SMARTNET, chytrá síť pro regulaci dopravy

Představme si, že by město regulovalo individuální dopravu na základě reálných informací o hladině hluku, znečištění ovzduší v oblasti a aktuálních informacích o volných pouličních parkovacích místech či o stavu dopravy. O takový chytrý nástroj nad širokou škálou senzorů se pokouší projekt TA ČR pod názvem Chytrá síť, SMARTNET.

Znečištění ovzduší emisemi z dopravy ve městech představuje významné riziko pro zdraví obyvatel. Výfukové plyny tvoří komplexní směsi obsahující stovky chemických látek v různých koncentracích. Přispívají ke skleníkovému efektu, jsou toxické, mutagenní i karcinogenní. Doprava se v České republice podílí na celkovém znečištění ovzduší CO ze 14 %, CO₂ zhruba ze 17 %, NO_X přibližně z 24 % a těkavými organickými látkami (VOC) z 9 %.¹⁾

Městské oblasti jsou také významně zatíženy hlukem z dopravy. Odborné lékařské studie dokazují, že hluk má stejně jako znečištění ovzduší nepříznivý vliv na zdraví člověka, a bylo prokázáno, že výskyt civilizačních chorob přímo vzrůstá s hlučností prostředí.²⁾ S neustálým trendem migrace obyvatel do městských oblastí se situace ve městech v souvislosti s přetíženou dopravou nelepší a negativní jevy v podobě dopravních kongescí jsou běžnou součástí našeho života.

V odborné literatuře se mnohdy opakuje tvrzení, že přes 30 % dopravních kongescí ve městech je způsobeno vozidly, která se snaží najít volné místo k zaparkování.³⁾ Např. v městské části Schwabing v Mnichově hledání parkovacích míst způsobuje ekonomickou škodu přes 20 milionů eur každý rok. V daném čísle je obsaženo 3,5 milionu eur za zbytečně spálené pohonné hmoty a 150 000 hodin čekání v kolonách.⁴⁾

Obdobná studie z Barcelony prokázala, že milion vozidel každý den stráví 20 minut času hledáním parkovacího místa a produkuje 2400 tun CO₂.⁵⁾ Nelze však dohledat metodiku výpočtu daných ztrát, proto nelze tato čísla potvrdit ani vyvrátit.

Současný přístup v řízení dopravy se zaměřuje primárně na vozidla jedoucí z místa A do místa B. Této skutečnosti je přizpůsobena také řídicí logika. Ovšem při interakci dopravy v klidu a pohybu dochází k těžko předvídatelnému vlivu dopravy směřující „nikam“, pouze na neznámé parkovací místo, což činí z dopravního proudu těžko predikovatelnou soustavu navzájem se ovlivňujících vozidel. V současné době nemůžeme určit, o jak závažný problém se jedná a jaký je jeho skutečný vliv na životní prostředí v České republice.

Lidé mnohdy tráví desítky minut denně hledáním místa na zaparkování.Freeimages.com/József Csizmadia

Příkladným projektem na instalaci sítě detektorů s možností aktivního řízení dopravních proudů v závislosti na hluku, emisích a navádění na volná parkovací místa, je projekt Smart City of Santander (více než 12 000 senzorů hluku, parkovací místa, CO₂). V našich klimatických podmínkách jsou však dané senzory z různých důvodů nepoužitelné a rovněž interní výzkum v Centru dopravního výzkumu (CDV) prokázal, že spolehlivost a přesnost daných detektorů je nevyhovující. Proto se projektový tým zaměřuje na vývoj komplexního integrovaného systému řízení dopravy ve městech včetně navigace na volná parkovací místa s využitím široké škály dat nad již ověřenou a spolehlivou soustavou detektorů.

Koordinované zavedení inteligentních systémů

V současné době je infrastruktura dopravní sítě ve městech již plně vytížena. Evropská komise podporuje vznik plánů udržitelné mobility ve městech na národních úrovních s cílem zavést strategie, které hledají integrovanější přístup k plánování udržitelné mobility, jenž by kladně ovlivnil ekonomický výkon městských oblastí a kvalitu prostředí ve městech obecně. Bílá kniha o dopravě z roku 2011 doporučuje plány udržitelné městské mobility (SUMP; Sustainable Urban Mobility Plans) jako opatření k naplňování udržitelnosti.

Jedním z hlavních opatření pro naplnění cílů stanovených Evropskou komisí je podpora implementace inteligentních dopravních systémů v koordinované podobě. S technologickým pokrokem přicházejí nové možnosti naplňování těchto střednědobých cílů. V současné době jsou k dispozici senzory nové generace, které mohou být cenným zdrojem reálných dat o dopravní situaci, stavu ovzduší nebo hluku v konkrétních částech městských oblastí.

Především již dlouhodobě existuje problém interakce dopravy v klidu a dopravy v pohybu. Tento problém doposud nebylo možné adekvátně řešit, jelikož nebyly dostupné takové technologie, které by umožňovaly za přiměřených ekonomických nákladů monitorovat obsazenost konkrétních parkovacích stání, a zároveň zatím neexistuje nástroj pro kvantifikaci skutečného počtu vozidel hledajících místa k parkování a jejich reálného vlivu na plynulost dopravy v pohybu.

Přestože je doprava jedním z nejvýznamnějších zdrojů znečištění ovzduší, není příliš mnoho příkladných řešení, která by kombinovala data o hluku a emisích s nástroji pro řízení dopravy. Datovou základnou pro vyvíjený systém bude mimo jiné síť monitorování kvality ovzduší provozovaná Českým hydrometeorologickým ústavem (ČHMU), která je doplněna monitorovacími stanicemi zdravotních ústavů, městských úřadů, případně dalších subjektů. V roce 2014 čítala 187 monitorovacích stanic, z nichž 33 je označeno jako dopravní.⁶⁾

Tento počet je z pohledu podílu celkového znečištění dopravou nedostatečný, proto si projekt klade za cíl integrovat do procesu řízení dopravy aktuální data o znečištění ovzduší okolo dopravních cest, především v městských oblastech, a nalézt zařízení, které by umožnilo instalovat mnohem vyšší počet takových stanic za výhodných ekonomických podmínek. Integrace dat z široké škály detekčních technologií a subsystémů do jednotného SW modulu s informačním a řídicím potenciálem umožní navrhovat nová dopravní opatření na základě aktuálních informací o stavu ovzduší, dopravy, nebo rozptylových a akustických podmínek.

Rychlý rozvoj a rozšiřování chytrých telefonů, navigací, informačních a řídicích systémů (např. proměnné dopravní značení, světelné signalizační zařízení, zařízení pro provozní informace apod.) umožňují daleko lépe informovat cestující, a tím pádem mnohem efektivněji dopravní proudy řídit a významně tak snižovat negativní vlivy dopravy.

SMARTNET 2015-2017

V rámci projektu je vyvíjen SW modul dopravně informačního centra, který na základě časově synchronizovaných výstupů ze senzorické sítě umožní data v reálném čase vyhodnocovat a zpracovávat do podoby užitných informací koncovým uživatelům dopravní cesty. Inovativnost projektu spočívá v několika aspektech, které se v rámci životního cyklu projektu propojí a budou utvářet jeden funkční celek s cílem aktivně ovlivnit řidiče a usnadnit volbu dopravního prostředku. V rámci projektu jsou řešeny tyto inovační prvky:

– Metodika včetně fungujícího detekčního a vyhodnocovacího systému pro kvantifikaci vozidel hledajících místo k zaparkování a definování jejich vlivu na chování dopravního proudu. Systém bude přenositelný a bude otestován na více lokalitách.

– Systém chytrého parkování, tj. instalace bezdrátových senzorů pro identifikaci obsazenosti konkrétních parkovacích stání ve vytipované městské oblasti s výstupem dat do SW modulu řízení a dopravně informačního centra.

– Kompaktní systém pro měření koncentrací škodlivin produkovaných dopravou, data ze sítě automatického imisního monitoringu ČHMU propojená s daty ze speciálních měřicích zařízení umístěných v dané lokalitě a daty o aktuální dopravní situaci v témže místě do SW modulu informačního centra za účelem efektivního řízení dopravního proudu silniční dopravy jak z hlediska dopravního chování v předmětné oblasti, tak z pohledu dopadů na životní prostředí a zdraví člověka. Významný bude vztah k legislativnímu prostředí ČR (např. zákon č. 201/2012 Sb. o ochraně ovzduší, Vyhláška Ministerstva životního prostředí č. 330/2012 Sb. o způsobu posuzování a vyhodnocení úrovně znečištění, rozsahu informování veřejnosti o úrovni znečištění a při smogových situacích).

– Instalace kompaktního měřicího zařízení, tj. detektoru kombinujícího detekci hluku, detekci dopravně-inženýrských charakteristik (budou testovány profilové i úsekové detektory), obrazového záznamu, meteorologické situace a prachu v ovzduší.

– Testování a integrace inovativního dopravního detektoru pro dynamické řízení světelné signalizace, který umožňuje sledovat přijíždějící vozidla ke křižovatce a sledovat jejich trajektorii, rychlost a délku.

– Vývoj jednotné SW platformy sdružující výstupy ze všech detektorů instalovaných na vybraném pilotním místě, která umožní jednotlivé výstupy porovnávat, párovat a následně sdílet s dalšími informačními a řídicí systémy. Samozřejmostí je vybudování rozhraní pro poskytování dat třetím stranám (např. vývojářům aplikací).

Pilotní instalace Uherské Hradiště 2015

Partneři projektu, společnosti CEDA, Eltodo a CDV, v srpnu 2015 provedli pilotní instalaci v Uherském Hradišti. Jednalo se o inovativní způsob řízení pětice světelných křižovatek na Velehradské třídě. CDV po dobu jednoho měsíce instalovalo měřicí zařízení kvality ovzduší AIRPOINTER (integrovaný vícesložkový systém pro měření škodlivin v ovzduší – měří koncentrace CO, NO_X, O₃ a SO₂ a disponuje kontinuálním záznamem rychlosti a směru větru, teploty, relativní vlhkosti a atmosférického tlaku) a inovativní kompaktní detektor ENVIRO, který můžeme popsat jako soustavu čidel pro měření dopravních intenzit, rychlosti dopravního proudu, odstupů mezi vozidly a vozidlových tříd, hluku, obrazového záznamu, meteorologické situace a prachových částic. Dále byly instalovány detektory Bluetooth pro měření dojezdových dob, přenosné kamery pro čtení RZ na silnicích vedoucích na náměstí tak, aby se monitoroval počet vozidel vjíždějících do centrální oblasti a hledajících místo k zaparkování. Společnost ELTODO, a. s., v rámci pilotního testování umístila na vybrané křižovatky nové dopravní detektory a taktéž za pomoci výstupů ze systému FCD (systém plovoucích vozidel) projektu RODOS (ROzvoj DOpravních Systémů) bude testován nový přístup v řízení světelných křižovatek.

V prostředí střední Evropy se jedná o mimořádný rozsah detekčních technologií v jedné lokalitě, které naměří množství dat potřebné k tomu, aby bylo možné zobecnit jednotlivé závislosti a zejména „spočítat“ dopad dopravy na životní prostředí. Tento test je první; v průběhu celého projektu a v dalších letech se budou instalace opakovat v jiných lokalitách. Systémy budou vždy upraveny na základě požadavků jednotlivých městských částí, typů komunikací a cílů samotného testování. V pozdější části projektu budou také odzkoušeny nové systémové funkce, jako např. navádění vozidel na konkrétní volná parkovací stání, nebo informování řidičů o stavu ovzduší v cíli jejich cesty. Data generovaná systémem jsou zároveň ideálním podkladem pro zpracování Plánů udržitelné mobility.

Sloup osazený detektory projektu SMARTNET.Centrum dopravního výzkumu, v. v. i.