Marcin Mikłasz Zachodniopomorska Szkoła Biznesu w Szczecinie Grzegorz Kawka Zastosowania systemów ARTR Streszczenie Systemy automatycznego rozpoznawania tablic rejestracyjnych (ARTR) znajdują coraz częstsze zastosowania w ramach funkcjonowania inteligentnych systemów transportowych. Identyfikacja pojazdów oraz gromadzenie i przetwarzanie danych w centralnych bazach danych pozwala na tworzenie wyszukanych rozwiązań stanowiących odpowiedź na współczesne wyzwania bezpiecznego i efektywnego transportu. W artykule zaprezentowano najpopularniejsze zastosowania systemów ARTR. Słowa kluczowe: automatyczne rozpoznawanie tablic rejestracyjnych, ARTR, inteligentne systemy transportowe, ITS. Wstęp Idea automatycznego rozpoznawania tablic rejestracyjnych (ARTR) znajduje coraz większy krąg odbiorców. Jest to możliwe dzięki wciąż rozszerzającej się funkcjonalności i coraz wyższej skuteczności dostępnych na rynku rozwiązań. Służą one m.in. do kontroli, nadzoru i zarządzania ruchem drogowym. Stanowią także podstawę w przypadku budowy Inteligentnych Systemów Transportowych (ang. Intelligent Transporatation Systems ITS). Wzbogacanie systemów ARTR o dodatkowe funkcjonalności pozwala na znaczne poszerzenie zakresu ich praktycznego zastosowania. Podstawą działania systemów ARTR jest wykorzystanie rozwiązań technologicznych opartych o automatyczne rozpoznawanie tablic rejestracyjnych 1. W systemach ARTR można wyróżnić dwie dominujące architektury. W pierwszej cały proces przetwarzania obrazu dokonywany jest za pomocą dedykowanej, specjalizowanej kamery ARTR. Drugie podejście bazuje na podejściu softwarowym analiza obrazu pozyskanego ze zwykłej kamery wideo dokonywana jest za pomocą specjalistycznego oprogramowania na klasycznym komputerze PC lub serwerze. Rozwiązania te prezentują rysunki 1 i 2. 1 Porównaj: M. Mikłasz, A. Nowosielski, G. Kawka. Automatyczne rozpoznawanie tablic rejestracyjnych w nadzorze ruchu drogowego. Magazyn Autostrady nr 10/2010, 64-69, Elamed, Katowice 2010. ZESZYTY NAUKOWE ZPSB Firma i Rynek 2013/1(44) 31
Rysunek 1. Schemat działania systemu w rozwiązaniu wykorzystującym dedykowane kamery ARTR. Źródło: M. Mikłasz, A. Nowosielski, G. Kawka. Automatyczne rozpoznawanie tablic rejestracyjnych w nadzorze ruchu drogowego. Magazyn Autostrady nr 10/2010,, Elamed, Katowice 2010, s. 64-69. Rysunek 2. Schemat działania systemu w rozwiązaniu softwarowym. Źródło: M. Mikłasz, A. Nowosielski, G. Kawka. Automatyczne rozpoznawanie tablic rejestracyjnych w nadzorze ruchu drogowego. Magazyn Autostrady nr 10/2010, 64-69, Elamed, Katowice 2010. Przykładowe kamery ARTR realizujące zadania automatycznego rozpoznawania tablicy rejestracyjnej pokazano na rysunku 3. Rysunek 3. Przykładowe kamery wykorzystywane w systemach ARTR. Źródło: M. Mikłasz, A. Nowosielski, G. Kawka. Specjalizowany system ARTR kontroli ruchu drogowego. Pomiary Automatyka Kontrola Nr 8, Warszawa 2009, s. 612-614. Przykładowe kamery ARTR realizujące zadania automatycznego rozpoznawania tablicy rejestracyjnej pokazano na rysunku 3. 32 ZESZYTY NAUKOWE ZPSB Firma i Rynek 2013/1(44)
Rysunek 3. Przykładowe kamery wykorzystywane w systemach ARTR. Źródło: M. Mikłasz, A. Nowosielski G. Kawka. Specjalizowany system ARTR kontroli ruchu drogowego. Pomiary Automatyka Kontrola Nr 8, Warszawa 2009, 612-614 Inteligentne Systemy Transportowe Pojęcie Inteligentne Systemy Transportowe zostało zaakceptowane na pierwszym, światowym kongresie w Paryżu w 1994r. i oznacza systemy, które stanowią szeroki zbiór różnorodnych technologii (telekomunikacyjnych, informatycznych, automatycznych i pomiarowych) oraz technik zarządzania stosowanych w transporcie w celu ochrony życia uczestników ruchu, zwiększenia efektywności systemu transportowego oraz ochrony zasobów środowiska naturalnego. Główne korzyści płynące z zastosowania Inteligentnych Systemów Transportowych to 2 : zwiększenie przepustowości sieci ulic o 20 25%; poprawa bezpieczeństwa ruchu drogowego (zmniejszenie liczby wypadków o 40 80%); zmniejszenie czasów podróży i zużycia energii ( o 45 70%); poprawa jakości środowiska naturalnego (redukcja emisji spalin o 30 50%); poprawa komfortu podróżowania i warunków ruchu kierowców, podróżujących transportem zbiorowym oraz pieszych; redukcja kosztów zarządzania taborem drogowym; redukcja kosztów związana z utrzymaniem i renowacją nawierzchni; zwiększenie korzyści ekonomicznych w regionie. Podstawą działania systemów ITS jest wymiana informacji pomiędzy poszczególnymi warstwami i elementami systemu. Z uwagi na ogrom danych, z jakim mamy do czynienia w systemach ITS zastosowanie rozwiązań automatycznego rozpoznawania tablic rejestracyjnych jest niezbędne. Okazuje się, że zastosowanie systemów ARTR jest najbardziej naturalne w większości zadań realizowanych przez ITS. 2 Litwin M., Oskarbski J, Jamroz Kazmierz., Inteligentne Systemy Transportu Zaawansowane Systemy Zarządzania Ruchem http://www.itspolska.pl/admin/pliki/podstawy_its_en.pdf z dnia 24.07.2012. ZESZYTY NAUKOWE ZPSB Firma i Rynek 2013/1(44) 33
Zastosowania ARTR Szerokie zastosowanie rozwiązań ARTR znaleźć można w systemach elektronicznego pobieranie opłat na płatnych drogach. Takie systemy są już wdrożone w krajach rozwiniętych i obecnie wdrażane w Polsce. Warto wspomnieć, że pierwszy system poboru opłat za korzystanie z dróg publicznych uruchomiony został w 1975 r. w Singapurze 3. Początkowo bazujących na tradycyjnych rozwiązaniach, od 1995 roku rozwijał się w stronę elektroniczną, zaczynając jednak od kart magnetycznych. Zdarza się, że równolegle z systemami ARTR funkcjonują systemy oparte na technologii RFID (ang. Radio Frequency Identification). W Kanadyjskiej prowincji Ontario funkcjonuje (Ontario Highway 407 4 ) dla przykładu system pobierania opłat za przejazd całkowicie zautomatyzowany. Pojazdy wyposażone w transpondery są automatyczne wykrywane przez anteny. Wjazd i wyjazd pojazdu bez transpordera odnotowywany jest z wykorzystaniem technologii ARTR. Użytkownicy systemu otrzymują miesięczne rachunki. Podobne do powyższego rozwiązanie funkcjonują w wielu miejscach na świecie. Rysunek 4. Idea działania systemu zarządzania i nadzoru stref ograniczonego ruchu pojazdów i bus pasów Źródło: Strona firmy Telsat, system VCOP SOR [dostęp 27.02.2013], www.555.pl Coraz częściej można także spotkać rozwiązani obejmujące swoim zasięgiem obszary centrów miast. W celu przesunięcia ruchu poza miasto, na obwodnice autostradowe oraz promowanie komunikacji miejskiej wprowadza się opłaty za wjazdy do centrum miasta oraz wyznacza się specjalne bus pasy, po których mogą poruszać się tylko po- 3 Chin Kian-Keong, Road Pricing Singapore s 30 Years of Experience, CESifo DICE Report, Ifo Institute for Economic Research at the University of Munich, vol. 3(3), 2005, s. 12 16. 4 Strona Ontario Highway 407: http://www.407etr.com/. 34 ZESZYTY NAUKOWE ZPSB Firma i Rynek 2013/1(44)
jazdy uprzywilejowane i transportu zbiorowego. Rozwiązania z płatnym wjazdem do centrów miast występuje np. w Londynie oraz Berlinie, a wydzielone bus pasy pojawiły się już także w Polsce w dużych ośrodkach miejskich. Często odwołują się do nich władze innych miast chcące wprowadzić podobne schematy. Systemy ARTR wykorzystywane są również do nadzoru i naliczania opłat za wjazd do wyznaczonych stref miejskich, której granice obejmują historyczne lub kulturalne centra miast (Starówki, deptaki, promenady itp.). Systemy ARTR wdraża się również na wjazdach do zamkniętych osiedli mieszkaniowych lub dużych parkingów. Przykładem działania takiego systemu może być system VCOP SOR firmy TELSAT 5 pokazany na rysunku 4 oraz system parkingowy wykorzystujący kamery ARTR funkcjonujący na lotnisku Balice pod Krakowem. Kolejnym rozwiązaniem wykorzystującym automatyczne rozpoznawanie tablic rejestracyjnych jest dostarczanie informacji w czasie rzeczywistym o ruchu na wybranych odcinkach dróg, czasie dojazdu i przejazdu monitorowanych odcinków. Informacje dostarczane są do użytkowników za pomocą różnych rozwiązań technicznych Internet, aplikacje mobilne, znaki zmiennej treści, komunikaty radiowe itp. System taki wdrożono np. w Hampshire w Wielkiej Brytanii (system Romanse 6 ), jest też wdrażany w Szczecinie (System Zarządzania Ruchem w Szczecinie 7 ). Przykładową tablicę informacyjną SZR w Szczecinie pokazano na rysunku 6. Rysunek 6. Tablica informacyjna Systemu Zarządzania Ruchem w Szczecinie Źródło: Regiomoto.pl: Tablice Systemu Zarządzania Ruchem w Szczecinie. Są nieczytelne! [dostęp 27.02.2013], http:// regiomoto.pl/portal/zachodniopomorskie/tablice-systemu-zarzadzania-ruchem-w-szczecinie-sa-nieczytelne Równie szerokie zastosowanie w praktyce znajdują systemy ARTR w kontroli ruchu drogowego. Identyfikacja pojazdu na podstawie tablicy rejestracyjnej w jednym punkcie, a następnie ponowna identyfikacja w innym punkcie pozwalają na określenie średniej prędkości podróży (pomiar prędkości liniowej) i czasu przejazdu pomiędzy danymi lokalizacjami. Obecnie w Polsce trwają testy odcinkowego pomiaru prędkości na wybranym 5 Strona firmy Telsat [dostęp 27.02.2013], www.555.pl. 6 Projekt Romanse: http://www.romanse.org.uk/. 7 System Zarządzania Ruchem w Szczecinie https://szr.szczecin.pl/utms/index. ZESZYTY NAUKOWE ZPSB Firma i Rynek 2013/1(44) 35
odcinku drogi pod Bydgoszczą. Takie rozwiązania pozwalają zwiększyć bezpieczeństwo na drogach i poprawiają płynność ruchu. Unika się bowiem sytuacji, gdzie kierowcy gwałtownie hamują przed fotoradarem, aby następnie przyspieszać i dalej łamać ograniczenia prędkości. Systemy takie są szczególnie popularne w Wielkiej Brytanii. Dodatkowo poprzez inteligentną analizę gromadzonych przez systemy ARTR danych można znacząco zwiększyć ilość i jakość danych dostarczanych zarządcom dróg mierząc nie tylko odcinkowy pomiar prędkości ale również: czas przejazdu odcinka drogi; średnią prędkość przejazdu odcinka drogi; największą/najmniejszą prędkość przejazdu odcinka drogi; średnią prędkość przejazdu w wybranym okresie czasu (dzień-noc, dzień tygodnia, miesiąc itp.); pochodzenie pojazdu (zagranica, województwo, powiat); ilość przejeżdżających pojazdów w zadanym okresie czasu; i wiele innych. Poprzez odpowiednią wizualizację gromadzone dane stanowią cenne i szybkie źródło niezbędnych dla zarządców dróg informacji i statystyk. Przykłady takich wizualizacji prezentuje rysunek 7. Rysunek 7. Przykład systemu wizualizacji danych o ruchu drogowym dla potrzeb sterowania, zarządzania i planowania Źródło: Strona firmy Telsat, system VCOP Drogowiec [dostęp 27.02.2013], www.555.pl 36 ZESZYTY NAUKOWE ZPSB Firma i Rynek 2013/1(44)
Systemy ARTR są wykorzystywane również przez służby bezpieczeństwa do walki z przestępczością i wykroczeniami drogowymi. Automatyczne systemy rozpoznawania tablic rejestracyjnych pomagają lokalizować skradzione i poszukiwane pojazdy oraz śledzić trasę ich poruszania się. Gromadzone przez systemy ARTR dane (w trakcie codziennego funkcjonowania) w momencie popełnienia przestępstwa bądź wykroczenia mogą stanowić istotny materiał dowodowy. W tym przypadku wykorzystuje się zarówno stacjonarne punkty pomiarowe jak i specjalistyczne pojazdy wyposażone w dedykowany rozwiązaniom mobilnym system ARTR zapewniające pełną elastyczność zastosowań i wysoką efektywność. Systemy ARTR wykorzystuje się również w celu automatycznej identyfikacji pojazdów popełniających wykroczenia drogowe np. przekroczenia dozwolonej prędkość poruszania się lub przejazd na czerwonym świetle. W tym przypadku oprócz rozpoznania numeru tablicy rejestracyjnej system musi udokumentować popełniane wykroczenie najczęściej za pomocą rejestrowanego materiału wizyjnego (zdjęcia, nagrania wideo). Przykład działania takiego systemu VCOP STOP RED LIGHT pokazano na rysunku 8. Rysunek 8. VCOP STOP RED LIGHT system identyfikacji pojazdów przejeżdżających na czerwonym świetle Źródło: Strona firmy Telsat, system VCOP STOP RED LIGHT [dostęp 27.02.2013], www.555.pl Systemy ARTR są powszechnie wykorzystywane również w systemach preselekcyjnego ważenia pojazdów w ruchu przy dużej prędkości i alarmowania o pojazdach przeciążonych. W tym momencie system ARTR jest częścią systemu WIM (ang. Weight in Motion) i pozwala na identyfikowanie (na podstawie odczytanego numeru tablicy rejestracyjnej) pojazdów przeciążonych i informowanie o tym odpowiednich służb mających uprawnienia do podjęcia czynności kontrolnych. Samo ważenie preselekcyjne dokonywane jest poprzez odpowiednie czujniki zamontowane w nawierzchni drogi. Pozwala to na szeroką profilak- ZESZYTY NAUKOWE ZPSB Firma i Rynek 2013/1(44) 37
tykę i ochronę dróg przed przejazdami pojazdów przeciążonych. Jest to jeden z głównych czynników degradacji dróg. Dla przykładu oddziaływania na drogę w trakcie przejazdu 1 normatywnego samochodu ciężarowego (10t na oś) odpowiadają przejazdowi 160 tys. samochodów osobowych. Przejazd pojazdu o dwukrotnie większym nacisku osi (20t/oś) powoduje 16-krotnie większe zniszczenie nawierzchni 8. Pokazuje to jak ważną kwestią jest ochrona dróg przed przejazdami pojazdów przeciążonych. Obecnie w Polsce realizowany jest przez GDDKiA wieloletni program budowy stacji preselekcyjnego ważenia na głównych drogach (autostrady, drogi ekspresowe, drogi krajowe) program Wagi Ważna Sprawa. Ideę działania takiego systemu pokazano na rysunku 9. Rysunek 9. Zastosowanie systemu ARTR w preselekcji wagowej pojazdów w ruchu Źródło: M. Mikłasz, A. Nowosielski, G. Kawka, Ł. Kwiatkowski. Ważenie pojazdów w ruchu. Rozwiązania i praktyka w Polsce. Magazyn Autostrady nr 5, Elamed, Katowice 2011, 164-169. Jednym z ciekawszych zastosowań systemów ARTR są systemy pomiaru wysokości poruszających się pojazdów systemy HIM (ang. Height in Motion). W tym momencie zadaniem systemu ARTR jest identyfikacja pojazdów o przekroczonej wysokości i podjęcie automatycznych czynności ochronnych (np. wyświetlenie komunikatu na znaku zmiennej treści, zapalenie czerwonego światła przed wjazdem do tunelu, powiadomienie odpowiednich służb itp.). Zapobiega to nieszczęśliwy wypadkom i dużym zniszczeniom infrastruktury transportowej. Tego typu systemu instaluje się przed wjazdami do tuneli, wiaduktami, liniami wysokiego napięcia przebiegającymi nad drogami itp. W tym momencie dla potrzeb systemów HIM punkty pomiarowe ARTR wyposaża się dodatkowo w czujniki automatycznie mierzące wysokość przejeżdżających pod nimi pojazdów (np. czujniki firmy SICK9). Ideę działania systemu HIM pokazano na rysunku 10. 8 Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad, http://www.gddkia.gov.pl. 9 SICK Sp. z o.o. http://www.sick.com/pl/pl-pl/home/products/product_portfolio/laser_measurement_systems/pages/outdoor_laser_measurement_technology.aspx. 38 ZESZYTY NAUKOWE ZPSB Firma i Rynek 2013/1(44)
Rysunek 10. Zastosowanie systemów ARTR dla potrzeb systemu pomiaru wysokości pojazdów w czasie jazdy i alarmowania o przekroczeniu dopuszczalnych parametrów Źródło: Strona firmy Telsat, system VCOP HIM [dostęp 27.02.2013], www.555.pl Podsumowanie Opisane przykłady zastosowań systemów ARTR to oczywiście nie wszystkie praktyczne możliwości wykorzystania tego typu systemów. W artykule opisano tylko najważniejsze zastosowania takich systemów, służących do inteligentnej kontroli, nadzoru i zarządzania ruchem drogowym. Liczne wdrożenia praktyczne sprawiają, że systemy ARTR są coraz częściej wykorzystywane zarówno przez służby bezpieczeństwa jak i jednostki odpowiedzialne za nadzór i zarządzanie ruchem drogowym. Prowadzi to do opracowywania dalszych sposobów wykorzystania systemów ARTR oraz implikuje prowadzenie dalszych prac badawczych mających na celu podniesienie skuteczności i efektywności działania tego typu systemów. Summary The automatic license plate recognition systems (ALPR) are increasing use in the intelligent transport systems (ITS). Identification of the vehicles and data collection and analyzing allows to create sophisticated solutions for ITS. The article presents the main applications of the ALPR systems. ZESZYTY NAUKOWE ZPSB Firma i Rynek 2013/1(44) 39