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

Követelmények Elmélet Gyakorlat Féléves osztályzat 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 – Intelligent Transportation 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 Intelligens infrastruktúra Infokommunikáció Navigáció Intelligens infrastruktúra Adatközlés Elektronikus útdíj-fizetés Pay per use Szabványos rendszer Elektronikus segélyhívó rendszer 112 Híó

Jármű intelligencia Passzív biztonság Aktív biztonság Navigáció 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 Helyi feldolgozás Központi feldolgozás 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 Járművezetőre való hatás 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 Balesetek előfordulása 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. 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 Autópályakezelő Zrt. (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

Irodalomjegyzék http://ec.europa.eu/environment/ http://ec.europa.eu/transport/ Fi I.: Forgalomtechnika és menedzsment