Draft case study outline - Download as DOC - DOC by 6E7egKm

VIEWS: 0 PAGES: 7

									CAPE – PŘÍKLADY NEJLEPŠÍ PRAXE ZAVÁDĚNÍ DOPRAVNÍ TELEMATIKY                                 1


MÍSTO DEMONSTRACE:                        KŘIŽOVATKA BAUBERGER-STR./DACHAUER-STR
                                          MNICHOV (NĚMECKO)




NÁZEV DEMONSTRAČNÍHO         BALANCE ŘÍZENÍ DOPRAVY S INTELIGENTNÍ PREFERENCÍ
PROJEKTU (PŘÍPADOVÁ STUDIE): HROMADNÉ DOPRAVY

TRVÁNÍ PROJEKTU:                          ÚNOR 1996 - ZAČÁTEK
                                          KVĚTEN 1998 - DOKONČENO
NÁZEV PROJEKTU TAP:                       TABASCO

PROFIL MĚSTA
   Mnichov má 1.296.710 obyvatel a je hlavním městem a hlavním centrem Bavorska. Město je
domovem průmyslových výrobců jako je BMW, Siemens, MAN a je centrem bankovnictví,
služeb a vývoje vyspělých technologií.

PŘEHLED
   BALANCE je řídící systém městské sítě, který byl navržen pro zvládnutí konkurujících si
poptávek osobní dopravy, hromadné dopravy, vlivu na životní prostředí a chodců. Lze jej
aplikovat na jedné křižovatce nebo na celou městskou síť využíváním dat ze snímačů stavu
dopravního provozu rozmístěných po celé síti. Na taktické úrovni systém optimalizuje celkovou
prodlevu uvnitř celé sítě a na operativní nebo místní úrovni reaguje na krátkodobé změny
v provozu mikroskopickou kontrolou uvnitř hranic vymezených strategickou úrovní. Na této
úrovni poskytuje, s preferencí hromadné dopravy pro křižovatky s konkurujícími si poptávkami
hromadné dopravy, kde klasický přístup „první přijede – první je obsloužen“ není efektivní,
optimální řešení komplementární systém EPICS (Enhanced Public Transport Intersection
Control Strategy).
    Demonstrace v Mnichově na křižovatce, Bauberger-Str./Dachauer-Str. na severu Mnichova,
zřetelně vykázala přínosy systému BALANCE v dynamické optimalizaci časování světelné
signalizace s ohledem na celkový tok v síti a ve zlepšení preferencí užívání hromadné dopravy
(především integrací systému EPIC) třikrát větší (v Mnichově) než investiční náklady, a to jen
z čistě ekonomického hlediska. Pokud započítáme socioekonomické přínosy je argument pro
zavedení systému nepřekonatelný. Systém bude brzy instalován na 25 křižovatkách v nové
veletržní oblasti Mnichova.
   Systém BALANCE byl implementován a adaptován v několika prostředích (Londýn a
Glasgow) a byla demonstrována technická přenositelnost softwaru do existujících operačních
systémů řízení dopravy. Avšak jako skoro u všech podobných komplexních projektů se vyskytly
obtíže s bezproblémovou integrací a byla nutná úprava místních řadičů. Nicméně software má
potenciál skutečně integrovat a multi-modálně optimalizovat rozsáhlou síť křižovatek.

BALANCE ŘÍZENÍ DOPRAVY S INTELIGENTNÍ PREFERENCÍ HROMADNÉ DOPRAVY
CAPE – PŘÍKLADY NEJLEPŠÍ PRAXE ZAVÁDĚNÍ DOPRAVNÍ TELEMATIKY                                    2


   Konkrétní přínos systému je v tom, že může být aplikován pro optimalizaci jakéhokoliv počtu
křižovatek, čímž umožňuje postupný růst systému. Nicméně pro efektivní aplikaci na taktické
úrovni je nutné zřídit síť fungujících detektorů a systém identifikace vozidel hromadné dopravy
v dopravním toku.

PROSTŘEDÍ A CÍLE
    TABASCO je evropský demonstrační projekt implementující multi-modální informační a
řídící systémy jako příspěvek k řešení dopravních problémů měst v regionech. Proto byl projekt
zaměřen na uživatelsky orientované ověření užitečnosti dopravních telematických systémů
implementovaných v městech a jejich okolních regionech a na integraci těchto systémů s cílem
vytvořit výkonnější dopravní systém jako celek. Při ověřování užitečnosti a demonstrování
pokročilých přístupů v řízení městské dopravy spolupracovaly v projektu TABASCO
demonstrační oblasti Mnichov, Glasgow a Londýn s důrazem na požadavky různých skupin
uživatelů. Společným základem této práce byla metoda řízení světelné signalizace BALANCE,
která byla vyvinuta a testována v rámci projektu DRIVE/ATT LLAMD-COMFORT. Tak
vznikla příležitost demonstrovat a zhodnotit aplikaci jedné metody na různých místech v Evropě.
   Protože byla metoda BALANCE navržena pro zvládnutí vzájemně si konkurujících poptávek
všech druhů dopravy, je to ideální sytém pro křižovatku Bauberger-Str./Dachauer-Str. na severu
Mnichova. Tato křižovatka je silně zatížena provozem, zejména v hodinách ranní špičky a k tomu
je navíc spojovacím bodem pro různé linky autobusů a tramvají. Autobusy a tramvaje mají
vzhledem k osobní automobilové dopravě absolutní preferenci. Vysoká poptávka hromadné
dopravy byla příčinou kongescí v Bauberger Str. a Dachauer Str. zejména v hodině ranní špičky a
protože se často vytvářely situace soupeření mezi autobusy a tramvajemi, objevovaly se
v hromadné dopravě konflikty a nespolehlivost.
   Hlavním cílem bylo zajistit efektivní řízení světelné signalizace všem uživatelům silnice a
konkrétně hromadné dopravě vyvážením požadavků různých skupin dopravy. Vedle uspokojení
potřeb uživatelů silnice by měl návrh systému zajistit optimální a nákladově efektivní řešení pro
provozovatele systému.
    Hlavními měřitelnými cíli bylo dosažení následujícího::
   Zkrátit dobu přepravy cestujících,
   Zvýšit spolehlivost služeb autobusů a tramvají,
   Zkrátit prodlevy autobusů a tramvají,
   Zkrátit prodlevy osobní automobilové dopravy s prioritou zlepšení hromadné dopravy,
   Snížit znečištění životního prostředí,
   Snížit spotřebu paliv,
   Zvýšit přijatelnost hromadné dopravy pro ty, kteří hromadnou dopravu nepoužívají.

SOUČASNÝ STAV IMPLMENTACE
    Předváděcí model v Mnichově byl použit pro zhodnocení systému BALANCE. Pro fázi
demonstrace bylo využito testovacího zařízení s ohledem na hardware a komunikační vybavení.
Z tohoto důvodu byla práce systému zastavena, přestože hodnocení vykázalo velké přínosy.
Vzhledem k pozitivním výsledkům demonstrace se město Mnichov rozhodlo implementovat
řídící systém BALANCE na 25 křižovatkách v nové veletržní oblasti Mnichova. Tuto oblast lze
charakterizovat velkými změnami v povaze poptávky a proto se očekává, že využití adaptivní
řídící metody pro zmíněných 25 křižovatek bude velmi užitečné. Systém je nyní ve fázi testování
(otevřená smyčka) a běžnou práci zahájí od října 1999.



BALANCE ŘÍZENÍ DOPRAVY S INTELIGENTNÍ PREFERENCÍ HROMADNÉ DOPRAVY
CAPE – PŘÍKLADY NEJLEPŠÍ PRAXE ZAVÁDĚNÍ DOPRAVNÍ TELEMATIKY                                    3


Použité zdroje a financování
   Pro kalkulaci obvyklých provozních nákladů systému BALANCE byl uvažován
implementační scénář s městskou sítí 20-30 křižovatek, lineární odpisy zařízení po dobu 10 let a
sejné diskontování pro náklady a výnosy. Na tomto základě je výše ročních nákladů 2,600 EUR.
   Rozdělení individuálních investic a provozních nákladů činí dle hrubého odhadu (v EUR):


 Položka                                                            Náklady v EUR
 Celkové náklady na systém Macro BALANCE                            2.000 / křižovatka
 Celkové náklady na řadič křižovatky EPICS                          1.000 / křižovatka
 Komunikační cesta                                                  3.000 / křižovatka
 Celkové náklady na implementaci                                    6.000 / křižovatka
 Roční diskontované náklady                                         2.600 / křižovatka / rok


   Při implementaci BALANCE byly/budou náklady plně kryty městským úřadem, pokud budou
nižší nebo alespoň rovny nákladům určeným standardními řídícími systémy ovládání vozidel
zahrnujícími náklady na údržbu.

TECHNICKÝ PROFIL PROJEKTU
   Zkušební oblastí v Mnichově byla křižovatka Bauberger-Str./Dachauer-Str. na severu města.
Sousední křižovatky Dachauer-/Moosburger-Str. a Dachauer-/Hugo-Troendle-Str. jsou rovněž
zahrnuty v dopravním modelu, ale nejsou řízeny systémem BALANCE. BALANCE je řídící
systém městské sítě, který byl navržen pro zvládnutí vzájemně si konkurujících poptávek osobní
dopravy, hromadné dopravy, vlivu na životní prostředí a chodců. Lze jej aplikovat na jedné
křižovatce nebo na celou městskou síť.
   Systém pracuje na dvou úrovních, které jsou obě založeny na modelech dopravy a
optimalizačních postupech:
   Na taktické úrovni (MACROBALANCE) zajišťuje systém makroskopickou optimalizaci
prodlevy uvnitř sítě. Z detektorů získává informace o toku dopravy, determinuje vztahy
vstup/výstup uvnitř sítě a optimalizuje řídící parametry konkrétních křižovatek (parametry
signálního plánu). Parametry signálního plánu určují poslední startovní a první konečné časy pro
každou fázi uvnitř cyklu. Navíc parametry signálního plánu určí úroveň preference, což umožňuje
přiřadit vozidlům hromadné dopravy určitý stupeň preference. Tyto parametry signálního plánu
není nutné aktualizovat častěji než každých 5-10 minut, a proto lze náklady na přenos informací
udržet na nízké úrovni. Taktická úroveň je implementována na centrální jednotce.
   Na operativní nebo místní úrovni systém reaguje na krátkodobé změny v provozu
mikroskopickým řízením v hranicích vymezených parametry signálního plánu. Místní řízení
využívá nepřetržitého místního počítání vozidel pro určení optimálního trvání fáze, v mezích
daných parametry signálního plánu, čímž optimalizuje funkci výkonnosti. Délka intervalu
kalkulace je 1 sek. Operativní úroveň je v Mnichově zajišťována standardizovaným řídícím
systémem TRENDS partnera projektu TABASCO GEVAS a systémem EPIC (preference
hromadné dopravy) TU-Mnichov. Oba tyto systémy byly implementovány na místním řadiči
křižovatky.
   Preference hromadné dopravy je prováděna v případě potřeby na místní úrovni v mezích
taktického řízení sítě MACROBALANCE. Před projektem TABSCO fungovalo obvyklé řízení
dopravy s preferencí hromadné dopravy (TRENDS řízení GEVAS). Přestože bylo efektivní a

BALANCE ŘÍZENÍ DOPRAVY S INTELIGENTNÍ PREFERENCÍ HROMADNÉ DOPRAVY
CAPE – PŘÍKLADY NEJLEPŠÍ PRAXE ZAVÁDĚNÍ DOPRAVNÍ TELEMATIKY                                    4


spolehlivé, existoval určitý potenciál pro zlepšení zejména na křižovatkách s vysokým zatížením
hromadnou dopravou. Tento potenciál spočíval ve změně strategií řízení hromadné dopravy.
Pokud přijelo více než jedno vozidlo hromadné dopravy, byly poptávky uspokojovány podle
strategie „První přijede-První je obsloužen“, která nezaručuje optimální řešení u velkého
množství vzájemně si konkurujících poptávek hromadné dopravy. Navíc neexistoval žádný
dopravní model, který by dokázal zpracovat dodatečné informace o vozidlech hromadné dopravy
(např. soulad s jízdním řádem nebo počet cestujících), a který by tak byl schopen poptávkově
orientované minimalizace prodlev. V projektu TABASCO byla existující zařízení preference
hromadné dopravy nahrazena systémem EPIC (Enhanced Public Transport Intersection Control
Strategy), který byl vyvinut v FGV. EPICS je adaptivní řízení hromadné dopravy na křižovatce,
které je schopné vypořádat se s výše popsanými požadavky zavedením řízení hromadné dopravy
na úrovni křižovatky, které je založené na modelu provozu v podmínkách reálného času. EPICS
byl zasazen do řízení TRENDS použitím základních funkcí IO systému TRENDS.
   Centrální řídící jednotka MACROBALANCE byla pro účely demonstrace připojena
k místnímu ovládání TRENDS/EPICS pomocí komunikační stanice v oblasti řídící ústředny
Jih1. Komunikační PC vzorkuje přicházející počty z detektorů a posílá je do systému BALANCE
přes ISDN. Druhým směrem jsou přes modemové připojení posílány řadiči na křižovatce
parametry signálního plánu.
   Řídící jednotka MACROBALANCE byla integrována do prostředí řízení světelné signalizace
města Mnichov. Pro potřeby testováni a posuzování byl použit software pro monitorování práce
hromadné dopravy (FAS od partnera TABASCO GEVAS). To umožnilo sběr velkých množství
vzorků pro preference hromadné dopravy. V současné době je pro konfiguraci, údržbu a
monitorování řízení BALNCE v nové veletržní oblasti implementována první verze grafického
rozhraní mezi člověkem a strojem. Tento software pracující na bázi Windows obsahuje funkce
jako uživatelsky příjemný grafický editor sítě, nabídky pro konfiguraci a grafické monitorování
práce v reálném čase.

      FGV-PC

                            ISDN
        BALANCE/FAS                 Komunikační PC
                                     V oblasti řízení
                                       Centrum Jih1                Plán světelné signalizace



          Spojení modemem                                            Řadič křižovatky
                                               Počítadla provozu     Dachauer-Bauberger Str.

                                                                     TRENDS/EPICS
   Řadič křižovatky            Řadič křižovatky
   Dachauer-/H.Troendle        Dachauer-/Moosburger
             Str.                        Str.




                                                   Detektory


   Struktura toku dat celkového řídícího systému.




BALANCE ŘÍZENÍ DOPRAVY S INTELIGENTNÍ PREFERENCÍ HROMADNÉ DOPRAVY
CAPE – PŘÍKLADY NEJLEPŠÍ PRAXE ZAVÁDĚNÍ DOPRAVNÍ TELEMATIKY                                                   5


VÝSLEDKY A VLIVY
   Bylo provedeno několik měření vlivu projektu, které obsahovaly výpočty redukce provozních
nákladů hromadné dopravy, prodlevy před a po implementaci projektu a redukce emisí pro
všechny relevantní účastníky (cestující využívající hromadnou dopravu a osobní automobily).

   Odhadované úspory v EUR/ rok jsou spočteny na křižovatku v následující tabulce:
 Položka                                                                          EUR
 Redukce provozních nákladů hromadné dopravy                                          7,400 / křižovatka
 Zkrácení prodlevy cestujících v hromadné dopravě                                 28,400 / křižovatka
 Zkrácení prodlevy osobní dopravy                                                 12,000 / křižovatka
 Redukce emisí a spotřeby paliv                                                       3,000 / křižovatka
 Celkové roční výnosy                                                             50,800 / křižovatka
 Celkové roční náklady                                                                2.600 / křižovatka


   Kvalita služeb poskytovaných uživatelům hromadné dopravy byla měřena ukazateli doby
přepravy cestujících a prodlevou cestujících. Systém BALANCE zkrátil průměrně časy přepravy
ze 78 na 70 sekund, tj. o 10%. Ještě zajímavější je zkrácení celkové prodlevy vozidel hromadné
dopravy o 54% ze 17 na 9 sekund na vozidlo a zkrácení prodlevy cestujících dokonce o 57%
v porovnání s výsledky řízení dopravy s preferencí autobusů. Spolu s těmito zlepšeními jde
rovněž redukce standardní odchylky časů jízdy hromadnou dopravou o 22%, což ukazuje na
zvýšenou spolehlivost autobusových a tramvajových služeb.
   Zatímco zlepšení hromadné dopravy bylo hlavním cílem implementace systému BALANCE
v Mnichově, viděl jej místní úřad i jako prostředek pro zamezení narušování dopravního toku
osobních automobilů, které bylo způsobováno hromadnou dopravou, čímž se měla zvýšit
přijatelnost opatření preferujících hromadnou dopravu. Ukazatele vybrané pro demonstraci byly
délka fronty a zpoždění osobních automobilů a oba dva byly redukovány systémem
BALANCE/EPICS, i když se zvýšila kvalita preference hromadné dopravy. Průměrnou délku
fronty lze zkrátit ze 46 na 40 m, tj. o 13%, a průměrné zpoždění ze 48 na 44 sekund na
automobil, tj. o 8%.

                                 Celkové zpoždění cestujících [h]
            70

                                                                               58,1
            60

            50

                                                                                               s řízením va
            40
      [h]                                                                             33,4     s BALANCE
                  29,5
            30                      26,2

            20           15,7

                                           8,0
            10                                           4,3             5,4
                                                   0,5             1,8
            0
                     Bus         Bus Pelkovenstr. Tramvaj z města Tramvaj do   Všechny
                 Baubergerstr.                                    města



   Agregované zpoždění cestujících v hromadné dopravě
BALANCE ŘÍZENÍ DOPRAVY S INTELIGENTNÍ PREFERENCÍ HROMADNÉ DOPRAVY
CAPE – PŘÍKLADY NEJLEPŠÍ PRAXE ZAVÁDĚNÍ DOPRAVNÍ TELEMATIKY                                    6


  Zřejmý kvalitativní vliv vyplývá ze zlepšení celkové spolehlivosti hromadné dopravy, které by
mělo zlepšit image, pohodlí a přitažlivost tohoto způsobu dopravy.
   Redukce zpoždění a délky fronty také vedlo ke snížení většiny emisí: emise HC, CO a CO 2 se
všechny snížily o 3 %, jedinou výjimkou jsou NOx, jejichž hodnoty se zvýšily 0.4%. Navíc se
využitím BALANCE snížila spotřeba paliv o 2.6 %.
   Výše uvedené náklady a výnosy ukazují, že při obvyklé práci sítě BLANCE s 20-30
křižovatkami a dopravními (a socioekonomickými) podmínkami podobnými těm, jaké byly v
oblasti demonstrace (velká poptávka po hromadné a osobní dopravě) lze očekávat poměr nákladů
a výnosů 1:19. I když nezapočítáme socioekonomické přínosy lze očekávat poměr úspor nákladů
ku výnosům 1:3. .
   Systém BALANCE / EPICS v Mnichově dobře splnil všechny stanovené cíle.

PŘEKÁŽKY A KONFLIKTY
   Největším problémem bylo přesvědčit odpovědné osoby o užitečnosti adaptivních metod
řízení na úrovni socioekonomických přínosů, vstup na trh softwaru a hardwaru pro řízení
světelné signalizace a dosažení dohody s příslušnými dodavateli.
   Hlavní technické překážky spočívaly v implementaci nového softwaru do existujícího
operačního systému řadiče a přenos potřebných dat z řadiče do centrální jednotky. Pro podmínky
testování byly problémy překonány úpravou operačního systému relevantního řadiče. Problémy
s přenosem dat byly vyřešeny použitím drahé linky ISDN.
   Aby se předešlo problémům po úspěšné demonstraci, byla podle požadavků nové metody
BALANCE vypsána veřejná obchodní soutěž na nové řadiče (např. pro novou veletržní oblast).
Pro datovou komunikaci je použit nový systém fieldbus.
   Stále existují problémy s implementací BALANCE do existujících řadičů a z důvodu původní
komunikační sítě. V současnosti pracuje město na vývoji architektury obecného otevřeného
systému pro řízení dopravy. Očekává se, že to v budoucnosti umožní implementaci jakékoliv
metody řízení.

PŘENOSITELNOST
   Hlavním úkolem projektu TABASCO bylo demonstrovat přenositelnost. Proto nebyla metoda
BALANCE implementována pouze v Mnichově, ale i v Londýně a Glasgowě. Tak bylo
dokázáno, že modularita metody umožňuje zavedení v různých prostředích a za různých
konkrétních uživatelských požadavků. Proto byl ve Spojeném království místo komponentu
řízení dopravy TRENDS, který byl použit v Mnichově, použit adaptivní místní komponent
MICROBALANCE. Tímto způsobem lze ušetřit značné náklady v porovnání s instalací
centralizovaného systému.
   Konkrétní přinos systému je v tom, že jej lze efektivně aplikovat pro optimalizaci od jedné do
jakéhokoliv množství křižovatek, čímž je umožněn postupný růst systému. Nicméně pro efektivní
aplikaci na taktické úrovni je nutné mít zavedenu siť fungujících snímačů stavu dopravního
provozu (detektorů) a systém spolehlivě identifikující vozidla hromadné dopravy v toku dopravy
(který zajistí nezbytná vstupní data do optimalizačního systému).
   Poskytovatelům licence softwaru a za případnou konfiguraci a implementaci bude nutné
zaplatit úplatu. Značné náklady mohou vzniknout při úpravách existujících řadičů, aby byly
kompatibilní se systémem.
   Rady a zvláštní zkušenosti s implementací může poskytnout město.



BALANCE ŘÍZENÍ DOPRAVY S INTELIGENTNÍ PREFERENCÍ HROMADNÉ DOPRAVY
CAPE – PŘÍKLADY NEJLEPŠÍ PRAXE ZAVÁDĚNÍ DOPRAVNÍ TELEMATIKY                                                 7


ZÍSKANÉ POZNATKY
   Důležitým poznatkem získaným během projektu byl fakt, že je třeba mít jasnou základní
představu o technickém systému a příslušných potenciálech. Důležitá je rovněž dobrá spolupráce
partnerů zúčastněných v projektu. Paralelně s vývojem systému je nutné nalézt řešení pro
otevřenou architekturu systému. Navíc musí mít vývoj nového řídícího systému komerční
perspektivu alespoň pro jednoho partnera (nebo lépe pro více než jednoho), jinak se projekt
zastaví na konci demonstrace a před uvedením do provozu.
   BALANCE představuje evoluční přístup, který může být započat instalací na jedné křižovatce.
Zajišťuje rovněž potenciál rozšíření na celou síť jako tomu je v Mnichově na 25 křižovatkách ve
veletržní oblasti. Navíc metoda BALANCE nabízí skutečně integrované řešení preference
hromadné dopravy. Preference hromadné dopravy potřebuje pouze konfiguraci s malým
množstvím dalších dat, což nevyvolává žádné mimořádné náklady. Navíc bylo demonstrováno,
že tuto metodu lze implementovat v různých evropských městech za použití existujícího vybavení
různých dodavatelů.
  Z těchto důvodů a kvůli vysokému poměru výnosů k nákladům, lze metodu BALANCE
doporučit kterékoliv další oblasti s dostatečně kompletním základním snímáním stavu
dopravního provozu.

DOPLŇUJÍCÍ INFORMACE

Kontakty :
   Pan Witold Jendryschik, Landeshauptstadt Mnichov – Kreisverwaltungsreferat HA VI/13,
Ruppertstraße 19, 80337 Mnichov, Německo. Tel.: +49 (0)89 233 27118, FAX: +49 (0)89 233
27935, Email: muenchen-kvm@t-online.de
  Dr. Bernhard Friedrich, TRANSVER Consultancy, Maximilianstraße 45, 80538 Mnichov,
Německo. Tel.: +49 (0)89 211878 0, Fax: +49 (0)89 211878 29, Email: friedrich@transver.de

Příbuzné stránky sítě www :
    www.mobinet.de
    www.transver.de

Literatura a obrázky :
    1. TABASCO, UTC with PT Priority: Report on User Needs, Functional Specifications and Demonstrators -
    Deliverable number 9.1, 1997
    2. TABASCO, UTC with PT Priority: Interim Evaluation Report - Deliverable 09.2, 1997
    3. TABASCO, UTC with PT Priority: Final Evaluation Report, Deliverable 09.3,
    4. TABASCO, Final Evaluation Report and Exploitation Plan - Deliverable number 10.3, 1998




BALANCE ŘÍZENÍ DOPRAVY S INTELIGENTNÍ PREFERENCÍ HROMADNÉ DOPRAVY

								
To top