INTELIGENTNO UPRAVLJANJE PROMETOM I TRANSPORTOM

Zadaća inteligentnog upravljanja prometom i transportom

Vođenje prometnog toka (traffic control) i „inteligentno upravljanje prometom“ (integrated traffic and transport management) u ITS okruženju razlikuju se u pristupu, sadržaju i razini inteligencije. Termin upravljanje prometom ne obuhvata potpuno sadržaj izvornog termina traffic and transport management, no pojednostavljuje uporabu termina i izvedenice. Navođenje svih ključnih sadržaja „menadžmenta“ (planiranje,organiziranje, vođenje,kontrola) bilo bi nepraktično.

Upravljanje prometom (MT) određuje razinu usluge (prvenstveno brzina) kojom se ponuđeni prometni volumen (PV) može poslužiti na određenoj prometnici (mreži).

Brzina u mreži je određena općim izrazom

gdje je : brzina na mreži operativni kapacitet mrežnih elemenata prometni volumen upravljanje prometom vremenski okvir promatranja

Operativni kapacitet prometne mreže određen je razinom investiranja (Inv) ili izgrađenosti osnovne infrastrukture i kvalitetom upravljanja prometom (MT) tako da vrijedi

Inteligentno upravljanje prometnim tokom vozila i javnim prijevozom omogućuje povećanje operativnog kapaciteta uz davanje prioriteta određenim vozilima (javnom prijevozu, žurnim službama). Operativni kapacitet u realnosti nije statička nego dinamička veličina.

Prijevozna potražnja (D) ovisit će o rasporedu aktivnosti (Akt) (gospodarskih, društvenih itd.) te o razini usluge koju pruža prometnica koja je zavisna o:- očekivanoj brzini- čekanjima- sigurnosti- ekološkim čimbenicima

Općenito vrijedi

1

Ako se promatra samo brzina ili vrijeme putovanja određenom dionicom (tp=l/v), tada je potražnja

Inteligentnim upravljanjem povećava se operativni kapacitet tako da vrijedi :

odnosno

Inteligentno upravljanje označava pristup, metode i tehnička pomagala koja omogućuju dinamičko prilagođavanje potražnje, adaptivno vođenje tokova i djelovanje žurnih službi u slučajevima incidenata.

Inteligentna vozila i inteligentne prometnice omogućuju bitno višu razinu mrežnih performanci i kvalitete usluge za krajnje korisnike u odnosu na dosadašnja vođenja prometnog toka sa „zelenim valom“ i regulacijom temeljem podataka prikupljenih od senzora

Ključne operativne zadaće su:- kontrola pristupa mreži- ublažavanje posljedica zagušenja na prometnicama i njihovim sučeljima prema

drugim modovima- rješavanje uskih grla zbog incidentnih događaja- postizanje zadovoljavajuće razine sigurnosti u prometu- prometna logistika specijalnih sportskih, političkih, verskih, zabavnih

događanja- kontrola nepovoljnih utjecaja na odvijanje prometnog toka (vremenske

neprilike, agresivna vožnja )- preraspodjelom modova prema korištenju učinkovitijih modova javnog

prijevoza

Nakon identifikacije i specifikacije potreba razrađuje se arhitektura sustava MT za određeni prostorno-vremenski obuhvat. Nakon detaljnog dizajna slijedi testiranje prototipa te implementacija cijelog sustava.

Važno je uočiti da vođenje prometnog toka (TFC) predstavlja samo jedan od podsustava upravljanja prometom u ITS okruženju ( ) tako da vrijedi :

To podrazumijeva da se klasična rješenja usmjerena na koordinaciju prometnih svjetala (semafora), kontrolu pristupa, prilagođavanje brzine, sigurnosne

2

razmake, itd. trebaju integrirati s drugim ITS podsustavima u funkcionalnom području .

Osim upravljanja tokovima vozila, MT sadrži upravljanje potražnjom, koordinaciju urgentnih službi, davanje prioriteta javnom prijevozu, upravljanje incidentnim situacijama i posebnim događajima (sportske manifestacije, politički skupovi, itd.)

Sprečavanje zagušenja i adaptivno vođenje toka vozila predstavlja jedno najznačajnijih područja primjene ITS-TM aplikacija. Za efektivno i efikasno vođenje prometnog toka potrebno je dublje poznavanje relevantnih veličina te načina prikupljanja i obrade stvarnovremenskih podataka kako bi se različitim oblicima distribucije informacija djelovalo na prometni tok.

Produbljeno poznavanje teorije prometnog toka i temeljnih načela vođenja kompleksnih sustava ključno je za razvoj brojnih ITS aplikacija, kako na autocestama i arterijama tako i na drugim dijelovima prometnog sustava.

4.2. Funkcionalno područje upravljanja prometom u ITS arhitekturi

U europskoj i američkoj ITS arhitekturi definirano je posebno funkcionalno područje upravljanja prometom MT (manage traffic). Prema europskoj KAREN-FRAME arhitekturi funkcionalno područje MT podijeljeno je u pet funkcija visoke razine koje su u pravilu kompleksne tako da se dekomponiraju u određeni broj funkcija niže razine.

Funkcije visoke razine za MT jesu :1. vođenje prometnog toka2. upravljanje incidentnim situacijama

3

3. upravljanje potražnjom4. pružanje meteoroloških informacija5. održavanje cesta

Opis funkcija više razine sastoji se od dvaju osnovnih dijelova:- pregledni prikaz svrhe funkcije- liste komponenata funkcije

Npr. Funkcija vođenja prometnog toka predstavljena je sljedećim jezičnim (shall language) opisom : „MT funkcija visoke razine pružat će resurse za vođenje prometnog toka vozila cestovnom mrežom, MT uključuje funkcionalnosti za vođenje gradskog i međugradskog prometa, resursi će omogućiti prikupljanje podataka o zauzimanju kapaciteta cestovne mreže i davanju prioriteta za određena vozila.“

Komponente funkcije vođenja prometnog toka su :- vođenje gradskog prometa- vođenje međugradskog prometa- vođenje prometa na mostovima i tunelima

Korištenje odgovarajućeg jezičnog formata omogućuje verifikaciju da je arhitektura kompletna i konzistentna te da funkcije sadrže željena funkcionalna svojstva. Funkcije visoke razine rijetko zadovoljavaju korisničke potrebe no uvijek zadovoljavaju zahtjeve nižih funkcija. Funkcije niže razine opisuju funkcionalnosti koje se dijele u niže funkcije tako da predstavljaju najnižu razinu funkcionalnosti u ovom funkcionalnom području. Opis funkcija niže razine sadrži četiri dijela:

- pregled i prikaz- lista ulaznih i izlaznih tokova podataka- detaljni funkcionalni zahtjev- lista potreba stakeholdera koje su zadovoljene tom funkcijom

Svi funkcionalni tokovi podataka (functional data flows) imaju nazive koji počinju dogovorenim slovnim kodom i slijede slobodnim tekstualnim opisom koji inicira sadržaj. Slovni kod zadovoljava pravila koja su definirana u ITS funkcionalnoj arhitekturi. Npr. tokovi podataka koji se odnose na pojedina funkcionalna područja počinju prvim slovima naziva tog područja:mt – manage trafficmffo – manage freight and fleet operationsmpto – manage public transport operations

Kada tokovi podataka povezuju funkcije u jednom funkcionalnom području s funkcijama drugog funkcionalnog područja, tada se koriste početna slova polaznog i dolaznog područja. Npr. tok podataka od funkcionalnog područja upravljanja javnim

4

prijevozom (mpto) prema funkcionalnom području upravljanja prometom (mt) imat će sljedeći oblik: mpto.mt_service_information

Tokovi podataka između terminatora odnosno aktera imaju vlastitu hijerarhiju i pravila pri određivanju naziva toka podataka :

pravilo 1. Nazivi tokova podataka između terminatora i jezge ITS-a počinju sa :- prema (to)- od (from)- prema/od (to/from)nakon čega slijedi puni naziv terminatora, npr:- od vozača- prema/od vozila

pravilo 2. Kada tok podataka povezuje funkciju s terminatorom ili njegovim akterom, tada je početno slovo „f“ nakon kojeg slijedi akronim terminatora za tokove od terminatora, odnosno početno slovo „t“ nakon kojeg slijedi akronim terminatora za tokove prema terminatoru;

pravilo 3. Tokovi podataka unutar funkcionalnog područja slijede različite konvencije kao što je :- t (inicijalni terminator)- slobodni tekstualni naziv- f (incijali terminatora). slobodni tekstualni naziv

Unutar funkcionalnog područja i funkcija visoke razine koriste se skladištenje podataka (data stores). Skladišta podataka imaju svoje nazive i brojčane oznake. Naziv indicira tip podataka koji je pohranjen. Brojčana oznaka sastoji se od dva broja gdje prvi broj označava broj funkcionalnog područja, a druga oznaka redni broj skladišta podataka određenog funkcionalnog područja.

Skladište podatka koristi se u funkcionalnom području upravljanja prometom. Ono sadrži zapise o svim aktivnostima održavanja koje će izvoditi uključivo i one koje još nisu završene. Podaci o skladištenju uključuju:

- lokaciju- tip opreme- tip kvara ili oštećenja- opis kvara ili oštećenja- vrijeme i datum održavanja

Podaci pokrivaju sve tipove opreme uključujući opremu ugrađenu u kolnik, opremu uz cestu i opremu na centralnim lokacijama.Zahtijeva se da svako skladište podataka sadrži mogućnost rada, odnosno upravljanja podacima , npr. kontrola upisa, kreiranje žurnala, itd. Komunikacijski zahtjevi vezani

5

za razmjenu podataka među različitim funkcijama definiraju se fizičkom arhitekturom.

4.3 Relevantne veličine prometnog toka koje se koriste u upravljanju prometom (MT)

U skladu s polaznom hipotezom da ITS koristi doprinose generičke teorije prometa i modele prometnog i transportnog inženjerstva, mogu se u kontekstu ITS-a promatrati sljedeće relevantne veličine za opisivanje prometnih tokova: 1. protok vozila 2. gustoća prometnog toka 3. brzina prometnog toka (prostorna i vremenska) 4. vremenski razmak ili interval slijeđenja vozila 5. prostorni razmak slijeđenja vozila

Protok vozila predstavlja broj vozila N koja prolaze određenu točku prometnice dx tijekom zadanog vremena T ( tipično 1 sat voz/sat ili drugom vremenu ovisno o prometnom sustavu).

Sl. Protok vozila (voz/h)

Maksimalna vrijednost toka koji se može postići predstavlja propusnu moć ili maksimalni operativni kapacitet mrežnog elementa tako da vrijedi:

6

gdje je : operativni kapacitet mrežnog elementa protok na mrežnom elementu

Gustoća toka vozila na cestovnoj dionici definirana je kao ukupan broj vozila N koja se u trenutku promatranja dt nalaze uzduž određene dionice (duljine) ceste duljine M. Gustoća se praktično utvrđuje brojenjem vozila iz zračne snimke ili posredno mjerenjem protoka i vremenskih razmaka između vozila.

Sl. Gustoća prometnog toka (voz/km)

Kao ekvivalent gustoći u ITS okruženju rabi se veličina vremenskog zauzimanja kapaciteta koja neposredno mjeri u točki odnosno vrlo kratkim zonama detekcije vozila na kolniku. Zauzimanje (occupancy) je definirano kao postotak vremena kada je zona detekcije (induktivna petlja ili mikrovalni emiter) pokrivena vozilom. Značenje termina koncentracija često se poistovjećuje s gustoćom, no postoje određene razlike. Koncentracija je širi pojam koji uključuje i gustoću (density) i zauzimanje trake (lane occupancy) . Gustoća je mjera koncentracije entiteta u prostoru dok se zauzimanje mjeri u točki/presjeku i predstavlja mjeru koncentracije u vremenu. Mjerenje gustoće zahtijeva promatranje trenutačnog broja vozila uzduž cestovnog traka.

7

Zauzimanje kapaciteta (traka) mjeri se u točki ili na vrlo kratkoj udaljenosti tako da se utvrđuju vremena Ts u određenom periodu promatranja T. Za točnost mjerenja treba uvesti u račun širinu induktivne petlje odnosno senzora ugrađenog u kolnik.

Brzina prometnog toka može se izraziti kao srednja prostorna brzina Vs ili srednja vremenska brzina Vt. Srednja prostorna brzina može se odrediti prema izrazu

gdje je : udaljenost koju pređu vozila broj vozila (i=1,...,n)

vrijeme potrebno vozilu i da prijeđe udaljenost l ( )

brzina pojedinog vozila

Zauzimanje prometnog traka ili općenito „kanala“ (prometnice) kojim prolaze prometni entiteti (vozila, pješaci,paketi, itd.) može se odrediti prema izrazu:

gdje je : zbroj pojedinačnih vremena kada se vozila i=1,...,N

nalaze nad detektorom vrijeme promatranja

4.4. Prilagodba općih modela prometnog toka

Osnovne analitičke relacije i tzv. fundamentalni dijagrami pokazuju odnos protoka (q), gustoće (g) ili koncentracije vozila (k) i brzine (v) u idealiziranim uvjetima jednosmjernog jednoniznoga homogenog toka vozila. U ITS analizi i sintezi

8

upravljanja prometom može se krenuti od tih jednostavnih izraza koji se prilagođuju konkretnom ITS kontekstu.

Temeljna jednadžba stacionarnog prometnog toka vozila predstavljena je izrazom :

(voz/h) (voz/h)gdje je : srednji protok vozila (vozila/h) srednja gustoća toka odnosno koncentracija k (voz/km) srednja prostorna brzina (km/h)

Sl.4.1.Osnovni dijagram prometnog toka (zavisnost protoka i gustoće)

U praksi prometni tok nije jednolik, nego varira u prostoru i vremenu. To znači da svojstva iskazana veličinama protoka, brzine i gustoće nisu apsolutni brojevi nego parametri statističke distribucije.

9

Sl.4.2. Zavisnost protoka i srednje prostorne brzine

ITS rješenja upravljanja prometom mogu povećati protok i/ili brzinu uz istu koncentraciju prometnih entiteta u određenom dijelu prometnice.

Sl.4.3. Zavisnost protoka , gustoće i srednje prostorne brzine

10

Osim povećanja protoka i brzine , ITS rješenja djeluju na povećanje sigurnosti odvijanja prometa, odnosno kretanja vozila koja dijele kapacitet određene prometnice. Indeks povećanja sigurnosti može se izraziti općim izrazom

gdje je : indeks sigurnosti prometa rizik bez ITS rješenja na određenoj prometnici rizik uz primjenu ITS rješenja na određenoj prometnici

U udžbenicima cestovnog prometnog inženjerstva pravi se bitna razlika između prometnog volumena (traffic volume) i veličine protoka (rate of flow). U pitanju su dvije različite mjere budući da se protok (rate of flow) promatra u intervalu kraćem od jednog sata, ali se izražava po jednom satu (voz/sat). Npr. volumen od 300 vozila u 15 minuta implicira protok od 1200 voz/h. iako 1200 vozila nije prošlo mjernu točku tijekom jednog sata.

4.5. Višerazinski diskontinuirani model prilagođen ITS kontekstu

Za ITS aplikacije upravljanja prometom odnosno protokom vozila posebno su značajni višerežimski (diskontinuirani) modeli. Višerazinski modeli prvotno su uvedeni da bi se umanjile neke nelogičnosti i nesuglasja između klasičnih modela i empirijskih podataka pri tokovima veće i manje gustoće. Dvorežimski model brzina-gustoća kombinira:- logaritamski model za gustoće veće od gustoće zasićenja toka .- eksponencijalni model za gustoću manje od gustoće zasićenja toka

Na slici je prikazan dvorežimski model gdje se odvojeno promatra gustoća od razine zasićenja i od maksimalne gustoće odnosno prestanka protoka.

11

Osim dvorežimskog modela za ITS modeliranje značajan je tzv. petorežimski model brzina-gustoća. Taj model načelno definira pet stupnjevanih režima prometnog toka s određenim vrijednostima gustoće toka i srednje prostorne brzine. Relacije između brzine i gustoće odnose se na realne tokove koji su bliski idealnim putnim uvjetima (pružanje dovoljno širokog cestovnog toka po pravcu, bez bočnih smetnji, bez ometajućih teretnih vozila.)

Orijentacijske vrijednosti gustoće toka u pojedinim režimima protoka izražene u pcpkm (osobna vozila po kilometru) su :

- režim I : mala gustoća pri kojem je potpuno neometano kretanje vozila režim II : gustoća od 34 pcpkm se uzima kao minimalna (početna) granica zasićenog toka- režim III : - režim IV : - režim V :

U režimu I brzina vozila nije pod utjecajem gustoće toka , odnosno vladaju uvjeti slobodnog toka. Za opisivanje zakonitosti takvog kretanja relevantne su karakteristične interakcije put-vozač-vozilo-ambijent a ne gustoća toka.U režimu II brzina vozila je već pod utjecajem gustoće toka i vladaju uvjeti stabilnog do polustabilnog tokaU režimu III određen je donjom i gornjom granicom tzv. zasićenog toka što uključuje i točku maksimalnog protoka. Režim IV počinje nakon granice zasićenog toka i proteže se do granice forsiranog toka s naznačenim kolebanjem protoka vozila. Vrijednost gustoće forsiranog toka takve su da još uvijek postoji znatna ovisnost brzine o gustoći ali

12

nastaju i privremeni zastoji. Približna vrijednost gustoće forsiranog toka u približno idealiziranim uvjetima iznosi odnosno vrijedi relacija Režim V nastaje pri gustoćama koje su veće od . U tom režimu praktično nema izravne ovisnosti brzine o gustoći jer se uglavnom ne ostvaruje kontinuirano kretanje i dominantno je za zaustavljanje zbog međusobnog ometanja .

U kontekstu ovog razmatranja može se zaključiti da modeliranje, planiranje, projektiranje i vođenje prometa cestovnom prometnicom zahtijevaju vrsno poznavanje zakonitosti kretanja automobilskih entiteta konkretnom prometnicom u promjenljivim uvjetima realnog okruženja. Za cestovne prometnice definirana je tzv. računska brzina, kao najveća brzina vožnje što se može održavati na određenoj cesti uzevši u obzir uvjete sigurnosti (vidljivosti, uvjete prijanjanja ) te dobro iskorištenje snage pogonskog agregata.

Dakako da problem optimalne brzine vožnje zahtijeva dobro poznavanje svih elemenata prometnog sustava (put-vozač-vozilo u prometnom toku-ambijent) uključujući složene dinamičke relacije između njih.

Znanstvena i tehnologijska razina modela i konkretnih rješenja nije prvenstveno određena razinom matematizacije i uključivanja high-tech opreme nego poboljšanjem funkcionalnih performanci prometnog sustava.

4.6. Tipovi i posljedice zagušenja

Zagušenje nastaje kad odnos prometnog volumena i operativnog kapaciteta takav da nastaje znatno smanjenje brzine, a ponekad i potpuni zastoj. Polazni predložak za kontrolu razine zagušenja slijedi iz analize temeljnih veličina prometnog toka i kvalitete odnosno razine usluge.

Korisnici usluga počinju osjećati smanjenje kvalitete zbog ometajućih interakcija kad volumen prometa postane približno polovini kapaciteta. Ako se i dogodi trenutačno prometno opterećenje, takvo stanje ne smije potrajati dulje od kritičnog vremena destabilizacije sustava. Osim klasičnog matematičnog opisa za modeliranje zagušenja poželjno je koristiti neizraziti (fuzzy) logiku jer ona omogućuje realniji prikaz. Prijelazi između pojedinih karakterističnih ponašanja nisu tvrdi (on-off) nego su najčešće meki odnosno s postupnom degradacijom. Funkcija pripadnosti stanju zagušenja može se predstaviti vrijednostima u određenom rasponu.

13

U prometnim analizama razlikuju se dva osnovna tipa zagušenja - pnavljajuće (predvidivo ) zagušenje prometa - neponavljajuće (nepredvidivo) zagušenje prometa

Ponavljajuće zagušenje nastaje u očekivanim jutarnjim i popodnevnim vršnim satima, odnosno predvidivim intervalima vikendom. Ključna upravljačka akcija (unaprijedno vođenje) jest informiranje i savjetovanje putnika i vozača neposredno prije nastajanja vršnih opterećenja odnosno prerutiranje prometa na prometnice u kojima postoji najveći rezidualni operativni kapacitet.

Vrijedi izraz : gdje je : najveći rezidualni kapacitet maksimalni operativni kapacitet protok

Neponavljajuće zagušenje nastaje zbog nepredvidivih incidentnih događaja kao što su:

- prometne nezgode- specijalni nenajavljeni i nedovoljno pripremljeni događaji

Nastanak i širenje zagušenja te otklanjanje incidentne situacije i normalizacija stanja detaljno se razrađuju u okviru ITS rješenja za upravljanje incidentnim situacijama.

Konkretne nepovoljne posljedice zagušenja su :

14

- produljenje vremena putovanja (Tp) na određenoj dionici (Id) pri brzini Vd, pri čemu je Tp=(Id/Vd).

- povećan rizik nezgode (Rn)- povećana potrošnja goriva (G)- povećano onečišćenje okoliša- frustracije i stres putnika- agresivnost vozača- kašnjenje žurnih službi- povećanje prometa na sporednim cestama (koje za to nisu osposobljene)- dulje vrijeme i veći troškovi dostave

Neke posljedice se mogu izravno prevesti u novčane pokazatelje (npr. Izgubljeni sati*vrijednost sata) dok je druge potrebno obuhvatiti kompleksnijim procjenama.

Troškovi vremenskih gubitaka predstavljeni su izrazom:

gdje je : troškovi vremenskih gubitaka broj izgubljenih sati u čekanju novčano izražena vrijednost izgubljenog sata

4.7. Individualno i centralizirano vođenje protoka

Za produbljeno sustavsko razumijevanje upravljanja prometom potrebno je razumijeti temeljne razlike između dvaju osnovnih načina vođenja protoka- individualno i centraliziranog vođenja. Ta osnovna podjela vrijedi neovisno o vrsti prometnih entiteta koji se kreću odgovarajućom prometnicom (cestovnom, željezničkom, zračnom, vodenom, elektroničkom-telekomunikacijskom. Osim dviju krajnjih kategorija (centralizirano Vs individualno) razlikujemo niz prijelaznih inačica . Iz teorije vođenja i kibernetike je poznato da upravljanje predstavlja korektivno djelovanje u okviru šire shvaćenog koncepta vođenja koje pokriva i unaprijedno vođenje (upravljanje) i vođenje povratnom vezom (automatska regulacija).

Centralizirano ( automatsko) vođenje podrazumijeva:- osiguranje ekskluzivnog korištenja kapaciteta prometnice ( gdje neće biti

ometanja drugih)- razmaci između vozila su predeterminirani za sigurno odvijanje prometa- prometni podaci se prikupljaju i obrađuju u realnom vremenu- odluke su programirane i korektivno djelovanje je incidentno

Individualno viđenje podrazumijeva:- zajedničko korištenje raspoloživih kapaciteta prema utvrđenim pravilima

15

- razmaci između vozila ovise o individualnoj procjeni ( vozača,pilota,kapetana )- prometni podaci se individualno prikupljaju i obraduju u realnom vremenu- odluke su trenutačne i nisu programibilne

Centralizirano upravljanje prometom praktično funkcionira tako da na prometnici postoji ITS senzorska oprema koja prikuplja podatke i određuje upravljačko djelovanje kao približno determinističko vođenje. Vrijeme putovanja u javnom putničkom prijevozu predeterminirano je voznim redom i odstupanja su minimalna ako nema zagušenja prometa. Individualno vođenje prometa pojavljuje se kod osobnih automobila, autobusa, brodica, malih zrakoplova. Vođenje bitno ovisi o ekstremnim čimbenicima i interakciji s drugim entitetima u prometnom toku. Veličina razmaka između prometnih entiteta (h), brzina (v) i vrijeme putovanja (Tp) su varijabilni i ovise o specifičnim okolnostima. Vožnja automobila je vrlo kompleksan fenomen koji uključuje i upravljanje i regulaciju u složenoj interakciji koju čovjek može intuitivno naučiti bez dubljeg razumijevanja njihovih algoritama. Odnos protok-brzina za centralizirano i individualno upravljanje prometom utvrđeno simulacijskim modeliranjem je prikazano na slici .

Primjer se odnosi na vozila dužine 6 metara koja se kreću u područjima različitih gustoća tako da su protoci prikazani kao funkcija gustoće vozila. Krivulja (a) predstavlja individualno vođenje prometnog entiteta gdje svaki vozač djeluje inteligentno s raspoloživim i uskladištenim znanjem. Individualno vođenje omogućava nešto veći protok vozila u dobrim vanjskim uvjetima kad je gustoća takva da nema ometajućih interakcija.

16

Centralizirano vođenje ima nešto manji protok pri manjim gustoćama, no omogućuje bitno veći protok pri većim gustoćama prometa odnosno „jam“ koncentraciji.

4.8. Adaptivno upravljanje prometom na semaforiziranim raskrižjima

Na mreži raskrižja gdje se promet regulira neadaptivnim i nekoordiniranim svjetlosnim signalima dolazi do nepotrebnih zaustavljanja i prekidanja prometnih tokova. ITS rješenja adaptivnog vođenja prometnog toka povećava propusnu moć tako da se redoslijed odlučivanja i trajanje ciklusa stalno prilagođuju promjenljivim potrebama prometnog toka i uvjetima okruženja. U odnosu na koordinirani fiksni režim rada semafora ( s determiniranim redoslijedom uključivanja signalnih postava i trajanjem faza u ciklusu), adaptivni sustav je kompleksniji, ali i bitno učinkovitiji jer smanjuje ukupne vremenske gubitke i ostale pokazatelje kvalitete sustava. Efikasnost funkcioniranja sustava upravljanja prometom na mreže raskrižja u jednoj prometnoj zoni ili prometnom potezu može se pratiti vremenskim gubitcima (delays), veličinama reda čekanja , prosječnim vremenom putovanja zonom, rizikom nastajanja prometnih nezgoda, maksimalnim individualnim čekanjem, maksimalnom duljinom reda oko raskrižja, itd. U praktičnim proračunima (delay) se izražava u sekundama po vozilu. U kvantitativnoj analizi potrebno je usporediti reprezentativne pokazatelje učinkovitosti, npr, prosječne vremenske gubitke po vozilu bez ITS adaptivnog vođenja i s ITS adaptivnim vođenjem. Pri tome vrijedi

gdje je : prosječni vremenski gubici (sekunde po vozilu ) bez ITS adaptivnog vođenja, izračunati za promatranu zonu u reprezentativnom vremenu pojedinačni vremenski gubici bez ITS adaptivnog vođenja prosječni vremenski gubici s ITS rješenjima

Podaci o relevantnim veličinama prometnog toka i stanju oko raskrižja prikupljaju se preko senzora. Upravljački uređaj prima informacije o stanju prometa u zoni interesa preko logičkog detektorskog bloka i definira uključivanje svjetlosnih signala (trajanje faza u ciklusu odnosno redoslijed uključivanja signalnih postava). Osim smanjenja vremenskih gubitaka (zbog čekanja na zeleni signal, usporavanja i startovanja kolone), adaptivni sustav upravljanja omogućuje zaštitu od preopterećenja i nestabilnog ponašanja sustava. Takvo ponašanje nastaje kad je faktor opterećenja raskrižja veći od 0,7 i približava se vrijednosti . Dodatni pozitivni učinci postižu se funkcionalnom integracijom sustava adaptivnog vođenja prometnog toka (adaptive Traffic Flow Control) s drugin ITS rješenjima:

17

- predputno i putno informiranje- upravljanje potražnjom- upravljanje žurnim službama

U tabeli su dati rezultati mjerenja učinka integracije ITS rješenja sa : 1. adaptivno (dinamičko) upravljanje prometnim tokom (ATC) 2. adaptivno upravljanje zajedno s putnim informiranjem 3. adaptivno upravljanje s putnim informiranjem i upravljanje potražnjom

Adaptivno vođenjeprometa (ATC)

ATC+ informiranje vozača (DRI)

ATC+DRI+upravljanje potražnjom (DM)

ušteda vremena za osobna vozila

do 20% do 22 % (na čitavom putu)

>22%

ušteda vremena javnog prijevoza

do 15 % do 20% >20 %

smanjenje onečišćenja okoliša

5-7 % lokalno do 18 % lokalnodo 8 % globalno

do 21 % lokalno do 11 % globalno

Uštede se računaju kao stopa promjene promatrane veličine, npr. za slučaj da su prosječni vremenski gubici bez ITS rješenja 100 sekundi po vozilu, a ITS-om 80 sekundi po vozilu, promjena će iznositi 20 %.

4.9. Šok valovi u prometnom toku

Ponašanje prometa opisano tokom, brzinom i gustoćom mijenja se u prostoru i vremenu tako da se mogu razlikovati karakteristična stanja koja su međusobno različita. Polazeći od idealiziranih karakteristika prometnog toka, osnovnog dijagrama prometnog toka, kontinuiranih promjena u prometnom toku duž prometnica nošene us tzv. valovima koji se kreću duž prometnice u smjeru kretanja prometnog roka ili suprotno od smjera kretanja prometnog toka. Skokovite promjene osnovnih parametara prometnog toka duž prometnice praćene su tzv. šok valovima ili udarnim valovima.

Prometni valovi mogu nastati zbog povećanog priliva vozila na određenoj dionici puta ili zbog pojave uskog grla na putu.

18

Brzina vala se određuje po obrascu :

Skokovite promjene osnovnih parametara prometnog toka duž prometnice praćene su tzv.šok valovima ili udarnim valovima.Brzina šok vala se može odrediti iz obrasca:

19

Razmotrimo sada detaljnije binarni model brzina-koncentracija koji je grafički predstavljen na slici.

Model brzina-koncentracija je opisan jednadžbom

Ovim izrazom je uspostavljena obostrana jednoznačna relacija i korespodencija između i k i obratno, svakoj vrijednosti k pridružena je samo po jedna vrijednost veličine .

Niz čimbenika koji utječu na ponašanje promatranih veličina u tom modelu nisu uključeni u razmatranje. Takav redukcionistički pristup nam omogućuje elegantna analitička rješenja ali i zanemaruje kompleksnost obrađivane problematike.

U naznačeno primjeru postoji jednoznačna (funkcijska ) relacija između veličina brzina toka i koncentracije vozila u definiranom prostoru vrijednosti ( brzine od 0 do 100 km/h i koncentracije vozila od 0 do 100 voz/km). Npr. pri koncentraciji od 10,50,60,90 vozila/km, brzine iznose , respektivno

20

Maksimalni protok vozila postigao bi se pri brzini i koncentraciji od i iznosio bi

Pri svakoj drugoj kombinaciji brzine i koncentracije prema naznačenom modelu protok bi bio manji tako da ta veličina protoka predstavlja propusnost ili kapacitet prometnice u jednom satu za pretpostavljenu vrstu vozila. Utjecaj dodatnih čimbenika uvodi se preko korekcijskih čimbenika.

4.10. Koncept virtualnog cestovnog vlaka

Jedan od vrlo aktualnih rješenja automatskog vođenja cestovnih vozila je zajedničko vođenje niza teretnih vozila prema konceptu „trains of truck“. Rješenja virtualnog cestovnog (kamionskog) vlaka pogodna su za dulja putovanja za skupine vozila koja imaju isto odredište ili im se itinereri podudaraju u određenom dijelu. Zahtijeva se da autoceste imaju poseban rezerviran trak za automatsko vođenje cestovnih vozila.

Ankete provedene među vozačima teretnih vozila na duljim relacijama pokazuju vrlo dobar odziv na ponudu ovakvih rješenja te ukazuje na činjenicu da su u praksi već primijenjeni sustavi međusobnog slijeđenja bez automatiziranih pomagala.

Učinci sustava automatskog skupnog vođenja teretnih vozila autocestom mogu se pratiti putem više pokazatelja:

- poboljšanje protočnosti izražene u broju vozila ili postotkom

gdje je : protočnost automatskim vođenjem protočnost bez automatskog vođenja

21

- smanjenje potrošnje goriva i onečišćenja za isti transportni učinak gdje je :

potrošnja goriva bez automatskog vođenjapotrošnja goriva sa automatskim vođenjem

- ušteda aktivnog vremena vozača- povećanje sigurnosti smanjenjem rizika zbog automatskog vođenja

4.11. Upravljanje gradskim prometom s prioritetima javnog prijevoza

Europska fizička arhitektura ITS- predstavlja seriju realiziranih sustava koji se dizajniraju i realiziraju tako da zadovoljavaju specificirane korisničke zahtjeve.

Svaki primjer ITS sustava ima jedinstveno ime i oznake usklađene u okviru cjelovite ITS arhitekture. U sladu s time potrebno je definirati i razvijati „ sustav upravljanja gradskim prometom s prioritetima javnog prijevoza „ (SUGP-PJP. Fizička arhitektura sustava SUGP-PJP definira fizičke komponente koje su vezane uz funkcionalnu arhitekturu i tokove podataka. Razvoj fizičke arhitekture predstavlja definiranje konteksta i odgovarajućeg broja terminatora odnosno aktera. Od svih definiranih terminatora koriste se oni koji razmjenjuju podatke ili informacije s jezgrom sustava SUGP-PJP. Komunikacijska arhitektura tretira se kao dio fizičke arhitekture ili kao zasebna arhitektura.

Fizička arhitektura sustava SUGP-PJP na najvišoj razini prikazan je dijagramom konteksta i terminatora (aktera) s kojima se ostvaruje razmjena podataka. Polazni dijagram konteksta sustava upravljanja gradskim prometom s prioritetima javnog prijevoza pokazan je na slici.

22

Sustav SUGP-PJP sastoji se od nekoliko osnovnih podsustava:- podsustav centraliziranog vođenja prometa- podsustav lokalnog vođenja- podsustav lokalne cestovne infrastrukture- podsustav za ostale periferne funkcionalnosti

Podsustav centralnog vođenja prometa sastoji se od četiriju modula:- modula kontrole područja- sučelja razmjene podataka- modula podatkovnog nadzora i arhiviranja- krajnjeg modula

Moduli pokrivaju prikupljanje, nadzor i dnevno arhiviranje prometnih podataka (tokovi, zagušenja, gustoća, dijagnostičke informacije temeljem kojih se utvrđuje strategija vođenja prometa na određenom području. Od središnjeg modula prema krajnjim modulima razmjenjuju se kontrolni parametri uključivo s razmjenom prioritetnih zahtijeva.

23