 |
BMe Kutatói pályázat |
|
BME Baross Gábor Közlekedéstudományok Doktori Iskola
BME KSK, Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék
Témavezető: Dr. Csiszár Csaba PhD.
Intelligens közlekedési rendszerek a mindennapi közlekedésben
A kutatási téma néhány soros bemutatása
Az intelligens közlekedési rendszerek (Intelligent Transport Systems, ITS) gyűjtőnév alatt olyan, napjaink közlekedésében elengedhetetlen informatikai és részben infrastrukturális megoldásokat értünk, melyek célja a közlekedési rendszer felhasználóbarátabbá (utazói komfort növelése, eljutási idők csökkentése, közlekedési információk biztosítása) és biztonságosabbá tétele, a környezetszennyezés csökkentése mellett (rövid animáció az ITS-ről).
A kutatóhely rövid bemutatása
Tanszékünkön jelenleg 30 oktató tevékenykedik. Az oktatás mellett részt veszünk hazai és európai uniós tudományos kutatási projektekben. Két számítógépes laboratóriumunkban a legkorszerűbb forgalmi szimulációs szoftverek állnak rendelkezésre. Partnereink közt olyan nagy tapasztalattal rendelkező cégek találhatóak, mint az Állami Autópálya Kezelő Zrt., a Libra Szoftver Zrt. vagy a Közlekedés Kft.
A kutatás történetének, tágabb kontextusának bemutatása
Az ITS koncepciója már 1939-ben megjelent a New York-i világkiállításon, a General Motors ˆ„Jövő városa” standján [1]. A gyakorlati megvalósulására egészen a ‘70-es évekig kellett várni, amikor a fejlett országokban rohamosan növekvő motorizáció miatt egyre gyakoribbá váltak a torlódások, nőtt a balesetek száma stb.
Az új utak, hidak, többszintű csomópontok építése rendkívül költséges és helyigényes, ráadásul városi környezetben legtöbbször nem is valósítható meg. Az intelligens közlekedési rendszerek azonban lehetővé teszik a meglévő infrastruktúra-elemek kihasználtságának növelését, így segítségükkel ugyanazt a közlekedési hálózatot több felhasználó veheti igénybe, ráadásul magasabb színvonalon.
Mivel az autópályákon bevezetett megoldások hatékonynak bizonyultak, az intelligens közlekedési rendszerek fokozatosan elterjedtek, így ma már a városi közlekedésnek is szerves részét képezik, és egyaránt jelen vannak az egyéni és a közösségi közlekedés, illetve az áruszállítás területén.
A teljesség igénye nélkül ide sorolhatjuk például az alábbiakat:
- Dinamikus autópálya-forgalomszabályozás (videó);
- Városi jelzőlámpás csomópontok aktuális igényektől függő irányítása (villamosok előnyben részesítése a Nagykörúton; városi forgalomszabályozás);
- Elektronikus útdíjfizetési rendszerek (animáció);
- Tehergépjármű flottairányító és útvonal-menedzsment rendszer (videó)
- Elektronikus jegyrendszerek a közösségi közlekedésben (videó);
- Valósidejű parkolásszabályozás (amikor a díjak az igényektől függően akár percről percre és helyszíntől függően is változhatnak pl. SFpark, parkolás információs rendszer);
- Valósidejű közlekedési információszolgáltatás akár különböző közlekedési módok között is (Budapesti eljutási időket jelző rendszer);
- eCall: Járműbe épített automatikus segélyhívó rendszer (működése és animáció).
A technika fejlődésével a rendszerek köre is egyre bővül, napjaink egyik újdonsága például az intelligens járművek megjelenése, melyek képesek akár az összes járművezetői feladat átvállalására is [2], [3].
1. ábra: A Google automata autója az első vezető nélküli jármű, mely a közúti forgalomban közlekedhet
A kutatás célja, a megválaszolandó kérdések
Az intelligens közlekedési rendszerek színes világában az én kutatásom elsősorban az autópályákra és gyorsforgalmi utakra koncentrál. Doktori disszertációmban az alábbi témákat vizsgálom:
- Hogyan növelhető a forgalomlebonyolódás hatékonysága (utazási idők csökkentése, torlódások számának és kiterjedésének csökkentése, megállások és indulások számának minimalizálása, környezetterhelés csökkentése), illetve a közlekedésbiztonság (balesetek és a hozzájuk vezető konfliktusok számának csökkentése) az ITS alkalmazások segítségével.
- Milyen berendezések és intézkedések szükségesek ahhoz, hogy a járművezetők nagyobb mértékben támaszkodjanak a feléjük továbbított információkra, és annak megfelelően viselkedjenek, például módosítva sebességüket vagy útvonalukat.
A BME kutatójaként célom a magyar közlekedési hálózat informatikai hátterének fejlesztése, elősegítve az egységes európai rendszerekbe történő integrálódást. Ezenfelül célom, hogy Magyarország, azon belül is a BME maga is részt vegyen élenjáró, innovatív megoldások fejlesztésében, így a szakma élvonalába kerüljünk.
Módszerek
Miként a legtöbb kutatónak, kiindulásként adatokra van szükségem, melyeket a hazai útüzemeltetők (Állami Autópálya Kezelő Zrt. és a Magyar Közút Zrt.) adatbázisából kell kiemelni és feldolgozni. Maga az adatgyűjtés számtalan, a közlekedők számára sokszor nem észrevehető eszközzel (kamerák, útburkolatba épített forgalomszámláló detektorok, időjárási paramétereket észlelő ún. meteorológiai állomások) zajlik a nap 24 órájában. Az adatok feldolgozása során adatbázis-kezelő és adatbányász programok állnak rendelkezésemre, pl. Microsoft Access vagy a SAS. Célom a begyűjtött adatok elemzésével minél értékesebb következtetésekre jutni, ezek alapján pedig olyan rendszereket, eszközöket fejleszteni, melyek az üzemeltető és a közlekedők számára minél hasznosabbak.
2. ábra: az autópályák forgalomfigyelő kamerái sötétben is képesek a rendellenes események automatikus észlelésére
Munkám szerves részét képezi a hazai és külföldi esettanulmányok vizsgálata, illetve tanulságaik levonása, amit leginkább nemzetközi szakfolyóiratok és szakmai portálok folyamatos követésével tudok elérni. Emellett fontos a hazai közlekedési szokások, igények és piaci sajátosságok felmérése, mivel a fejlettebb országok rendszereit nem lehet egy az egyben átültetni, azokat a helyi viszonyokra testre kell szabni.
Éppen ezért fontos a közlekedési szervekkel, üzemeltetőkkel, felhasználókkal való minél szorosabb együttműködés kialakítása, hiszen így érhető el, hogy a kutatókra ne elkülönült szigetként, hanem a gyakorlatban hasznos és életképes megoldások fejlesztőiként tekintsenek. Ennek érdekében rendszeresen részt veszek szakmai konferenciákon és üzemlátogatásokon, ahol egyrészt a mindennapi üzemeltetésbe nyerhetek belátást, másrészt megismerhetem a legújabb fejlesztéseket is. A konkrét igények felmérése egyrészt a tapasztalt szakemberekkel, szakmai vezetőkkel történő személyes konzultációk, interjúk révén, tágabb körben pedig jellemzően kérdőívekkel történik.
Egész kutatásom során jelentős segítséget jelent az Állami Autópálya Kezelő Zrt.-vel kötött kutatási együttműködésem, melynek köszönhetően nem csak a gyűjtött adatok rendelkezésre bocsátásával, de folyamatos szakmai konzultációval is segítik munkámat.
Eddigi eredmények
Kutatói pályafutásom alatt már számos magyar és angol nyelvű szakcikket publikáltam, a közeljövőben pedig két külföldi szakfolyóiratban is megjelennek munkáim. Résztvevőként, illetve előadóként részt vettem a számottevő hazai konferenciákon, és 2012-ben sikerült eljutnom az ITS Világkongresszusra is.
Az alábbiakban három publikált tanulmányom eredményeit mutatom be:
Tanulmányomban az M3-as és M7-es autópályák 5 mérőpontján vizsgáltam a különböző intenzitású csapadék hatását a forgalom átlagsebességére. A vizsgálat alapján sikerült felírni a csapadékmennyiség és a külső, illetve belső sáv átlagsebessége közti összefüggést, amit a 3. ábra is mutat. Óránkénti 5 mm csapadék alatt nincs kimutatható hatás, efölött a sebesség az intenzitásától függően csökken. A csökkenés a belső (előző) sávban számottevőbb, mint a külső (haladó) sávban. Óránként 30-50 mm csapadék jelenti azt a kritikus szintet, mely fölött a közlekedés ellehetetlenül.
3. ábra: Belső sávon tapasztalható sebességcsökkenés különböző csapadékintenzitások esetén
Hasonló
vizsgálat Magyarországon korábban nem készült. Erre a kutatásra épülő
aktuális témámban azt vizsgálom, hogy a változtatható jelzésképű
táblákon megjelenített üzenetek milyen hatással vannak a forgalmi
paraméterekre kedvezőtlen időjárási körülmények esetén - azaz például
sikerül-e a járművezetőket a figyelmeztető üzenetekkel rábírni a
biztonságosabb közlekedésre.
2. Tehergépjárművek dinamikus előzési tilalma autópályán [S3], [S4] Magyarországon
2011. január 1-je óta a 7,5 tonna feletti járművek a 2 sávos
autópályákon és autóutakon 6 és 22 óra között nem előzhetik meg egymást.
Ennek következtében óriási kamionsorok alakulnak ki az utakon, ami
kedvezőtlenül hat a többi közlekedőre. Vizsgáltam, hogy az állandó
tiltás helyett hogyan hatna a közlekedésre egy aktuális forgalmi
viszonyokhoz igazodó dinamikus szabályozás, melyet az utak mentén
található változtatható jelzésképű táblák közvetítenének a sofőrök
számára. Megállapítható, hogy
egy ilyen megoldás hatására a feltartóztatás számottevően csökkenne.
Jelenleg vannak olyan útszakaszok, ahol nem is lenne szükség előzési
tilalomra, de a legforgalmasabb területeken is napi 1-2 órával lehetne
csökkenteni a jelenlegi 16 órás tilalmat a dinamikus szabályozás
segítségével.
3. ábra: A változtatható jelzésképű táblák a valósidejű forgalomirányítás alapvető eszközei
3. Online parkolásirányítási rendszer tehergépjárművek számára [S5], [S6] Magyarországon
és Európa-szerte jelentős problémát okoz a tehergépjárművek vezetői
számára, hogy a pihenőhelyek aktuális szabad kapacitásáról nincs
információjuk, ezért a törvényileg előírt kötelező pihenőidő eltöltését
vagy nem tudják időben megkezdeni, vagy kénytelenek szabálytalanul
leparkolni járműveiket. Az igények és a technikai lehetőségek
figyelembevételével először létrehoztam egy 5+1 szintből álló minősítési
szisztémát, melynek legmagasabb szintjét egy olyan, EU-n belül egységes
rendszer jelentené, mely az online fuvartervező szoftverbe építve
lehetővé tenné, hogy a szállítmányozók az aktuális forgalmi helyzetnek,
foglaltságnak és saját igényeiknek megfelelően előre foglalhassanak
maguknak pihenőhelyet. Forgalmi torlódás esetén a rendszer automatikusan
módosítaná a foglalásokat, annak érdekében, hogy a járművek minden
körülmények között a számukra ideális helyen tudják eltölteni a kötelező
pihenőidőt. Magyarországon
jelenleg egyetlen helyen, Győrnél van telepítve a soron következő
pihenőhely szabad kapacitását mutató kijelző, ezzel a minősítési skálán
csak az egyes szintet érjük el, de a legkorszerűbb nyugat-európai
megoldások sem érik el a legmagasabb kategóriát. Tanulmányom részletes
útmutatásul szolgál egy - remélhetőleg az elkövetkező években
megvalósuló - egységes európai rendszer megtervezéséhez.
4. ábra: Valósidejű
útmenti tájékoztatás a parkolók szabad kapacitásairól PhD
hallgatóként fontos számomra, hogy a jövő hallgatóinak minél korszerűbb
és naprakészebb tananyagot adhassunk át, és olyan mérnököket képezzünk,
akik a mély elméleti tudáson túl széleskörű gyakorlati ismeretekkel
rendelkeznek. A világ
közlekedési szakembereinek, köztük tanszékünknek és nekem személyesen is
a célom, hogy a jövő városaiban országútjain és autópályáin a
közlekedés energiahatékonyabb, biztonságosabb és felhasználóbarátabb
legyen. Ehhez az út a valósidejű forgalomirányítási megoldásokon át
vezet, így én személyesen ezek tervezésében, illetve létrehozásában
szeretnék minél eredményesebben közreműködni. Mivel a közlekedés,
illetve annak minősége szinte mindenkit napi szinten érint, ezért nem
csekély az ezzel járó felelősség. Vízió a jövő közlekedésére vonatkozóan: Közlekedés 2030-ban és intelligens utazás. [S1] Zsolt Sándor, Effects of rainfall on the motorway traffic parameters. Acta Technica, 2013 (kiadás alatt, várható megjelenés: 08/2013) [S2] Sándor Zsolt, Esőzés hatása a hazai autópályák forgalmi jellemzőire. Közlekedéstudományi Szemle, Budapest (kiadás alatt, várható megjelenés 2013. augusztus) [S3] Sándor Zsolt - Nagy Enikő, Overtaking ban for heavy goods vehicle in Hungary on the national motorway network. Pollack Periodica, Volume 7, Number 1/April 2012 [S4] Sándor Zsolt - Nagy Enikő, Nehéz tehergépjárművek előzési tilalma a hazai gyorsforgalmi úthálózaton. Közlekedéstudományi Szemle, 2011. 4. sz. [S5] Sándor Zsolt - Nagy Enikő, Intelligent Truck Parking on the Hungarian Motorway Network, Pollack Periodica, Volume 7, Number 2/August 2012 [S6] Sándor Zsolt - Nagy Enikő, Intelligens tehergépjármű parkolás irányítási rendszer a hazai gyorsforgalmi úthálózaton. Közlekedéstudományi Szemle, 2011. 4. sz. Témához kapcsolódó további saját publikációk: [S7] Sándor Zsolt – Dr. Csiszár Csaba, Integrált informatikai rendszerek a hazai gyorsforgalmú úthálózaton. Közlekedéstudományi Szemle, 2010. 3. sz. [S8] Sándor Zsolt – Dr. Csiszár Csaba, Development stages of intelligent parking information systems for trucks. Acta Polytechnica Hungarica, 2013 (kiadás alatt) [S9] Sándor Zsolt – Dr. Csiszár Csaba, Role of Integrated Parking Information System in Traffic Management. International Journal for Traffic and Transport Engineering, 2013 (kiadás alatt) [S10] Sándor Zsolt – Dr. Csiszár Csaba, Integration of Parking Information Systems into Traffic Management.
European Platform of Transport Sciences (EPTS): X. European Transport
Congress in Budapest, 8-9 November 2012, Budapest, Hungary, ISBN:
978-615-5298-00-4 93-99. old.
Videók, animációk Rövid animáció az intelligens közlekedési rendszerekről Videó az autópályák dinamikus forgalomszabályozásáról Városi forgalomszabályozás (videó) Elektronikus útdíjfizetési rendszerek (animáció); Tehergépjármű flottairányító és útvonal-menedzsment rendszer (videó) Elektronikus jegyrendszerek a közösségi közlekedésben (videó) Parkolási információs rendszer (videó) eCall segélyhívó rendszer működése és animáció
Cikkek, leírások, esettanulmányok Intelligens közlekedési rendszerek a Wikipedián (angol) Villamosok előnyben részesítése a Nagykörúton Budapesti eljutási időket jelző rendszer Intelligens forgalmi előrejelzés (angol) IBM forgalomirányítási stratégia (angol) Intelligent transport, How cities can improve mobility (angol) The Case for Smarter Transportation (angol) Forgalmi menedzsmentről (angol)
Külső honlapok Az Állami Autópálya Kezelő Zrt. honlapja Az ITS Világkongresszus honlapja A Magyar Közút Zrt. honlapja Valósidejű parkolásszabályozás San Franciscóban Európai Bizottság, Közlekedési Főigazgatóság
[1] Billy Williams, (2004), INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEMS, in Sustainable Built Environment, [Eds. Fariborz Haghighat, and Jong-Jin Kim], in Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS), Developed
under the Auspices of the UNESCO, Eolss Publishers, Oxford ,UK,
[http://www.eolss.net] [Retrieved January 31, 2013]
[2] http://index.hu/tech/2013/02/17/a_google_a_kormany_atvetelere_keszul/
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Google_driverless_car
Várható impakt, további kutatás
Saját publikációk, hivatkozások,
linkgyűjtemény
Saját publikációk (a linkre kattintva a publikációk letölthetőek):
Linkgyűjtemény
Hivatkozások: