aspekty inteligentnych systemów transportowych w miastach

Gospodarka Materiałowa i Logistyka nr 5 /2016
ASPEKTY INTELIGENTNYCH SYSTEMÓW TRANSPORTOWYCH
W MIASTACH1
ASPECTS OF INTELLIGENT TRANSPORT SYSTEMS IN CITIES
Andrzej ŚWIDERSKI
[email protected]
Wojskowa Akademia Techniczna
Wydział Logistyki
Instytut Logistyki
Tomasz KAMIŃSKI
[email protected]
Instytut Transportu Samochodowego
Jarosław ZELKOWSKI
[email protected]
Wojskowa Akademia Techniczna
Wydział Logistyki
Instytut Logistyki
Streszczenie: W artykule scharakteryzowano istotę i obszary logistyki miejskiej, ze szczególnym uwzględnieniem
realizowanych procesów transportowych. Uwagę zwrócono na zapewnienie w miastach bezpieczeństwa ruchu
drogowego z wykorzystaniem Inteligentnych Systemów Transportowych (ITS). Dokonano charakterystyki ITS
i trendów ich rozwoju, ze szczególnym uwzględnieniem aglomeracji miejskich. Omówiono przykładowe obszary
zastosowania i zadania ITS, w tym m.in.: rozwiązania realizowane w ramach Centralnego Systemu Zarządzania
Komunikacją Miejską w Szczecinie, rozwiązania dotyczące systemów wizyjnych i GPS. W podsumowaniu
przedstawiono kierunki dalszych badań.
Summary: The article describes the essence and areas of urban logistics, with particular emphasis on realized
transport processes. Attention is paid to ensure urban road safety with the use of Intelligent Transport Systems
(ITS). There have been characteristics of ITS and trends of their development, with particular emphasis
on urban areas. Discussed examples of application areas and tasks of the ITS, including : solutions implemented
within the framework of the Central Management System Communication the City of Szczecin, solutions for
machine vision systems and GPS. The summary shows the directions of further research.
Słowa kluczowe: Inteligentne Systemy Transportowe, logistyka miejska, bezpieczeństwo ruchu drogowego,
systemy wizyjne, systemy GPS.
Key words: Intelligent Transport Systems, city logistics, road safety, systemy wizyjne, systemy GPS.
1
Artykuł opracowano w związku z realizacją projektu RID-4D (41) pt. „Wpływ stosowania usług Inteligentnych
Systemów Transportowych na poziom bezpieczeństwa ruchu drogowego” (akronim OT4-4D/ITS-PW-PGIBDiM-WAT), finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju oraz Generalną Dyrekcję Dróg
Krajowych i Autostrad (umowa nr DZP/RID-I-41/7/NCBR/2016 z dnia 26.02.2016 r.).
697 | S t r o n a
Gospodarka Materiałowa i Logistyka nr 5 /2016
WSTĘP
Miasto jest obszarem intensywnie i planowo zabudowanym, będącym skupiskiem
ludności, przedsiębiorstw produkcyjnych i usługowych, instytucji oświaty, zdrowia, kultury,
sportu, turystyki i administracji. Jest zatem układem pięciu elementów: mieszkania, pracy,
wypoczynku, usług i komunikacji, stanowiącej, iż układ ten może działać jako system
zależnych od siebie elementów i ich właściwości, będący w interaktywnej więzi ze swym
otoczeniem (Szymczak, 2008).
Mówiąc o podejściu systemowym, nie sposób nie wspomnieć o zadaniach logistyki
miejskiej, która jest swoistym systemem, złożonym z wielu elementów powiązanych ze sobą,
głównie infrastrukturą transportową (punktową i liniową). Zadaniem logistyki miejskiej jest
zatem m.in. dostarczenie towarów, osób i informacji we właściwe miejsce, w odpowiednim
czasie i po jak najmniejszych kosztach. Procesy transportowe mogą być inicjowane na
zewnątrz i skierowane do miasta lub inicjowane w mieście i skierowane na zewnątrz.
Wszelkie przepływy mogą przechodzić przez miasto lub być realizowane wewnątrz miasta.
Obszary logistyki miejskiej są natomiast następujące :
 zaopatrzenie miast:
o w media: wodę, gaz, energię elektryczną i ciepło,
o w niezbędne do życia i pracy towary,
 dostarczenie niezbędnych usług, w tym:
o handlowych,
o serwisowych,
o administracyjnych,
o mieszkaniowych,
o ochrony zdrowia,
o edukacyjnych (oświatowych),
o kultury, sportu i rekreacji,
 organizacja transportu pasażerskiego, w tym również sanitarnego, turystycznego, czy
transportu związanego z dowozem uczniów do szkół,
 organizacja transportu towarów z uwzględnieniem procesów magazynowania,
 problematyka wywozu i utylizacji odpadów komunalnych oraz oczyszczania ścieków,
 organizacja sieci telekomunikacyjnej,
 kształtowanie
transportowych
powiązań
aglomeracji
z
systemem
logistycznym
makroregionu.
698 | S t r o n a
Gospodarka Materiałowa i Logistyka nr 5 /2016
Transport w miastach stanowi zatem trzon funkcjonowania wszystkich zagadnień
związanych z logistyką.
Głównym problemem rozwoju i funkcjonowania transportu w miastach jest
wzrastające natężenie ruchu transportowego (zarówno osób, jak i towarów), prowadzące m.in.
do:
 powstawania zatorów ulicznych (kongestii),
 przeciążenia infrastruktury transportowej (głównie drogowej),
 wydłużenia czasu jazdy,
 obniżenia jakości życia w mieście,
 zwiększenia kosztów straconego czasu i kosztów zewnętrznych,
 zwiększenia liczby wypadków, często z udziałem pieszych i rowerzystów.
Przedstawione wyżej zadania i obszary logistyki miejskiej wiążą się ściśle, a wręcz
bezpośrednio, z realizowanymi procesami transportowymi, w ramach zarówno transportu
indywidualnego, jak i zbiorowego, a w tym m.in.: samochodowego, szynowego, wodnego,
powietrznego i linowego. Procesy te, dla zapewnienia odpowiedniej jakości życia i pracy
w miastach, jak również bezpieczeństwa (w tym drogowego) wspomagane są Inteligentnymi
Systemami Transportowymi (Figurski i Niepsuj, 2014).
W pracach nad artykułem zastosowano metody teoretyczne, w tym: definiowanie,
analiza, synteza porównanie, analogia i wnioskowanie.
1. ISTOTA I ZADANIA INTELIGENTNYCH SYSTEMÓW TRANSPORTOWYCH
W MIASTACH
Inteligentne Systemy Transportowe (Intelligent Transport Systems) - ITS, to zbiór
technologii telekomunikacyjnych, informatycznych, automatycznych i pomiarowych, a także
technik zarządzania stosowanych w transporcie w celu ochrony życia uczestników ruchu,
zwiększenia efektywności systemu transportowego i ochrony zasobów środowiska
naturalnego. Systemy te wykorzystują różne urządzenia i aplikacje, w tym m.in. (Nowacki,
2008, Waśniewski, Czarnecki i Szymańska, 2015, Orłowski, 2015):
 sieci komórkowe,
 systemy łączności radiowej, w tym systemy RFID,
 systemy informacji przestrzennej (SIP),
 geograficzne bazy danych,
 bazy danych drogowych,
699 | S t r o n a
Gospodarka Materiałowa i Logistyka nr 5 /2016
 systemy nawigacji satelitarnej,
 urządzenia monitorowania ruchu drogowego,
 urządzenia monitorowania pogody
 urządzenia przekazywania danych użytkownikom systemu,
 tablice świetlne.
Dotychczasowe (już wieloletnie) doświadczenia wskazują na wiele korzyści
związanych z wykorzystaniem ITS w miastach. Do nich m.in. należą:
 ułatwienie sterowania ruchem pojazdów w trasie, a tym samym zwiększenie
bezpieczeństwa, płynności ruchu i odciążenie środowiska naturalnego,
 możliwość bieżącego (przed rozpoczęciem podróży, jak i w czasie jej trwania)
pozyskiwania informacji o sposobach i warunkach podróży, w tym:
o o danych na temat sieci ulicznej w transporcie indywidualnym,
o o danych na temat sieci transportu publicznego (w tym: drogowego, szynowego,
linowego, wodnego),
o o rozkładach jazdy i taryfach,
o o stanie dróg i warunkach oraz sytuacji na drogach (o remontach, wypadkach,
zatorach, czasie przejazdu, liczbie miejsc parkingowych, czasie przyjazdu
pojazdów komunikacji miejskiej na kolejne przystanki, itp.), z wykorzystaniem
m.in. systemów przeciw wypadkowych, systemów zarządzania wypadkami
i systemów ratowniczych,
o o warunkach atmosferycznych,
 możliwość
automatycznej
identyfikacji
pojazdów
(w
tym
poboru
opłat,
zautomatyzowanych, ciągłych pomiarów natężeń ruchu, umożliwiających ocenę
warunków ruchu w dowolnym czasie),
 możliwość automatycznej identyfikacji natężenia pasażerów w środkach transportu,
 możliwość zarządzania flotą pojazdów komunikacji miejskiej i transportu towarów,
z wykorzystaniem nawigacji satelitarnej pojazdów, umożliwiającej ciągłe przekazywanie
danych na temat położenia pojazdu w czasie i przestrzeni, z jednoczesnym zapewnieniem
łączności z centrami sterowania dyspozytorskiego,
 możliwość skrócenie czasu przejazdu,
 zmniejszenie zmienności czasu trwania podróży, a w ten sposób zwiększenie poczucia
wysokiej niezawodności transportu miejskiego,
 poprawa punktualności oraz regularności kursowania komunikacji miejskiej,
700 | S t r o n a
Gospodarka Materiałowa i Logistyka nr 5 /2016
 poprawa bezpieczeństwa, szczególnie w obrębie przystanków,
 zwiększenie przepustowości ciągów komunikacyjnych,
 obniżenie kosztów eksploatacyjnych środków transportu,
 obniżenie kosztów środowiskowych (poziomu emisji hałasu, emisji zanieczyszczeń,
drgań),
 redukcja kosztów funkcjonowania transportu.
Powyższe korzyści nie wyczerpują wszystkich, są jedynie przykładami. Zatem
podsumowując dotychczasowe rozważania, możemy wyróżnić przykładowe obszary
zastosowania i zadania ITS. Przedstawiono je na rys. 1.
PRZYKŁADOWE OBSZARY ZASTOSOWAŃ I ZADANIA ITS
Obszar 1.
Informacja dla
podróżnych
Obszar 2.
Zarządzanie ruchem i
podróżą
Obszar 3.
Pojazd
Obszar 4.
Transport publiczny
Obszar 5.
Zarządzanie utrzymaniem
infrastruktury drogowej
Obszar 6.
Elektroniczne płatności
Obszar 7.
Bezpieczeństwo
Informowanie dotyczące: planowania podróży (układ tras, warunki
ruchowe, warunki pogodowe, czas trwania podróży, możliwości
przesiadek, itp.), wypadków i zatorów, możliwości uzyskania pomocy
ratownictwa drogowego i medycznego, opóźnień w realizacji zadań
transportowych i ich przyczyn.
Informowanie przed rozpoczęciem podróży, w czasie jej trwania i
obsługi podróżnych, sterowanie ruchem, zarządzanie akcją
wypadkową, kontrola emisji spalin i przewozu towarów
niebezpiecznych, zarządzanie utrzymaniem infrastruktury, kontrola
skrzyżowań, nawigacja.
Poprawa widoczności, nadzorowanie (monitorowanie, kontrolowanie)
stopnia napełnienia pojazdów, monitorowanie emisji spalin, unikanie
kolizji, zautomatyzowane kierowanie pojazdem, automatyczne
monitorowanie stanu pojazdu i kierowcy.
Zarządzanie ruchem, głównie w obrębie węzłów przesiadkowych,
identyfikacja pojazdów, zapewnienie priorytetów w sygnalizacji
świetlnej, monitorowanie napełnień pojazdów, stosowanie biletów
elektronicznych, wzbudzanie sygnalizacji świetlnej przez środki
transportu, zapewnienie „zielonej fali”.
Operacje zimowego utrzymania dróg, operacje remontowe, informacja
dla użytkowników dróg o ograniczeniach.
Operacje finansowe realizowane elektronicznie.
Zapewnienie inteligentnych skrzyżowań, zapewnienie bezpieczeństwa
użytkownikom ruchu, w tym pieszym i osobom niepełnosprawnym
(zadania z innych obszarów zastosowania ITS). Zapewnienia
bezpieczeństwa ekologicznego (np. monitoring emisji spalin i
transportu towarów niebezpiecznych), obsługa wypadków i
ratownictwa drogowo-medycznego
Rys. 1. Przykładowe obszary zastosowań i zadania ITS
Źródło: Opracowanie własne.
701 | S t r o n a
Gospodarka Materiałowa i Logistyka nr 5 /2016
2.
PRZYKŁADY PRAKTYCZNYCH ZASTOSOWAŃ
W wielu polskich aglomeracjach uruchamiane są systemy zarządzania komunikacją
miejską, z wykorzystaniem Inteligentnych Systemów Transportowych. Dla przykładu:
obecnie wdrażany jest Centralny System Zarządzania Komunikacją Miejską w Szczecinie.
Obejmuje on następujące systemy (podsystemy) funkcjonalne (Grzelak, 2015):
 System Zarządzania Flotą dla całego taboru,
 System Dynamicznej Informacji Pasażerskiej,
 System Monitoringu Wizyjnego w Pojazdach,
 System Zliczania Potoków Pasażerskich,
 Centrum Dyspozytorsko-Operatorskie oraz serwerownia,
 System Biletu Elektronicznego,
 System Lokalizacji i Monitoringu Pojazdów Technicznych obsługujących „Akcję Zima”,
 System Transportu „Na żądanie”.
W dalszej części artykułu, na podstawie danych uzyskanych z Zarządu Dróg
i Transportu
Miejskiego
w
Szczecinie
(www.zditm.szczecin.pl,
07.03.2016),
scharakteryzowano niektóre funkcje systemu.
W miejskich środkach transportu (w autobusach, pociągach tramwajowych
i pojazdach technicznych) zainstalowano urządzenia pokładowe (autokomputery) wraz
z dodatkowym wyposażeniem takim, jak:
 przyciski alarmowe,
 zestawy do komunikacji głosowej, które umożliwią dwukierunkową komunikację
dyspozytora (rys. 2) z kierowcą lub motorniczym poprzez GSM/GPRS: mikrofon
i głośnik,
 czujniki otwarcia/zamknięcia drzwi.
Funkcjami autokomuterów m.in. są:
 jednoznaczne identyfikowanie pojazdu w systemie,
 podtrzymywanie komunikacji między kierowcą, a dyspozytorem,
 informowanie kierowcy o stanie wykonywania zadania przewozowego (numer linii,
brygady, odchyłki czasowe od zadanego rozkładu jazdy itp.),
 rejestracja danych o pozycji pojazdu (współrzędne geograficzne) na podstawie odczytu
z odbiornika GPS,
 przekazywanie on-line danych do/z serwera za pośrednictwem modemu GSM/GPRS,
o pozycji pojazdu i awariach,
702 | S t r o n a
Gospodarka Materiałowa i Logistyka nr 5 /2016
 rejestrowanie potoków pasażerskich z czujników liczących.
Rys. 2. Centrum Sterowania Ruchem
Źródło (Grzelak, 2015).
Na ekranie, kierowca ma możliwość uzyskania informacji takich, jak:
 odchyłki od realizowanego rozkładu,
 komunikaty wysyłane przez dyspozytora,
 zadania, do których jest przypisany kierowca.
W pojazdach, w miejscach mało widocznych ale w zasięgu ręki kierowcy,
zainstalowano „ciche przyciski bezpieczeństwa” (antynapadowe). Po ich wciśnięciu, na
ekranie dyspozytora pojawia się informacja (ze wskazaniem numeru identyfikacyjnego
pojazdu) o napadzie. W sytuacji takiej, pojazd zostanie automatycznie zlokalizowany na
mapie. Uruchamiana jest ratunkowa procedura bezpieczeństwa. W trybie łączności,
dyspozytor ma możliwość nawiązania połączenia głosowego z kierowcą pojazdu.
Innym, istotnym przykładem wykorzystania ITS w logistyce miejskiej, wpływającym
bezpośrednio na bezpieczeństwo ruchu drogowego są systemy wizyjne, obejmujące m.in.
system kamer umożliwiających on-line podgląd wnętrza pojazdu oraz wokół pojazdu
(rys. od 3 do 6).
Systemy
wizyjne
umożliwiają
monitorowanie
bezpieczeństwa
pasażerów
wsiadających i wysiadających, pasażerów wewnątrz pojazdów oraz monitorowanie
bezpieczeństwa wykonywania innych zadań transportowych (np. podczas nauki jazdy, czy
prac remontowych), a tym samym bezpieczeństwa ruchu drogowego.
703 | S t r o n a
Gospodarka Materiałowa i Logistyka nr 5 /2016
Rys. 3. Podgląd sytuacji wokół pojazdu na przystanku
Źródło (Drabczyńska, 2015).
Rys. 4. Podgląd sytuacji wokół pojazdu podczas prac remontowych
Źródło (Drabczyńska, 2015).
Rys. 5. Podgląd sytuacji wokół pojazdu podczas nauki jazdy
Źródło (Drabczyńska, 2015).
704 | S t r o n a
Gospodarka Materiałowa i Logistyka nr 5 /2016
Rys. 6. Podgląd sytuacji wokół pojazdu oraz jego wnętrza
Źródło (Grzelak, 2015).
Duże znaczenie dla bezpieczeństwa ruchu drogowego w transporcie miejskim ma
wykorzystanie techniki GPS. Jej obszary zastosowania są następujące (Bauer, 2013):
 rejestracja napełnienia pojazdów,
 pomiary czasu trwania poszczególnych procesów ruchu pojazdów komunikacji miejskiej,
 pomiary punktualności i regularności kursowania,
 rejestracja liczby pasażerów wysiadających i wsiadających,
 badania zachowań komunikacyjnych podczas wykonywania zadań transportowych,
 badania preferencji i satysfakcji pasażerów.
Głównie
pomiary
regularności
i
punktualności
kursowania,
czasu
trwania
poszczególnych procesów ruchu pojazdów komunikacji miejskiej i identyfikacji wszystkich
istotnych momentów podczas ruchu, umożliwiają dokładną ocenę funkcjonowania
komunikacji miejskiej pod kątem słabych i mocnych stron, a tym samym efektywności
wykorzystania poszczególnych linii transportowych i przede wszystkim bezpieczeństwa
ruchu drogowego. Umożliwiają lepsze planowanie podróży, efektywniejsze wykorzystanie
środków transportu. Lepsze planowanie tras, czasów przejazdów i wykorzystania środków
transportu, to jeden z podstawowych warunków „walki” z kongestią w miastach, która bardzo
negatywnie wpływa na bezpieczeństwo ruchu drogowego oraz aspekty środowiskowe.
PODSUMOWANIE
Omówione w artykule aspekty ITS, nie wyczerpują wszystkich zagadnień z tego
obszaru, które należałoby scharakteryzować pod względem wpływu na bezpieczeństwo ruchu
drogowego. Tematami, którymi powinni zająć się badacze w dalszych pracach naukowych
(również podczas realizacji projektu RID-4D), to m.in.:
705 | S t r o n a
Gospodarka Materiałowa i Logistyka nr 5 /2016
 monitorowanie transportu towarów niebezpiecznych z wykorzystaniem nowoczesnych
technologii RFID i laserowych,
 szerokie wykorzystanie technologii RFID, głównie w kontekście bezpieczeństwa ruchu
drogowego (pojazdy uprzywilejowane m.in. policji, straży pożarnej, karetek pogotowia).
Wstępną koncepcję przedstawiono w (Waśniewski, Czarnecki i Szymańska, 2015),
 monitorowanie emisji szkodliwych związków przez poruszające się środki transportu,
w kontekście bezpieczeństwa ekologicznego,
 wykorzystanie w aglomeracjach miejskich systemów informacji geograficznej (GIS)
i systemów informacji przestrzennej (SIP) i zbadanie ich wpływu nie tylko na zarządzanie
transportem, ale też, a może przede wszystkim, na bezpieczeństwo ruchu drogowego.
Wstępną koncepcję przedstawiono w (Orłowski, 2015),
 wykorzystanie technologii ITS (w tym radiowych) w transporcie szkolnym, sanitarnym
i turystycznym.
Wszystkie ww. obszary przyszłych badań powinny mieć odzwierciedlenie
w krajowych i zagranicznych doświadczeniach, głównie samorządowych, ale również
w zastosowaniu poza aglomeracjami miejskimi.
LITERATURA
• Publikacje książkowe jednego autora:
Szymczak, M. (2008). Logistyka miejska. Poznań: Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej
w Poznaniu.
• Publikacje książkowe redagowane:
Nowacki, G. (red.). (2008). Telematyka transportu drogowego. Warszawa. Wydawnictwo
Instytutu Transportu Samochodowego.
• Artykuły w czasopiśmie:
Bauer, M. (2013). Centralny system zarządzania komunikacją miejską w Szczecinie.
Warszawa. Biuletyn Komunikacji Miejskiej nr 127, 13-19.
Chojnacki, B., Kowalewski, M. (2013). Znaczenie krajowej architektury ITS. Warszawa.
Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Prace Naukowe – Transport, z. 95, 29-42.
Chojnacki, B., Kowalewski, M., Pękalski A. (2013). Sposoby zapewnienia interoperacyjności
inteligentnych systemów transportowych (ITS). Warszawa. Oficyna Wydawnicza Politechniki
Warszawskiej. Prace Naukowe – Transport, z. 95, 43-56.
706 | S t r o n a
Gospodarka Materiałowa i Logistyka nr 5 /2016
Drabczyńska A. (2015). Podgląd pojazdu w jedną sekundę. Warszawa. Biuletyn Komunikacji
Miejskiej nr 135, 52-54.
Grzelak O. (2015). Centralny system zarządzania komunikacją miejską w Szczecinie.
Warszawa. Biuletyn Komunikacji Miejskiej nr 135, 6-10.
Figurski, J., Niepsuj, J. (2014). Podstawy logistyki miejskiej. Warszawa. Systemy Logistyczne
Wojsk nr 41/2014, 101-110.
Jankowska, D., Wacowska-Ślęzak, J. (2013). Bezpieczeństwo transportu szkolnego z
wykorzystaniem inteligentnych systemów transportowych (ITS). Warszawa. Oficyna
Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Prace Naukowe – Transport, z. 95, 179-198.
Orłowski, K. (2015). Wykorzystanie systemów informacji przestrzennej w zarządzaniu
transportem samochodowym. Warszawa. Systemy Logistyczne Wojsk nr 43/2015, 65-84.
Waśniewski, T., Czarnecki, M., Szymańska, M. (2015). Zastosowanie technologii RFID w
logistyce miejskiej. Warszawa. Systemy Logistyczne Wojsk nr 42/2015, 204-220.
• Źródła internetowe:
www.itspolska (07.03.2016).
www.cupt.gov.pl (07.03.2016).
www.zditm.szczecin.pl (07.03.2016).
707 | S t r o n a