařízením typu FFD a jsou tedy omezena na hvězdicovou topologii. Jak směrovače, tak i koncová zařízení přechází pravidelně do režimu spánku a jsou pravidelně probouzena koordinátorem sítě (15 ms – 15 min) – mohou být proto napájena bateriově.

Pro vlastní komunikaci jsou definovány 4 typy rámců, které jsou buď řídící, nebo datové:

Beacon frame – slouží pro synchronizaci a probuzení koncových zařízení,

Data frame – slouží pro všechny datové přenosy;

Acknowledgment frame – slouží pro potvrzení úspěšně přijatého rámce a

MAC Command frame – slouží k nastavení a řízení MAC entit v síti.

Směrování rámců v síti je založené na protokolu AODV (Ad-hoc On-demand Distance Vector) a o přístup k médiu se stará metoda CSMA/CA. Co se adresace týče, každé ZigBee zařízení používá 2 typy adres – unikátní 64-bitovou statickou adresu (identifikuje každé zařízení v síti) a 16-bitovou

24

Dále je možné rovněž využít pásmo 868 MHz pro Evropu nebo 915 MHz pro USA, Kanadu a Austrálii.

25 Full Function Device – uzel s plnou funkcionalitou.

26 Uzel s redukovanou funkcionalitou (redukované programové vybavení – pouze nezbytné

protokolové knihovny, méně výkonné procesory, omezená kapacita paměti) z důvodu omezení

hardwarové náročnosti. [4]

73

síťovou adresu (může být proměnná; přidělena při připojení zařízení do sítě).

Topologie sítě

Technologie ZigBee postavená na fyzické linkové vrstvě IEEE 802.15.4 umožňuje vystavění tří základních síťových uspořádání (viz Obr. 29):

hvězda (star) s centrálním koordinačním uzlem (master kolektor),

strom (tree) a

síť (mesh).

Obr. 29 - Možné topologie sítě ZigBee

Zvolená topologie se odvíjí podle rozsáhlosti instalace. V menších oblastech si vystačíme s topologií typu hvězda, při rozsáhlejší implementaci pak s topologií typu strom/mesh (zvýšení dosahu signálu od detektorů). [4][41][59][60][61]

Zdroj: [62]

74

5.3 Zhodnocení návrhu

Systém chytrého parkování představuje realizaci bezdrátové senzorické sítě (Wireless Sensor Network) a zároveň implementaci internetu věcí (IoT) v městském prostředí, kde jednotlivé senzory snímají fyzikální veličiny a informaci o jejich změnách přenášejí dále po síti. Řidiči pak mohou být informování o volných parkovacích místech (vybavených detektory) v oblasti a to pomocí informačních dopravních systémů typu ZPI či webové/mobilní aplikace. Mobilní aplikace by díky informaci o poloze daného místa měla rovněž umožňovat navádění na aktuálně volné parkovací místo a ve své úplné podobě i podporu elektronické platby za parkovací místo například i s možností dopředné rezervace místa. Všechny tyto nadstavby systému mohou být řešeny díky otevřenosti dat, které tento systém poskytuje a které mohou sloužit komerčním subjektům (vývojářům mobilních aplikací, výrobcům navigačních systémů, apod.) pro vývoj služeb pro cestující veřejnost. V budoucnu by pak systém chytrého parkování skvěle zapadal do aplikací kooperativních systémů (aplikace pro dopravní efektivitu – chytré směrování), kde by RSU přenášela informace o volných místech přes OBU do aplikační jednotky ve vozidle. Díky modularitě systému a tedy snadnému rozšiřování, může město naplánovat vhodnou strategii nasazování tohoto systému s ohledem na své finanční možnosti, přičemž je jasné, že efektivita tohoto systému poroste s oblastí pokrytí.

Jako nosná technologie pro přenos informací o aktuální obsazenosti parkovacích míst byla zvolena technologie ZigBee, zejména pro svoji energetickou šetrnost (nízká spotřeba uzlů sítě => bateriové napájení), poměr cena/výkon, jednoduchou implementaci a adresaci umožňující velký počet prvků v síti. Klíčový prvek systému – master kolektor pak může integrovat několik dalších komunikačních technologií, které jsou nutné jednak k přenosu informací k centrálnímu serveru, ale zároveň, v případě technologie Bluetooth nebo WiFi, umožňují i další cenné funkce. Anonymní detekce uživatelských zařízení obsahující aktivní rozhraní wifi/bluetooth může sloužit k monitorování dopravní situace, kdy na základě přijaté MAC adresy uživatelského zařízení, časové značky, síly rádiového signálu (RSSI) a polohy příslušného AP (access pointu) může nadřazený systém vyhodnotit parametry dopravního proudu (intenzita dopravy, průměrná rychlost vozidel v detekční oblasti atp.) zajímavé například pro operátory dopravních center, kteří tak dostanou další datové podklady pro řízení dopravní situace ve městě. Díky on-line monitoringu parkovacích míst, dopravní situace a vlastně i životního prostředí (směrovací kolektory mohou obsahovat senzory monitorující environmentální situaci), tak dostáváme komplexní detekční systém, který můžeme označit pojmem „smart“.

75

5.4 SWOT analýza návrhu

Silné stránky (Strenghts)

on-line monitoring (dopravy v klidu, dopravního proudu, životního prostředí)

zefektivňuje využití stávajících parkovacích míst

minimalizuje vliv „hledajících vozidel“ na hustotu provozu (plus snižuje emise jimi produkované)

jednoduchost a cenová dostupnost

návratnost investice

modularita a rozšiřitelnost

silný regulační nástroj (pohyblivá tarifikace)

zefektivňuje dohled nad platební kázní

poskytuje statistická data

bezlicenční pásmo

propojitelnost s dalšími telematickými systémy (ZPI,…)

Slabé stránky (Weaknesses)

instalace do vozovky

nutná kvalifikovaná kalibrace

bezlicenční pásmo

nutnost dlouhodobé strategie zavádění

nutný enforcement

nutná informační infrastruktura (servery,…)

kooperace s operátory v případě mobilních technologií

Příležitosti (Opportunities)

rozšíření základní podoby o další funkcionality (on-line platby, rezervace, navádění,…)

možnost využití grantu z EU fondů pro podporu budování smart cities v rámci kohezní politiky 2014-2020

zapojení komerčního sektoru do vývoje

možná integrace do aplikací V2X

elektromobilita => nasazovaní v dobíjecích místech

díky vhodné regulaci lze snížit počet cest autem v rámci města

provázaní s dalšími agendami města (hromadná doprava, bike-sharing,…)

začlenění do JSDI

Hrozby (Threats)

chybné vyhodnocení obsazenosti parkovacího místa (rušení)

v případě systému rezervací nelze zaručit neobsazení místa jiným než platícím vozidlem (nutnost „smart people“)

vnější poškození komponent

Tab. 4 - SWOT analýza systému Smart Parking

76

6 ZÁVĚR

Tato práce pojednává o „chytrých“ městech tzv. smart cities, kde slovo smart (tj. chytrý) v podstatě předesílá status města, které je schopno svým obyvatelům poskytnout kvalitní zázemí pro život, čehož je dosaženo rozvojem a společnou kooperací několika klíčových síťových odvětví jako je doprava, energetika, bezpečnost a další. Právě doprava respektive „chytrá“ doprava (smart transport) tvoří jeden z nosných pilířů konceptu „chytrého“ města. Učinit dopravu chytřejší znamená, mimo jiné, využít potenciálu informačních a telekomunikačních technologií pro sběr a distribuci relevantních informací, které budou mít v konečném důsledku podíl na zvýšení efektivity dopravy a tedy i kvality života ve městech. ČR má v tomto ohledu k dispozici perspektivní nástroj v podobě JSDI potažmo NDIC, jehož potenciál kolektovat a sdílet informace z agendových systémů, profilových a plošných detektorů by mohl v budoucnu přispět k vytvoření vize smart transport, zejména s ohledem na řízení dopravního proudu.

Jako revoluční krok v oblasti dopravy lze označit vymezení vozidel ze statutu pasivní entity, kdy se vozidla díky speciálnímu hardwaru stanou plnohodnotnými účastníky komunikačního řetězce a vytvoří tzv. kooperativní systémy, jejichž problematikou se tato práce rovněž zabývá a které budou mít majoritní podíl na vytvoření konceptu smart transport a tedy i kýžených smart cities.

Posledním bodem této práce byl návrh systému „chytrého“ parkování, který již účinně funguje v městech jako Barcelona, Santander nebo Londýn. Hlavním úkolem tohoto systému je monitorovat stav parkovacích míst osazených speciálními senzory a informovat o tomto stavu řidiče osobních vozidel, což s sebou přinese několik pozitiv jak pro samotné řidiče (zlepšení psychické pohody, časové benefity,…), tak i pro dané město (snížení kongescí díky minimalizaci počtu „hledajících“ vozidel -> zlepšení propustnosti -> snížení spotřeby fosilních paliv,…). Do budoucna se pak nabízí možnost osadit tímto systémem i dobíjecí místa pro elektromobily, kde informace o volném dobíjecím místě bude s postupnou penetrací elektromobilů v běžném provozu nabírat na důležitosti. Filozofie „chytrých“ měst je využít stávajících prostředků (komunikací, parkovacích ploch, apod.) a pomocí sofistikovaných technologií upravit jejich efektivitu (propustnost, obrátkovost,…) aniž bychom museli provádět radikální infrastrukturní změny (rozšiřování komunikací, výstavba nových parkovacích ploch,…). V tomto ohledu je systém „chytrého“ parkování názorným příkladem.

Systém „chytrého“ parkování a vlastně i celá tato práce odráží nezbytnost dat, jejich získávání, uchopování a vyvozování znalostí z nich o daném místě a problému. Zdroje dat budou v budoucnu postupně narůstat a v konsekvenci s tím se budeme postupně přibližovat pojmu „velká“ data (Big Data), která bude nutno zpracovávat, ale která poskytnou „bohatý“ obraz o dopravní situaci ve městech i o městech samotných.

Na závěr je třeba říci, že univerzální návod na to, jak učinit město chytřejším neexistuje. Vzhledem ke složitosti městského „ekosystému“ a vlastní identitě každého města je zřejmé, že při budování tohoto konceptu nelze cílit jen na jednotlivé sub-systémy města (dopravu, energetiku, vládu,…), ale rozvoj každého tohoto sub-systému by měl být synergický s ostatními. Jen tak lze potenciál moderních technologií využít v plné míře.

77

7 POUŽITÉ ZDROJE

[1] IBM, SMO ČR: Chytřejší města jako evropské téma [online]. 2010 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www-05.ibm.com/cz/public/pdf/Chytrejsi_mesta_jako_evropske_tema.pdf

[2] SVÍTEK, M., MOOS, P.: Telematika pro chytrá města. Silniční obzor. Č. 3 (březen 2013). Praha: Česká silniční společnost, 2013. Vychází měsíčně. ISSN 0322-7154.

[3] Digitální agenda EU: Řešení problémů stárnoucí populace [online]. 2011 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://europa.eu/rapid/press-release_IP-11-889_cs.htm

[4] Wikipedie [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: https://cs.wikipedia.org

[5] IBM: NXP and IBM Announce Results of Landmark Road Pricing Trial [online]. 2010 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: https://www-03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/29507.wss

[6] IBM: Driving change in Stockholm [online]. 2008 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.ibm.com/ibm/ideasfromibm/cz/cs/howitworks/040207/resources/HIW_100108_St.pdf

[7] Smart Santander [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.smartsantander.eu/

[8] Libelium [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.libelium.com/

[9] HORVÁTH, B., PFISTER, J.: Galileo in Urban Public Transport [online]. 2012 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://acta.sze.hu/index.php/acta/article/view/62/33

[10] PFISTER, J.: GNSS zur Bevorrechtigung von Straßenbahnen [online]. 2013 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.pwp-systems.de/wp-content/uploads/2013/10/Galileo-Signal-Priority_pwp-systems.pdf

[11] Galileo Signal Priority [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.galileosignalpriority.eu/

[12] PŘIBYL, P., SVÍTEK, M.: Inteligentní dopravní systémy. 1. vydání. Praha, Nakladatelství BEN – technická literatura, 2001. ISBN 80-7300-029-6.

[13] HERMAN, I.: Informační systémy a řízení dopravy [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.herman.cz/cs/produkty/isrd/

[14] Co-operative Systems for Intelligent Road Safety [online]. 2010 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.coopers-ip.eu

[15] Testfeld Telematik [online]. 2013 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.testfeld-telematik.at/

[16] TOMÁŠKOVÁ, J.: Dynamický dispečink MHD v Plzni [online]. Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta elektrotechnická. 2012. Vedoucí bakalářské práce Pavel Karban. Dostupný z WWW: https://otik.uk.zcu.cz/bitstream/handle/11025/10451/Jana_Tomackova_BP.pdf?sequence=1

[17] Oficiální stránky města Zlína [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.zlin.eu/

[18] CROSS: Road Traffic Technology [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.cross.cz/

[19] Pracovní skupina elektronické mýtné [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.elektronickemytne.cz/

[20] Elektronický mýtný systém v České republice [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://mytocz.eu/

78

[21] ZAORAL, O., MLYNÁŘOVÁ, T., LOKAJ, Z.: Pět let elektronického mýta v České republice. Inoxive s.r.o., 2012.

[22] HÁJEK, M.: Monitorování pohybu dopravních proudů – nutný základ pro organizaci a řízení silniční dopravy [online]. 2013 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.dopravnicesta.cz/file/monitorovani-dopravnich-proudu-nutny-zaklad-pro-organizaci-a-rizeni-silnicni-dopravy/

[23] Základní lokalizační metody v GSM [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://access.feld.cvut.cz/view.php?cisloclanku=2006022801

[24] ROMODIS: Rozvoj moderních dopravních systémů [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.romodis.cz/modul.php

[25] ELTODO: Inteligentní systém řízení dopravy v městské oblasti [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.eltodo.cz/produkty-a-sluzby/vyrobni-program/Doprava_IS_RizeniDopravy.pdf

[26] Příloha tiskové zprávy k ZPI [online]. 2013 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.praha.eu/public/cf/86/5e/1521361_340032_TZ_ZPI_priloha__17_04_2013.pdf

[27] O2: Dopravní informace SMS [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://prakticke.o2active.cz/mobileservice.aspx?id=prakticke-do-mobilu-dopravni-informace-sms

[28] T-Mobile: T-Mobile Info [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.t-mobile.cz/web/cz/katalog-sluzeb/zabava/t-mobile-info/-/sms-mms-info/detail.kanalu/800

[29] Rozhlasové vysílání [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.dopravniinfo.cz/rozhlasove-vysilani

[30] Dynamická navigace ve vozidle – RDS-TMC [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=28880

[31] JSDI pro ČR: Dopravní info [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.dopravniinfo.cz/

[32] HÁJEK, M.: Centrum pro rozvoj dopravních systémů – funkční popis systému. Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava. IT4Innovations, 2013.

[33] Ministerstvo dopravy ČR: Návrh realizace projektu Jednotného systému dopravních informací pro ČR. 2005. Č.j.: 70/2005-120STSP/4.

[34] Internet věcí: Výzva pro business i vývojáře [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.root.cz/clanky/internet-veci-vyzva-pro-business-i-vyvojare/

[35] PAIER, A., GÜNER, R., BRÜCKLER, W.: V2X cooperative systems – on the way to next generation ITS [online]. 2013 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.wt.pw.edu.pl/var/ezflow_site/storage/original/application/6acdbe59e74aa736b3472a8402beb574.pdf

[36] MAKINËN, T., SCHULYE, M., KRAJZEWICZ, D., GAUGEL, T., KOSKINËN, S.: Drive C2X methodology framework [online]. 2011 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.drive-c2x.eu/tl_files/publications/DRIVE%20C2X_D22.1_DRIVE%20C2X%20methodology%20framework.pdf

[37] SANTA, J., PERENIGUEZ, F., MORAGON, A., SKARMETA, A.: Vehicle-to-Infrastructure Messaging Proposal Based on CAM/DENM Specifications [online]. 2013 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=6686514&url=http%3A%2F%2Fieeexplo

79

re.ieee.org%2Fxpls%2Fabs_all.jsp%3Farnumber%3D6686514

[38] ETSI: ETSI TS 102 636-5-1 V1.1.1 [online]. 2011 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/102600_102699/1026360501/01.01.01_60/ts_1026360501v010101p.pdf

[39] STAHLMANN, R., FESTAG, A., TOMATIS, A., RADUSCH, I., FISCHER, F.: Starting European Field Tests For Car-To-X Communication: The Drive C2X Framework [online]. 2011 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://festag-net.de/doc/its-wc2011_drivec2x_final_v2.pdf

[40] SVÍTEK, M., ZELINKA, T., VOTRUBA, Z., LOKAJ, Z., BUREŠ, P., BĚLINOVÁ, Z., ŠROTÝŘ, M.: Studie aplikací kooperativních systémů v prostředí městské aglomerace se zaměřením na možnosti jejich využití v hl.m. Praze. ČVUT v Praze, Fakulta dopravní. 2012. Verze 3.00.

[41] ZELINKA, T., SVÍTEK, M.: Telekomunikační řešení pro informační systémy síťových odvětví. 1. vydání Praha, Grada Publishing, a.s., 2009. ISBN 978-80-247-3232-9.

[42] ŠROTÝŘ, M.: Alternativní telekomunikační řešení n bázi IEEE802.11 v ITS aplikacích. ČVUT v Praze, Fakulta dopravní. 2007. Vedoucí bakalářské práce Tomáš Zelinka.

[43] SCHMIDT-EISENLOHR, F.: Interference in Vehicle-to-Vehicle Communication Networks [online]. Scientific Publishing. 2010 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/volltexte/documents/1519997

[44] YUNXIN, L.: An Overview of the DSRC/WAVE Technology [online]. 2012 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.nicta.com.au/pub?doc=4390

[45] IEEE Standards Association: 1609 WG - Dedicated Short Range Communication Working Group [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://standards.ieee.org/develop/wg/1609_WG.html

[46] WAVE standards [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://aid.its-standards.info/IEEE_History.html

[47] Agilent Technologies: Introducing LTE-Advanced [online]. 2011 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5990-6706EN.pdf

[48] OSMAN, Y., ZEXIAN, L., VALKEALAHTI, K., UUSITALO, M., MOISIO, M., LUNDÉN, P., WIJTING, C.: Smart Mobility Management for D2D Communications in 5G Networks [online]. Nokia Research Center. 2014 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: https://www.metis2020.com/wp-content/uploads/publications/IEEE_WCNC_2014_Yilmaz_etal_D2D_Mobility_in_5G_Networks.pdf

[49] TONGUZ, O.: Cars as Roadside Units: A Self-Organizing Network Solution [online]. Carnegie Mellon University. 2013 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=6685766

[50] BĚLINOVÁ, Z.: Přednášky na Fakultě dopravní. ČVUT v Praze, Fakulta dopravní. Telematické soustavy: Kooperativní systémy. 2011.

[51] CVIS: Cooperative Urban Mobility [online]. ERTICO – ITS Europe. 2010 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.cvisproject.org/download/CVIS_Handbook_FINAL%20Version.pdf

[52] ŠTOHANZL, M., PROKOPEC, J.: Car2X a Car2Car komunikace [online]. VUT v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2012 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.elektrorevue.cz/cz/clanky/komunikacni-technologie/0/car2x-a-car2car-komunikace/

80

[53] WAGNER, M.: Aplikace elektronické identifikace v automobilu. ČVUT v Praze, Fakulta dopravní. 2009. Vedoucí bakalářské práce Zdeněk Lokaj.

[54] GUO, J., BALON, N.: Vehicular Ad Hoc Networks and Dedicated Short-Range Communication[online]. University of Michigan - Dearborn. 2006 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://nathanbalon.net/projects/cis695/vanet_chapter.pdf

[55] Smart Cities magazín. Brno: Nakladatelství Pixl-e, 20.10.2013, vychází 4 x ročně, [cit. 2014-07-23]. ISSN 2336-1786.

[56] ČEZ tisková zpráva [online]. 2012 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.cez.cz/cs/pro-media/tiskove-zpravy/3952.html

[57] Evropská unie versus Elektromobilita [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.narodni-spolek.cz/aktuality/58-evropska-unie-versus-elektromobilita

[58] Libelium [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.libelium.com/

[59] PRÁŠIL, J.: Firmware pro XBee moduly. ČVUT v Praze, Fakulta elektrotechnická – Katedra počítačů. 2012. Vedoucí bakalářské práce Jan Janeček.

[60] Macro Weil: Sítě XBee [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://www.macroweil.cz/cs/aktuality/site-xbee.html

[61] Wireless sensor networks research group: 802.15.4 vs ZigBee [online]. 2008 [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://sensor-networks.org/index.php?page=0823123150

[62] Compotech Asia [online]. [cit. 2014-07-23]. Dostupný z WWW: http://past.compotechasia.com/content/pictures/42779326image001.png