ASPEKTY INTELIGENTNYCH SYSTEMÓW TRANSPORTOWYCH W MIASTACH 1 ASPECTS OF INTELLIGENT TRANSPORT SYSTEMS IN CITIES

Transkrypt

1 ASPEKTY INTELIGENTNYCH SYSTEMÓW TRANSPORTOWYCH W MIASTACH 1 ASPECTS OF INTELLIGENT TRANSPORT SYSTEMS IN CITIES Andrzej ŚWIDERSKI andrzej.swiderski@wat.edu.pl Wojskowa Akademia Techniczna Wydział Logistyki Instytut Logistyki Tomasz KAMIŃSKI tomasz.kaminski@its.waw.pl Instytut Transportu Samochodowego Jarosław ZELKOWSKI jaroslaw.zelkowski@wat.edu.pl Wojskowa Akademia Techniczna Wydział Logistyki Instytut Logistyki Streszczenie: W artykule scharakteryzowano istotę i obszary logistyki miejskiej, ze szczególnym uwzględnieniem realizowanych procesów transportowych. Uwagę zwrócono na zapewnienie w miastach bezpieczeństwa ruchu drogowego z wykorzystaniem Inteligentnych Systemów Transportowych (ITS). Dokonano charakterystyki ITS i trendów ich rozwoju, ze szczególnym uwzględnieniem aglomeracji miejskich. Omówiono przykładowe obszary zastosowania i zadania ITS, w tym m.in.: rozwiązania realizowane w ramach Centralnego Systemu Zarządzania Komunikacją Miejską w Szczecinie, rozwiązania dotyczące systemów wizyjnych i GPS. W podsumowaniu przedstawiono kierunki dalszych badań. Summary: The article describes the essence and areas of urban logistics, with particular emphasis on realized transport processes. Attention is paid to ensure urban road safety with the use of Intelligent Transport Systems (ITS). There have been characteristics of ITS and trends of their development, with particular emphasis on urban areas. Discussed examples of application areas and tasks of the ITS, including : solutions implemented within the framework of the Central Management System Communication the City of Szczecin, solutions for machine vision systems and GPS. The summary shows the directions of further research. Słowa kluczowe: Inteligentne Systemy Transportowe, logistyka miejska, bezpieczeństwo ruchu drogowego, systemy wizyjne, systemy GPS. Key words: Intelligent Transport Systems, city logistics, road safety, systemy wizyjne, systemy GPS. 1 Artykuł opracowano w związku z realizacją projektu RID-4D (41) pt. Wpływ stosowania usług Inteligentnych Systemów Transportowych na poziom bezpieczeństwa ruchu drogowego (akronim OT4-4D/ITS-PW-PG- IBDiM-WAT), finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju oraz Generalną Dyrekcję Dróg Krajowych i Autostrad (umowa nr DZP/RID-I-41/7/NCBR/2016 z dnia r.). 697 S t r o n a

2 WSTĘP Miasto jest obszarem intensywnie i planowo zabudowanym, będącym skupiskiem ludności, przedsiębiorstw produkcyjnych i usługowych, instytucji oświaty, zdrowia, kultury, sportu, turystyki i administracji. Jest zatem układem pięciu elementów: mieszkania, pracy, wypoczynku, usług i komunikacji, stanowiącej, iż układ ten może działać jako system zależnych od siebie elementów i ich właściwości, będący w interaktywnej więzi ze swym otoczeniem (Szymczak, 2008). Mówiąc o podejściu systemowym, nie sposób nie wspomnieć o zadaniach logistyki miejskiej, która jest swoistym systemem, złożonym z wielu elementów powiązanych ze sobą, głównie infrastrukturą transportową (punktową i liniową). Zadaniem logistyki miejskiej jest zatem m.in. dostarczenie towarów, osób i informacji we właściwe miejsce, w odpowiednim czasie i po jak najmniejszych kosztach. Procesy transportowe mogą być inicjowane na zewnątrz i skierowane do miasta lub inicjowane w mieście i skierowane na zewnątrz. Wszelkie przepływy mogą przechodzić przez miasto lub być realizowane wewnątrz miasta. Obszary logistyki miejskiej są natomiast następujące : zaopatrzenie miast: o w media: wodę, gaz, energię elektryczną i ciepło, o w niezbędne do życia i pracy towary, dostarczenie niezbędnych usług, w tym: o handlowych, o serwisowych, o administracyjnych, o mieszkaniowych, o ochrony zdrowia, o edukacyjnych (oświatowych), o kultury, sportu i rekreacji, organizacja transportu pasażerskiego, w tym również sanitarnego, turystycznego, czy transportu związanego z dowozem uczniów do szkół, organizacja transportu towarów z uwzględnieniem procesów magazynowania, problematyka wywozu i utylizacji odpadów komunalnych oraz oczyszczania ścieków, organizacja sieci telekomunikacyjnej, kształtowanie transportowych powiązań aglomeracji z systemem logistycznym makroregionu. 698 S t r o n a

3 Transport w miastach stanowi zatem trzon funkcjonowania wszystkich zagadnień związanych z logistyką. Głównym problemem rozwoju i funkcjonowania transportu w miastach jest wzrastające natężenie ruchu transportowego (zarówno osób, jak i towarów), prowadzące m.in. do: powstawania zatorów ulicznych (kongestii), przeciążenia infrastruktury transportowej (głównie drogowej), wydłużenia czasu jazdy, obniżenia jakości życia w mieście, zwiększenia kosztów straconego czasu i kosztów zewnętrznych, zwiększenia liczby wypadków, często z udziałem pieszych i rowerzystów. Przedstawione wyżej zadania i obszary logistyki miejskiej wiążą się ściśle, a wręcz bezpośrednio, z realizowanymi procesami transportowymi, w ramach zarówno transportu indywidualnego, jak i zbiorowego, a w tym m.in.: samochodowego, szynowego, wodnego, powietrznego i linowego. Procesy te, dla zapewnienia odpowiedniej jakości życia i pracy w miastach, jak również bezpieczeństwa (w tym drogowego) wspomagane są Inteligentnymi Systemami Transportowymi (Figurski i Niepsuj, 2014). W pracach nad artykułem zastosowano metody teoretyczne, w tym: definiowanie, analiza, synteza porównanie, analogia i wnioskowanie. 1. ISTOTA I ZADANIA INTELIGENTNYCH SYSTEMÓW TRANSPORTOWYCH W MIASTACH Inteligentne Systemy Transportowe (Intelligent Transport Systems) - ITS, to zbiór technologii telekomunikacyjnych, informatycznych, automatycznych i pomiarowych, a także technik zarządzania stosowanych w transporcie w celu ochrony życia uczestników ruchu, zwiększenia efektywności systemu transportowego i ochrony zasobów środowiska naturalnego. Systemy te wykorzystują różne urządzenia i aplikacje, w tym m.in. (Nowacki, 2008, Waśniewski, Czarnecki i Szymańska, 2015, Orłowski, 2015): sieci komórkowe, systemy łączności radiowej, w tym systemy RFID, systemy informacji przestrzennej (SIP), geograficzne bazy danych, bazy danych drogowych, 699 S t r o n a

4 systemy nawigacji satelitarnej, urządzenia monitorowania ruchu drogowego, urządzenia monitorowania pogody urządzenia przekazywania danych użytkownikom systemu, tablice świetlne. Dotychczasowe (już wieloletnie) doświadczenia wskazują na wiele korzyści związanych z wykorzystaniem ITS w miastach. Do nich m.in. należą: ułatwienie sterowania ruchem pojazdów w trasie, a tym samym zwiększenie bezpieczeństwa, płynności ruchu i odciążenie środowiska naturalnego, możliwość bieżącego (przed rozpoczęciem podróży, jak i w czasie jej trwania) pozyskiwania informacji o sposobach i warunkach podróży, w tym: o o danych na temat sieci ulicznej w transporcie indywidualnym, o o danych na temat sieci transportu publicznego (w tym: drogowego, szynowego, linowego, wodnego), o o rozkładach jazdy i taryfach, o o stanie dróg i warunkach oraz sytuacji na drogach (o remontach, wypadkach, zatorach, czasie przejazdu, liczbie miejsc parkingowych, czasie przyjazdu pojazdów komunikacji miejskiej na kolejne przystanki, itp.), z wykorzystaniem m.in. systemów przeciw wypadkowych, systemów zarządzania wypadkami i systemów ratowniczych, o o warunkach atmosferycznych, możliwość automatycznej identyfikacji pojazdów (w tym poboru opłat, zautomatyzowanych, ciągłych pomiarów natężeń ruchu, umożliwiających ocenę warunków ruchu w dowolnym czasie), możliwość automatycznej identyfikacji natężenia pasażerów w środkach transportu, możliwość zarządzania flotą pojazdów komunikacji miejskiej i transportu towarów, z wykorzystaniem nawigacji satelitarnej pojazdów, umożliwiającej ciągłe przekazywanie danych na temat położenia pojazdu w czasie i przestrzeni, z jednoczesnym zapewnieniem łączności z centrami sterowania dyspozytorskiego, możliwość skrócenie czasu przejazdu, zmniejszenie zmienności czasu trwania podróży, a w ten sposób zwiększenie poczucia wysokiej niezawodności transportu miejskiego, poprawa punktualności oraz regularności kursowania komunikacji miejskiej, 700 S t r o n a

5 poprawa bezpieczeństwa, szczególnie w obrębie przystanków, zwiększenie przepustowości ciągów komunikacyjnych, obniżenie kosztów eksploatacyjnych środków transportu, obniżenie kosztów środowiskowych (poziomu emisji hałasu, emisji zanieczyszczeń, drgań), redukcja kosztów funkcjonowania transportu. Powyższe korzyści nie wyczerpują wszystkich, są jedynie przykładami. Zatem podsumowując dotychczasowe rozważania, możemy wyróżnić przykładowe obszary zastosowania i zadania ITS. Przedstawiono je na rys. 1. PRZYKŁADOWE OBSZARY ZASTOSOWAŃ I ZADANIA ITS Obszar 1. Informacja dla podróżnych Obszar 2. Zarządzanie ruchem i podróżą Obszar 3. Pojazd Obszar 4. Transport publiczny Obszar 5. Zarządzanie utrzymaniem infrastruktury drogowej Informowanie dotyczące: planowania podróży (układ tras, warunki ruchowe, warunki pogodowe, czas trwania podróży, możliwości przesiadek, itp.), wypadków i zatorów, możliwości uzyskania pomocy ratownictwa drogowego i medycznego, opóźnień w realizacji zadań transportowych i ich przyczyn. Informowanie przed rozpoczęciem podróży, w czasie jej trwania i obsługi podróżnych, sterowanie ruchem, zarządzanie akcją wypadkową, kontrola emisji spalin i przewozu towarów niebezpiecznych, zarządzanie utrzymaniem infrastruktury, kontrola skrzyżowań, nawigacja. Poprawa widoczności, nadzorowanie (monitorowanie, kontrolowanie) stopnia napełnienia pojazdów, monitorowanie emisji spalin, unikanie kolizji, zautomatyzowane kierowanie pojazdem, automatyczne monitorowanie stanu pojazdu i kierowcy. Zarządzanie ruchem, głównie w obrębie węzłów przesiadkowych, identyfikacja pojazdów, zapewnienie priorytetów w sygnalizacji świetlnej, monitorowanie napełnień pojazdów, stosowanie biletów elektronicznych, wzbudzanie sygnalizacji świetlnej przez środki transportu, zapewnienie zielonej fali. Operacje zimowego utrzymania dróg, operacje remontowe, informacja dla użytkowników dróg o ograniczeniach. Obszar 6. Elektroniczne płatności Obszar 7. Bezpieczeństwo Operacje finansowe realizowane elektronicznie. Zapewnienie inteligentnych skrzyżowań, zapewnienie bezpieczeństwa użytkownikom ruchu, w tym pieszym i osobom niepełnosprawnym (zadania z innych obszarów zastosowania ITS). Zapewnienia bezpieczeństwa ekologicznego (np. monitoring emisji spalin i transportu towarów niebezpiecznych), obsługa wypadków i ratownictwa drogowo-medycznego Rys. 1. Przykładowe obszary zastosowań i zadania ITS Źródło: Opracowanie własne. 701 S t r o n a

6 2. PRZYKŁADY PRAKTYCZNYCH ZASTOSOWAŃ W wielu polskich aglomeracjach uruchamiane są systemy zarządzania komunikacją miejską, z wykorzystaniem Inteligentnych Systemów Transportowych. Dla przykładu: obecnie wdrażany jest Centralny System Zarządzania Komunikacją Miejską w Szczecinie. Obejmuje on następujące systemy (podsystemy) funkcjonalne (Grzelak, 2015): System Zarządzania Flotą dla całego taboru, System Dynamicznej Informacji Pasażerskiej, System Monitoringu Wizyjnego w Pojazdach, System Zliczania Potoków Pasażerskich, Centrum Dyspozytorsko-Operatorskie oraz serwerownia, System Biletu Elektronicznego, System Lokalizacji i Monitoringu Pojazdów Technicznych obsługujących Akcję Zima, System Transportu Na żądanie. W dalszej części artykułu, na podstawie danych uzyskanych z Zarządu Dróg i Transportu Miejskiego w Szczecinie ( ), scharakteryzowano niektóre funkcje systemu. W miejskich środkach transportu (w autobusach, pociągach tramwajowych i pojazdach technicznych) zainstalowano urządzenia pokładowe (autokomputery) wraz z dodatkowym wyposażeniem takim, jak: przyciski alarmowe, zestawy do komunikacji głosowej, które umożliwią dwukierunkową komunikację dyspozytora (rys. 2) z kierowcą lub motorniczym poprzez GSM/GPRS: mikrofon i głośnik, czujniki otwarcia/zamknięcia drzwi. Funkcjami autokomuterów m.in. są: jednoznaczne identyfikowanie pojazdu w systemie, podtrzymywanie komunikacji między kierowcą, a dyspozytorem, informowanie kierowcy o stanie wykonywania zadania przewozowego (numer linii, brygady, odchyłki czasowe od zadanego rozkładu jazdy itp.), rejestracja danych o pozycji pojazdu (współrzędne geograficzne) na podstawie odczytu z odbiornika GPS, przekazywanie on-line danych do/z serwera za pośrednictwem modemu GSM/GPRS, o pozycji pojazdu i awariach, 702 S t r o n a

7 rejestrowanie potoków pasażerskich z czujników liczących. Rys. 2. Centrum Sterowania Ruchem Źródło (Grzelak, 2015). Na ekranie, kierowca ma możliwość uzyskania informacji takich, jak: odchyłki od realizowanego rozkładu, komunikaty wysyłane przez dyspozytora, zadania, do których jest przypisany kierowca. W pojazdach, w miejscach mało widocznych ale w zasięgu ręki kierowcy, zainstalowano ciche przyciski bezpieczeństwa (antynapadowe). Po ich wciśnięciu, na ekranie dyspozytora pojawia się informacja (ze wskazaniem numeru identyfikacyjnego pojazdu) o napadzie. W sytuacji takiej, pojazd zostanie automatycznie zlokalizowany na mapie. Uruchamiana jest ratunkowa procedura bezpieczeństwa. W trybie łączności, dyspozytor ma możliwość nawiązania połączenia głosowego z kierowcą pojazdu. Innym, istotnym przykładem wykorzystania ITS w logistyce miejskiej, wpływającym bezpośrednio na bezpieczeństwo ruchu drogowego są systemy wizyjne, obejmujące m.in. system kamer umożliwiających on-line podgląd wnętrza pojazdu oraz wokół pojazdu (rys. od 3 do 6). Systemy wizyjne umożliwiają monitorowanie bezpieczeństwa pasażerów wsiadających i wysiadających, pasażerów wewnątrz pojazdów oraz monitorowanie bezpieczeństwa wykonywania innych zadań transportowych (np. podczas nauki jazdy, czy prac remontowych), a tym samym bezpieczeństwa ruchu drogowego. 703 S t r o n a

8 Rys. 3. Podgląd sytuacji wokół pojazdu na przystanku Źródło (Drabczyńska, 2015). Rys. 4. Podgląd sytuacji wokół pojazdu podczas prac remontowych Źródło (Drabczyńska, 2015). Rys. 5. Podgląd sytuacji wokół pojazdu podczas nauki jazdy Źródło (Drabczyńska, 2015). 704 S t r o n a

9 Rys. 6. Podgląd sytuacji wokół pojazdu oraz jego wnętrza Źródło (Grzelak, 2015). Duże znaczenie dla bezpieczeństwa ruchu drogowego w transporcie miejskim ma wykorzystanie techniki GPS. Jej obszary zastosowania są następujące (Bauer, 2013): rejestracja napełnienia pojazdów, pomiary czasu trwania poszczególnych procesów ruchu pojazdów komunikacji miejskiej, pomiary punktualności i regularności kursowania, rejestracja liczby pasażerów wysiadających i wsiadających, badania zachowań komunikacyjnych podczas wykonywania zadań transportowych, badania preferencji i satysfakcji pasażerów. Głównie pomiary regularności i punktualności kursowania, czasu trwania poszczególnych procesów ruchu pojazdów komunikacji miejskiej i identyfikacji wszystkich istotnych momentów podczas ruchu, umożliwiają dokładną ocenę funkcjonowania komunikacji miejskiej pod kątem słabych i mocnych stron, a tym samym efektywności wykorzystania poszczególnych linii transportowych i przede wszystkim bezpieczeństwa ruchu drogowego. Umożliwiają lepsze planowanie podróży, efektywniejsze wykorzystanie środków transportu. Lepsze planowanie tras, czasów przejazdów i wykorzystania środków transportu, to jeden z podstawowych warunków walki z kongestią w miastach, która bardzo negatywnie wpływa na bezpieczeństwo ruchu drogowego oraz aspekty środowiskowe. PODSUMOWANIE Omówione w artykule aspekty ITS, nie wyczerpują wszystkich zagadnień z tego obszaru, które należałoby scharakteryzować pod względem wpływu na bezpieczeństwo ruchu drogowego. Tematami, którymi powinni zająć się badacze w dalszych pracach naukowych (również podczas realizacji projektu RID-4D), to m.in.: 705 S t r o n a

10 monitorowanie transportu towarów niebezpiecznych z wykorzystaniem nowoczesnych technologii RFID i laserowych, szerokie wykorzystanie technologii RFID, głównie w kontekście bezpieczeństwa ruchu drogowego (pojazdy uprzywilejowane m.in. policji, straży pożarnej, karetek pogotowia). Wstępną koncepcję przedstawiono w (Waśniewski, Czarnecki i Szymańska, 2015), monitorowanie emisji szkodliwych związków przez poruszające się środki transportu, w kontekście bezpieczeństwa ekologicznego, wykorzystanie w aglomeracjach miejskich systemów informacji geograficznej (GIS) i systemów informacji przestrzennej (SIP) i zbadanie ich wpływu nie tylko na zarządzanie transportem, ale też, a może przede wszystkim, na bezpieczeństwo ruchu drogowego. Wstępną koncepcję przedstawiono w (Orłowski, 2015), wykorzystanie technologii ITS (w tym radiowych) w transporcie szkolnym, sanitarnym i turystycznym. Wszystkie ww. obszary przyszłych badań powinny mieć odzwierciedlenie w krajowych i zagranicznych doświadczeniach, głównie samorządowych, ale również w zastosowaniu poza aglomeracjami miejskimi. LITERATURA Publikacje książkowe jednego autora: Szymczak, M. (2008). Logistyka miejska. Poznań: Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Poznaniu. Publikacje książkowe redagowane: Nowacki, G. (red.). (2008). Telematyka transportu drogowego. Warszawa. Wydawnictwo Instytutu Transportu Samochodowego. Artykuły w czasopiśmie: Bauer, M. (2013). Centralny system zarządzania komunikacją miejską w Szczecinie. Warszawa. Biuletyn Komunikacji Miejskiej nr 127, Chojnacki, B., Kowalewski, M. (2013). Znaczenie krajowej architektury ITS. Warszawa. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Prace Naukowe Transport, z. 95, Chojnacki, B., Kowalewski, M., Pękalski A. (2013). Sposoby zapewnienia interoperacyjności inteligentnych systemów transportowych (ITS). Warszawa. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Prace Naukowe Transport, z. 95, S t r o n a

11 Drabczyńska A. (2015). Podgląd pojazdu w jedną sekundę. Warszawa. Biuletyn Komunikacji Miejskiej nr 135, Grzelak O. (2015). Centralny system zarządzania komunikacją miejską w Szczecinie. Warszawa. Biuletyn Komunikacji Miejskiej nr 135, Figurski, J., Niepsuj, J. (2014). Podstawy logistyki miejskiej. Warszawa. Systemy Logistyczne Wojsk nr 41/2014, Jankowska, D., Wacowska-Ślęzak, J. (2013). Bezpieczeństwo transportu szkolnego z wykorzystaniem inteligentnych systemów transportowych (ITS). Warszawa. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Prace Naukowe Transport, z. 95, Orłowski, K. (2015). Wykorzystanie systemów informacji przestrzennej w zarządzaniu transportem samochodowym. Warszawa. Systemy Logistyczne Wojsk nr 43/2015, Waśniewski, T., Czarnecki, M., Szymańska, M. (2015). Zastosowanie technologii RFID w logistyce miejskiej. Warszawa. Systemy Logistyczne Wojsk nr 42/2015, Źródła internetowe: ( ). ( ). ( ). 707 S t r o n a