Česká stopa při zavádění služeb ITS a C-ITS na evropské silniční síti

Hlavní foto: Komunikace vozidla s infrastrukturou, zdroj: www.c-roads.eu.

Trendem v dopravě je v současnosti nasazování digitálních technologií a automatizace. V roce 2020 bylopodle odhadů na světě několik miliónů datově propojených a autonomních vozidel. Tato inovace zcela zásadním způsobem ovlivňuje automobilový a telekomunikační průmysl a v budoucnosti ovlivní i podobu a fungování celého dopravního systému. ČR jako tranzitní země je velmi silně motivována k aktivnímu přístupu k ITS a interoperabilním evropským řešením.

Ministerstvo dopravy se podílelo na vzniku evropského projektu a platformy C-ROADS, jehož ambicí bylo zvýšení bezpečnosti a plynulosti dopravy v Evropě a položení základů na cestě k využívání kooperativních systémů a automatizovaného řízení vozidel, včetně autonomních. Stalo se koordinátorem českého pilotního projektu. Ten byl spolufinancován z Nástroje pro propojení Evropy (CEF). Český pilot se lišil tím, že se neorientoval pouze na dálnice, ale byl pojat šířeji. C-ITS byly nasazeny nejen na dálnicích, ale i ve městech, městské hromadné dopravě a na železničních přejezdech a následně otestovány. Řešitelem bylo konsorcium 8 hlavních partnerů: AŽD Praha, Brněnské komunikace, Fakulta dopravní ČVUT v Praze, INTENS Corporation, O2 CZ, Ředitelství silnic a dálnic ČR, Správa železnic a T-Mobile CZ. Na testování se účastnily také dopravní podniky v Plzni, Ostravě a Brně a Hasičský záchranný sbor Jihomoravského kraje. Cílem pilotního provozu bylo nalezení nejen národního řešení, ale rovněž zajištění interoperability systému napříč Evropou ^[1].

DEFINICE A POPIS EKOSYSTÉMU C-ITS

C-ITS systém je soubor technologií, jehož hlavním úkolem je zvýšení BESIP. Jeho účastníci a správci dopravní infrastruktury sdílejí prostřednictvím datových zpráv dopravní informace a tím mohou aktivně měnit své chování v dopravním prostoru. Základem je vzájemná výměna mezinárodně standardizovaných zpráv s jasně definovaným datovým obsahem, cestou různých komunikačních technologií. Ke komunikaci dochází prostřednictvím C-ITS jednotek ve vozidle (OBU), které přímo komunikují na vyhrazené radiové frekvenci 5,9 Ghz s jednotkami na infrastruktuře a ve vozidlech údržby správce (RSU a RVU) a v okolních vozidlech. Paralelně byly zkoušeny možnosti využití tzv. hybridních systémů, které využívaly vyhrazenou radiovou frekvenci a stávající (LTE) nebo nové mobilní technologie (LTE-V a 5G) pro zvýšení pokrytí signálem a nabízenými bezpečnostními službami. Takto vybavená vozidla budou přijímat bezpečnostní informace a zobrazovat je řidiči formou varovných hlášení na palubním informačním displeji. Výhledově se počítá s integrací zpráv do řídícího systému vozidel, což povede k samočinnému zamezení nehody nebo vzniku nebezpečné události. C-ITS umožňuje také preferenci vozidel IZS a MHD na křižovatkách a upozorňuje řidiče o blížícím se vozidle IZS.

Popis vývoje C-ITS v ČR

K prvním implementaci C-ITS v ČR došlo v roce 2016, a to vybudováním kooperativního ITS koridoru Mirošovice – Rudná. V témže roce byl zahájen i projekt C-ROADS, v jehož průběhu byly zpracovávány technické specifikace a dokumentace pro implementační projekty. V roce 2018–2020 proběhly implementace jednotlivých pilotních lokalit. Rok 2020 byl klíčový, kdy byly provedeny Národní field testy C-ITS. V následujícím roce došlo k mezinárodnímu testování v Brně, protože potřebnými technologiemi bylo vybaveno nejen město, ale i dálnice kolem města, které zajišťovali dvě různé organizace Brněnské komunikace ve městě a Ředitelství silnic a dálnic na dálnici D1. Do testů zde se zapojil hasičský záchranný sbor a městský dopravní podnik. Závěrečnou prezentací výsledků byla C-ITS Roadshow, která vhledem situaci proběhla převážně virtuálně. Pro období po dokončení projektu C-ROADS vznikl materiál „Koncepce rozvoje kooperativních inteligentních dopravních systémů (C-ITS) v ČR“ ^[7]. K datu 31.12.2021 byl projekt C-ROADS ukončen, ale vybudované C-ITS jsou nadále v provozu.

Popis architektury C-ITS

C-ITS se skládá z několika komponent, které jsou vzájemně a hierarchicky členěny viz obr 1 ^[7]

PŘEHLED SLUŽEB C-ITS

Podstatou služeb je předávání včasných, zejména varovných zpráv řidičům vozidel (dříve, než je mohou sami zaregistrovat). Jedná se zejména o následující informace ^[7]:

1. Varování před nebezpečnou lokalitou – Hazardous Location Notification (HLN)
2. Varování před pracemi na silnici – Road Work Warning (RWW)
3. Varování před pomalu jedoucím a stojícím vozidlem – Slow and Stationary Vehicle (SSV)
4. Varování před dopravní zácpou – Traffic Jam Ahead Warning (TJA)
5. Přenos dopravních symbolů a textových zpráv – In-Vehicle Information (IVI)
6. Služby spojené se SSZ – Intersection Signal Violation (ISV)
7. Služby spojené s IZS – Emergency Vehicles Approaching (EVA)
8. Služby spojené s MHD – Public Transport Preference (PTP), Public Transport Safety (PTS)
9. Služby spojené se železnicí – Railway Level Crossing (RLC)
10. Sběr dopravních dat – Probe Vehicle Data (PVD)
11. Informace o povětrnostních podmínkách – Weather Condition Warning (WCW)

Lze předpokládat další rozvoj C-ITS služeb, například informace o parkování, informování o čerpacích a nabíjejících stanicích, o managementu vjezdu do oblastí s různými typy regulace a další služby pro podporu automatizovaného řízení.

NASAZENÍ C-ITS V BRNĚ

V Brně došlo k nasazení C-ITS poprvé ve městě. Dálnice D1 kolem města, stále sehrává velmi důležitou úlohu i pro městský dopravní skelet, protože dosud supluje neexistující jižní segment Velkého městského okruhu (VMO). Ve shodě se správcem Ředitelstvím silnic a dálnic ČR ^[8] se rozhodlo i město Brno zastoupené městským správcem společností Brněnské komunikace a.s. (BKOM) nasadit C-ITS technologii na přivaděčích od dálnice a na VMO převážně na světelně řízených křižovatkách.

Instalace systému ^[6]

Na jaře 2019 došlo k instalaci 31 venkovních komunikačních jednotek RSU. Na 25 lokalitách jsou jednotky RSU propojeny s řadiči SSZ, a to technologie Siemens a Cross Zlín. Zbývajících 6 jednotek pak bylo instalováno na vytipované sloupy veřejného osvětlení, které jsou technologie Swarco. Z řadičů SSZ jsou na RSU předávány stavy signálních skupin jako vstupy pro tvorbu aktuálních SPAT zpráv ^[2]. Opačným směrem putují požadavky z vozidel IZS nebo MHD na prioritní průjezd křižovatkou viz use case EVA (Emergency Vehicle Approaching) a PTP (Public Transport Preference) ^[2]. Další součástí dodávky bylo zřízení centrálního prvku celého systému C-ITS tzv. back-office (BO) ^[2], na Centrálním technickém dispečinku společnosti (CTD BKOM) na Renneské třídě. Ten zajišťuje obousměrnou výměnu dat s komunikačními jednotkami RSU. Pro přenos dat je kromě stávajících optických a metalických kabelů využita i mobilní síť LTE. Třetí částí dodávky byla instalace jednotek 11 ks OBU/RVU ^[2] do testovacích vozidel společnosti. Jednotky byly umístěny, jak do osobních, tak i do různých typů nákladních vozidel a jednoho vozidla HZS JMK. Komunikace mezi vozidlovou jednotkou a jednotkou na infrastruktuře je základním principem C-ITS systému. V rámci tohoto spojení se periodicky oboustranně vyměňují informace o stavu příslušných jednotek pomocí mikrovlnné technologie DSRC ^[3].

Testování systému ^[6]

V červnu 2019 proběhlo testování k ověření souladu funkcionalit systému s normativními požadavky projektu C-ROADS na C-ITS. Normy jsou k nalezení na oficiálních evropských stránkách projektu C-ROADS ^[4] i na stránkách českého pilotu C-ROADS CZ ^[5]. Komplexní testy byly provedeny na vybraných křižovatkách. Byla ověřena funkčnost jednotlivých zařízení na základě tzv. Use Case (UC) ^[2], tj. scénářů popisujících, jak má systém reagovat na konkrétní událost. Prověřovala se funkcionalita sběru dopravních dat (PVD), upozornění na špatné povětrnostní podmínky (WCW), práci na silnici (RWW), upozornění na nebezpečnou oblast (HLN), preference IZS (EVA) a průjezd křižovatkou na červenou (ISV). Dále byl prověřen i přenos a zobrazení zpráv na zobrazovacích jednotkách (HMI) mobilních jednotek OBU a RVU, jako jsou pomalu jedoucí vozidlo (SSV), zobrazení dopravních zpráv ve vozidle (IVI), upozornění na dopravní zácpu (TJA) a upozornění na příliš prudce brzdící vozidla (EEBL). Výsledná úspěšnost provedených testů byla vyšší jak 94 %. V lednu 2020 byly zahájeny práce na celkovém testování C-ITS v České republice jako celku, pod názvem „Field testy a evaluace“. Obsahem tohoto testování bylo vyzkoušení spolupráce jednotlivých komponent systémů partnerů projektu v jednotlivých lokalitách. V Brně se sešlo přibližně 40 účastníků a 17 vozidel různých kategorií (osobní, posypová, odtahová, servisní a zásahové vozidlo HZS) k otestování unikátní vlastnosti systému, kterou je varování všech řidičů v oblasti na průjezd vozidla křižovatkou na signál „STŮJ“. Testovala se, jak funkcionalita systému, tak byly sbírány názory řidičů testovacích vozidel, kteří nebyli předem seznámeni s testovacími scénáři. Dotazníky vyhodnotila Fakulta dopravní ČVUT v Praze z hlediska uživatelské prospěšnosti. V druhé části testů skupinu vozidel dojelo a předjelo zásahové vozidlo HZS se spuštěnými majáky. Řidičům se v předstihu na HMI zobrazila informace o blížícím se zásahovém vozidlu, z jakého směru se k nim blíží a jak daleko od nich je. Opět proběhlo vyplnění dotazníků a následovalo testování i ostatních UC. V průběhu roku dodavatel C-ITS systému navrhl a nasadil rozšíření pro preferenci městské hromadné dopravy (UC PTP – Use Case Public Transport Preference) do všech částí systému, BackOffice (BO) a Road Side Unit (RSU), které se podílejí v reálném provozu na obsluze vozidel společnosti Dopravní podnik města Brna a.s., vybavených palubními jednotkami (750 ks) z projektu Řídící informační systém pro MHD Brno (RIS II). V květnu 2020 proběhlo předvedení tohoto řešení na vybraných lokalitách, vybavených různými výrobci řadičů a RSU (Siemens, CROSS Zlín a Herman systems). Smyslem bylo v praxi ověřit interoperabilitu dvou navzájem nezávislých systémů C-ITS, které byly pořízeny v rámci různých projektů, ale které využívají stejný druh komunikace ITS-G5. „Křížové testy“, proběhly v rámci projektu C-ROADS CZ za účasti společnosti INTENS, BKOM, zástupců DPMB a jejich dodavatelů. Do příznivého průběhu projektu zasáhlo v březnu roku 2020 vyhlášení nouzového v ČR. Kvůli karanténě došlo uzavření státních hranic a tím k významnému posunu termínu přeshraničního testování.

C-ITS Roadshow ^[9]

Dne 4. června 2021 se v Brně završilo společné evropské úsilí v oblasti C-ITS, a to mezinárodní prezentací jednotlivých národní pilotních projektů zúčastněných zemí C-ROADS Platform. Akce C-ITS Roadshow SafeRoads TODAY proběhla v rámci mezinárodního veletrhu URBIS Smart City Fair, a to převážně ve virtuálním studiu Brněnských veletrhů, přesto ohlas této akce byl velmi významný, jak na odborné, tak i na politické úrovni. Pozdější kontakty prokázaly, že zájem o tuto výjimečnou akci byl i mimoevropský.

ROZVOJ ITS A C-ITS V BRNĚNSKÉ METROPOLITNÍ OBLASTI ^[11]

V návaznosti na výstupy z projektu C-ROADS CZ vyvstala potřeba koncepčně formulovat další možný vývoj kooperativních systémů v ČR. Na základě požadavku Ministerstva dopravy zadalo Ředitelství silnic a dálnic ČR zpravování „Koncepce rozvoje kooperativních inteligentních dopravních systémů (C-ITS) v ČR“ ^[7]. Pro municipální úroveň, kterou tento materiál detailně neřešil, proto zadala společnost Brněnské komunikace obdobný materiál „Rozvoj ITS a C-ITS v Brněnské metropolitní oblasti“ ^[10], která obsahuje mj. soubor doporučení pro ostatní evropská města, která se rozhodnou budovat C-ITS ve svých aglomeracích. Hlavním výstupem je strategie dalšího rozvoje ITS a C-ITS v dalších letech. Ta se orientuje nejen na další rozvoj stávajícího systému, ale i na využití nových komunikačních možností, zejména sítí 5G pro další rozvoj ITS v Brněnské metropolitní oblasti. Cílem je, co nejrychlejší rozšíření služeb také mezi zranitelné účastníky silničního provozu.

NAVAZUJÍCÍ MEZINÁRODNÍ SPOLUPRÁCE

V rámci šíření povědomí o projektu proběhlo několik seminářů k problematice C-ITS většinou on-line formou, například s kolegy z Rakouska či Norska. Zájem o osobní seznámení se s brněnským projektem projevila početná skupina z ITS Slovinsko, návštěva proběhla v září 2021. Po světovém ITS kongresu v Hamburku v říjnu loňského roku vznikla iniciativa, jejímž výsledkem byl vznik dvou pracovních skupin ze zástupců firem a měst Hamburku a Brna. Expertní skupiny jsou zaměřeny na požadavky preference na světelně řízených křižovatkách a nesoulad ve standardech. Ve této skupině jsou diskutovány odlišnosti nasazených systémů v Brně a Hamburku, rozdílné pochopení některých standardů a požadavky, které standardy neumožňují v tuto chvíli splnit. Druhá je zaměřena na hybridní komunikaci. Tato skupina se věnuje výhodám odlišného přístupu k celé hybridní komunikaci. V Hamburku komunikují jednotky s centrálou světelné signalizace, která předává pokyny řadičům, v Brně je C-ITS samostatný systém, který předává pokyny prostřednictvím RSU na křižovatce. Další významné téma je standardizace protokolu používaného pro hybridní komunikaci a možnost jeho využití různými výrobci. Zde jsou naše zkušenosti velmi oceňovány vzhledem k velkému množství různých výrobců zapojených do C-ITS v Brně. O implementaci C-ITS v Brně projevili dokonce zájem i experti z dalekého Japonska, kteří navštívili město i společnost Brněnské komunikace v červnu tohoto roku návštěvou společně s kolegy z Rakouska. Vzhledem k dobrým vztahům, jak se zástupci VUT a z výzkumných center sídlících v Brně zapojených do řady mezinárodních projektů očekáváme další podněty k možné spolupráci.

Literatura/zdroje:

[1] Komunikační strategie v posledním roce řešení projektu (2020), Praha: MD ČR, 2020

[2] C-ROADS DT2, příprava a realizace projektu, R. Nekula, K. Košťál, Sborník mezinárodního semináře XX. Dopravně inženýrské dny 2019, Brno: ČSS při BKOM, ISBN 978-80-270-5551-7, s. 34-53

[3] Technické specifikace pro: „Zavádění C-ITS systému v Brně“, Praha: SDT, 2018

[4] Platform C-Roads, Documents: C-Roads, 2016 [online], Vienna, Astria: AustriaTech – Gesellschaft des Bundes für technologiepolitische Maßnahmen GmbH. [cit. 19.3.2020], Dostupné z http://www.c-roads.eu/platform/documents.html

[5] C-ROADS | C-ROADS Czech Republic, Technické normy a standardy | C-ROADS, 2019 [online]. [cit. 19.3.2020], Praha: MD ČR. Dostupné z https://c-roads.cz/?page_id=2642

[6] Vybudování a testování C-ITS systému v městě Brně v rámci evropského projektu C-ROADS CZ, R.  Nekula, Silniční obzor č.9, 2020, Praha: ČSS, ISSN 0322-7154, s.240-245

[7] Koncepce rozvoje kooperativních inteligentních dopravních systémů (C-ITS) v ČR, Deloitte,

červen 2021

[8] Komplexní telematický systém na komunikacích ve správě ŘSD v brněnské aglomeraci, Dopravoprojekt Brno, únor 2019

[9] Projekt C-Roads v Brně přechází do ostrého provozu, M. Frydryšek, Dopravní Noviny 14-15, 2021, s.11

[10] Rozvoj ITS a C-ITS v Brněnské metropolitní oblasti, SDT, listopad 2021

[11] Rozvoj ITS a C-ITS v Brněnské metropolitní oblasti, R. Nekula, Sborník mezinárodního semináře XXII. Dopravně inženýrské dny 2022, Brno: ČSS při BKOM, ISBN 978-80-908409-0-4, s.16-22

ZÁVĚR

Česká republika stála u zrodu iniciativy úspěšného evropského projektu a platformy C-Roads. Inovativní technologie umožnuje datovou komunikaci vozidel s infrastrukturou, čímž přispívá k zvýšení bezpečnosti a plynulosti silničního provozu. Kooperativní inteligentní dopravní systémy (C-ITS) byly v ČR nasazeny a otestovány nejen na dálnicích, ale i ve městech, městské hromadné dopravě a na železničních přejezdech.

Systém C-ITS implementovaný v Brněnské metropolitní oblasti je svým rozsahem, komplexností a celkovým pojetím v současné době unikátní, což je zcela patrné ze zájmu zahraničních expertů. Vybaveny jsou, jak křižovatkové řadiče ve městě, tak i část přiléhají dálnice spojující Brno s Prahou, a to ve standardu C-ITS podle specifikací C-ROADS.