Jste zde

Měření intenzity dopravy pro silnice i dálnice

Antonín Vojáček, 2. Září 2016 - 20:33

Stále větší hustota dopravy na dálnicích a hlavních silnicích vyžaduje využití monitorování v reálném čase a automatickou regulaci prostřednictvím elektronických značek. Základem takového systému jsou pak snímače hustoty dopravy a rozpoznávání typů vozidel za jízdy. Takový systém například nabízí společnost SICK.

Problematiky moderní dopravy

Mnoho lidí se současným problémem plných silnic a dálnic setkává téměř každodenně. Já osobně bydlím v Berouně u dálnice D5, kterou každý den využívám společně s velkým množstvím ostatních spoluobčanů k přepravě do práce i za zábavou, takže přesně vím, o čem mluvím. Rostoucí problematika provozu na silnicích není způsobená jen opravami, ale hlavně stále rostoucí hustotou dopravy. S rostoucí ekonomikou a stále rychlejším životním stylem totiž nutně souvisí i požadavek na častější a rychlejší přepravu. Se zvýšenou intenzitou dopravy i požadavků přepravujících být na místě co nejdříve a nejkomfortněji, tak na hlavních silnicích a dálnicích roste potřeba sofistikované automatické elektronické regulace. V něm řídící systémy na základě aktuálně naměřených hodnot hustoty provozu v různých úsecích, automaticky pružně reagují na danou situaci pomocí elektronických ukazatelů a směrují další provoz operativně do volných oblastí nebo regulují maximální rychlost.

Pro tyto potřeby automatického řízení v reálném čase je v prvé řadě nutné mít k dispozici okamžité aktuální přesné informace o hustotě provozu. A to nejen v podobně informace o celkové hustotě dopravy (celkového počtu vozidel, které projela některým monitorovaným úsekem v daném časovém okamžiku), ale v podobě přesnější informace říkající konkrétně kolik projelo osobních vozů, nákladních vozů, autobusů, aut s přívěsem či kamiónů. Každá tato kategorie aut má jiné rozměry a jinou omezenou rychlost a tím se i jinak chovají v provozu a následně s nimi musí být i odlišně nakládáno. Z dopravního hlediska se situace významně liší, pokud je většina hustoty provozu způsobena osobními automobily nebo naopak kamióny. Například zatímco osobní vozy lze alternativně směrovat i na menší silnici nebo blíže centru měst, velkou hustotu dopravy způsobenou kamióny, je nutné vyřešit jen s pomocí vysokokapacitních silnic co nejdále od intenzivně obývaných aglomerací. Z uvedeného je patrné, že špatně zvolená regulace provozu nakonec může někdy situaci i více uškodit než žádná regulace.

Způsoby měření hustoty dopravy

Není to ještě tak dávno (např. ještě před 20 lety), kdy v rámci různých brigád byli najímáni studenti na měření hustoty dopravy "dřevním způsobem", tj. celodenním sezením u silnice a dělání statistiky (čárek), kolik v daném úseku projelo osobních, nákladních či jiných vozidel. Z takových statistik se pak vytvářely průměrné hustoty dopravy na různých úsecích a ty následně využívaly pro plánování nových silnic nebo změny značení.

V dnešní době je jasné, že tento způsob je již v mnoha místech zcela k ničemu, protože dynamika intenzity dopravy je zvláště na hlavních dopravních tepnách velmi proměnlivá a mimo jiné i závislá na aktuální roční době, počasí, opravách a dopravních omezeních, ekonomické situaci apod. Pro měření se tedy vyvíjejí stále sofistikovanější specializované měřiče - skenery, které dokáží nejen počítat průjezdy i na víceproudých silnicích, ale i podle jeho rozměrů každého jednotlivého vozidla rozlišit o jaký typ se konkrétně jedná. A to i při rychlostech projíždějících vozidel přes 130 km/h.

Tyto skenery obvykle pracují na principu vysílání a příjmu 2D rozmítaného optického (laserového) paprsku. V tomto režimu jsou ve velmi rychlém sledu po sobě postupně vysílány paprsky do různých směrů, čímž je schopen jeden snímač pokrýt (proskenovat) okolní 2D prostor v rozsahu i více jak 180°. Následně po každé jednom celém takovém proskenování oblasti lze ze změřených časů odrazů všech paprsků a jejich vyslaného úhlu sestavit siluety (kontury) objektu, který byl před snímač v dosahuje jeho paprsků umístěn, a jeho pozici v prostoru. Takto zjištěné kontury pak může řídící jednotka porovnat s předem uloženými referenčními vzorky a tím například rozlišit o jaký předmět se jedná na základě jeho rozměrů.

Při umístění takového snímače na bráně nebo mostní konstrukci nad silnicí tak lze vytvářit nad povrchem silnice kolmou virtuální snímací stěnu, kterou musí každé vozidlo projet. Z měření doby "letu" (odrazu) a směru vyslaných paprsků od předmětu (silnice / vozidla) pak snímač okamžitě vyhodnocuje přítomnost vozidla i jeho siluetu (jeho výšku a šířku) a díky průjezdu celého vozidla pod snímačem a opakovanému snímání i nakonec jeho délku. Porovnáním získaných údajů se přednastavenými typickými údaji velikostí vozidel, pak lze snadno rozlišit, jaký druh vozidla pod snímačem projel. Ve výsledku tak je možné odděleně registrovat počet osobních, nákladních a dalších vozidel a tím i jejich množství v čase (tedy hustotu provozu).

Systém Sick TIC501 Pro

Jedním takovým flexibilním měřícím / monitorovacím systémem hustoty dopravy je i TIC501 Pro společnosti SICK GmbH. Zkratka TIC znamená "Traffic Information Collector" (překl. dopravní sběrač informací), což značí, že TIC501 byl primárně speciálně vyvinutý právě pro potřeby dopravního managementu a statického vyhodnocení ve víceproudých volně průjezdních silnic. Dle informací výrobce umožňuje snadné adaptování umístění / montáž dle místních podmínek, kdy může být umístěn na konzolách nebo nosných konstrukcích nad silnicí uprostřed mezi dvěma pruhy nebo vzhledem k silnici i z boku na sloupech veřejného osvětlení či dopravního značení. Možnost současné detekce provozu ve více pruzích je samozřejmě výhodné z pohledu počtu instalovaných snímačů a tím i nákupních, instalačních i provozních nákladů.

Možnosti instalace silničního detekčního systému Sick TIC501 Pro.

Systém TIC501 Pro se skládá ze snímací části "2D laser scanner LMS511 Traffic" a vyhodnocovací jednotky "Traffic Controller with TIC-Software".

Snímací část generuje 2D rozmítaný infračervený (neviditelný) laserový snímací paprsek a registruje / detekuje objekty, zatímco vyhodnocovací jednota provádí rozlišení / identifikaci druhů vozidel podle jejich změřených 3D kontur, počítání množství a hustoty dopravy a aktuální informace přes ethernetové rozhraní a TCP/IP komunikace ukládá na cloud, kde lze výsledky okamžitě v reálném čase sledovat (TEMS Info Interface).

Snímací část tvoří 2D laser scanner LMS511 Traffic" (obr. vlevo), zatímco vyhodnocení a rozlišení typů vozidel provádí jednotka "Traffic Controller" na němž běží TIC-Software (obr. vpravo).

Pro nastavení celého systému slouží interaktivní TIC počítačový software "WCF TEMS Manager". Nastavit a detekovat lze až 30 různých typů vozidel, tedy je možné spolehlivě například rozlišit malá osobní vozidla od dodávek nebo aut s přívěsem, nákladní vozy od autobusů a kamiónů apod.

Jedním snímačem lze sledovat až 3 silniční pruhy (např. dva klasické + jeden nájezdový). Výrobce udává přesnost detekce / počítání vozidel větší než 99,8 % a správnost rozlišení typu vozidla s přesností typicky 96%. Snímací část je pak zcela přizpůsobena venkovnímu použití a to i v mrazu či za mlhy. Proto je vybavena vyhříváním a protimlhovými korekčními filtry. Vyhodnocovací jednotka je pak určena pro zabudování do skříně.

Ze snímačem zjištěných kontur vozidla následně vyhodnocovací jednotku porovnáním s referenčními hodnotami rozliší typ vozidla.

Systém Sick TIC501 umožňuje na základě detekce rozlišit až následujících 30 typů vozidel.

Prezentační video společnosti Sick o systému TIC501 Pro.

Závěr

Zařízení "Sick TIC501 Pro" pěkně ukazuje, že ani taková poměrně složitá aplikace monitorování dopravy není již složité realizovat. Vzhledem k tomu, jak intenzita dopravy zvláště na hlavních cestách v posledních 10 letech rok od roku stoupá, bude zavádění automatizovaných dopravních regulačních systémů zcela nutností. A to nejen v podobě informačních tabule o kolonách nebo elektronických značkách upravující max. rychlosti, jak již je tomu běžně okolo Prahy, ale také nakonec i ve značkách s přikázanými směry jízdy, které budou operativně a nekompromisně svádět dopravu na různé silnice podle jejich aktuálního vytížení. Dle mého názoru to pak ve vzdálenější budoucnosti vyústí v plně automatický vozidla, které budou již bezdrátově získávat data z automatizovaného centrálního dispečinku, kudy mají jet, aby dojeli na cestujícím zadané místo. Samotný směr cesty pak již nebude "v rukou" cestujícího, ale již zcela v režii systému řízení dopravy.

Zajímavost na závěr: Pravidelnému čtenáři serveru automatizace.hw.cz jistě neunikla podobnost měřící části s již dříve prezentovanými bezpečnostními skenery pro hlídání nadefinovaného prostředí před přístupem osob. V tomto směru je zajímavé sledovat, jak stejný měřící princip je možné s malými úpravami uplatnit na různou paletu aplikací.