Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

Dálniční informační systém na dálnici D5 a D47 a nový dálniční informační systém SOS

Automa 5/2000

Ing. Jiří Bartoň, Spel spol. s r. o.,
Ing. Bořek Vích, ControlTech spol. s r. o.

Dálniční informační systém na dálnici D5 a D47 a nový dálniční informační systém SOS

Spoluautor článku Ing. Jiří Bartoň z firmy Spel je členem prezidia – užšího vedení Sdružení pro dopravní telematiku ČR (SDT ČR, www.telematika.cz). Členem tohoto sdružení je mj. i firma Spel.

Předkládaný příspěvek má tři samostatné části, které pojednávají o dálničním informačním systému (DIS) na dálnici D5, o zpracované studii připravovaného DIS na dálnici D47 a o nově vyvinutém dálničním informačním systému SOS.

DIS na dálnici D5
Dálniční informační systém na dálnici D5, vybudovaný v roce 1997, je prvním a do dnešního dne také jediným realizovaným DIS na dálnicích a rychlostních komunikacích v ČR. Jeho hlavním úkolem je regulovat pohyb dopravních proudů na dálnici v úseku od křižovatky Mlýnec k celnici Rozvadov. Zvláštní důraz je přitom kladen na možnost regulovat kamionovou dopravu do celního prostoru odkláněním kamionů na odstavné parkoviště Kateřina. Další důležitou funkcí DIS je podávat řidičům informace o sjízdnosti a klimatických podmínkách v konkrétním úseku dálnice. Tato funkce je obzvlášť užitečná v úseku mezi mimoúrovňovými křižovatkami (MÚK) Mlýnec a Kateřina, kde dálnice obchází vrch Přimda v nadmořské výšce větší než 600 metrů. Tento úsek je známý jako místo s nadměrným výskytem srážek, náhlých poklesů teploty a hustých mlh. Neméně důležitou funkcí DIS je podávat řidičům informace o mimořádných situacích na dálničním úseku a přilehlém odstavném parkovišti. To znamená informovat řidiče o koloně vozidel, o nehodě, o probíhající práci spojené s údržbou dálnice nebo o jiném omezení plynulosti dopravy na trase před řidičem.

Vlastní informační systém se skládá z několika hardwarových a softwarových celků. Mezi hardware nepatří pouze počítače a pracovní stanice elektronického řídicího systému s jejich rozváděči, ale i portálové konstrukce s proměnnými světelnými značkami, měnitelné značky z trojbokých otočných hranolů, světelná signalizace na odstavném parkovišti, dopravní detektory a meteorologické stanice. Vstupními informacemi DIS jsou signály o hustotě a plynulosti silničního provozu ze zmíněných dopravních indukčních detektorů, dále meteorologické informace ze systému meteorologických stanic a informace zadávané pomocí nadřazené počítačové sítě. Výstupem jsou stavy na proměnných světelných značkách a dodatkových tabulkách, umístěných na portálech nad každým jízdním pruhem i na proměnných hranolových značkách a na návěstidlech pro kamiony.

Z hlediska hierarchie řízení je DIS navržen jako dvojúrovňový systém. Základní úroveň řízení tvoří síť patnácti pracovních stanic a vrstva ovládání a monitoringu je tvořena řadou počítačů propojených sítí Ethernet. Pracovní stanice jsou realizovány průmyslovými programovatelnými automaty řady SLC-500 firmy Rockwell Automation (Allen-Bradley) s procesory 5/04. Úkolem pracovních stanic je řídit jednotlivé značky a sbírat informace o dopravní situaci. Jednotlivé stanice spolu komunikují po optické průmyslové síti DH+. Jedna ze stanic je stanicí hlavní – nadřízenou. Je napojena na síť Ethernet a vyšší ovládací vrstvy systému. Podle informací získaných z této sítě i podle předem zadaných algoritmů a zvoleného režimu určuje nastavení příslušných symbolů na značkách. Tyto informace zapisuje do ostatních pracovních stanic, které značky přímo ovládají. Zpět od těchto stanic dostává hlášení o vykonání povelu nebo o případné poruše. Pro spojení pracovních stanic byla zvolena kruhová optická síť. Proto jsou systémy SLC-500 osazeny komunikačními moduly firmy Phoenix Digital (OLC-DPR-13) s komunikační rychlostí 57,6 kBd. Jako přenosové médium sítě byl použit optický plně dielektrický kabel AT&T Loose Tube 8 × 9/125.

Obr. 1.

Nadřazenou úroveň tvoří síť počítačů s operačním systémem Windows NT a implementovaným monitorovacím a ovládacím softwarem SpelView (vizualizační produkt firmy Spel). Jeden z počítačů pracuje jako server a komunikuje se sítí počítačů i se sítí pracovních stanic (SLC-500). Ostatní počítače získávají potřebné údaje z jeho databáze. Ze všech pracovišť je možné po zadání příslušného hesla dálkově ovládat značky, měnit režimy provozu, ručně zadávat údaje o údržbě a nehodách, vkládat meteorologické informace, posílat krátké zprávy ostatním pracovištím atd.

Systém je složen ze dvou přehledových obrazovek, z nichž je možné přecházet na další podřízené obrazovky a okna pro nastavení parametrů a dalších údajů.

První z přehledových obrazovek znázorňuje dálniční úsek se dvěma sloupci značek pro oba směry. Jeden ukazuje skutečné nastavení symbolu na značce a druhý doporučené symboly generované algoritmem řízení. V pravé části obrazovky se nachází okno s přehledem základních meteorologických údajů (dohlednost, teplota vzduchu a povrchu vozovky, signalizace vodních srážek a náledí) a pod ním lišta s tlačítky pro přechod na nastavovací, informační a systémové obrazovky. Jestliže se některý úsek dálnice udržuje nebo se zde stala nehoda, je tento stav signalizován nápisem na příslušném místě dálnice. Vedle každého úseku, na němž jsou umístěny indukční smyčky, je tabulka naměřených hodnot (zvlášť pro každý jízdní pruh). Podle průměrné rychlosti se na příslušném úseku mění barva jízdního pruhu.

Druhá hlavní obrazovka znázorňuje tzv. odpočívku. Stejně jako na předchozí obrazovce, i zde je zobrazen skutečný stav každé značky a současně doporučený stav podle algoritmu řízení. Dále zde jsou údaje o počtu vozidel na parkovišti (celkový počet, rozdělení na TIR 1 a TIR 2 připravené k odjezdu a zbytek vozidel), informace z indukčních smyček před celnicí, informace o zaplnění odstavného pruhu dálnice, o průměrné rychlosti odbavování apod. Všechny informace se v požadovaném intervalu archivují pro pozdější statistické zpracování, popř. pro zobrazení v podobě grafu.

DIS na dálnici D47
Projekt dálničního informačního systému dálnice D 47, resp. její přibližně 35km příhraniční části (v úseku mezi Bílovcem a státní hranicí) vychází ze systému DIS D5. Je koncipován jako kompaktní celek technických prostředků, který umožňuje pružně reagovat na aktuální dění na dálnici, a tak předcházet a zamezovat dopravním kolapsům. Mezi jeho hlavní úkoly patří řízení rychlosti provozu, sběr údajů o dopravě, odklon dopravy na MÚK Bílovec a MÚK Klimkovice (na silnici I/47) při uzavření dálničního tunelu Klimkovice atd. Dálniční provoz bude optimalizován s ohledem na nejrůznější faktory, jakými jsou např. hustota dopravního proudu, nehody, údržba, uzávěry, dopravní situace v Ostravě, plynulost odbavování osobní a kamionové dopravy na celnici, dopravní a technologická způsobilost v dálničním tunelu, klimatické a povětrnostní vlivy aj.

Dálnici, a tedy i DIS lze rozdělit do tří vzájemně provázaných logických celků. Prvním z nich je úsek Bílovec – Rudná, jehož součástí je dálniční tunel. DIS v tunelu bude umožňovat operativní pomoc při řešení plánovaných uzavírek (uzavření jedné tunelové roury nebo při haváriích obou tunelových trub), při přesměrování dopravního proudu z jednoho dálničního pásu do protisměru, popř. při uzavírkách celého úseku mezi křižovatkami, v němž tunel leží. Rychlost omezuje DIS sám na základě informací z dopravních detektorů nebo na základě ruční žádosti operátora.

Dalším relativně samostatným úsekem je spojení Rudná – Hrušov. Specifickým rysem tohoto úseku jsou značná dopravní zatížení, která jsou v návrhovém období odhadována na 40 až 70 tisíc vozidel za 24 hodin. Hlavním úkolem DIS v této části bude operativní omezování rychlosti vozidel jedoucích po dálnici. To se bude dít buď plně automaticky na základě informací z dopravních detektorů, nebo na základě ruční žádosti operátora, popř. na základě návazností na plánovaný řídicí a informační systém území města Ostravy.

Posledním úsekem je příhraniční trasa Hrušov – Bohumín – Věřňovice se dvěma hraničními přechody. Silniční přechod Starý Bohumín – Chalupki bude před zprůjezdněním celého tahu D47 na české i na polské straně jediným hraničním přechodem. Současně s otevřením dálnice na polském území bude zprůjezdněna zbylá část D47 na našem území s celnicí a dálničním hraničním přechodem.

Stručná charakteristika plánovaného systému
Vstupními informacemi pro DIS D47 budou údaje z jednotlivých operátorských pracovišť, pracovních stanic na tělese dálnice, informace přenášené z řídicího dispečinku tunelu a z integrovaného systému města Ostravy, popř. další informace vstupující do DIS D47 z počítačové sítě a hlavního serveru. Vstupními informacemi pracovních stanic budou signály vypovídající o hustotě a plynulosti silničního provozu z dopravních detektorů, alarmová hlášení o nadrozměrných nákladech, meteorologické informace z meteorologických čidel v klimaticky a povětrnostně krizových úsecích, alarmová hlášení o poruchách jednotlivých zařízení, nejrůznější technologické údaje aj.

Mezi výstupní informace DIS D47 budou patřit informace zobrazené na monitorech jednotlivých operátorských pracovišť, povelové informace do řídicích stanic, aktuální přehledové schéma celého úseku dálnice na velkoplošné projekční stěně, informace přenášené do řídicího dispečinku tunelu a do integrovaného systému města Ostravy, popř. další možné údaje přenášené do jiných systémů.

Výstupními informacemi pracovních stanic budou přímé povelové signály nastavující dopravní značení (proměnné světelné značky a dodatkové tabulky, proměnné hranolové značky, světelná návěstidla), popř. i jiné zobrazovací nebo akční členy.

Obr. 2.

Komunikace
DIS D47 bude využívat několika typů komunikace. Síť Ethernet připojí objekty SSÚD a PČR v Ostravě k hlavnímu serveru DIS a současně k ostatním systémům. Obdobná síť bude spojovat pracovní stanice umístěné podél tělesa dálnice s hlavním serverem DIS na SSÚD Ostrava. Pro přenos dat mezi stanicemi a k nim příslušejícími periferiemi je plánováno použít sériovou průmyslovou linku Remote I/O.

Tunel na trase dálnice bude mít vlastní řídicí systém pro ovládání svých technologických zařízení. Přesto bude uživatelsky nedílnou součástí DIS D47. Komunikace s DIS je plánována na dvou úrovních. Na úrovni hlavních dispečinků (v objektu SSÚD Ostrava) budou oba řídicí systémy propojeny sítí Ethernet. Kromě toho budou datovou linkou propojeny i vlastní pracovní stanice obou systémů (tunelu a řídicí stanice DIS na tělese dálnice), a to buď sítí Ethernet, nebo sítí ControlNet. Alarmové stavy budou navíc přenášeny jako přímé, binární signály.

Čtyři vodohospodářské objekty (čerpací stanice povrchových, spodních a záplavových vod), které se nacházejí v blízkosti dálnice, budou také připojeny do DIS. Kapacita datových linek DIS je taková, že umožní připojit systémy uvedených objektů. Vyhodnocení informací bude součástí technologických informací DIS na zvláštních obrazovkách jednoho z operátorských pracovišť na SSÚD Ostrava (pod jednotným softwarem). Současně se počítá s využitím datových tras pro připojení dalších objektů technologického a zabezpečovacího zařízení dálnice, které dosud nebyly projektově dořešeny (např. zařízení pro rozstřik solanky na mostech atd.).

Obdobně jako na D5, i zde se počítá se záchytným parkovištěm před hraničním přechodem. Parkoviště nákladních automobilů bude vybaveno pracovní stanicí pro ovládání měnitelných dopravních značek a pro monitorování zaplněnosti a pohybu nákladních automobilů po parkovišti. Bude možné připojit i operátorské pracoviště pro komunikaci s celnicí a plně automaticky odbavovat nákladní automobily, včetně jejich třídění.

Obr. 3.

Dálniční informační systém SOS
Dálniční informační systém SOS je nejnovější produkt vyvinutý firmou Spel pro použití v dopravě. Jde o plně digitální systém, který umožňuje hlasové a datové spojení. Kompletně je produktem českých firem. Hlavním kooperantem vývoje a výroby je firma TTC Tesla Telekomunikace. Celý systém se skládá z jednotlivých elektronických hlásek SOS, umístěných na tělese dálnice. Odtud umožňuje uskutečnit pomocí tlačítka na čelním ovládacím panelu hlasové spojení osoby s dispečerem příslušného DO PČR. Pro potřeby údržby je hláska SOS vybavena neveřejným tlačítkem pro přímé volání dispečera SSÚD. Hláska je mikroprocesorem řízené zařízení, které disponuje určitým počtem vstupů, výstupů a datovým rozhraním. Navíc je možné každou hlásku individuálně přizpůsobit konkrétnímu místu použití v návaznosti na okolní monitorované nebo ovládané technologie. V základní variantě je hláska SOS vybavena vstupy pro hlídání přítomnosti silového napájení, stavu baterií, mechanické uzavřenosti a samotné funkčnosti hlásky, včetně komunikačního připojení do systému. Hláska je rovněž vybavena výstupními signály pro vyzvánění, sirénu, noční podsvícení ovládacího panelu, zapínání světelné signalizace, změnu proměnného dopravního značení atd. Komunikační rozhraní (v současnosti realizované jako RS-232) umožňuje připojit nejrůznější zařízení na tělese dálnice. V úvahu přicházejí systémy automatického sčítání a vyhodnocení dopravní zátěže, meteorologické systémy, systémy proměnného dopravního značení aj. Zatím byl takto vyzkoušen přenos meteorologických dat ze systému SHN 03 českého výrobce, Ing. Jan Halámek – Elektronika pro dopravní inženýrství.

Základem komunikace systému SOS se stal digitální spojovací systém TTC 2000. Je to systém s otevřenou architekturou, který je po stránce hardwaru i softwaru řešen důsledně modulárně. Řízení systému je decentralizováno až na úroveň základních jednodeskových modulů. Modularita systému umožňuje pružnou a rychlou modifikaci systému podle požadavků zákazníka v širokém okruhu aplikací (pobočková ústředna, dispečerský a řídicí systém, síť virtuálních ústředen, integrovaná digitální soukromá síť, koncentrátor, přístupové sítě – integrovaný záchranný systém a další). Koncepce softwaru systému TTC 2000 dovoluje využít jednu ústřednu pro více uživatelů při plném oddělení provozu i tarifování, stejně jako jednomu uživateli využít v síti více ústředen TTC 2000, které se chovají jako jedna ústředna se společným dohledem a spojovatelkou. Systém spolupracuje na všech standardizovaných rozhraních a se všemi signalizacemi veřejných i soukromých sítí v ČR a SR. Digitální metalické i optické trakty je možné ukončit přímo v ústředně TTC 2000 bez speciálních přenosových linkových zakončení.

Pro ovládání a dohled nad informačním systémem SOS jsou vybudována dispečerská pracoviště. Jejich počet není v zásadě omezen a liší se pravomocemi možných zásahů do systému. Podle funkce jednotlivých dispečerů jsou tato pracoviště také vybavena. Nejzákladnější výbavou je dispečerský pult s telefonem, který je určen pro pracoviště dispečera PČR. Toto pracoviště je určeno výhradně pro telefonický styk dispečera DO PČR s osobami pohybujícími se po tělese dálnice. Dispečer vykonávající službu má na displeji operátorského pultu k dispozici základní informace o stavu systému a jednotlivých hlásek. Maximální výbavou je počítačové pracoviště s dispečerským pultem nebo telefonním přístrojem. Pult nebo telefon jsou určeny pro telefonické spojení. Počítačem lze konfigurovat přenosový systém, vyhodnocovat a zpracovávat vstupní údaje systému a archivovat veškerá data, včetně zásahů jednotlivých operátorů a stavových zpráv, ovládat periferie, řídit přenos dat mezi dalšími systémy atd.

Uživatelské operátorské prostředí (vizualizace) je na počítači realizováno systémem SpelView, který pracuje pod operačním systémem Windows 95, Windows 98 nebo Windows NT. Program je navržen tak, aby poskytoval obsluze ucelený přehled o stavu dálničního informačního systému SOS a o všech připojených periferiích bez zbytečného listování množstvím obrazovek. Celý systém se ovládá pomocí myši a z klávesnice se zadávají pouze číselné údaje a přihlašovací hesla. Je-li dálniční informační systém SOS připojen na veřejnou telekomunikační síť, umožňuje prostřednictvím této linky dálkově dohlížet na chod a stav systému a připojených periferií.

Hlavní funkce DIS SOS
Stlačením přístupového vyzváněcího tlačítka POLICIE lze volat dispečera PČR, stlačením neveřejného servisního tlačítka se lze dovolat správci systému. Hlasová a datová komunikace jsou vedeny duplexně. Hovory z hlásky SOS lze přesměrovat k jinému dispečerovi nebo i k jinému účastníkovi z veřejné jednotné telefonní sítě. Tato funkce je potřebná k propojení na integrovaný záchranný systém. Je možné realizovat i konferenční hovory nebo hovory tzv. zaparkovat. Systém má též funkci skupinového vyzvánění a lze vyzvonit jednu nebo více hlásek SOS. Dohled nad celým provozovaným úsekem hlásek SOS je možné předat jinému dispečerovi nebo jiné ústředně TTC 2000. Systém může snímat až šestnáct nezávislých hladinových signálů a v datové podobě je přenést k dispečerovi a ovládat až osm nezávislých kontaktů povelem z dispečerského pracoviště. Datový přenos je realizován prostřednictvím rozhraní RS--232/RS-422. K dispozici je přímé komunikační rozhraní pro připojení do nadřazeného řídicího systému. Samozřejmostí je vnitřní testování funkčnosti a integrity systému.

Tab. 1. Základní parametry stavby dálnice D5

Délka dálničního úseku 15 km
Proměnné dopravní značení 44 proměnných značek
Meteorologické stanice 6 stanic firmy Vaisala
Dopravní detektory 5 ks
Pracovní stanice 15 ks (600 I/O)
Počítačová síť 5 ks (rozloha sítě 35 km)

Tab. 2. Základní parametry stavby dálnice D47

Dálniční úsek 35 km
Dálniční tunel jeden v délce 1 080 m
Křižovatky 8 mimoúrovňových křižovatek
Proměnné dopravní značení 180 proměnných značek
Dopravní detektory 25 ks
Řídicí stanice 25 ks
Počítačová síť 10 ks

Spel spol. s r. o.
Havlíčkova 822
280 00 Kolín
tel.: 0321/74 21 11
fax: 0321/74 21 55
www.spel.cz

ControlTech spol. s r. o.
Třídvorská 1371
280 00 Kolín
tel.: 0321/74 20 11
fax: 0321/74 20 22
www.controltech.cz

Rockwell Automation spol. s r. o.
Nad Vršovskou horou 88/4
101 00 Praha 10
tel.: 02/67 10 74 13
fax: 02/67 10 74 15
www.rockwellautomation.com

Literatura:

[1] BARTOŇ, J. – KREJČOVÁ, P.: Návod k údržbě a obsluze DIS D5. Archiv SPEL. Kolín 1997.

[2] BARTOŇ, J. – HAJOŠ, M.: Dálniční informační systém na dálnici D5. In: Sborník ITS ’99, Praha.

[3] HRNČÍŘ, R.: Dálnice D47, úsek Bílovec – Bohumín. Studie ŘSD ČR. Brno 1998.

[4] BARTOŇ, J.: Dálniční informační systém. Studie ŘSD ČR. Brno 1998.

[5] BARTOŇ, J.: Dálniční informační systém SOS. Archiv SPEL a TTC. Kolín a Praha 1999.

[6] BARTOŇ, J.: Od DIS D5 k DIS D47 a nový dálniční informační systém SOS. In: Sborník Šance pro dopravu ve městech, Brno 2000.