Řízení a dohled nad dopravními systémy

Nové požadavky na řízení, dohled a odbavení vyžadují nové přístupy a řešení systémů. V souvislosti s tím je nutno měnit nejen složení vozidel, ale i řídicí, dohledové a odbavovací systémy na úrovni měst, regionů a krajů. Tyto změny jsou umožněny především nástupem nové techniky do vozidel, komunikačních možností a nových technologií pro zpracování dat. Všechny tyto prvky umožňují měnit koncepci a filozofii fungování systémů. To dále umožní systémy rozvíjet, hledat nové možnosti a principy fungování a uspokojovat nadstandardní potřeby moderní doby. Článek se zabývá těmito koncepcemi a sumarizuje změny odehrávající se v oblasti dispečerských řízení a odbavení.

Jaké systémy lze řídit?

V rámci řízení dopravy existuje mnoho různých systémů, které je možno řídit individuálně s ohledem na jejich funkci či jejich uspořádání. Jedná se o sdělování informací o poloze vozidla, stavu vozidla a o odbavení cestujících v komplexních systémech dispečerského řízení, dálkového dohledu nad vozidly a zastávkami a odbavení cestujících v podobě několika řešení. Pro dispečerské řízení existují SW v mnoha verzích (u firmy Herman je prezentován různými řešeními SW „SPRINTER“):

• pro dopravní podniky MHD,
• pro dopravní společnosti VLD,
• pro krajské dispečinky IDS.

Dispečink MHD řízený SW Sprinter (DPMB a.s.) 

Další řídicí SW jsou určeny pro řízení jednotlivých komponentů v „terénu“ a mohou navazovat na nadřazené dispečerské aplikace:

• pro řízení zastávkových panelů na rozsáhlých územích včetně kombinace (obvykle krajů či měst),
• pro řízení dopravních terminálů (lokální řízení zobrazovaných informací v rámci např. dopravních terminálů),
• pro řízení městských platforem – kombinace řízení veřejné dopravy, parkování, řízení křižovatek a i jiných prvků v rámci města,
• pro dálkové centralizované řízení vozidlových informačních panelů tam, kde řídí vše z centra – např. letiště.

Velmi důležitým SW prostředky jsou i Backofffice systémy (pro firmu Herman nyní BOS – BackOffice System) určené pro zpracování odbavení z vozidel a případně pro dohled nad vozidly po technické stránce, např. nahrávání dat do vozidel a sledování jejich stavu (může být např. i součástí dispečinků pro řízení dopravy). Jeho součástí je i vícenásobný přístup mnoha dopravců, v nichž každý spravuje v jednom systému svá vlastní vozidla a správce systému pak obecné vlastnosti všech. Další možné serverové dohledové aplikace pak mohou zajišťovat:

• řízení reklamy na vozidlových LCD - tzv. dispečink „reklamy“ (např. INFORMAČNĚ REKLAMNÍ SYSTÉM),
• řízení reklamy na zastávkových LCD - zastávkové systémy v kombinaci se střídáním reklam či informací o městě (SW DARWIN)
• řízení a dohled pro nahrávání/vyčítání dat do/z vozidel a to provozních dat nebo dat týkajících se sledování chování cestujících např. Wi-Fi ve vozidlech, jednotek V2X (jednotky pro sledování komunikací mezi vozidly) a dalších.

Samostatné řídicí systémy

Samostatné řídicí systémy jsou takové systémy, pomocí kterých se tento systém řídí a jsou historicky počátkem sledování dopravy v rámci dopravních podniků či dopravních společností. Jádrem systému je SW serveru CED (CEntrální Dispečink), např. řídicí aplikace MHD. Ta má komunikační vazby do různých směrů:

1. Základ činí sběr dat o poloze vozidla a dalších provozních informací. V tomto systému hraje nezastupitelnou roli samostatná nezávislá radiová síť vhodná i pro hlasovou komunikaci (městské podniky). Dnes integruje jak hlasovou, tak i datovou část komunikace s vozidly.
2. Pomocná síť GSM s přenosy LTE je určena pro datově „náročnější“ komunikace, on-line aktualizace, příp. i „datové“ fonické aktualizace nebo komunikace vhodná pro rozsáhlé systémy veřejné linkové dopravy. Dnes ji značně využívají i moderní odbavovací systémy.
3. Nezávislý internet jako Wi-Fi pro cestující za účelem zatraktivnění veřejné dopravy.
4. Aktualizace/stahování dat ve vozovnách či garážích (provozních, kamerových záznamů, průběh jízdy, apod. pro off-line vyhodnocení). Aktualizace může být vyvolána buď po příjezdu do vozovny, nebo pravidelným buzením odstavených vozidel dle času nebo vyžádaným buzením pomocí nízkopříkonové radiové komunikace (např. komunikace typu FHSS). V rámci používání např. kamerových systémů tyto sítě vyžadují použití rychlých komunikačních standardů – např. až 430 Mbit/s, což již významně mění i strukturu vozidla.
5. Preference vozidel veřejné dopravy a komunikace pomocí V2X (vehicle to everything) – nový komunikační standard založený na Evropské normě C-ITS G5 včetně zpracování dohledu na řízením jednotek umístěných ve vozidlech a v řadičích křižovatek.
6. Komunikace na nadřazený dispečink označený CED REAL, případně na jiný kooperující pro ukázku dopravy v místech, kde se prolíná doprava řízená z různých dispečinků. Toto je cesta, která se nyní hodně prosazuje, a způsobů řešení je několik.
7. Výstupní API rozhraní pro předání dat do ostatních systémů případně pro různé mobilní aplikace či informační portály či např. pro virtuální ELPy (dynamické označníky) ve vozidlech.
8. Ostatní vazby na zdroje dat, jako jsou jízdní řády, mapové podklady, vypravenost vozidel, apod.

Možné uspořádání tohoto systému je na obr. č. 2. Základní struktura dispečerského systému je klient-server.

Samostatné uspořádání dispečerského systému řízení dopravy. 

Základní funkce dispečerských systémů řízení dopravy jsou:

• Hlasová komunikace s vozidly a jejich řidiči či akustické hlášení do panelů v sítích GSM či privátních radiových sítí spolu s různými typy adresování stanic – od selektivní až po generální.
• Periodické obvolávání/přijímání dat z vozidel veřejné dopravy osob za účelem zjištění jejich polohy, zobrazení na mapě a jejich následné automatické vyhodnocení ve vztahu k jízdnímu řádu včetně predikce budoucího chování a to i v následných spojích (šíření se výjimek do budoucnosti).
• Ruční či automatické odesílání stavových a textových zpráv mezi dispečerem a vozidlem zejména u návazných systémů.
• Doplňkové informace – možnost indikace stavů napájecí soustavy a topení ve vozidlech zejména pro tramvaje a trolejbusy, sledování technologických vozidel, dohled nad technickým stavem panelů, apod.
• A k tomu patří i mnoho dalších vylepšení, jako jsou možnosti přehrávání historie, možnosti „podívat se“ do budoucnosti, kontrolovat přestávky řidičů, různé typy varování a upozornění na nestandardní stavy, vyhledávání dějů, různé druhy filtrací, apod…

Ukázka možného rozložení oken dispečerské aplikace SW SPRINTER – zobrazení vozidel na lince (grafika), na mapě a vozový park. 

Pro zjednodušení komunikace a pro řešení rychlého ovládání jsou dodávány i ovládací dotykové panely, které nabízí rychlý přehled stavu sítě a současně umožňují rychlou a přehlednou volbu komunikačního kanálu – radio, telefon, apod… 

Komunikační konzole pro rychlé ovládání hovorů (call centrum). 

V rámci řídicích a dohledových systémů mohou existovat i samostatné specializované „dispečinky“ (díky modulární koncepci dispečerského SW) zajišťující nezávislý samostatný provoz pro řízení zastávkových panelů ELP (ELektronický Panel):

• Automatické odesílání zpráv týkajících se odjezdů vozidel do informačních panelů.
• Automatické vyhodnocení pozice vozidla ve vztahu k jízdnímu řádu a ve vztahu k zastávce, kde je panel umístěn.
• Princip „vlaječkování“ – tj. označení linek či spojů, oblastí a definování dočasných výjimek pro tyto linky – např. zpoždění + 5 minut z důvodu návaznosti, vůz koloně, zpoždění v úseku apod.
• Možnost zasílání automaticky generovaných zpráv dle kalendáře na zastávkové panely pro cestující.
• Možnost animace historie zobrazování údajů na panelech – tzv. „replay“ mód v několika rychlostech animace.
• Systém upozornění na nestandardní stavy apod.

Krajské uspořádání synchronizovaných systémů

Novým trendem je propojování dispečerských systémů řízení a sdílení informací o dopravě, což zvyšuje kvalitu operativního řízení v případě problémů v dopravě. V podstatě se využívají dva typy komunikací:

• Výměna dat pomocí komunikačních protokolů, které přenáší zejména informace o „přeshraničních spojích“ mezi oblastmi řízení těchto systémů. Tím dispečer vidí to, co se děje na hranicích systému a jak mu přijíždějící spoje chování „jeho“ systému ovlivní.
• Druhou možností je úplná synchronizace řídicích systémů a to zejména kraje a dopravního podniku krajského města (popsáno viz. níže)

Na následujícím obrázku je uvedena struktura řízení systémů, kdy jednotlivé dispečerské servery – krajského koordinátora a dopravního podniku jsou vzájemně synchronizovány na úrovni databází a vybrané informace na základě komunikačních protokolů. Toto uspořádání řeší situace, kdy se v mnoha případech vzájemně prolínají řízení městské a linkové dopravy a to včetně řízení návazností a přestupů z jedné dopravy na druhou. Funkce řízení je proto v mnohém záměnná, zejména pak v tvorbě jízdních řádů a v ovládání informačních panelů, kdy na jeden zastávkový panel mohou být zaslány informace z jednoho či druhého dispečinku. 

Obecně v tomto případě způsob synchronizace závisí na požadavcích – od plné synchronizace databází serverů až po pouhý přenos informací pomocí komunikačního protokolu.

Propojení krajského dispečinku IDS a dispečinku DP krajského města. 

Nové uspořádání řídicího a odbavovacího systému

Další rozvoj techniky umožňuje měnit i zapojení vozidla a s tím následně i uspořádání celého způsobu řízení dopravy. Doposud ve vozidlech veřejné dopravy se nacházely dva typy relativně nezávislých systémů – informačního a odbavovacího. Každý z nich měl samostatnou řídicí jednotku a samostatné zpracování dat. Toto uspořádání často vedlo k budování paralelních systémů ve vozidlech (včetně datových komunikací) a to velmi výrazně zdražuje (zdražovalo) vybavení a údržbu vozidel. 

Dnešní moderní technika svými výpočetními výkony již umožňuje zajistit, že ve vozidle existuje pouze jedna vozidlová řídicí jednotka (VŘJ), která zajistí jak komunikaci na server dispečerského řízení dopravy, tak i na server „odbavení“ cestujících či na další servery potřebné pro funkci systému (uložiště dat, zúčtovací centra, kamerový systém, Wi-Fi….). 

Ukázka palubního počítače s odbavením EPIS 5.0A, který splňuje požadavky na současnou komunikaci s více servery. 

Na obrázku je uvedeno možné schéma uspořádání tohoto komplexního krajského systému (město i kraj), kdy ve vozidlech existuje pouze jeden palubní počítač, který řeší:

• odbavení cestujících:
  • komunikuje na back office systému a řeší zejména předplatné jízdenky (linka č. 2),
  • komunikuje s DZC (dopravní zúčtovací centrum) a řeší aktuální jízdenky (linka č. 3),
• řízení dopravy a všechny potřebné údaje zasílá na centrální dispečink – CED (linka č. 1),
• nahrávání dat a reklamy, sledování stavu vozidel – v tomto případě toto řeší taktéž backoffice systému (linka č. 2),
• v případě prodeje mnoha zónových jízdenek pošle VŘJ dotaz na vyhledání spojení a složení jednotlivých zón při prodeji jízdenek či komunikaci se zákazníkem (linka č. 4),
• přímé placení on-line či off-line plateb bankovní kartou (linka č. 5). V tomto případě lze provádět i tokenizaci a způsob platby a její cena se poté zpracovává v DZC (linka č.3)

Na obrázku jsou navíc uvedeny i datové toky, odkud přichází data. Je zde zřejmé, že komunikační kanály jsou nezávislé na GSM operátorovi a „samostatně“ fungujícím systému v rámci DP krajského města. Nicméně veškeré prodané jízdenky (zejména jednorázové) jsou pak s centra DZC šířeny kanály do všech vozidel a jeho optimalizace bude probíhat. 

Schéma komplexního systému včetně řízení, odbavení a nahrávání dat. 

Aby tento systém mohl fungovat, je použit nový typ BackOffice Systém, který zajišťuje datovou správu dat a předplatných jízdenek a současně připravuje data pro VŘJ a zpracovává data nejen z odbavení. Jeho základní činností je (u firmy Herman se jedná o BOS – BackOffice Systrem):

• správa uživatelů a jejich oprávnění,
• správa jednotlivých dopravců,
• správa vozidel a jejich vybavení,
• správa odbavení (tarify, vytváření lístků, ceníky, odpočty, transakce a jejich export),
• správa jízdních řádů (editace, import export),
• a další ….

Ukázka nového typu řešení Back Office systému ve verzi pro odbavení. 

Ostatní typy dálkového dohledu

V rámci veřejné dopravy jsou vytvářeny často i další nezávislé systémy a to zejména tam, kde se jedná o systémy, které není vhodné či možné integrovat do provozovaných systémů či do nich přistupuje několik různých společností. 

Takovým typickým systémem je např. řízení reklamy či jiných informací (region, město, …) ve vozidlech, která může být nezávislá na provozovateli veřejné dopravy. Pro optimalizaci reklamy jsou třeba ovšem další údaje z vozidla, tj. např. kolik lidí bylo ve vozidle, kde a kolikrát byla odvysílána, v jakých časových intervalech apod. Reklamu lze promítat na LCD ve vozidlech, na zastávkách či na vozidlové či zastávkové Wi-Fi. 

Možné uspořádání je na obr. č. 9, kdy vzdálený server udržuje aktuální data na vozidlech prostřednictvím sítí GSM/UMTS/LTE a v zastávkách přes veřejný internet. Aktualizace dat probíhá bezprostředně po vygenerování „nové verze“ z Media Web Serveru. Každá odvysílaná reklama toto nahlásí na server. A server sám si stahuje údaje o vypravenosti a jízdních řádech a na základě toho provádí predikci o odvysílaných spotech.

Princip uspořádání systému Media Web Serveru. 

Co napsat závěrem?

V článku je uvedeno několik možností řešení systémů dispečinků a jejich komunikací a to od historického řešení (doposud samozřejmě aktuálního) pouze nezávislého dispečerského řízení, po nové řešení synchronizovaných dispečinků až po univerzální systém s více servery, tj. to, kam se dnes vývoj v této oblasti ubírá. Ukazuje se, že celý systém je stále více kompaktní a umožňuje řešit mnoho souvislostí v dopravě a tím zlepšovat její kvalitu. 

V současné době probíhá mnoho výběrových řízení pro nové uspořádání vozidlové informatiky a zejména řídicího palubního počítače. Jeho výběr ovlivní další rozvoj služeb ve vozidle na minimálně 10 let dopředu. Proto je vhodné dobře vybírat řešení vozidla z pohledu počítačových sítí, zejména tehdy, pokud chceme využít všech možností dnešní techniky.