Abstrakt: V súčasnosti je vo veľkej miere stále využívané pre dopravné prieskumy manuálne sčítanie dopravy, či už zapisovaním do predpripravených formulárov alebo použitím mobilnej aplikácie. Tento článok poskytuje prehľad vývoja použitých metód a technológií, od manuálnych prieskumov, cez prieskumy využívajúce technické zariadenia až po prieskumy vykonané inteligentnými softvérovými službami. Na celom svete je v súčasnosti viac než 500 miliónov kamier, ktoré produkujú 15 miliárd gigabajtov dát týždenne. Toto číslo sa zdvojnásobuje každé 2 roky a je zrejmé, že dnes a v budúcnosti nebude v ľudských silách tieto videozáznamy spracovávať a vyhodnocovať. Okrem toho, do popredia sa dostavajú aj ďalšie technológie a spôsoby vyhodnocovania dát o tom ako ľudia cestujú.
Kľúčové slová: inteligentné a inovatívne dopravné systémy, dopravné inžinierstvo, dopravné plánovanieJ
INNOVATIVE DATA COLLECTION FOR TRANSPORT ENGINEERING NEEDS
Abstract: Currently, manual traffic counting is still widely used for traffic surveys, whether by writing to pre-prepared forms or using a mobile application. This article provides an overview of the development of the methods and technologies used, from manual surveys to surveys using hardware to surveys conducted by intelligent software services. There are currently more than 500 million cameras worldwide that produce 15 billion gigabytes of data a week. This number doubles every 2 years and it is clear that today and in the future it will not be possible to process and evaluate these videos in human power. In addition, other technologies and ways to evaluate how people travel are also at the forefront.
Keywords: intelligent and innovative transport systems, transport engineering, transport planning
1 Úvod
Intenzita dopravy na niektorých komunikáciách, najmä v blízkosti centier miest, sa neustále zvyšuje, čo ma za následok „paralyzovanie“ mestského života naokolo. Pri narastajúcich nárokoch na mobilitu, služby a prepravu je prioritou rozvíjať dopravu v meste na udržateľnej úrovni, ako z hľadiska kvality služieb, atraktivity, dostupnosti, ekonomiky a bezpečnosti, tak aj environmentálnych dopadov. To je pri obmedzených finančných zdrojoch veľmi náročná a komplikovaná úloha, ktorej splnenie by mohlo napomôcť aj maximálne využitie dostupných inteligentných a informačných technológií v doprave, ako aj akceptovanie a využívanie moderných a inovatívnych technológií pre zber dát potrebných pre dopravné plánovanie a dopravné inžinierstvo. Inteligentné dopravné systémy pomáhajú efektívnejšiemu využívaniu dopravnej siete použitím informačných, komunikačných a riadiacich technológií, ktoré sú zabudované vo vozidle alebo v rámci cestnej infraštruktúry. Základom inteligentných dopravných systémov sú informácie, ktoré je potrebné zbierať, spracovať, integrovať a poskytovať.
2 Vývoj zberu dopravných dát
2.1 Tradičné metódy
K tradičným metódam zberu dopravných dát patria tradične ľudia, ktorí vykonávajú prieskum v teréne alebo vyhotovujú videozáznam, ktorý neskôr manuálne spracovávajú. Najčastejšie dopravné prieskumy zahŕňajú profilové prieskumy na určenie intenzity dopravy na konkrétnom dopravnom profile s rozlíšením vozidla na kategóriu a smer pohybu. Okrem toho sú taktiež veľmi často uskutočňované smerové križovatkové prieskumy, kde je cieľom zistiť intenzitu vozidiel pre jednotlivé smery, opäť s rozdelením na jednotlivé kategórie alebo napr. smerové dopravné prieskumy na ploche mesta s cieľom identifikovať zdrojovú, cieľovú a tranzitnú dopravu.
Metódy manuálneho prieskumu vyžadujú prítomnosť sčítačov, organizátorov, kontrolórov a ďalších ľudí pre zabezpečenie „hladkého“ priebehu celého dopravného prieskumu. Z personálneho hľadiska sú teda veľmi náročné. Pri vyhotovení videozáznamu a následnom spracovávaní človekom trvá každú hodinu videa vyhodnotiť 1-3 hodiny podľa náročnosti a intenzity dopravy na sledovanom území.
Zdroj: Vlastné spracovanie
Obr. 1 Porovnanie manuálneho sčítania dopravy s automatickým vyhodnotením videozáznamu
Presnosť dosiahnutá manuálnymi metóda sa pohybuje medzi 60 – 95 % v závislosti od rôznych faktorov, ako napr. od vynaloženého úsilia, zodpovednosti sčítačov, dĺžky prieskumu, únavy sčítačov, požadovaného času na doručenie výsledkov a pod.
Vyššie v krátkosti popísané metódy zberu dopravných dát a ich nedostatky vedú k nepresným výsledkom a analýzam, na základe ktorých potom samosprávy rozhodujú o ďalšom rozvoji svojho územia. Toto je ale možné zmeniť pomocou modernejších technológií, ktoré máme k dispozícii.
2.2 Moderné a inovatívne metódy zberu dopravných dát
Analýza dopravných dát z mobilných telefónov
Postupy a štandardy zhromažďovania údajov o cestovaní sa v poslednom desaťročí významne zmenili zavedením mobilnej lokalizačnej technológie. Inteligentné telefóny sa stali novou populárnou platformou pre GPS riešenia. S rastúcim používaním inteligentných telefónov, ktoré sú vybavené množstvom senzorov, sa možnosti zberu údajov opäť posúvajú a môžu byť veľmi užitočné pri analýze dopravného správania. Ponúkajú niekoľko zaujímavých možností, ako zhromaždiť viac údajov od obyvateľov alebo návštevníkov mesta, s minimálnou, prípadne žiadnou potrebou interakcie od daného respondenta.
V prípade, že je potrebná určitá spolupráca respondenta pri zbere údajov, jedná sa o využívanie aplikácie vyvinutej pre takéto účely. Používateľ si pred cestou zvolí druh dopravy (čo nám povie o tom, aký dopravný prostriedok používateľ použil) a aplikácia je potom na základe využívania GPS schopná zbierať údaje o začiatku cesty, samotnej trase, konci cesty, rýchlosti, zdržaní v určitých úsekoch, prevýšenie a mnoho ďalších užitočných informácií, ktoré je potom možné využiť pri analyzovaní dopravného správania.
Ďalším spôsobom pre zber údajov je moderná populačná analytika v oblasti rozsiahlych dát, tzv. „Big Data“. Na Slovensku ponúka relatívne novú službu aj platforma CitySys, kde na základe spolupráce s telekomunikačnými operátormi je možné analyzovať pohyb populácie prostredníctvom SIM kariet v mobilných telefónoch. Je to nový spôsob ako anonymizované informácie veľkých dát využiť k lepšiemu plánovaniu v štátnej správe, samosprávach, ako aj súkromných spoločnostiach. S pomocou veľkých dát telekomunikačných operátorov poskytuje geolokačnú analýzu pre určenie počtov a štruktúry obyvateľov, originálne štúdie pre optimalizovanie mestskej infraštruktúry a dopravy, nástroje pre mestský marketing a prieskumy a v neposlednom rade aj rýchly komunikačný kanál v prípade výstrah a upozornení.
Zdroj: Vlastné spracovanie
Obr. 2 Vizualizácia dopravných tokov medzi jednotlivými časťami mesta
Údaje získané z mobilných telefónov populácie nám dokážu poskytnúť informácie o skutočnom stave obyvateľstva a dynamike jeho pohybu v akejkoľvek časti Slovenska. Znalosť skutočného pohybu obyvateľstva je kľúčová ako pre skúmanie jeho dopravného správania, tak aj pre budovanie moderných miest, tzv. Smart Cities. Obce aj mestá musia mať presnejšiu predstavu o svojich obyvateľoch, aby mohli plánovať a dimenzovať novú cestnú infraštruktúru, ale aj optimalizovať podmienky na už existujúcej infraštruktúre. Pomocou inovatívnych nástrojov už v súčasnosti dokážeme výrazne zvýšiť kvalitu klasických možností zberu údajov, čo samozrejme môže dopomôcť samosprávam rozvíjať mestá tak, aby sa významne zlepšila kvalita života ich obyvateľstva.
Zdroj: Vlastné spracovanie
Obr. 3 Vizualizácia odchádzajúcich a prichádzajúcich obyvateľov z/do vybranej časti mesta
Aké otázky je možné zodpovedať prostredníctvom dát od mobilných operátorov?
- Aké sú dopravné toky prichádzajúcich a odchádzajúcich obyvateľov v rámci všetkých oblastí mesta počas jednotlivých častí dňa, resp. jednotlivých dní v týždni?
- Ktoré sú najproblematickejšie miesta cestnej infraštruktúry počas bežného pracovného dňa (utorok-štvrtok), počas pondelka/piatka, počas víkendu a aké sú denné priebehy zaťaženia?
- Sú potrebné nové parkovacie plochy vo vzťahu k denne dochádzajúcim zo spádových oblastí do mesta?
- Aká je dopravná situácia v meste počas mimoriadnych udalostí, ako napr. koncert, futbalový/hokejový zápas a pod.?
Monitorovanie dopravy pomocou dopravných kamier a detektorov
Zber dát pre účely skvalitňovania dopravy je možné uskutočňovať viacerými spôsobmi. Okrem vyššie spomínaného využitia dát od mobilných operátorov k tomu slúžia aj klasické metódy, ako použitie detektorov a kamier. Tieto dáta poskytujú informácie o vozidlách, cyklistoch, či chodcoch v monitorovanej časti mesta.
Monitorovanie a sčítanie dopravy bez zásahu do vozovky je možné riešiť pomocou vysokokvalitných kamier a dopravných radarov. Samozrejme, okrem počtu vozidiel je možné pomocou týchto technológií získať potrebné informácie o rýchlosti, dĺžkach, kategóriách, medzerami medzi vozidlami, trajektóriách, pohyboch na križovatkách, zdržaniach, a to pri rozdelení pre jednotlivé jazdné pruhy. Údaje o doprave je pritom možné získavať a poskytovať zákazníkovi v reálnom čase alebo je možné využiť videonahrávky z kamier, ktoré neskôr vieme analyzovať podľa požiadaviek zákazníka pomocou softvéru využívajúceho umelú inteligenciu.
Zdroj: Vlastné spracovanie
Obr. 4 Príklad analytiky dopravných dát v platforme CitySys
Prieskum monitorovania vozidiel po ploche križovatky slúži na zisťovanie pohybu v križovatke a tým na určenie intenzity dopravy v jednotlivých smeroch v sledovanom časovom intervale. Záznam z prieskumu členíme do krátkych časových úsekov, aby bolo možné pri vyhodnotení získať špičkové hodnoty. Presnosť určenia dopravnej špičky závisí od zvoleného časového intervalu. Z výsledkov monitorovania dopravy na križovatke je možné spoľahlivo posúdiť požadovaný počet radiacich pruhov, ich dĺžky z hľadiska bezpečnosti a využitia kapacity. Na základe získaných údajov môžeme taktiež odvodiť výhľadové potreby (voľba typu križovatky, stanovenie úrovne kvality dopravy a pod.). Rozsah spracovania výsledkov z monitorovania dopravy na križovatke závisí od požiadaviek koncového zákazníka na použitie týchto výstupov. Výsledky je možné spracovávať tabelárne aj graficky, pričom sú k dispozícii rôzne preddefinované reporty, prípadne si môže zákazník vybrať jednotlivé časti reportu podľa seba.
Na čo v súčasnosti používame dopravné kamery a radary?
- Smerové dopravné prieskumy na ploche križovatky
- Intenzita dopravy
- Kategórie účastníkov premávky (osobný, nákladný automobil, autobus, motocykel, bicykel, chodec)
- Zdržania na križovatke, Časové medzery medzi vozidlami, Kolóny
- Priemerná rýchlosť vozidiel, 85. percentil rýchlosti
- Križovatkové pohyby, presné trajektórie a pozície vozidiel, chodcov a cyklistov
- Prejazdné časy vozidiel
- Teplotné mapy rýchlosti a frekvencie premávky
- Skutočné kolízne body
- Smerové dopravné prieskumy na ploche mesta (zdrojová, cieľová, tranzitná doprava – technológia automatického rozpoznávania EČV)
- Profilové sčítanie dopravy – možnosť poskytovať dáta v reálnom čase alebo prostredníctvom pravidelných reportov
- Monitorovanie parkovania – obsadenosť, zobrazovanie obsadenosti/počtu voľných park. miest, štatistiky, reporty, kontrola platobnej morálky (pasívna), nastavenie vlastných pravidiel, notifikácie o porušení prednastavených pravidiel
Analýza a modelovanie dopravy
Získané údaje o doprave je možné získavať a poskytovať zákazníkovi v reálnom čase (napríklad pre potreby dynamického riadenia križovatky) alebo je možné využiť videonahrávky z kamier, ktoré je možné neskôr analyzovať podľa požiadaviek zákazníka.
Tradičné metódy zberu a vyhodnocovania dát sú často časovo náročné, drahé alebo nespoľahlivé. Preto je veľmi výhodné inovatívne riešenie, ktoré ponúka koncovému používateľovi pokročilú analýzu údajov, ich vizualizáciu a manažérsky reporting na základe videonahrávok z akýchkoľvek kamier, resp. mestského kamerového systému za dodržania určitých podmienok.
Zdroj: Vlastné spracovanie
Obr. 5 Analýza trajektórií a pohybov na križovatke
Zdroj: Vlastné spracovanie
Obr. 6 Teplotná mapa rýchlostí na križovatke
Zdroj: Vlastné spracovanie
Obr. 7 Mapa priemerných zdržaní v jednotlivých oblastiach na križovatke
Analýza dát zjednodušuje, organizuje a transformuje údaje do foriem, ktoré môžu poskytnúť veľké množstvo komplexných informácií.
„Kvalitné analýzy sú potrebné ku kvalitným rozhodnutiam.“
Poskytovanie údajov
Získanie náhľadu na zozbierané údaje a analýzu výsledkov je možné v prehľadnom grafickom prehliadači. Tento webový nástroj môže poskytovať informácie z dopravného dátového skladu logickým a užívateľsky priateľským spôsobom a má množstvo predvolených reportov (napríklad skladbu dopravného prúdu alebo priebeh intenzít počas zvoleného časového obdobia).
Zdroj: Vlastné spracovanie
Obr. 8 Analýza dopravy – skladba dopravného prúdu, priebeh intenzít
Zdroj: Vlastné spracovanie
Obr. 9 Zobrazovanie dopravných dát reálnom čase
Ďalšie oblasti dopravy, ktorými sa zaoberáme a pripravujeme:
- Monitorovanie parkovania – obsadenosť, zobrazovanie obsadenosti/počtu voľných park. miest, štatistiky, reporty, kontrola platobnej morálky (pasívna), nastavenie vlastných pravidiel, notifikácie o porušení prednastavených pravidiel
- Riadenie dopravy – dynamické riadenie križovatky a sieti križovatiek, preferencie verejnej osobnej dopravy
- Inteligentná verejná doprava – informačné systémy, inteligentná zastávka
- Systém kontroly vjazdu do nízkoemisných a iných vybraných zón
- Zimná údržba ciest a chodníkov
- Ďalšie riešenia – inteligentný priechod pre chodcov, dynamický spomaľovací a chodecký semafor, systémy pre meranie úsekovej rýchlosti
Autori:
Tituly a pôsobisko autorov:
1Ing. Milan Veterník, PhD., OMS, a.s., Dojč 419, 906 02, Slovenská republika, E-mail: milan.veternik@oms.sk
VYTLAČIŤ