Fakultet prometnih znanosti Sveučilište u Zagrebu INTELIGENTNI TRANSPORTNI SUSTAVI I (ITS I) 36161, 47710 UVODNA RAZMATRANJA Kolegij: Inteligentni transportni sustavi i
O KOLEGIJU Inteligentni transportni sustavi I 7 ECTS 36161 (prediplomski ITSiL) 47710 (diplomski C i G) Kratica: ITSI Opterećenje: 45(P) + 30(A) + 0(L) + 15(S) + 0(SJ) + 0(TJ) Nositelji: prof. dr. sc. Sadko Mandžuka Izvoñači: mr.sc. Pero Škorput dipl. ing. ( Auditorne vježbe ) Miroslav Vujić dipl. ing. ( Auditorne vježbe ) 2
Opis predmeta: Pojam i primjena Inteligentnih transportnih sustava (ITS). Sustavska specifikacija i konsolidacija korisničkih zahtjeva. Sustavska i uslužna arhitektura ITS-a. Podržavajuće tehnologije za ITS. Prikupljanje i obrada prometnih podataka i informacija. Početne aplikacije ITS-a u pojedinim granama. ITS usluge pred-putnog i putnog informiranja. Rutni vodič i navigacija. ITS podrška planiranju prijevoza. ITS nadzor i voñenje prometnih tokova. ITS nadzor i otklanjanje incidenata. Inteligentna čvorišta i linkovi/dionice. Sustavi poboljšanja vidljivosti i sprječavanja sudara. Sustavi praćenja pošiljki. Planiranje i program implementacije ITS aplikacija. Integralno upravljanje ITS-om. Primjeri uspješnih početnih aplikacija ITS-a. Pokazatelji kvalitete usluga i odmjeravanje (trade-off). Model procjene sigurnosnog rizika. Model učinkovitosti prijevoza. Utvrñivanje vrijednosti dodatne informacije. Primjena pomagala u razvoju ITS-a. Višeatributivni modeli procjene učinkovitosti, sigurnosti i ekoloških poboljšanja. 3
Obavezna literatura: Bošnjak, I.: Inteligentni transportni sustavi I, Sveučilište u Zagrebu, 2006. Dopunska: Časopisi: Intelligent Transport Systems, IEEE Intelligent Traffic Systems, Siemens Pred. + Vjež.(sem) Seminarski rad Ispit 4
Izvedba i način polaganja ispita Tijekom akademske godine ocjenjuje se uključenost studenta u nastavi na slijedeći način: R. br. Kriterij 1. Prisutnost na predavanjima i vježbama 2. Kontrolna provjera znanja Maksimalni broj bodova Napomena 10 Minimalna prisutnost 60% 2x5=10 Pismeno i/ili usmeno 3. Seminarski rad 20 UKUPNO 40 Uvjet za potpis i mogućnost pristupanju pismenom dijelu ispita je minimalno 30 bodova. 5
Preostalih 60 bodova moguće je skupiti polaganjem dva kolokvija i/ili polaganjem ispita. Student koji položi oba kolokvija, sukladno iskazanom uspjehu, dobiva srednju ocjenu kao završnu u indeks. Iznimka je ocjena izvrstan (5) koja se ostvaruje jedino uz konačnu usmenu provjeru. Osim toga, student koji želi slijedeću višu ocjenu može se prijaviti za usmeni dio ispita. Student koji nije prošao neki od kolokvija pristupa pismenom dijelu ispita gdje mu se svaki od prethodno položenih kolokvija prizna kao odgovor na pismenom dijelu ispita. (prvi ispitni rok) Pismeni dio ispita ima tri grupe pitanja. Svaka grupa donosi maksimalno po 20 bodova. Obvezno je odgovoriti na sva tri dijela u minimalnom iznosu po 10 bodova. Na usmenom dijelu ispita dobiva se konačna ocjena. Tablica ocjenjivanja: BODOVI Ocjena 60-70 dovoljan (2) 70-85 dobar (3) 85-95 vrlodobar (4) 95-100 izvrstan (5) 6
1. Temeljna zamisao i definicija ITS-a Rastući zahtjevi za transportiranjem te postojeće stanje zagušenja cestovnih, zračnih i drugih prometnica potaknuli su potkraj 20. stoljeća razvoj novog pristupa i načina rješavanja problema mobilnosti. 7
1. Temeljna zamisao i definicija ITS-a, nastavak ITS omogućuje informacijsku transparentnost, upravljivost i poboljšan odziv prometnog sustavačime on dobiva atribute inteligentnoga. Atribut inteligentni općenito označuje sposobnost adaptivnog djelovanja u promjenjivim uvjetima i situacijama pri čemu je potrebno prikupiti dovoljno podataka i obraditi ih u realnom vremenu. ITS ulazi u znanstveni i stručni rječnik prometnih i transportnih inženjera tijekom 90-ih godina 20. stoljeća odnosno nakon prvog svjetskoga ITS kongresa održanog u Parizu 1994. godine. Prije toga su korišteni drugi nazivi, kao što su: cestovna transportna telematika (road transport telematics), inteligentni sustavi prometnica (inteligent highways systems). 8
1. Temeljna zamisao i definicija ITS-a, nastavak Definicija 1.1. ITS se može definirati kao holistička(1), upravljačka i informacijsko-komunikacijska (kibernetska) nadgradnja klasičnog sustava prometa i transporta kojim se postiže znatno poboljšanje performansi, odvijanje prometa, učinkovitiji transport putnika i roba, poboljšanje sigurnosti u prometu, udobnost i zaštita putnika, manja onečišćenja okoliša, itd. ITS je upravljačka i informacijsko-komunikacijska nadogradnja klasičnoga prometnog i transportno-logističkog sustava s bitnim poboljšanjima za mrežne operatore, davatelje usluga, korisnike i društvo u cjelini. (1)Riječ holistički potiče od Grčke riječi Holos sto znači cjelokupni. 9
1. Temeljna zamisao i definicija ITS-a, nastavak U okviru ITS-a razvijaju se: - inteligentna vozila, - inteligentne prometnice, - bežične pametne kartice za plaćanje cestarina, - dinamički navigacijski sustavi, - adaptivni sustavi semaforiziranih raskrižja, - učinkovitiji javni prijevoz, - brza distribucija pošiljaka podržana internetom, - automatsko javljanje i pozicioniranje vozila u nezgodi, - biometrijski sustavi zaštite putnika, itd. Suština ITS-a je da integrira pojedina rješenja polazeći od zajedničke arhitekture ITS-a i dobro razrañenih sustavskih specifikacija. 10
1. Temeljna zamisao i definicija ITS-a, nastavak Primjer - Vremenska preraspodjela prometa Prostor za ITS rješenja prometnih problema postoji i na postojećim prometnicama sve dok je ukupni prometni volumen (PV) u odreñenom (dovoljno dugom) vremenu manji od raspoloživoga operativnoga kapaciteta u istom vremenu: n i= 1 PV i C PV i prometni volumen izmjeren u i-tom podintervalu intervala T (izražen brojem vozila ili drugih entiteta za promatrano razdoblje T) C j propusna sposobnost ili operativni kapacitet u jedinici vremena T interval promatranja n broj podintervala promatranog intervala T j.t 11
1. Temeljna zamisao i definicija ITS-a, nastavak 12
1. Temeljna zamisao i definicija ITS-a, nastavak Vrijeme putovanja s dodatnim vremenskim gubicima zbog zagušenja: t p = t 0 ϕ 1 + b C r gdje je: t p vrijeme putovanja ili posluživanja u terminalu t 0 čisto vrijeme (bez vremenskih gubitaka) t w vrijeme čekanja odnosno vremenski gubici φ protok C operativni kapacitet ili propusna moć b, r kalibracijski parametri 13
1. Temeljna zamisao i definicija ITS-a, nastavak Temeljna značenja termina ITS ITS kritički pojam (mijenja pristup i trend razvoja prometne znanosti i tehnologije transporta ljudi i roba) rješavanje rastućih problema zagušenja prometa, onečišćenja okoliša, učinkovitosti prijevoza, sigurnosti i zaštite ljudi i roba u prometu koji se ne mogu riješiti build only pristupom 14
1. Temeljna zamisao i definicija ITS-a, nastavak ITS se može tretirati kao kibernetska, odnosno informacijsko-komunikacijska nadgradnja prometnog sustava. ITS funkcionalnosti nadograñuju se na klasične funkcije transportnog i prometnog sustava tako da se stvaraju novi vidici i prostori u rješavanju problema. Suvremeni pristup kod projekata prometne infrastrukture: umjesto klasičnog build only pristupa primijeniti build+its pristup Glavne sastavnice ITS-a: senzori, informacijsko-komunikacijske tehnologije algoritmi 15
1. Temeljna zamisao i definicija ITS-a, nastavak 16
2. Poboljšanje performansi i kvalitete usluga PIITS indeks performansi inteligentnoga prometnog sustava PIKL indeks performansi klasičnog (pred-its) prometnog sustava QoSITS kvaliteta usluga inteligentnoga prometnog sustava QoSKL kvaliteta usluga klasičnog (pred-its) prometnog sustava Kriteriji za odabir mogućih ITS rješenja protočnost sigurnost učinkovitost udobnost ekološka poboljšanja 17
2. Poboljšanje performanci i kvalitete usluga, nastavak Kategorije ITS učinaka sigurnost (safety) učinkovitost protoka (flow efficiency) produktivnost i reduciranje troškova (productivity and cost reduciton) koristi za okoliš (environment benefits) procjene ITS učinaka : metoda mjerenja fizičkih učinaka metode analize koristi analiza troškova i efektivnosti (C/E) analiza koristi i troškova 18 (B/C).
2. Poboljšanje performanci i kvalitete usluga, nastavak ITS područja koristi i mjerljive veličine 19
3. Taksonomija i normizacija ITS usluga Taksonomija znači grupiranje i sistematizaciju po nekom kriteriju razvrstavanja. Taksonomiju otežava to što se koriste različiti nazivi za iste funkcionalnosti ili tipove usluga. Posebno su velike razlike izmeñu američke, japanske i europske podjele što je dijelom odraz i različite dinamike razvoja i uvoñenja usluga. 20
3. Taksonomija i normizacija ITS usluga, nastavak Meñunarodna normizacija ITS usluga ISO (International Standardization Organization) - početna normizaciju ITS usluga fokusirano na cestovni promet. ISO TR 14813-1 -Transport information and control systems Reference model architecture(s) for the TICS sector, 1990. Definirano 8 funkcionalnih područja i 32 usluge Definirana funkcionalna područja su: I. informiranje putnika (Traveller Information) II. upravljanje prometom i operacijama (Traffic Management and Operati-ons) III. pomoć vozaču i kontrola vozila (Driver Assistance and Vehicle Control) IV. prijevoz tereta i komercijalne operacije vozila (Freight Transport and Commercial Vehicle Operations) V. javni prijevoz (Public Transport Operations) VI. žurne službe (Emergency Service) i servisne službe VII. elektronička plaćanja (Electronic Payment) 21 VIII.osobna sigurnost (Personal Safety).
3. Taksonomija i normizacija ITS usluga, nastavak Skup od 32 temeljne usluge ( ISO definicija): 1. predputno informiranje (Pre-trip Information) 2. putno informiranje vozača (On-trip Driver Information) 3. putno informiranje u javnom prijevozu (On-trip Public Transport Informati-on) 4. osobne informacijske usluge (Personal Information Services) 5. rutni vodič i navigacija (Route Guidance and Navigation) 6. podrška planiranju prijevoza (Transport Planning Support) 7. voñenje prometnog toka (Traffic Control) 8. nadzor i otklanjanje incidenata (Incident Management) 9. upravljanje potražnjom (Demand Management) 10. nadzor nad kršenjem prometne regulative (Policing/Enforcing Traffic Regulations) 11. upravljanje održavanjem infrastrukture (Infrastructure Maintenance Management) 12. poboljšanje vidljivosti (Vision Enhancement) 13. automatizirane operacije vozila (Automated Vehicle Operation) 14. izbjegavanje čelnih sudara (Longitudinal Colision Avoidance) izbjegavanje bočnih sudara (Lateral Collision Avoidance) 22
3. Taksonomija i normizacija ITS usluga, nastavak 1. sigurnosna pripravnost (Safety Readiness) 2. sprječavanje sudara (Pre-crash Restraint Deployment) 3. odobrenja za komercijalna vozila (Commercial Vehicle Pre-Clearance) 4. administrativni procesi za komercijalna vozila (Commercial Vehicle Admi-nistrative Processes) 5. automatski nadzor sigurnosti cesta (Automated Roadside Safety Inspecti-on) 6. sigurnosni nadzor komercijalnog vozilana instrumentnoj ploči vozila (Commercial Vehicle On-board Safety Monitoring) 7. upravljanje komercijalnim voznim parkom(commercial Fleet Manage-ment) 8. upravljanje javnim prijevozom (Public Transport Management) 9. javni prijevoz na zahtjev (Demand-Responsive Public Transport) 10. upravljanje zajedničkim prijevozom (Shared Transport Management) 11. žurne objave i zaštita osoba (Emergency Notification and Personal Security) 12. upravljanje vozilima žurnih službi (Emergency Vehicle Management) 13. obavješćivanje o opasnim teretima (Hazardous Materials and Incident In-formation) 14. elektroničke financijske transakcije (Electronic Financial Transactions) 15. zaštita u javnom prijevozu (Public Travel Security) 16. povećanje sigurnosti ranjivih cestovnih korisnika (Safety Enhancement for Vulnerable Road Users) 17. inteligentna čvorišta i dionice (Intelligent Junctions and Links). 23
3. Taksonomija i normizacija ITS usluga, nastavak Nova klasifikacija Part I (1999.) ITS temeljne usluge (ITS Fundamental Services) 1. informiranje putnika (Traveler Information) 2. upravljanje prometom i operacijama (Traffic Management and Operations) 3. vozila (Vehicles) 4. prijevoz tereta (Freight Transport) 5. javni prijevoz (Public Transport) 6. žurne služne (Emergency) 7. elektronička plaćanja vezana za transport (Transport Related Electronic Payment) 8. sigurnost osoba u cestovnom prijevozu (Road Transport Related Personal Safety) 9. nadzor vremenskih uvjeta i okoliša (Weather and Environmental Monitoring) 10. upravljanje odzivom na velike nesreće (Disaster Response Management and Coordination) 11. nacionalna sigurnost i zaštita (National Security). 24
4. ITS usluge unutar pojedinih područja INFORMIRANJA PUTNIKA (traveller information) Usluge: statičke i dinamičke informacije o prometnoj mreži, predputno i putno informiranja, podrška službama koje obavljaju prikupljanje, pohranjivanje i upravljanje informacijama za planiranje transportnih aktivnosti. Predputno informiranje (pre-trip information) - omogućuje korisnicima da iz doma odnosno sa svoga radnog mjesta ili druge javne lokacije doñu do korisnih informacija o raspoloživim modovima, vremenu ili cijenama putovanja. Putno informiranje (on-trip information) stvarnovremenske (real-time) infor-macije o putovanju, procjenu vremena putovanja ovisno o postojećim uvjetima, raspoloživosti parkirnih mjesta, prometnim nezgodama, itd. informacije se pružaju putem terminala na autobusnim i željezničkim 25 postajama, trgovima, tran-zitnim točkama, ekranima u vozilu ili prenosivim osobnim terminalima.
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak Usluge rutnog vodiča i navigacije 1.mogu se odnositi na predputno i putno informiranje 2.optimalna ruta ili putanja do specificirane destinacije. Izbor najbolje rute temelji se na informacijama o prometnoj mreži i javnom prijevozu (uključuje multimodalne opcije s rješenjima kao što su Park&Ride i dr). Primjeri tih usluga su: 1.dinamički rutni vodič u vozilu (Dynamic In-vehicle Route Guidance) 2.integrirani multimodalni putni vodič 3.pješački ili biciklistički rutni vodič. 26
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak UPRAVLJANJE PROMETOM I OPERACIJAMA (Traffic Management and Operations) Usluge: A. voñenje prometa B. upravljanje incidentnim situacijama u prometu C. upravljanje potražnjom D. upravljanje i održavanje transportne infrastrukture E. identifikacija prekršitelja. 27
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak A) Voñenja prometa (Traffic Control) odnosi se na upravljanje prometnim tokovima, kako u mreži gradskih prometnica tako i izvan gradova (na autocestama i dr.). Primjeri tih usluga su: adaptivno upravljanje prometnim svjetlima odnosno semaforima (slika 1.9.) promjenjive prometne poruke kontrola pristupa na autocestu kontrola brzine upravljanje parkiranjem, itd. 28
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak B) Nadzor i otklanjanje incidenata na prometnicama (Transport Related Incident Management) detektiranje, odziv i raščišćavanje incidenata Osim a posteriori djelovanja, detektiranja i raščišćavanja,predviñanje i prevencija nezgoda. Sprječavanje sekundarnih nezgoda (Post Incident Management). 29
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak C) Upravljanje potražnjom djeluje na razinu potražnje u različitim vremenskim intervalima dana i na promjenu moda Usluge: upravljanje tarifama javnog prijevoza kontrolu pristupa pojedinim gradskim zonama cijene parkiranja naplatu doprinosa zagušenju (Congestion Pricing) uvoñenje posebnog traka za osobna vozila s više putnika (High Occupancy Lane Management), itd. 30
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak D) Upravljanje održavanjem transportne infrastrukture upravljanju održavanjem cestovnih prometnica, odnosno pripadajuće komunikacijske i informatičke infrastruk-ture. E) Nadzor kršenja prometne regulative (Policing/Enforcement) uključuje: automatsko detektiranje tipa vozila, registracijske pločice, prekoračenja brzine uz efikasne backoffice procedure. 31
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak VOZILA (Vehicles) - više usluga kojima se poboljšava operativna sigurnost vozila: poboljšanje vidljivosti (Vision Enhancement) asistencija vozaču i automatske radnje vozila sprječavanje sudara sigurnosna upozorenja, itd. 32
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak 33
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak PRIJEVOZ TERETA (Freight Transport) administriranje komercijalnih vozila, multimodalnu logistiku i meñusobnu koordinaciju prijevoznika i drugih aktera uključenih u proces prijevoza tereta. Primjeri usluga su: upravljanje intermodalnim informacijama o prijevozu roba menadžment intermodalnih centara upravljanje opasnim teretima automatska provjera dokumenata i težine vozila, itd. 34
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak JAVNI PRIJEVOZ (Public Transport) - više usluga koje omogućuju redovite i učinkovite radnje javnog prijevoza uz pružanje ažurnih informacija korisnicima. Primjeri tih usluga su: napredni sustav javnog prijevoza praćenje voznog parka napredni sustavi dispečinga zajednički transport (Shared Transport).Primjeri usluga su: automatska provjera nezgode automatski poziv u slučaju nezgode koordinirano upravljanje vozilima žurnih službi, itd. 35
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak USLUGE ŽURNIH SLUŽBI (Emergency) objedinjeni su funkcionalni procesi koji omogućuju brzu i učinkovitu intervenciju: hitne pomoći, vatrogasaca, policije i drugih žurnih službi. Sve više se integrira s incident managementom 36
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak ELEKTRONIČKA PLAĆANJA VEZANA ZA TRANSPORT (Transport Related Electronic Payment) Usluge: elektronička naplata javnog prijevoza elektronička naplata cestarine (slika 1.11.) elektronička naplata parkiranja daljinska plaćanja, itd. 37
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak OSOBNA SIGURNOST U CESTOVNOM TRANSPORTU (Road Transport Related Personal Safety) Usluge: nadzor i zaštita u vozilima javnog prijevoza, kolodvorima i sl. sustav nadzora pješaka sustav upozorenja o radovima na cesti, itd. 38
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak NADZOR VREMENSKIH UVJETA I OKOLIŠA (Weather and Environmental Monitoring) Usluge: nadzora vremenskih prilika na cestama nadzora onečišćenja nadzora razine vode ili leda, itd. 39
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak UPRAVLJANJE ODZIVOM NA VELIKE NESREĆE (Disaster Response Management and Coordination) - povezuje usluge i agencije vezane za prirodne nesreće, terorizam: jedinstveni pozivni broj 112" upravljanje podacima o velikim nesrećama koordinacija žurnih službi, itd. 40
4. ITS usluge unutar pojedinih područja, nastavak NACIONALNA SIGURNOST I ZAŠTITA (National Security). -razvijaju se usluge koje omogućuju identifikaciju opasnih vozila, nadzor kretanja eksploziva, nadzor cjevovoda, naftovoda, itd. - posljedica 11. rujna 2001. (višestruki teroristički napadi otetim putničkim zrakoplovima u Sjedinjenim Američkim Državama) 41
Pitanja i komentari??? 42