Intelligens közlekedési rendszerek és járműnavigáció

Intelligens közlekedési rendszerek és járműnavigáció Előadás

Tárgy adatok • Fotogrammetria és Térinformatika Tanszék • Barsi Árpád, Lovas Tamás • Előadás + gyakorlat • Általános- és Felsőgeodézia Tanszék • Takács Bence • Gyakorlat • Út és Vasútépítési Tanszék • Igazvölgyi Zsuzsanna, Tomaschek Tamás • Előadás + gyakorlat

Követelmények • Elmélet • ZH (8. hét) • Vizsga (szóbeli) • Gyakorlat • Gyakorlati jegy • Féléves osztályzat • Gyakorlat: 40%; ZH: 20%; vizsga: 40% • Jelenlét: előadások és gyakorlatok min. 70%-án

Előadás ütemterv • 02.13(LT) Bevezetés, az ITS céljai, gazdasági szerep, EU direktívák, projektek, közlekedési alapfogalmak, • 02.20 (BÁ) Adatok, adatgyűjtés I.: térkép (jellemzők, adatgyűjtési eljárások) • 02.27 (BÁ) Adatok, adatgyűjtés II-III.: térképi tartalom (objektumok, POI-k, tárolás/szabványok), infrastruktúra adat és érzékelés, pozíció • 03.06 (LT) Adatok, adatgyűjtés IV.: Jármű adat és érzékelés; jármű szenzorok, gyalogos navigáció • 03.13 (BÁ) Adatok, adatgyűjtés V.: kommunikáció • 03.20 (BÁ) Adatfeldolgozás I.: gráf elemzések (optimális út, hálózati elemzések stb.), közlekedési adatok feldolgozása (forgalmi, baleseti, időjárási adatok, forgalomtechnika) • 03.27 (LT) Adatfeldolgozás II.: közlekedési adatok térinformatikai elemzése • 04.03 ZH • 04.10 VN • 04.17 (vendégelőadó) EU trendek • 04.24 (BÁ-LT) BKK forgalomirányító központ látogatás • 05.01 május 1. • 05.08 (UVT) • 05.15 (UVT)

Gyakorlatok • 1. Kereszteződés lézerszkennelése és forgalombiztonsági elemzés • 2. Forgalomfigyelés profillézerszkennerrel és alkalmazási lehetőségek • 3. VISSIM/VISUM modellezés és elemzés • 4. OSM • 5. Hurokdetektor adatok elemzése • 6. Útvonalengedélyezés térinformatikai támogatása • 7. GNSS mérések a közlekedésben

Óravázlat • Elnevezés, definíciók • ITS célja, gazdasági haszna • Közlekedés, mint iparág • EU irányelvek • Közlekedés elemei • EU közlekedéspolitika, K+F+I • ITS építőmérnöki megközelítése

ITS • Intelligens közlekedési rendszerek – IntelligentTransportation Systems • Közlekedési hálózat kapacitásának optimalizálása (közlekedési) modern informatikai (intelligens) megoldásokkal (rendszer) • Célok • Közlekedési idő csökkentése • Környezeti terhelés csökkentése • Biztonság növelése • Kényelmi szint emelése

ITS megközelítés BME Építőmérnöki Kar Fotogrammetria és Térinformatika Tanszék Építőmérnöki MSc. Szakmai gyakorlat

Alapfogalmak • Közlekedés: „Személyeknek ill. tárgyaknak járművekkel való rendszeres szállítása, forgalma”. (Magyar Értelmező Kéziszótár) • Intelligencia: „Értelmi felfogóképesség, ítélőképesség”. (MÉK) • Rendszer: „Egynemű vagy összetartozó dolgoknak, jelenségeknek bizonyos törvényszerűségeket mutató rendezett egésze”. (MÉK)

Közlekedés, mint rendszer • Személyszállítás • Egyéni • Csoportos • Tömegközlekedés • Áruszállítás • Egyéni (fuvarozás, flotta) • Áru-tömegközlekedés (pl. vasút, hajó)

Közlekedés fajtái • Emberi/állati erő (fejlett, illetve fejlődő országokban) • Légi • Vízi • Vasúti • Közúti • Multimodális • Egyebek: • Csővezeték, csatorna • Csőposta • Kötélpálya, libegő, lift • Szállítószalag, mozgójárda és -lépcső • Űrhajó

Közlekedés elemei • Forgalom • Infrastruktúra + • Környezet • Események

Közlekedés elemei: Forgalom (járművek) • „Közlekedési és szállítóeszköz” (MÉK) • Közúti járművek • Kerékpár • Személyautó • Teherautó • Különleges járművek • Különleges szállítmány • Megkülönböztetett jármű • Gyalogos • KRESZ

Közlekedés elemei: infrastruktúra • Úthálózat • Városban, városon kívül • Földút, mellékút, főút, autópálya… • Útburkolati jelek, jelzőtáblák, forgalmi lámpák • Informatikai, kommunikációs hálózat • Forgalomirányító lámpák • Diszpécser-központok • ITS központok • Segélyhívók • Infrastruktúra szenzorok

A közlekedés számokban Magyarországon • Közúthálózat hossza: 60 000 km • Vasúthálózat hossza: 8 000 km • Járművek száma: ~3.5M (~3M szgk) • Tömegközlekedők száma: 1.3Mrd utas/év (BKV)

Közlekedés elemei: környezet • Úthálózat „saját” környezete • Autópálya pihenők • Parkolók, garázsok • Benzinkutak, szervizek • Bevásárlóközpontok • Autópálya mérnökség • Úthálózattal határos környezet • Vegetáció • Egyéb

Közlekedés elemei: események • Vészhelyzetek • Baleset • Karbantartás • Kátyúzás • Növényzet ápolás • Korlátozások, lezárások • Útépítés • Különleges szállítmányok • Egyéb terelés (pl. delegáció vonulás, tüntetés)

ITS fogalma, feladata I. • Az intelligens közlekedési rendszer kommunikáció, szabályozás, elektronika és számítógépes hardver valamint szoftver jól működő együttese a felszíni közlekedésben. (MIT) • Fontos összetevői: • technológiák • rendszerek • intézmények.

ITS fogalma, feladata II. Az ITS más megközelítésben olyan erőfeszítések összessége, amelyek infokommunikációs technológiákkal bővítik a közlekedési infrastruktúrát és a járműveket, egyidejűleg figyelembe véve olyan tényezőket, mint rakomány, üzemanyag, utak, emellett növelik a közlekedési biztonságot és kényelmet, csökkentik az utazási/szállítási időt és annak költségeit. (Wikipedia)

ITS fogalma, technológiák • Az ITS összekapcsolja a járműveket és a közlekedési infrastruktúrát érzékelők, kommunikáció, IT és algoritmusok révén. Eszerint tehát az alapvető technológiák: • az érzékelés • a kommunikáció • a számítás • az algoritmusok. • ITS = Hagyományos közlekedési rendszerek + új technológiák + új módszerek

Konkrét célterületek • Intelligens járművek • Infokommunikáció • Navigáció • Intelligens infrastruktúra • Adatközlés • Elektronikus útdíj-fizetés • Pay per use • Szabványos rendszer • Elektronikus segélyhívó rendszer • 112

Jármű intelligencia • Passzív biztonság • Légzsák, övfeszítő… • Aktív biztonság • ABS, ESP, sávtartás, ráfutás-gátlás… • Navigáció • TMC • Kommunikáció • RDS • E-call • VANET • …

Infrastruktúra intelligencia • Adatközlés a járművekkel • Útfenntartók járművekkel (pl. táblák) • Szabványos kommunikáció, dedikált frekvencia-tartomány • Irányító központok repülőkkel • Kikötő hajókkal • Infrastruktúra adatok • Útállapot • Hajózhatóság • Forgalmi rend dinamikus változtatása

Úthálózat üzemeltetése • Építés • Karbantartás, fenntartás • Úthibák kijavítása • Csapadék elvezetése, eltakarítása • Útkörnyezet fenntartása (pl. növényzet, pihenők) • Gazdasági szempontok • Útdíjak úthasználat alapján • Példa: EU teherszállítási útregisztráció

ITS összetevői I:Hagyományos közlekedési rendszerek • Érzékelők (pl. hurokdetektorok) • Közlekedési jelzések (pl. táblák, lámpák) • Forgalmi irányítók • Vészhelyzet kezelése (pl. rendőrség) • Stb.

ITS összetevői II:Új technológiák • Kommunikációs technológiák (pl. WiFi, S-band) • Korszerű számítógépek • GNSS • Képalkotó szenzorok • Távérzékelési szenzorok • Egyéb szenzorok

ITS összetevői III:Új módszerek • Képfeldolgozás • Adatok egyesítése (Data fusion) • Optimalizálás • Térinformatika • Új algoritmusok és feldolgozás

Működés Információ megszerzése Videokamerás megfigyelés, induktív hurkok adatai, helykódadók, meteorológiai állomások, zaj és légszennyezettség mérése, GPS, stb. Helyi feldolgozás Helyi vagy alközponti számítógép, azonnali beavatkozás, diszpécser nincs, legfeljebb távfelügyelet pl. jelzésterv-módosítás Központi feldolgozás Bedolgozás az adatbázisba, összehasonlítás, időszakonként bonyolultabb feladatok (szimuláció) EREDMÉNYEK Utazók: a pillanatnyi legjobb útvonal ismerete, kevesebb stressz, költség és baleset Hálózat: jobb kihasználás azonos infrastruktúrán Menedzsment: egyszerűbb üzemeltetés, közlekedéspolitikai célok megvalósítása Kutatás: új összefüggések Felhasználás Utazók: Dinamikus útvonaltervezés, utazási információk Menedzsment: Járművek adatai, viszonylatok helyzete, balesetek stb. Kutatás: óriási adatbázisok, automatikus statisztika, állandó kapcsolat

ADATIGÉNY • sávonkénti járműszám • járműosztályok • sebességek • Környezeti körülmények • szabályozási körülmények • hálózati adottságok • korábbi adatok • (változás jellege) mért adatok adatbázisból

ITS-ek célrendszere és feltételezett hatásmechanizmusa (NHIT)

USA ITS stratégia (1991) • Biztonság növelése • Torlódások csökkentése • Több és jobb minőségű mobilitás • Kevesebb környezeti hatás • Jobb energia kihasználás • Jobb gazdasági termelékenység • Lehetőleg saját (USA) ipar

ITS csoportosítása • Működési mód • Statikus • Dinamikus • Járművezetőre való hatás • Kollektív • Individuális • Információ megadásának helye • Út menti • Járművön belüli • Kooperatív rendszerek

ITS motivációja • Balesetek számának csökkentése • Mobilitási igény • Munkaerő mobilitása • Népesség növekedése • Urbanizáció terjedése (2007: 72%; 2050: 84%) • Kényelmes, stressz mentes közlekedés • Környezetvédelem • Üvegházhatást fokozó gázkibocsátás csökkentése • Zaj és légszennyezés csökkentése • Használat arányos útdíjazás • Egységes, átjárható rendszerek

Motiváció számokban • Torlódások • a közúthálózat 10%-át érintik • évente az EU GDP-jének 0,9–1,5%-át emésztik fel • A közlekedéssel kapcsolatos teljes szén-dioxid kibocsátás 72%-áért a közúti közlekedés felel, ez a szám (1995 és 2005 között) 32%-kal nőtt. • 2000–2020 közötti időszakra a teheráru-szállítás 50%-os és a személyforgalom 35%-os növekedését jósolják

EU közlekedési alapirányelvek - környezetvédelem • „Making transport greener, reducing congestion and saving lifes on Europe's roads are high priorities for the Commission.” • CO2 kibocsátás csökkentése (pl. autógyártás szabályozása), 95 g/km 2020-ra • Kibocsátási normák • 2009-től Euro V • 2014-től Euro VI

EU közlekedési alapirányelvek – balesetbiztonság • Halálos balesetek számának csökkentése • Célkitűzés: 2001-2010: 50%-os csökkenés • 2010-2020: újabb 50% csökkenés (Ausztria, Belgium, Magyarország, Spanyolország, Szlovákia elkötelezett) • 2012: 28 000 halálos baleset • 55 haláleset / 1 000 000 EU polgár • 9% csökkenés 2011-hez képest • Legrosszabb adatok: Litvánia, Románia, Lengyelország, Görögország • Járművek biztonsági előírásai, infrastruktúra, oktatás stb.

Baleseti adatok • Balesetek résztvevői • Motorosok 15% • Gyalogosok 21% • 18-24 évesek csoportja: 16% a teljes esetszámból és 24% a sofőröknél • Teherautók: balesetek 6%; halálos balesetek 24% • Balesetek előfordulása • Városban 61% (halálos 36%) • Országúton 33% (halálos 57%) • Autópályán 6% (halálos 7%)

EU közlekedési alapirányelvek - útdíjfizetés • A 1999/62/EC, illetve ennek 2006/38/EC módosítása szabályozza a távolság arányos útdíjazást és az idő-alapú fizetést a 3.5 tonnánál nehezebb nehézgépjárművekre, mely az infrastruktúra bővítését, üzemeltetését és fejlesztését szolgálja. • Minél kevésbé eltérő rendszerek a tagállamokban • Igazságos mértékű, hatékony díjazás

EU közlekedési irányelvek – fenntartható közlekedés • Multimodális közlekedés támogatása elsősorban a szállítmányozásban • Technikai innovációk • Kisebb környezetszennyezés • Nagyobb energia hatékonyság • Közúti közlekedés EU politikája • Igazságos versenykörülmények • Terjeszteni és harmonizálni a környezetbarát technikai szabványokat • Biztosítani a pénzügyi és társadalmi esélyegyenlőséget • Garantálni a közlekedési szabályok hatékonyságát és az esélyegyenlőséget

EU közlekedési irányelvek – közlekedési biztonság I. • Jogosítvány • Szabályok betartatása a közlekedésben • Alkohol, drog és gyógyszerek • Infrastruktúra • Vészhívások • Baleseti adatok gyűjtése • Szabványosítás

EU közlekedési irányelvek – közlekedési biztonság II. • Közlekedés • Képzés • Munkakörülmények • Tachográf • Munka ellenőrzése • Járművek • Típusengedély • Regisztráció • Gyalogosvédelem • Biztonsági öv és egyéb biztonsági berendezések • Gumiabroncsok • Nappali fény • Holttérfigyelés • Tömeg és méret korlátozás

ITS jövő - kihívások • Telepítés (deployment) • Jármű, utak, utak környezete • Pénzügyi, gazdasági szempontok • Üzemeltetési szempontok • Jogi szempontok • Igazságos versenyhelyzet biztosítása • Felhasználó/gép beavatkozási kérdések • Adatbiztonság (security) • Szabványosítási szempontok

EU projektek számokban • 1. IT 27.9%; 2. EÜ 18.8%; 3. Közlekedés 12.8% • FP7-ben 4 180 M€ • Fenntartható felszíni közlekedés: 1 340 M€ • Űrkutatás: 1 340 M€ • Galileo: 350 M€ • JTI tiszta égbolt: 800 M€ • 2% CO2 (2050: 3%) • SESAR 350 M€ • 8-14 perc, 300-500 kg üzemanyag, 1000-1500 kg CO2

Közlekedési projektek • Biztonság és hatékonyság növelése, környezetszennyezés csökkentése • Biztonságot növelő szenzorok • Járműveken és infrastruktúrán • Kommunikáció • Járművek és infrastruktúra között (v2v, v2i…) • Fő innováció • Meglévő technológiák egyesítése új szolgáltatások érdekében

Foto Tsz. ITS Projektek I. • 2000-2002 (NKFP) Haszonjármű forgalom irányítása fedélzeti és távinformáció felhasználásával. • Járműinformációk térképezése • 2001-2004: NCRST-F • Távérzékelési technológiák a közlekedésben • 2003-2006 (GVOP): úthálózat detektálása nagyfelbontású űrfelvételekből • Gödöllői dombság úthálózatának 3D térképezése Quickbird képekből

Foto Tsz. ITS Projektek II. • 2005-2007 (INTAS): Nagyvárosi közlekedés monitoring levegőből (TrafficEye) • Hőlégballonra szerelt kamerák • 2006-2009 (Safespot): Kooperatív rendszerek a közlekedés biztonságának növeléséért • RFID alkalmazása a közlekedésben • 2009-2013 (Safetrip): Műholdas kommunikáció közlekedés-biztonsági alkalmazása • 2 irányú műholdas v2v, v2i, i2v, i2i kommunikáció • Alkalmazás és szolgáltatás orientált helymeghatározás • Egyéb: pl. Connect, NHIT

Aktuális EU pályázati felhívások • Fenntartható közlekedés • E-car • Gyalogos-védelem • E-call • C2C • Stb.

ITS Magyarországon • Útinform/Fővinform • VJT (pl. M0, M3) • Futár • TMC • WEB • Sebesség és útdíj ellenőrzés • Biztonság, díjbeszedés • Nem forgalmi teljesítmény

ITS hazai szervezetei • ITS Hungary (ITSH) • Közlekedéstudományi Intézet (KTI) • Közlekedésfejlesztési Koordinációs Központ (KKK) • Magyar Közút • BKK • AutópályakezelőZrt. (AK) • Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közalapítvány (ITKI) • ITS Szövetség

ITS építőmérnöki megközelítése • Adatgyűjtés lehatárolása • Infrastruktúra: közutak • Járművek: személyautók, teherautók, motorkerékpárok • Speciális esetek: kerékpárok, gyalogosok • Adatfeldolgozás • Számítások • Algoritmusok • Információközlési megoldások, alkalmazások

Intelligens közlekedési rendszerek és járműnavigáció