1

UNIVERZITET U SARAJEVU

FAKULTET ZA SAOBRAĆAJ I KOMUNIKACIJE

SARAJEVO

Predmet: Inteligentni transportni sustavi/sistemi

dr.sc. DRAGO EZGETA

SARJEVO, prosinac/decembar, 2011. godine

2

SADRŢAJ

7. INTELIGENTNO UPRAVLJANJE PROMETOM I TRANSPORTOM

7.1. Pojam i opće značajke upravljanja prometom i transportom

7.2. Zadaća inteligentnog upravljanja prometom i transportom

7.3. Relevantne veličine prometnog toka koje se koriste

u upravljanju prometom (MT)

7.4. Prilagodba općih modela prometnog toka

7.5. Višereţimski diskontinuirani modeli prilagođen ITS kontekstu

7.6. Šok valovi u prometnom toku

7.7. Individualno i centralizirano vođenje protoka

7.8.Dinamičko upravljanje prometnim tokovima u ITS okruţenju

7.9. Adaptivno upravljanje prometom na semaforiziranim raskriţjima

7.10. Upravljanje gradskim prometom s prioritetima javnog prijevoza

7.11.Koncept virtualnog cestovnog vlaka

3

7. INTELIGENTNO UPRAVLJANJE PROMETOM I TRANSPORTOM

7.1. Pojam i opće značajke upravljanja prometom i transportom

Rješavanje problema upravljanja prometom predstavlja jednu od temeljnih

zadaća prometnog inženjerstva. U dosadašnjoj praksi rješavanje tih problema

dominirao je empirijsko-induktivni pristup bez sustavske analize i sinteze koje bi

omogućile bolje razumijevanje problema i korištenje spoznaja iz drugih prometnih

grana. Sintagmu upravljanje prometom prihvaćamo prvenstveno stoga što se u

nas udomaćila iako su vodeći stručnjaci teorije vođenja (control theory),

kibernetike i teorije sustava upozoravali ne neadekvatnost termina upravljanje kao

prijevod angloameričkog termina „management“. Menadžment općenito

predstavlja ciljno usmjeren višefazni proces koji čine planiranje, organiziranje,

vođenje i kontrola, odnosno skup odluka i akcija kojima se ostvaruju svrha i

ciljevi. Izraz upravljanje je ruskog podrijetla i u osnovi znači samo korektno

djelovanje. Tek uz znatno proširenoj i prilagođenoj interpretaciji termina

upravljanje i promet, možemo uvjetno prihvatiti upravljanje prometom kao

prijevod za „traffic management“.

Upravljanje prometom je vrlo kompleksan zadatak koji ćemo sustavno

proučavati prvenstveno na konceptualnoj i funkcionalnoj razini. U identifikaciji i

opisu problema upravljanja prometom treba koristiti poopćene modele koji su

neovisni o specifičnoj fizičkoj/tehničkoj realizaciji sustava upravljanja. Opći

sustavski pristup i načela kombiniraju se nizom konkretnih spoznaja vezanih za

određenu mrežu i kontekst. Težište je na podešavanju ponašanja i strukture

povezivanja u skladu s postavljenom svrhom.

Problem upravljanja prometom u postojećoj mreži može se načelno predstaviti

kao problem podešavanja parametara tako da se postižu željene performance

funkcioniranja prometne mreže kao upravljanog sustava. Upravljačke akcije

izvode se temeljem prikupljanja i obrade podataka, upravljačkih znanja i

konsolidiranih funkcionalnih zahtjeva korisnika i operatora (vlasnika) mreže.

Problem upravljanja prometom u ITS okruženju zahtijevaju veoma složenu

interakciju brojnih tehničkih podsustava i inteligentnih aktera (ljudi, inteligentni

agenti,..) koji utječu na prometne procese na prometnoj mreži.

Upravljanje prometom možemo definirati kao dinamički sustav i upravljačko-

informacijski proces kojim se preventivno i korektivno djeluje na odvijanje

prometa u mreži i pripadajućim sučeljima (terminalima) tako da se postižu željene

performance uz prihvatljive troškove.

Ovisno o prostorno-vremenskom horizontu promatranja, moguća upravljačka

rješenja mogu biti u širokom rasponu od kratkotrajnog podešavanja promjenljive

prometne signalizacije (radi smanjenja zagušenja prometa) do strategijskih odluka

koje se tiču modalne preraspodjele i strukturne prilagodbe mrežnih kapaciteta.

U hijerarhijskom ustroju upravljanja viši slojevi fokusirani su na šire aspekte

ponašanja sustava i imaju duže razdoblje odlučivanja. Niže razine upravljanja

zainteresirane su za lokalne, specifičnije promjene i mogu brže reagirati na

promjene.

4

Uspješnost upravljanja prometom može se procijeniti praćenjem i analizom

performanci kao što su : prosječno vrijeme prijevoza ili prijenosa, protočnost na

kritičnim točkama, informiranost sudionika, troškovi prijevoza, kašnjenje javnog

prijevoza, kašnjenje žurnih službi, stres sudionika u prometu, emisija štetnih

plinova, razina buke, itd. Prostor mogućih rješenja sustava upravljanja prometom

u ITS okruženju je znatno proširen u odnosu na klasični prometni sustav. Splet

upravljačkih akcija ima širok raspon od trenutačnog upravljanja potražnjom

(izborom odredišta, vremena putovanja, moda) i korektivnog preusmjeravanja

tokova do strategija izgradnje kompleksnih upravljačkih sustava na dugi rok.

Donošenje upravljačkih odluka i provođenje aktivnosti upravljanja prometom

temelje se na odgovarajućim modelima.

Dinamički model preusmjeravanja (route switching model) možemo napisati u

općem obliku

slucajudrugomu

sTOsTBsTOjeakos

jjjjj

j

0

)),(*max()()(1)(

gdje je: )(sj - binarna varijabla koja prima vrijednost 1 ako se prometni entitet j

preusmjerava s postojeće rute na najbolju alternativnu rutu

)(sTO j - vrijeme putovanja prvotno određenom rutom

)(sTB j - vrijeme putovanja alternativnom trenutačno najboljom rutom

j - minimalna vrijednost vremenske uštede potrebna za odluku o

preusmjeravanju

j - prag indiferencije

Prag indiferencije odražava „otpor“ promjenama toka kojim se osigurava da

male uštede vremena ne uzrokuju preusmjeravanje prometnog toka. Uštede

vremena iznad određenog praga dovest će do preusmjeravanja na alternativnu

trenutačno najbolju rutu.

Upravljanje prometom općenito sadrži dvije kategorije upravljačkih akcija :

- izravne upravljačke akcije koje se provode putem semafora i promjenljivih

prometnih znakova

- neizravne upravljačke akcije koje se provode putem preporuka vozačima

(promjenljivi prometni znakovi, RDS/TMC), predputno informiranje (TV,

radio, internet, TV,..), putno informiranje vozača

Kod klasičnog sustava upravljanja prometom bez ITS aplikacija naglasak je na

izravnim upravljačkim mjerama koje su podržane putem promjenljivih prometnih

znakova i tekstualnih poruka.

Upravljanje prometom u ITS okruženju se bazira na „on-line“ prikupljanju

podataka o stanju u prometnom sustavu kao i podataka o stanju i promjenama u

prometnom okruženju te njihovu obradu uz korištenje umjetne inteligencije i baza

znanja.

5

Određena mjerenja vrše institucije koji nisu direktno uključene u upravljanje

prometom (meteorološke stanice, policijske službe, auto-moto klubovi i udruženja)

koje prikupljene i obrađene podatke povremeno dostavljaju centrima za upravljanje

prometom. S druge strane pak određena mjerenja se vrše kroz funkcionalnosti

ITS-a koje stvarnovremenski prikupljene podatke dostavljaju direktno centrima za

upravljanje prometom na lokalnoj odnosno regionalnoj razini ili glavom centru za

upravljanje prometom koji koordinira upravljačkim akcijama na nižim razinama te

ostvaruje interakciju s drugim institucijama.

Slika 7.1. Centar za upravljanja prometom klasičnog prometnog sustava

Centri za upravljanje prometom klasičnog prometnog sustava prikupljaju

informacije o stanju u prometnom sustavu te donose upravljačke odluke operirajući

sa prosječnim vrijednostima parametara koji opisuju stanje u prometnom sustavu

koristeći pri tome informacije koje nisu uvijek ažurne i precizne što ograničava

mogućnosti upravljanja sustavom u takvom infrastrukturnom i informacionom

okruženju. Ovakvi sustavi nisu u mogućnosti pratiti dinamičke promjene stanja

prometnog sustava i stvarnovremenski usklađivati upravljačke funkcije sa trenutnim

stanjem prometnog sustava.

Prometni i sustavski inženjeri koji kreiraju upravljačke funkcije operiraju sa

prosječnim vrijednostima parametara stanje sustava koji često značajno odstupaju od

trenutnog stanja u sustavu što značajno ograničava efikasnost upravljačkih akcija

kreiranih u takvom okruženju. U takvom okruženju sustav nije u stanju da osigura

sudionicima u prometu relevantnu i točnu informaciju u trenutku kada donose odluke

i poduzimanju radnji na prometnoj mreži.

6

Centri za upravljanje prometom u ITS okruženju prikupljaju stvarnovremenske

informacije o trenutnom stanju u prometnom sustavu te na temelju stvarnovremenske

obrade trenutnih vrijednosti parametara koji opisuju trenutno stanje prometnog

sustava poduzimaju upravljačke odluke kako bi se postiglo željeno stanje u

prometnom sustavu. Stvarnovremenskim prikupljanjem podataka o stanju u

prometnom sustavu, njihovom obradom i distribucijom zainteresiranim korisnicima

u ITS okruženju upravljački centri su u mogućnosti dostaviti točne i relevantne

informacije sudionicima u prometnom sustavu kako bi oni mogli donijeti ispravne

odluke, te redizajniranjem funkcija upravljanja osiguravaju optimalno korištenje

raspoloživih kapaciteta prometnog sustava i zahtijevanu razinu usluge. ITS sustavi

putem centara za upravljanje omogućavaju stalno usklađivanje upravljačkih akcija sa

trenutnim stanjem u prometnom sustavu što znatno unapređuje samu kvalitetu

sustava upravljanja.

Centi za upravljanje prometom u ITS okruženju imaju prednosti u odnosu na

klasične sustave upravljanja prometom koje se ogledaju u sljedećem :

- empirijska znanja se ne mogu na zadovoljavajući način predstaviti algoritmima

u slučajevima kada se u procesu odlučivanja koriste heurističke metode, pa se

stoga konvencionalne programske tehnike ne mogu na odgovarajući način

primijeniti na sustave upravljanja prometom

- korisnički prilagođeni sustavi upravljanja znanjem za neprogramere olakšavaju

razumijevanje upravljačkih zahtjeva te osiguravaju prilagođavanje novim

zahtjevima tokom provođenja upravljačkih akcija

- mogućnost dobivanja objašnjenja za svaki izlaz (output) iz sustava koje sadrži

opis svakog od upravljačkih koraka i efekata koji se mogu postići poduzetim

upravljačkim akcijama. Operateri u centrima za upravljanje prometom

zahtijevaju objašnjenja kako bi bili u stanju dublje razumjeti prometnu situaciju

prije donošenja i realiziranja upravljačkih odluka.

Kako bi se poboljšalo upravljanje zagušenjima na prometnoj mreži centri za

upravljanje prometom u ITS okruženju generiraju potrebne informacije, daju

odgovarajuće preporuke i vrše određena predviđanja u prometnim procesima. Na

temelju prikupljenih informacija sustav vrši automatsku identifikaciju prometnih

incidenata a potom putem algoritama koji podržavaju inteligentno odlučivanje vrši

razrješavanje problema u prometnoj mreži. Provođenjem automatiziranih

kontrolnih mjerenja analiziraju se učinci poduzetih upravljačkih akcija. Na temelju

utvrđene prometne situacije i vrste prometnog incidenta generiraju se upravljačke

odluke kojima se optimizira stanje na dijelu prometne mreže koja su zahvaćena

incidentom.

Zbog dinamičkog integriranja procesa u prometnom sustavu, pored navedenih

tehničkih razloga, postoje zahtjevi za primjenu inteligentnih sustava za upravljanje

koji su vezani za osobine samih sustava upravljanja :

- postojeći sustavi kontrole i upravljanja u klasičnom prometom sustavu pokazuju

ograničenja kada se suočavaju sa kritičnim prometnim uvjetima i zagušenjima

7

- progresivno integriranje funkcionalnosti nadzora i upravljanja prometnom

infrastrukturom u ITS okruženju (napredni sustavi nadzora prometa, detekcija

incidenata, individualni i kolektivni sustavi izbora rute, itd.) zahtjeva

stvarnovremensko pružanje podrške sudionicima u prometu od operatera centara

za upravljanje prometom, kao i upravljanje informacijama kako bi se osigurala

njihova vremenska i prostorna transparentnost što rezultira integriranjem

upravljačkih procesa i hijerarhijsku dekompoziciju sustava upravljanja prometom.

- uloga operatera u centrima za upravljanje prometom je još uvijek presudna bez

obzira na sofisticiranu tehnologiju koja se koristi u upravljanju prometnim

procesima u ITS okruženju jer je „čovjek u petlji“ paradigma koja je još uvijek

nezamjenjiva u centraliziranim sustavima upravljanja prometom.

Slika 7.2. Centar za upravljanje prometom u ITS okruženju

Cilj je postojeću tehnologiju upravljanja prometnim signalima, promjenljivim

prometnim znakovima upotpuniti i proširiti njihove mogućnosti kako bi se

poboljšale preformance upravljanja sustavom.

Sustavi za upravljanje prometom u ITS okruženju omogućuju:

- prostorno-vremensku procjenu razine prometnog opterećenja na prometnoj mreži

- analizu i razumijevanje prometne potražnje na nekoj ruti ili području

- kvalitativnu procjenu prometne potražnje i raspoloživih ruta

- detekciju (predviđanje) kritičnih prometnih situacija i razrješenje uskih grla

- odabir i implementaciju odgovarajuće strategije za sprečavanje odnosno smanjenje

pojave zagušenja na prometnoj mreži

- upravljanje sukobljenim interesima različitih sudionika i davanje prioriteta u

različitim područjima i razinama upravljanja

8

Procesi upravljanja prometom u ITS okruženju zahtijevaju sve veću razinu

integracije pojedinih funkcija uz stalno proširenje područja upravljanja što zahtijeva

stalno poboljšanje sustava nadziranja prometa, sustava detekcije incidenata,

unapređenje efikasnosti individualnog i kolektivnog izbora ruta, razvoj alata za

„on-line“ podršku operaterima u upravljačkim centrima. To rezultira sve većom

kompleksnošću programa i alata za upravljanje prometom te usložnjava proces

obrade podataka dobivenih on-line mjerenjem i korištenje dobivenih informacija.

Prometni i sustavski inženjeri koji kreiraju upravljačke funkcije operiraju sa

stvarnim vrijednostima parametara trenutnog stanja prometnog sustava što

omogućava kreiranje efikasnih upravljačkih akcija i optimiziranje procesa u ITS

okruženju. Ovakvi sustavi upravljanja ne mogu biti zamjena operaterima u

upravljačkim centrima, ali im mogu biti inteligentna podrška pri donošenju i

implementaciji upravljačkih odluka. Takav koncept odgovara sustavu inteligentnog

upravljanja prometom koji omogućava primjenu modela znanja na strateškoj i

operativnoj razini.

7.2. Zadaća inteligentnog upravljanja prometom i transportom

Vođenje prometnog toka (traffic control) i „inteligentno upravljanje prometom“

(integrated traffic and transport management) u ITS okruženju razlikuju se u pristupu,

sadržaju i razini inteligencije. Termin upravljanje prometom ne obuhvata potpuno

sadržaj izvornog termina traffic and transport management, no pojednostavljuje

uporabu termina i izvedenice. Navođenje svih ključnih sadržaja „menadžmenta“

(planiranje,organiziranje, vođenje,kontrola) bilo bi nepraktično.

Upravljanje prometom (MT) određuje razinu usluge (prvenstveno brzina) kojom se

ponuđeni prometni volumen (PV) može poslužiti na određenoj prometnici (mreži).

Brzina u mreži je određena općim izrazom

tmm MTPVCfv ),,(

gdje je :

mv brzina na mreži

mC operativni kapacitet mrežnih elemenata

PV prometni volumen

MT upravljanje prometom

t vremenski okvir promatranja

Operativni kapacitet prometne mreže određen je razinom investiranja (nvI ) ili

izgrađenosti osnovne infrastrukture i kvalitetom upravljanja prometom (MT) tako da

vrijedi tm MTInvfC ),(

Inteligentno upravljanje prometnim tokom vozila i javnim prijevozom omogućuje

povećanje operativnog kapaciteta uz davanje prioriteta određenim vozilima (javnom

9

prijevozu, žurnim službama). Operativni kapacitet u realnosti nije statička nego

dinamička veličina.

Prijevozna potražnja (D) ovisit će o rasporedu aktivnosti )(Akt (gospodarskih,

društvenih itd.) te o razini usluge koju pruža prometnica :

- očekivanoj brzini

- čekanjima

- sigurnosti

- ekološkim čimbenicima

Općenito vrijedi relacija ),( LoSAktfD

Ako se promatra samo brzina ili vrijeme putovanja određenom dionicom (m

pv

lt ),

tada je potražnja ),( mR vAktfD

Inteligentnim upravljanjem povećava se operativni kapacitet tako da vrijedi :

MM CC `

odnosno

M

MIM

C

Ck

`

Inteligentno upravljanje označava pristup, metode i tehnička pomagala koja

omogućuju dinamičko prilagođavanje potražnje, adaptivno vođenje tokova i

djelovanje žurnih službi u slučajevima incidenata.

Inteligentna vozila i inteligentne prometnice omogućuju bitno višu razinu mrežnih

performanci i kvalitete usluge za krajnje korisnike u odnosu na dosadašnja vođenja

prometnog toka sa „zelenim valom“ i regulacijom temeljem podataka prikupljenih od

senzora

Osnovni zadaci ITSMT su:

- kontrola pristupa mreži

- ublažavanje posljedica zagušenja na prometnicama i njihovim sučeljima prema

drugim modovima

- rješavanje uskih grla zbog incidentnih događaja

- postizanje zadovoljavajuće razine sigurnosti u prometu

- prometna logistika specijalnih sportskih, političkih, vjerskih, zabavnih događanja

- kontrola nepovoljnih utjecaja na odvijanje prometnog toka (vremenske neprilike,

agresivna vožnja )

- preraspodjela modova prema korištenju učinkovitijih modova javnog prijevoza

Nakon identifikacije i specifikacije potreba razrađuje se arhitektura sustava MT za

određeni prostorno-vremenski obuhvat. Nakon detaljnog dizajna ITSMT slijedi

testiranje prototipa te implementacija cijelog sustava.

10

Važno je uočiti da vođenje prometnog toka (TFC) predstavlja samo jedan od

podsustava upravljanja prometom u ITS okruženju (ITSMT ) tako da vrijedi :

ITSMTTFC

To podrazumijeva da se klasična rješenja usmjerena na koordinaciju prometnih

svjetala (semafora), kontrolu pristupa, prilagođavanje brzine, sigurnosne razmake,

itd. trebaju integrirati s drugim ITS podsustavima u funkcionalnom području ITSMT .

Osim upravljanja tokovima vozila, MT sadrži upravljanje potražnjom,

koordinaciju urgentnih službi, davanje prioriteta javnom prijevozu, upravljanje

incidentnim situacijama i posebnim događajima (sportske manifestacije, politički

skupovi, itd.)

Slika 7.3. Područje djelovanja upravljanja prometom

Sprečavanje zagušenja i adaptivno vođenje toka vozila predstavlja jedno

najznačajnijih područja primjene ITS-TM aplikacija.

Za efektivno i efikasno vođenje prometnog toka potrebno je dublje poznavanje

relevantnih veličina te načina prikupljanja i obrade stvarnovremenskih podataka kako

bi se različitim oblicima distribucije informacija djelovalo na prometni tok.

Produbljeno poznavanje teorije prometnog toka i temeljnih načela vođenja

kompleksnih sustava ključno je za razvoj brojnih ITS aplikacija, kako na autocestama

i arterijama tako i na drugim dijelovima prometnog sustava.

11

7.3. Relevantne veličine prometnog toka koje se koriste

u upravljanju prometom (MT)

U skladu s polaznom hipotezom da ITS koristi doprinose generičke teorije prometa

i modele prometnog i transportnog inženjerstva, mogu se u kontekstu ITS-a

promatrati sljedeće relevantne veličine za opisivanje prometnih tokova:

1. protok vozila

2. gustoća prometnog toka

3. brzina prometnog toka (prostorna i vremenska)

4. vremenski razmak ili interval slijeđenja vozila

5. prostorni razmak slijeđenja vozila

7.3.1. Protok vozila

Protok (rate of flow) predstavlja broj vozila n koja prođu mjernu točku presjeka

prometnice dx u vremenskom intervalu T kraćem od jednog sata (obično 15 minuta),

ali izražen u ekvivalentnom satnom protoku prema jednadžbi

hvozT

nq /

Osnovne osobine protoka su : struktura, vremenska neravnomjernost toka i vrsta

toka. Prema strukturi prometni tok može biti homogen ili stvaran.

Slika 7.4. Protok vozila u x-t dijagramu

Maksimalna vrijednost toka koji se može postići predstavlja propusnu moć ili

maksimalni operativni kapacitet mrežnog elementa tako da vrijedi:

MM

MM

Cq

qC

0

)max(

gdje je :

MC operativni kapacitet mrežnog elementa

Mq protok na mrežnom elementu

12

Homogenim tokom smatra se tok jedne vrste vozila sastavljen od vozila istih

tehničkih osobina (tok teretnih, osobnih, specijalnih vozila). Idealni homogeni

prometni tok bio bi kad bi takvim vozilima upravljali vozači istih psihofizičkih

osobina i kada bi na svim dijelovima ceste bili osigurani isti uvjeti vožnje. Stvarnim

tokom se smatra prometni tok koji se sastoji od više vrsta vozila.

7.3.2. Gustoća prometnog toka

Gustoća prometnog toka g (voz/km) predstavlja ukupan broj vozila n koji se u

određenom trenutku promatranja dt nalazi na jedinici duljine M prometnice, tj.

)/( kmvozM

ng

Gustoća prometnog toka jedna je od temeljnih veličina za utvrđivanje zakonitosti

kretanja vozila. Gustoća se utvrđuje brojenjem vozila iz zračne snimke ili posredno

mjerenjem protoka i vremenskih razmaka između vozila.

Kao ekvivalent gustoći u ITS okruženju rabi se veličina vremenskog zauzimanja

kapaciteta koja se neposredno mjeri u točki odnosno vrlo kratkim zonama detekcije

vozila na kolniku.

Zauzimanje (occupancy) je definirano kao postotak vremena kada je zona detekcije

pokrivena vozilom.

Slika 7.5. Gustoća prometnog toka u dijagramu put-vrijeme

Srednja gustoća prometnog toka srg u vremenu T iznosi:

dxT

dt

g

n

i

i

sr*

1 dxT

dtn i

*

*=

T

dttnTM

0

*)(**

1

13

gdje je: idt - vrijeme za koje vozilo pređe razmak dx

idt____

=n

dtn

i

i

1 - srednje vrijeme za koje vozilo pređe razmak dx

T

dttnT

0

*)(*1

- prosječan broj vozila tokom vremena T

Koncentracija je širi pojam koji uključuje i gustoću (density) i zauzimanje trake

(lane occupancy).

Gustoća je mjera koncentracije entiteta u prostoru dok se zauzimanje mjeri u

točki/presjeku i predstavlja mjeru koncentracije u vremenu. Mjerenje gustoće

zahtijeva promatranje trenutačnog broja vozila uzduž cestovnog traka.

Zauzimanje (occupancy) je definirano kao postotak vremena kada je zona

detekcije pokrivena vozilom i možemo ga odrediti prema izrazu

T

t

k

n

i

z1

gdje je :

n

i

it zbroj vremena kada se vozila ( i=1,...n) nalaze nad detektorom

T vrijeme promatranja

Gustoća je parametar koji za funkcionalne elemente prometnica na kojima su

neprekinuti prometni tokovi pokazuje kvalitetu odvijanja prometnih tokova i služi

kao mjera efikasnosti za određivanje razine usluge opisujući razinu slobode

manevriranja u prometnom toku.

7.3.3. Brzina prometnog toka

Brzina prometnog toka određuje se pomoću srednje vremenske brzine tV i srednje

prostorne brzine sV .

Srednja vremenska brzina prometnog toka tV aritmetička je sredina brzine svih

vozila koja prolaze određeni presjek puta u vremenu t

n

i i

n

i i

n

i

i

tdtn

dx

n

dt

dx

n

V

V1

11 1*

gdje je : i

idt

dxV - brzina vozila na dijelu duljine dx

14

Srednja prostorna brzina prometnog toka sV je aritmetička je sredina trenutačnih

brzina svih vozila u određenom dijelu ceste, tj.

ndt

dx

dt

ndx

dt

dxV

n

i

i

n

i

ii

s1

1

gdje je:

idx - razmak koji pređe vozilo i u vremenu dt

7.3.4. Vremenski razmak ili interval slijeđenja vozila

Vremenski razmak ili interval slijeđenja vozila u prometnom toku predstavlja

vrijeme između prolaska čela dva uzastopna vozila kroz mjernu točku dionice puta.

Sa stajališta stvarnih prometnih tokova , zavisno od načina mjerenja razlikujemo:

- vremenski razmak pojedinačno za svako vozilo koje u periodu promatranja T

prođu točku mjerenja

- srednja vrijednost vremenskog razmaka na promatranom presjeku puta za n

vozila u periodu promatranja T

- interval slijeđenja na dionici puta kao aritmetička sredina vremenskih razmaka

na m promatranih presjeka u periodu promatranja T

Prosječni vremenski razmak tr između vozila u nizu za vrijeme od jednog sata

određen je jednadžbom

)(3600

sq

rt

gdje je: q protok vozila (voz/h)

Vremenski interval slijeđenja ima veliki značaj za opisivanje uvjeta odvijanja

prometa, ne samo kao osnovni pokazatelj za teorijska uopćavanja međuzavisnosti u

prometnom toku, već i kao indikator stanja u prometnom toku.

7.3.5. Prostorni razmak slijeđenja vozila

Prostorni razmak slijeđenja vozila predstavlja razmak između čela dva uzastopna

vozila u prometnom toku.

Sa stajališta stvarnih prometnih tokova , zavisno od načina mjerenja razlikujemo:

- prostorni razmak slijeđenja pojedinačno za svako vozilo u prometnom toku koja

su se našla u određenom trenutku na promatranoj dionici puta

- srednja vrijednost trenutnih rastojanja između svih vozila u prometnom toku

koja su se našla u određenom trenutku na promatranoj dionici puta.

- aritmetička sredina m-srednjih trenutnih prostornih razmaka utvrđenih na

promatranoj dionici puta u periodu promatranja T.

15

Prosječni prostorni razmak sr između čela vozila u nizu pri konstantnoj brzini

određen je jednadžbom

)(1000

mg

rs

gdje je: g gustoća prometnog toka (voz/km)

Prostorni razmak slijeđenja kao osnovni parametar prometnog toka pogodan je za

dublje razumijevanje i opisivanje interakcijskih odnosa vozila u prometnom toku.

7.4. Međusobni odnosi osnovnih parametara prometnog toka

Osnovne analitičke relacije između parametara prometnog toka se odnose na

idealni prometni tok koji podrazumijeva neprekinuti, jednoredni, jednosmjerni

homogeni tok vozila. Uvjeti kretanja vozila u idealnom prometnom toku ovise

isključivo od interakcijskog djelovanja između vozila u toku. U ITS analizi i sintezi

upravljanja prometom može se krenuti od tih jednostavnih izraza koji se

prilagođavaju konkretnom ITS kontekstu.

Odnos između tri osnovna parametra prometnog toka protoka q , gustoće g i

srednje prostorne brzine sV (pod idealnim uvjetima odvijanja prometa) može se

prikazati pomoću jednadžbe :

)/(* hvozVgq s

Osnovni dijagram prometnog toka čini zavisnost protoka q (voz/h) i gustoće toka g

(voz/km) prikazana na slici 7.6.

Zavisnost protoka q i gustoće g ima oblik parabole. Veličina protoka q raste od

ishodišta do točke optg koja predstavlja propusnu moć (kapacitet) prometnice, tj. gdje

je najveći protok maxq . Daljnjim povećanjem gustoće dolazi do opadanja protoka, te u

točki maxg nastaje zagušenje, tj. protok postaje jednak nuli.

Da bi se spriječilo zagušenje prometnica neophodno je putem inteligentnih

transportnih sustava stalno mjeriti veličinu protoka te kad on dostigne kritične

vrijednosti vršiti preraspodjelu prometnih tokova na manje opterećenje prometnice

kako bi se spriječilo zagušenje najopterećenijih prometnica.

Ako se u prometnom toku prekorači optimalna gustoća optg dolazi do pada protoka

q i i opadanja srednje prostorne brzine sV . Zakonitosti prikazane dijagramima na

slici 7.6. vrijede kad se promet odvija u idealnim uvjetima.

16

Na osnovu provedenih istraživanja u idealnim uvjetima odvijanja prometnog toka na

jednom prometnom traku za osobna vozila utvrđene su sljedeće vrijednosti : maxq

=2400 – 2800 (voz/h), optg = 40-45 (voz/km).

Slika 7.6. Zavisnost protoka q i gustoće g

Na osnovu provedenih istraživanja u idealnim uvjetima odvijanja prometnog toka

na jednom prometnom traku za osobna vozila utvrđene su vrijednosti za

)/(28002400max hvozq i )/(6050 hkmVc .

Slika 7.7. Zavisnost protoka i srednje prostorne brzine

ITS rješenja upravljanja prometom mogu povećati protok i/ili brzinu uz istu

koncentraciju prometnih entiteta u određenom dijelu prometnice. Osim povećanja

protoka i brzine, ITS rješenja djeluju na povećanje sigurnosti odvijanja prometa,

odnosno kretanja vozila koja dijele kapacitet određene prometnice.

17

Indeks povećanja sigurnosti može se izraziti općim izrazom

%100*10

ITS

SPR

RI

gdje je : SPI indeks sigurnosti prometa

0R rizik bez ITS rješenja na određenoj prometnici

ITSR rizik uz primjenu ITS rješenja na određenoj prometnici

U praksi prometni tok nije jednolik, nego varira u prostoru i vremenu. To znači da

svojstva iskazana veličinama protoka, brzine i gustoće nisu apsolutni brojevi nego

parametri statističke distribucije.

Slika 7.8. Odstupanje od idealiziranih odnosa toka i koncentracije

U udžbenicima cestovnog prometnog inženjerstva pravi se bitna razlika između

prometnog volumena (traffic volume) i veličine protoka (rate of flow). U pitanju su

dvije različite mjere budući da se protok (rate of flow) promatra u intervalu kraćem

od jednog sata, ali se izražava po jednom satu (voz/sat). Npr. volumen od 300 vozila

u 15 minuta implicira protok od 1200 voz/h iako 1200 vozila nije prošlo mjernu

točku tijekom jednog sata.

7.5. Višereţimski diskontinuirani model prilagođen ITS kontekstu

Za ITS aplikacije upravljanja prometom odnosno protokom vozila posebno su

značajni višerežimski (diskontinuirani) modeli. Višerežimski modeli prvotno su

uvedeni da bi se umanjile neke nelogičnosti i nesuglasja između klasičnih modela i

empirijskih podataka u tokovima veće i manje gustoće.

Pored jednorežimskih maksroskopskih modela razvijeni su i višerežimski modeli

kod kojih za jednu domenu vrijednosti gustoće odgovara jedan režim, dok za

sljedeću domenu vrijedi drugi režim odnosa brzine i gustoće.

18

Na temelju analize empirijskih modela kroz petorežimski model generalno su

definirane međuzavisnosti osnovnih parametara prometnog toka u realnim ali i

približno idealnim uvjetima.

Petorežimski makroskopski model omogućava interpretaciju ovisnost parametara

prometnog toka u realnim putnim i prometnim uvjetima. Polazeći od poznatih relacija

koje opisuju međusobnu zavisnost parametara prometnog toka moguće je izvođenje

praktičnih prometno-tehničke proračuna. Ovaj model omogućava da se kroz

odgovarajući režim istakne stanje prometnog toka (slobodan, normalan, zasićen i

forsiran) koje se koristi u rješavanju praktičnih problema upravljanja prometnim

tokovima na mreži gradskih prometnica u ITS okruženju.

Slika 7.9. Petorežimski makroskopski model brzine i gustoće prometnog toka

Petorežimski model zavisnosti brzine i gustoće načelno definira pet stupnjevanih

režima prometnog toka s određenim vrijednostima gustoće toka i srednje prostorne

brzine. Relacije između brzine i gustoće odnose se na realne tokove koji su bliski

idealnim putnim uvjetima (pružanje dovoljno širokog cestovnog toka po pravcu, bez

bočnih smetnji, bez ometajućih teretnih vozila.)

Orijentacijske vrijednosti gustoće toka u pojedinim režimima protoka izražene u

voz/km (osobna vozila po kilometru) su :

- režim I : kmvozg I /60 slobodna tok

- režim II : kmvozg II /346 stabilan tok

- režim III :

kmvozg III /4034 zasićen tok

- režim IV : kmvozg IV /8040 forsiran tok

- režim V : kmvozgV /8040 prekinut tok

19

U režimu I brzina vozila nije pod utjecajem gustoće toka , odnosno vladaju uvjeti

slobodnog toka. Za opisivanje zakonitosti takvog kretanja relevantne su

karakteristične interakcije put-vozač-vozilo-ambijent a ne gustoća toka.

U režimu II brzina vozila je već pod utjecajem gustoće toka i vladaju uvjeti

stabilnog do polustabilnog toka. Gustoća od 34 (voz/km) se uzima kao minimalna

(početna) granica zasićenog toka.

U režimu III određen je donjom i gornjom granicom tzv. zasićenog toka što

uključuje i točku maksimalnog protoka.

Režim IV počinje nakon granice zasićenog toka max,tzg i proteže se do granice

forsiranog toka s naznačenim kolebanjem protoka vozila. Vrijednost gustoće

forsiranog toka takve su da još uvijek postoji znatna ovisnost brzine o gustoći ali

nastaju i privremeni zastoji. Približna vrijednost gustoće forsiranog toka u približno

idealiziranim uvjetima iznosi kmvozgF /80 odnosno vrijedi relacija

max,*2 tzF gg

Režim V nastaje pri gustoćama koje su veće od Fg . U tom režimu praktično nema

izravne ovisnosti brzine o gustoći jer se uglavnom ne ostvaruje kontinuirano kretanje

i dominantno je za zaustavljanje zbog međusobnog ometanja .

U kontekstu ovog razmatranja može se zaključiti da modeliranje, planiranje,

projektiranje i vođenje prometa cestovnom prometnicom zahtijeva vrsno poznavanje

zakonitosti kretanja automobilskih entiteta konkretnom prometnicom u promjenljivim

uvjetima realnog okruženja.

Za cestovne prometnice definirana je tzv. računska brzina, kao najveća brzina

vožnje što se može održavati na određenoj cesti uzevši u obzir uvjete sigurnosti

(vidljivosti, uvjete prijanjanja ) te dobro iskorištenje snage pogonskog agregata.

Dakako da problem optimalne brzine vožnje zahtijeva dobro poznavanje svih

elemenata prometnog sustava (put-vozač-vozilo u prometnom toku - ambijent)

uključujući složene dinamičke relacije između njih.

Niz fenomena kao što su šok-valovi i histerezisi u prometnom toku povezani sa

osnovnim teorijskim opisom protoka-brzine-gustoće neophodno je sustavski povezati

i ugraditi u projektna i operativna rješenja prometnica, vozila i sustava nadzora i

vođenja prometa.

Znanstvena i tehnologijska razina modela i konkretnih rješenja nije prvenstveno

određena razinom matematizacije i uključivanja high-tech opreme nego poboljšanjem

funkcionalnih performanci prometnog sustava.

7.6. Šok valovi u prometnom toku

Ponašanje prometa opisano tokom, brzinom i gustoćom mijenja se u prostoru i

vremenu tako da se mogu razlikovati karakteristična stanja koja su međusobno

različita. Teorija valova u prometnom toku se najčešće koristi pri opisivanju pojava u

prometnom toku koji nastaju zbog iznenadnih promjena gustoće prometnog toka i

stanja prekida na signaliziranim raskrižjima.

20

Korištenjem osnovnih postavki teorije valova u prometnom toku moguće je

interpretirati i nastajanje vremenskih gubitaka vozila u zoni prekida na

signaliziranom raskrižju.

Slika 7.10. Promjena parametara kretanja vozila izazvani djelovanjem šok vala

Brzina vala se određuje po obrascu :

dg

gVd

dg

dqV s

W

)*(

dg

dVgVV s

SW

1/ za slSW VVVg ,0

2/ za SWc VVgg ; - val se kreće unatrag u odnosu na prometni tok

3/ za 0Wc Vgg

4/ za 0; WSWc ViVVgg - val se kreće unazad

5/ za 00;max sW ViVgg - val dostiže maksimalnu negativnu brzinu

21

Razmotrimo sada detaljnije binarni model brzina-koncentracija koji je grafički

predstavljen na slici 7.11.

Slika 7.11. Linearni model brzina-koncentracija

Linearni model brzina-koncentracija je opisan jednadžbom

kk

Vs 100100

1*100

Ovim izrazom je uspostavljena obostrana jednoznačna relacija i korespodencija

između sV i k i obratno, svakoj vrijednosti k pridružena je samo po jedna vrijednost

veličine sV .

Niz čimbenika koji utječu na ponašanje promatranih veličina u tom modelu nisu

uključeni u razmatranje. Takav redukcionistički pristup nam omogućuje elegantna

analitička rješenja ali i zanemaruje kompleksnost obrađivane problematike.

U naznačenom primjeru postoji jednoznačna (funkcijska ) relacija između veličina

brzina toka i koncentracije vozila u definiranom prostoru vrijednosti ( brzine od 0 do

100 km/h i koncentracije vozila od 0 do 100 voz/km). Npr. pri koncentraciji od

10,50,60,90 vozila/km, brzine iznose , respektivno

hkmVA /9010100

hkmVA /5050100

hkmVA /4060100

hkmVA /1090100

22

Maksimalni protok vozila max

postigao bi se pri brzini )/(50 hkmVs i

koncentraciji od )/(50* kmvozk i iznosio bi

hvozkVq s /250050*50* *

max

Pri svakoj drugoj kombinaciji brzine i koncentracije prema naznačenom modelu

protok bi bio manji tako da ta veličina protoka predstavlja propusnost ili kapacitet

prometnice u jednom satu za pretpostavljenu vrstu vozila. Utjecaj dodatnih čimbenika

uvodi se preko korekcijskih čimbenika.

7.7. Individualno i centralizirano vođenje protoka

Za produbljeno sustavsko razumijevanje upravljanja prometom potrebno je

razumjeti temeljne razlike između dvaju osnovnih načina vođenja protoka-

individualno i centraliziranog vođenja. Ta osnovna podjela vrijedi neovisno o vrsti

prometnih entiteta koji se kreću odgovarajućom prometnicom (cestovnom,

željezničkom, zračnom, vodenom, elektroničkom-telekomunikacijskom. Osim dviju

krajnjih kategorija (centralizirano, individualno) razlikujemo niz prijelaznih inačica.

Iz teorije vođenja i kibernetike je poznato da upravljanje predstavlja korektivno

djelovanje u okviru šire shvaćenog koncepta vođenja koje pokriva i unaprijedno

vođenje (upravljanje) i vođenje povratnom vezom (automatska regulacija).

Centralizirano ( automatsko) vođenje podrazumijeva:

- osiguranje ekskluzivnog korištenja kapaciteta prometnice (gdje neće biti

ometanja drugih)

- razmaci između vozila su predeterminirani za sigurno odvijanje prometa

- prometni podaci se prikupljaju i obrađuju u realnom vremenu

- odluke su programirane i korektivno djelovanje je incidentno

Individualno viđenje podrazumijeva:

- zajedničko korištenje raspoloživih kapaciteta prema utvrđenim pravilima

- razmaci između vozila ovise o individualnoj procjeni ( vozača,pilota,kapetana )

- prometni podaci se individualno prikupljaju i obraduju u realnom vremenu

- odluke su trenutačne i nisu programibilne

Centralizirano upravljanje prometom praktično funkcionira tako da na prometnici

postoji ITS senzorska oprema koja prikuplja podatke i određuje upravljačko

djelovanje kao približno determinističko vođenje. Vrijeme putovanja u javnom

putničkom prijevozu predeterminirano je voznim redom i odstupanja su minimalna

ako nema zagušenja prometa.

23

Individualno vođenje prometa pojavljuje se kod osobnih automobila, autobusa,

brodica, malih zrakoplova. Vođenje bitno ovisi o eksternim čimbenicima i interakciji

s drugim entitetima u prometnom toku. Veličina razmaka između prometnih entiteta

(h), brzina (v) i vrijeme putovanja ( pT ) su varijabilni i ovise o specifičnim

okolnostima.

Vožnja automobila je vrlo kompleksan fenomen koji uključuje i upravljanje i

regulaciju u složenoj interakciji koju čovjek može intuitivno naučiti bez dubljeg

razumijevanja njihovih algoritama. Odnos protok-brzina za centralizirano i

individualno upravljanje prometom utvrđeno simulacijskim modeliranjem je

prikazano na slici 7.12.

Slika 7.12. Krivulja protok-gustoća za individualno i centralizirano vođenje

Primjer se odnosi na vozila dužine 6 metara koja se kreću u područjima različitih

gustoća tako da su protoci prikazani kao funkcija gustoće vozila. Krivulja koja

predstavlja individualno vođenje prometnog entiteta pretpostavlja da vozač djeluje

inteligentno s raspoloživim i uskladištenim znanjem.

Individualno vođenje omogućava nešto veći protok vozila u dobrim vanjskim

uvjetima kad je gustoća takva da nema ometajućih interakcija.

Centralizirano vođenje ima nešto manji protok pri manjim gustoćama, no

omogućuje bitno veći protok pri većim gustoćama prometa odnosno „jam“

koncentraciji.

24

7.8. Dinamičko upravljanje prometnim tokovima u ITS okruţenju

Klasična rješenja usmjerena na koordinaciju prometnih svjetala (semafora), kontrolu

pristupa mreži, prilagođavanje brzine, držanje sigurnosnih razmaka, itd. trebaju

integrirati s drugim ITS podsustavima koji će omogućiti poboljšanje performanci

(protoka, brzine, sigurnosti, itd.) vremenskom preraspodjelom potražnje i

stvarnovremenskim usmjeravanjem vozila na alternativne rute.

Zagušenja prometnica nastaju uvijek kada se ponuđeni promet svojom veličinom

približava ili premašuje veličinu propusne moći ili kapacitet prometnice. Odnos

ponuđenog prometa i kapaciteta mrežnog elementa predstavljeni su općim

relacijama )1(* Bul pq

Cq *

gdje je : ul

- ponuđeni promet vozila na prometnici

q - protok vozila

Bp - vjerojatnost blokiranja ili preusmjeravanja vozila

- pokazatelj zauzimanja kapacitetaprometnice 10

C - kapacitet (propusnost) prometnice

Smanjenje zagušenja na mreži prometnica stvarnovremenskom preraspodjelom

prometnih tokova moguće je pod uvjetom da postoji neiskorišteni dio mrežnih

kapaciteta tako da vrijedi Cq

TCQ i

i

i *

gdje je :

iQ - ponuđeni promet na i-tom mrežnom elementu

q - protok vozila mjeren u kratkim intervalima i preračunat u ekvivalentni

satni protok

T - vrijeme promatranja (u satima)

iC - kapacitet (propusnost) i-tog mrežnog elementa u jedinici vremena (sat)

Propusna moć odnosno kapacitet mrežnog elementa predstavlja maksimalni protok

uz još prihvatljivu razinu usluge tako da vrijedi )max( ii qC

uz uvjet in SLSL

gdje je : iC - kapacitet (propusnost) i-tog mrežnog elementa u jedinici vremena (sat)

iq - protok vozila mjeren u kratkim intervalima i preračunat u ekvivalentni

satni protok

iSL - razina usluge pri protoku iq

nSL - normirana razina usluge

25

Za opisivanje dinamike protoka i stvarnovremensko upravljanje prometnim tokom u

ITS okruženju potrebno je u realnom vremenu prikupljati i obrađivati relevantne

podatke s mreže prometnica kako bi se moglo djelovati na ponašanje prometnog

sustava.

Pri tome je potrebno pratiti stvarnovremensku promjenu:

- makroskopskih varijabli (protok, brzina i gustoća)

- mikroskopskih varijabli (prostorni i vremenski razmak vozila, trenutne vrijednosti

brzine određenih vozila).

Podaci o gustoći prometnog toka i razmaku između vozila ključni su za analizu

trenutačnog stanja i stvarnovremensko upravljanje na mreži prometnica. Gustoća i

koncentracija vozila na dionici bitno predeterminiraju slobodu manevriranja i brzinu

protoka pri individualnom vođenju dok u slučaju centraliziranog automatiziranog

vođenja u pravilu se koriste podaci o zauzimanju kapaciteta i razmaku vozila.

Slika 7.13. Zavisnost protoka q i brzine V prometnog toka

U cestovnom prometu, gustoću prometnog toka dosta je teško mjeriti jer je potrebno

prikupiti nizove podataka o trenutačnom stanju zauzimanja kapaciteta i broju entiteta.

Potrebno je s dovoljne visine fotografirati ili snimati veće dionice te prebrojavanjem

vozila u nizu vremenskih trenutaka izračunati srednju gustoću. Stoga se za

upravljanje prometom na autocestama primjenjuje druga varijabla koja prikazuje

zauzimanje kapaciteta prometnice. Prikaz odnosa brzine, prostornih razmaka i

protoka s karakterističnim točkama je dan na slici 7.13.

Grafički model omogućuje objašnjenje veličina i odnosa relevantnih za upravljanje

neprekinutog prometnog toka:

- protoci (q) za različite veličine prostornog razmaka vozila sr i brzine toka V

- kapacitet odnosno propusna moć prometnice maxq (točka E)

- brzine pri neometajućoj interakciji drugih vozila odnosno slobodnog toka

- nastajanje forsiranog toka i zagušenje (Z)

26

Iz krivulje je uočljivo da se jednaka veličina protoka postiže sa dvije bitno različite

kvalitete usluge SL . Veličina protoka xq može biti postignuta pri :

`x - visokoj gustoći (malom sr ) i maloj brzini toka

"x - maloj gustoći (velikom sr ) i velikoj brzini toka

Gornja strana krivulje predstavlja razinu usluge ( SL ) A do D gdje je :

- razina A označava slobodni prometni tok uz punu slobodu manevriranja

- razina D znači približavanje nestabilnom toku s malom mogućnošću

manevriranja

U točki E veličina toka jednaka je propusnoj moći odnosno postignut je maksimalni

protok. Područje razine usluge F karakterizira forsirani tok s manjim brzinama i

protokom u rasponu od nule (točka Z) do vrijednosti koja je manja od propusne moći.

Pretpostavimo racionalno ponašanje vozača i normalne prometne uvjete na

autocestama. Ako je razmak između vozila takav da nema ometajućih interakcija

brzina će biti u zoni slobodnih brzina prema volji vozača ili prema ograničenju

brzine. Iscrtana crta iza točke G reprezentira ponašanje gdje vozači imaju ujednačene

brzine u slobodnom toku. Propusna moć ili kapacitet na grafikonu je prikazana

točkom E. Smanjivanjem prostornih razmaka nastaje forsirani tok koji je nakon

točke H počinje prelaziti u zagušenje odnosno zastoj.

Mjerenja pokazuju da vozači ne osjećaju ometajuće utjecaje drugih vozila sve dok je

protok manji od 900 (vozila/h) po cestovnom traku. To iznosi približno polovinu

kapaciteta cestovnog traka. U području forsiranog toka vozači adaptiraju svoj

sigurnosni razmak prema vozilu ispred sebe. U točki Z nastaje potpuno zagušenje.

Za stvarnovremensko upravljanje prometom u ITS kontekstu potrebno je upravljati

potražnjom (dotokom vozila) i regulirati brzinu toka tako da gustoća ne prijeđe

kritičnu vrijednost zasićenog toka.

7.9. Adaptivno upravljanje prometom na semaforiziranim raskriţjima

Na mreži prometnica gdje se promet regulira svjetlosnim signalima čiji rad nije

adaptiran prometnim tokovima dolazi do nepotrebnih zaustavljanja i prekidanja

prometnih tokova.

ITS rješenja adaptivnog vođenja prometnog toka povećava propusnu moć tako da

se redoslijed odlučivanja i trajanje ciklusa stalno prilagođuju promjenljivim

potrebama prometnog toka i uvjetima okruženja. U odnosu na koordinirani fiksni

režim rada semafora (s determiniranim redoslijedom uključivanja signalnih postava i

trajanjem faza u ciklusu), adaptivni sustav je kompleksniji, ali i bitno učinkovitiji jer

smanjuje ukupne vremenske gubitke i utječe na ostale pokazatelje kvalitete sustava.

Efikasnost funkcioniranja sustava upravljanja prometom na mreži u jednoj

prometnoj zoni ili prometnom potezu može se pratiti vremenskim gubitcima (delays),

veličinama reda čekanja, prosječnim vremenom putovanja, rizikom nastajanja

prometnih nezgoda, maksimalnim individualnim čekanjem, maksimalnom duljinom

reda na raskrižju, itd. U praktičnim proračunima vremenski gubici se izražavaju u

sekundama po vozilu.

27

U kvantitativnoj analizi potrebno je usporediti reprezentativne pokazatelje

učinkovitosti, npr. prosječne vremenske gubitke po vozilu bez ITS adaptivnog

vođenja i s ITS adaptivnim vođenjem.

Pri tome vrijedi

N

i

wihw XN

T1

,

1

wITShw TT ,

gdje je :

hwT , prosječni vremenski gubici (sekunde po vozilu ) bez ITS adaptivnog

vođenja, izračunati za promatranu zonu u reprezentativnom vremenu

wiX pojedinačni vremenski gubici bez ITS adaptivnog vođenja

wITST prosječni vremenski gubici s ITS rješenjima

Podaci o relevantnim veličinama prometnog toka i stanju oko raskrižja prikupljaju

se preko senzora. Upravljački uređaj prima informacije o stanju prometa u zoni

interesa preko logičkog detektorskog bloka i definira uključivanje svjetlosnih signala

(trajanje faza u ciklusu odnosno redoslijed uključivanja signalnih postava).

Tablica 7.1.

Adaptivno

vođenje

prometa (ATC)

ATC+

informiranje

vozača (DRI)

ATC+DRI+upravljanje

potražnjom (DM)

ušteda vremena za

osobna vozila

do 20% do 22 % (na

čitavom putu)

>22%

ušteda vremena

javnog prijevoza

do 15 % do 20% >20 %

smanjenje

onečišćenja

okoliša

5-7 % lokalno do 18 % lokalno

do 8 % globalno

do 21 % lokalno

do 11 % globalno

U tablici 7.1. su dati rezultati mjerenja učinka integracije ITS rješenja:

1. adaptivno (dinamičko) upravljanje prometnim tokom (ATC)

2. adaptivno upravljanje zajedno s putnim informiranjem

3. adaptivno upravljanje s putnim informiranjem i upravljanje potražnjom

Osim smanjenja vremenskih gubitaka (zbog čekanja na zeleni signal, usporavanja i

startanja kolone), adaptivni sustav upravljanja omogućuje zaštitu od preopterećenja i

nestabilnog ponašanja sustava. Takvo ponašanje nastaje kad je faktor opterećenja

raskrižja veći od 0,7 i približava se vrijednosti 1. Dodatni pozitivni učinci postižu

se funkcionalnom integracijom sustava adaptivnog vođenja prometnog toka

(Adaptive Traffic Flow Control) s drugim ITS rješenjima:

- predputno i putno informiranje

- upravljanje potražnjom

- upravljanje žurnim službama

28

7.10. Upravljanje gradskim prometom s prioritetima javnog prijevoza

Europska fizička arhitektura ITS- predstavlja seriju „primjera sustava ITS-a“ koji

se dizajniraju i realiziraju tako da zadovoljavaju specificirane korisničke zahtjeve.

Svaki primjer ITS sustava ima jedinstveno ime i oznake usklađene u okviru cjelovite

ITS arhitekture. U sladu s time potrebno je definirati i razvijati „ sustav upravljanja

gradskim prometom s prioritetima javnog prijevoza „ (SUGP-PJP).

Slika 7.14. Kontekst dijagram sustava SUGP-PJP

Fizička arhitektura sustava SUGP-PJP definira fizičke komponente koje su vezane

uz funkcionalnu arhitekturu i tokove podataka. Razvoj fizičke arhitekture predstavlja

definiranje konteksta i odgovarajućeg broja terminatora odnosno aktera. Od svih

definiranih terminatora koriste se oni koji razmjenjuju podatke ili informacije s

jezgrom sustava SUGP-PJP. Komunikacijska arhitektura tretira se kao dio fizičke

arhitekture ili kao zasebna arhitektura. Fizička arhitektura sustava SUGP-PJP na

najvišoj razini prikazan je dijagramom konteksta i terminatora (aktera) s kojima se

ostvaruje razmjena podataka. Polazni dijagram konteksta sustava upravljanja

gradskim prometom s prioritetima javnog prijevoza pokazan je na slici 7.14.

Sustav SUGP-PJP sastoji se od nekoliko osnovnih podsustava:

- podsustav centraliziranog vođenja prometa

- podsustav lokalnog vođenja

- podsustav lokalne cestovne infrastrukture

- podsustav za ostale periferne funkcionalnosti

Podsustav centralnog vođenja prometa sastoji se od četiriju modula:

- modula kontrole područja

- sučelja razmjene podataka

- modula podatkovnog nadzora i arhiviranja

- krajnjeg modula

29

Moduli pokrivaju prikupljanje, nadzor i dnevno arhiviranje prometnih podataka

(tokovi, zagušenja, gustoća, dijagnostičke informacije temeljem kojih se utvrđuje

strategija vođenja prometa na određenom području). Od središnjeg modula prema

krajnjim modulima razmjenjuju se kontrolni parametri uključivo s razmjenom

prioritetnih zahtijeva.

7.11.Koncept virtualnog cestovnog vlaka

Jedan od vrlo aktualnih rješenja automatskog vođenja cestovnih vozila je

zajedničko vođenje niza teretnih vozila prema konceptu „trains of truck“. Rješenja

virtualnog cestovnog (kamionskog) vlaka pogodna su za dulja putovanja za skupine

vozila koja imaju isto odredište ili im se itinereri podudaraju u određenom dijelu.

Zahtijeva se da autoceste imaju poseban rezerviran trak za automatsko vođenje

cestovnih vozila.

Ankete provedene među vozačima teretnih vozila na duljim relacijama pokazuju

vrlo dobar odziv na ponudu ovakvih rješenja te ukazuje na činjenicu da su u praksi

već primijenjeni sustavi međusobnog slijeđenja bez automatiziranih pomagala.

Učinci sustava automatskog skupnog vođenja teretnih vozila autocestom mogu se

pratiti putem više pokazatelja:

- poboljšanje protočnosti izražene u broju vozila ili postotkom

0QQQ A

%100*10Q

Qq A

pq

gdje je :

AQ protočnost automatskim vođenjem

0Q protočnost bez automatskog vođenja

- smanjenje potrošnje goriva i onečišćenja za isti transportni učinak

APGPGPG 0

gdje je :

0PG potrošnja goriva bez automatskog vođenja

APG potrošnja goriva sa automatskim vođenjem

- ušteda aktivnog vremena vozača

- povećanje sigurnosti smanjenjem rizika zbog automatskog vođenja