Přeskočit navigaci
Naše znalosti Vaším zdrojem

Řízení dopravního proudu v hrdlech na D a R pomocí ITS

Mgr. Marek Ščerba, Ing. Martin Smělý (FAST VUT Brno)

V době, kdy mobilita je pro většinu lidí součástí života, je potřeba vytvářet vhodné prostředí k naplňování cílů a představ všech cestujících. V současné době můžeme říci, že jednotliví cestující si navzájem při cestování konkurují. Se vzrůstajícím počtem osobních automobilů nastává situace, kdy se mnoho lidí rozhodne vyrazit ve stejnou dobu za podobným cílem, čímž každému z nich naroste jeho cestovní doba. Proto celá společnost hledá nejrůznější řešení, jak s neustále vzrůstající intenzitou dopravy může dosáhnout spokojenosti co nejvíce uživatelů silnic i přes omezenou kapacitu komunikací.

Současná předpověď pro evropskou úroveň dopravy očekává průměrné zvýšení výkonnosti přepravy v Evropě asi o 2 % za rok pro následujících dvacet let. Bližší pohled ukazuje, že zvýšení ve významných úsecích dopravní sítě (např. ve vyšší síti) bude v průměru dokonce ještě vyšší, a to až o 4 %. V mnoha případech tyto významné úseky silniční infrastruktury dosáhly svých kapacitních limitů. Další jejich rozšiřování je finančně náročné a rovněž problematické v ohledu na životní prostředí.

Z tohoto důvodu jsou vyvíjeny nové technologie, koncepty a mění se přístupy pro jejich optimalizaci a udržitelnost vůbec.

V této souvislosti je aplikace telematiky nevyhnutelná, protože pohyby dopravních prostředků v rámci dopravní infrastruktury podléhají novým řídicím mechanismům a předpisům. Pokud chceme efektivně řídit dopravní proud pomocí inteligentních dopravních systémů, měli bychom se v první řadě zamyslet nad tím, co to dopravní proud skutečně je a poznat jeho zákonitosti a náležitosti. Zkoumání dopravního proudu je aktuálním a zajímavým problémem a může vést k rychlým a účinným praktickým aplikacím. Základní důvody zvýšeného zájmu o teorii dopravního proudu jsou tyto:

  • Všeobecně rostoucí dopravní intenzity zvyšují zatížení dopravní sítě do nepříznivých hodnot a posouvají využití dopravních cest směrem k maximálním kapacitám. Vzrůstá požadavek na účinné řízení a ovlivňování dopravního proudu, a to není možné bez poznání jeho zákonitostí.
  • Zvyšuje se dostupnost přiměřeně výkonné výpočetní techniky, která umožňuje simulaci v reálném čase a zobrazení výsledků v pochopitelné a názorné podobě.
  • Hardwarový pokrok směřuje k tzv. „inteligentním dopravním (telematickým) systémům“; je nutné vytvořit pro ně funkční a spolehlivý software založený na důkladném poznání jevů v dopravním proudu.
  • Automatizované řízení se začíná prosazovat už i do jednotlivých vozidel, např. systémy ACC (Adaptive Cruise Control), ADR (Automatic Distance Regulation) – inteligentní tempomat, což se blíží podmínkám počítačové simulace převedené do reality.
  • Dopravní proud (podobně jako jiné nelineární dynamické systémy) je jev definovaný jednoduchými pravidly a přitom složitý a pestrý.

Pohyb vozidel v dopravním proudu je z hlediska reálného dopravního provozu tou nejjednodušší dopravní situací, se kterou se můžeme setkat. Jde v základním případě o proud vozidel v pouhém jednom jízdním pruhu, kde vozidla musejí zachovávat pořadí. Přestože jsou dlouhodobě známy základní podmínky, které tuto situaci definují, děje probíhající v dopravním proudu jsou doposud málo prozkoumány a poskytují široké pole pro další poznávání. Ukazuje se, že neplatí všeobecně přijímaná představa, že dopravní proud je v ustálenému stavu, který dostatečně vystihují průměrné hodnoty základních veličin, a všechny odchylky od průměru mají původ v odlišných charakteristikách vozidel a řidičů, které lze popsat pravděpodobnostními funkcemi. Naopak se rýsuje, že velká část odchylek a kolísání je nevyhnutelným důsledkem vztahů mezi jednotlivými vozidly v dopravním proudu. Hlavně při vyšších hustotách vykazuje dopravní proud nelineární dynamiku chování.

Při vyšším počtu proudů se celý proces dále komplikuje a vykazuje nové vlastnosti. Ukazuje se však, že stále obsahuje obecné rysy a zákonitosti, které lze sledovat a ovlivňovat.

V současnosti se v České republice využívá síť pozemních komunikací v délce přes 55 000 km, z toho na dálniční síť připadá 635 km a na síť rychlostních komunikací 286 km. Při stoupajících intenzitách, hlavně na dálnicích a silnicích I. třídy, se charakter provozu vzdaluje volnému dopravnímu proudu a zvyšuje se podíl, kdy se jednotlivá vozidla v dopravním proudu intenzivně ovlivňují, a tím dochází k častějším střetům mezi jednotlivými vozidly.

V roce 2006 se na dálniční síti ČR stalo 5 800 nehod, z toho jenom na dálnici D1 bezmála 4 000 nehod. Pokud vezmeme v úvahu fakt, že každá nehoda způsobí zdržení přijíždějícího dopravního proudu, dojdeme k možnému vyčíslení ztrát způsobených kongescemi.

Dalším faktorem způsobujícím tvorbu kongescí je na českých silnicích, řekněme, neukázněnost nebo nevědomost řidičů. Mnozí z nich v hustém provozu „křižují“ mezi pruhy, a tím intenzivně ovlivňují jiné účastníky silničního provozu, kteří musí reagovat na jejich chování regulací rychlosti. Tím je dopravní proud disharmonizován a každý další řidič za nimi je nucen reagovat bržděním. Tento jev může v hustém provozu vyvolat kolizní situace nebo tvorbu kolon.

Další příčinou tvorby kongescí jsou zúžená místa v dopravě, tzv. hrdla. Oficiálně řečeno, zúžené místo znamená určitou situaci na komunikaci nebo v její blízkosti, nebo fyzické omezení komunikace způsobující omezení kapacity prostupnosti ve směru před nebo za danou lokalitou. Už sám tento fakt tvorbu kongescí a kolon vytváří, avšak velice důležitým faktorem je i nedostatečná informovanost řidičů, jak se mají v daných situacích chovat. Identifikujeme tři základní typy zúžení:

1. Vizuální vlivy na řidiče

V tomto případě je chování řidiče ovlivněno určitým druhem vizuálního vjemu a může zahrnovat:

  • Rozptylující vlivy okolo silnice, které odvádějí pozornost řidiče od řízení.
  • Omezená boční viditelnost – řidiči obvykle zpomalují v úsecích, kde jsou postranní bariéry příliš blízko jízdních pruhů nebo tam, kde stojí u kraje porouchané vozidlo.
  • “Okukování” nehod apod.

2. Náhlé změny v uspořádání dálnice

Stoupání nebo ostré zatáčky mohou být příčinou zpomalení řidičů – ať již kvůli bezpečnosti nebo proto, že jejich vozidlo jede ve stoupání pomaleji.

3. Manévry při sjíždění se vozidel

Tento druh zúžení má nejvýraznější vliv na dopravní proud. Zúžení typu 3 jsou způsobena nějakým druhem fyzického omezení nebo blokováním silnice, což vede k tomu, že se vozidla sjíždějí do dalších jízdních pruhů. To, jak výrazně takové zúžení ovlivňuje dopravní proud, záleží na počtu vozidel, která se musí takto sjet do určitého prostoru ve stanoveném čase. Zúžení typu 3 zahrnují:

Místa, kde jízdní pruh zaniká. „Snížení počtu jízdních pruhů“, ke kterému někdy dochází v pracovních zónách, nebo na nadjezdech.

Události blokující jízdní pruh (například práce na silnici, nehody, nečistoty atd.).

Místa, kde musí doprava křižovat několik jízdních pruhů, aby se vozidla dostala na nájezdy a ze sjezdů (hovoříme o „proplétání“).

Doprovodný obrázek ke zúžení typu 3

Návrh na řešení problému hrdel pomocí ITS

Při vývoji nového ITS systému se chceme zaměřit právě na místa, kde dochází k manévrům při sjíždění vozidel do nižšího počtu pruhů, tzv. „zipu“.

Podívejme se na problematiku zipu na českých silnicích podrobněji.

Problémem je chování řidičů, a zejména v České republice, způsob řazení při snížení počtu jízdních pruhů. Čeští řidiči si nemohou na typ řazení do zipu zvyknout, protože ani v minulosti se tímto způsobem neřadili. Ve starších vyhláškách o pravidlech v silničním provozu byla zakomponována přednost vozidla jedoucího v pravém jízdním pruhu před vozidlem jedoucím v levém jízdním pruhu. Většina řidičů stále zmíněné pravidlo dodržuje, a proto často dochází ke vzniku nehodového místa v místě snížení počtu jízdních pruhů na komunikacích. Tyto situace vznikají zejména na směrově rozdělených komunikacích například při uzavírkách jednoho jízdního pruhu na dálnicích a na rychlostních komunikacích. Pravidlo jízdy vozidel typu „zip“ v jízdních pruzích v místě, kde se mění počet jízdních pruhů, se v současné době na českých silnicích příliš nedodržuje, ačkoliv je v zákoně o provozu na silničních komunikacích tento způsob popsaný.

Viz citace Zákona 361/2001 o provozu na pozemních komunikacích v platném znění, §12 odstavec 5:

Přejíždět z jednoho jízdního pruhu do druhého smí řidič jen tehdy, neohrozí-li a neomezí-li řidiče jedoucího v jízdním pruhu, do kterého přejíždí; přitom musí dávat znamení o změně směru jízdy. Při souběžné jízdě umožní řidiči vozidel jedoucích v průběžném pruhu řidičům vozidel do tohoto pruhu přejíždějících z pruhu, který přestal být průběžným, vjet tak, aby se vozidla jedoucí v průběžném pruhu a vozidla do něho přejíždějící mohla řadit střídavě po jednom do jízdního proudu průběžného pruhu. Tam, kde se dva jízdní pruhy sbíhají v jeden, aniž by bylo zřejmé, který z nich je průběžný, nesmí řidič jedoucí v levém jízdním pruhu ohrozit řidiče jedoucího v pravém jízdním pruhu.

Tento odstavec zákona je značně složitý a komplikovaný a věty v něm uvedené lze dokonce chápat i protichůdně. Proto bude v rámci projektu VaV „CONGMAN – Efektivní řízení DP při kongescích na D a R pomocí ITS“ navržena změna tohoto odstavce; bude přeformulován, případně doplněn obrázkem.

Při vývoji systému aktivního managementu zipování je zpočátku žádoucí dané situace při sníženém počtu pruhů modelovat. Použit je mikroskopický modelovací software S-Paramics založený na psychologicko-fyzikálním modelu. Model bere do úvahy fyziologická omezení řidiče, tedy aby chování předcházejícího vozidla vyvolalo u řidiče následujícího vozidla odezvu, musí změny dosáhnout určité, předem stanovené, úrovně.

Součástí celého systému bude rovněž CCTV kamera, která bude neustále monitorovat a nahrávat chování dopravního proudu pro verifikaci účinnosti celého systému. Data budou pořízena před a po spuštění systému a následně budou vyhodnocena.

Schéma systému

Celý systém bude založen na principu:

  • Malá intenzita provozu → plynule se ihned zařaď do proudu průběžného.
  • Velká intenzita provozu → zůstaň v proudu co nejdéle, až poté se plynule zařaď.

Řidičům budou k dispozici velké diodové (halogenové) šipky, které je budou navádět v ideálním místě přímo k zařazení.

Podobný systém byl testován ve Spojených státech a vykazoval až 10 % zlepšení chování dopravního proudu v postižených místech. V současné době není v Evropě podobný systém vyvinut, a tím pádem využíván.

Na závěr jen můžeme říci, že zavádění telematických aplikací na řízení dopravního proudu na dálnicích je stěžejním úkolem ekonomicky uvažujících správců komunikací.

V době, kdy na komunikacích přibývá vozidel, je důležité co nejefektivnější využívání stávající kapacity silnic. S tímto ohledem je každé zavedení inovativních telematických aplikací, které přispějí alespoň malým dílem ke snížení cestovních dob, přínosným.

poslat e-mailem tisknout
Publikováno: 23.8.2008  |  Aktualizace: 4.12.2008  |  Přečteno: 2387 ×


 

 

Tento výtisk byl pořízen ze stránek Centra dopravního výzkumu, v. v. i. - http://www.cdv.cz/

Copyright © 2012 Centrum dopravního výzkumu, v. v. i.

Název: Řízení dopravního proudu v hrdlech na D a R pomocí ITS
URL: http://www.cdv.cz/rizeni-dopravniho-proudu-v-hrdlech-na-d-a-r-pomoci-its/
Publikováno: 23.8.2008  |  Aktualizace: 4.12.2008