Doprava je fenomén, ktorý pozostáva z veľkého množstva na seba nadväzujúcich čiastkových javov tvoriacich jeden komplexný celok. Ľudská činnosť je v ňom primárna, lebo ovláda pohyb dopravných prostriedkov v priestore a čase.
V ostatných rokoch vplyvom rastúcej životnej úrovne a ekonomického zvýhodňovania automobilovej dopravy dochádza k prudkému rozmachu individuálnej dopravy a súčasná komunikačná sieť prestáva vyhovovať. Napriek veľkým investíciám do rozvoja infraštruktúry, sa dopravná situácia neustále zhoršuje. [1]
Dopravná nehodovosť je jedným z najväčších problémov súčasnosti. Veľké množstvo dopravných nehôd je spôsobených najmä nevedomosťou vodičov o nadchádzajúcich prekážkach. Z tohto dôvodu je nevyhnutné zabezpečiť, aby vodičom boli počas jazdy poskytované potrebné informácie o dopravnej situácii a o možných prekážkach prípadne obmedzeniach na komunikáciách. Informačné a komunikačné technológie, ktoré sú používané vo vyspelých krajinách, však nemusia byť vhodné a finančne dostupné pre rozvojové krajiny. Vhodným riešením môže byť použitie ZigBee technológie.
ZigBee je bezdrôtová nízko nákladová technológia krátkeho dosahu, ktorú je vhodné použiť najmä v oblastiach s trvale zníženou viditeľnosťou, ako sú oblasti horských prechodov, kde je možný výskyt trvalého a hustého sneženia, hmly, dažďa. Vodiči vplyvom nepriaznivých podmienok počasia nie sú vždy schopný vidieť prekážky na komunikáciách včas, a teda bezpečne sa im vyhnúť, čo vedie k dopravným nehodám. ZigBee pomocou senzorov a zariadenia inštalovaného vo vozidle upozorní vodiča na prekážku, a teda vodič včas dokáže prispôsobiť svoju jazdu danej situácii. ZigBee je jedinou bezdrôtovou technológiou, ktorá je založená na princípoch nízkych nákladov, nízkej spotreby energie a je možné ju použiť v rôznych odvetviach (manažment, zdravotníctvo, fitness, priemysel, doprava, atď.). Základnom ZigBee je rádiový štandard IEEE 802.15.4 pracujúci po celom svete v bezlicenčnom pásme na frekvencii 2,4 GHz. V Amerike pracuje na frekvencii 915 GHz a v Európe na frekvencii 868 GHz. [2]
Princíp fungovania technológie
ZigBee je systém, ktorý sa skladá zo senzorov, ktoré identifikujú prekážky a vysielajú signál prostredníctvom RSSI (Received Signal Strength Indicator) do prijímačov, umiestnených vo vozidlách. Vodič je týmto spôsobom upozornený na nadchádzajúce prekážky, a môže včas reagovať na danú situáciu.
Obrázok 1 Princíp fungovania technológie ZigBee
Zdroj: autori
Na obrázku 1 sú zobrazené možnosti využitia senzorov ZigBee. Senzory môžu upozorňovať na svetelnú signalizáciu, dopravné značenie, ostrú zákrutu, železničné priecestie, či slepú ulicu. Komunikácia medzi vozidlami je taktiež jednou z možností využitia tohto informačného systému.
Senzor umiestnený na prekážke, operuje v rozsahu 1 m až 1600 m. Kedykoľvek sa vozidlo nachádza v danom rozsahu, senzor vyšle signál do prijímača vo vozidle, kde sa vodičovi na displeji zobrazia informácie o type prekážky a o jej vzdialenosti. Vodič tak môže adekvátne reagovať na danú dopravnú situáciu.
Tok informácií
Obrázok 2 Tok informácií medzi vozidlom a senzorom umiestneným na návestidle
Zdroj: autori
Obrázok 2 opisuje tok informácií medzi vozidlom a dopravnou prekážkou, v tomto prípade svetelnou signalizáciou. Body 1 až 5 sú opísané nižšie:
- Vozidlo pošle svoju identitu (ID) senzoru umiestnenému na návestidle,
- senzor vezme na vedomie ID vozidla,
- vozidlo požiada o informácie o následných prekážkach,
- senzor pošle informáciu vozidlu,
- vozidlo vezme na vedomie poskytnutú informáciu a zobrazí ju na displeji vodičovi.
ZigBee je v porovnaní s ostatnými bezdrôtovými technológiami krátkeho dosahu oveľa lacnejšia a menej energeticky náročná technológia, využiteľná prakticky kdekoľvek, v akomkoľvek klimatickom prostredí. ZigBee zariadenie môže pracovať roky bez akejkoľvek údržby alebo výmeny batérie.
Experimenty
S touto technológiou bolo vypracovaných niekoľko experimentov. Ako príklad, uvedieme experimenty vykonané v Japonsku. Prvý experiment bol zameraný na zistenie indikátoru sily prijímaného signálu (RSSI). Experiment bol vykonaný dva krát, a z týchto dvoch meraní boli spracované priemerné hodnoty. Sledovaný úsek mal dĺžku 100 m, a vozidlo menilo rýchlosť od 10 km/h až po 60 km/h. V tabuľke 1 sú zaznamenané hodnoty merania pre jazdu vozidla na priamej komunikácii s čistým výhľadom (ClearLine Of Sight).
Tabuľka 1 RSSI na priamej komunikácii s čistým výhľadom
Zdroj: [3], úprava: autori
Z tabuľky 1 vyplýva, že rýchlosť vozidla neovplyvňuje silu prijímaného signálu. Ideálna hodnota RSSI je 0, tú však nie je možné dosiahnuť, a to z dôvodu pôsobenia rôznych faktorov ako hluk, čiastočky vo vzduchu, počasie, atď.
Tabuľka 2 zobrazuje silu prijímaného signálu v zákrute s čistým výhľadom. Pri experimente boli zachované rovnaké podmienky ako pri meraniach na priamej komunikácii s čistým výhľadom.
Tabuľka 2 RSSI v zákrute s čistým výhľadom
Zdroj: [3], úprava: autori
Rovnako ani tu rýchlosť vozidla neovplyvňuje silu prijímaného signálu.
Ďalší experiment bol zameraný na zistenie schopnosti prenosu dát medzi vysielačom umiestneným na prekážke a prijímačom vo vozidle. V tomto prípade bola dĺžka úseku 100 m a 50 m. Za úspešný prenos dát považujeme vyslanie dát z vysielača k prijímaču, a naopak. Experiment bol vykonaný opäť pre priamu komunikáciu s čistým výhľadom, pre zákrutu so stromami ako prekážkou a pre zákrutu s budovou ako prekážkou. Hodnoty meraní sú uvedené v tabuľkách 3,4 a 5.
Tabuľka 3 Prenos dát na priamej komunikácii s čistým výhľadom
Zdroj: [3], úprava: autori
Tabuľka 4 Prenos dát v zákrute so stromami ako prekážkou
Zdroj: [3], úprava: autori
V tomto prípade je jasné, že okrem prírodných faktorov, pôsobia na kvalitu prenosu dát aj samotné prekážky. Pri stromoch ako prekážkach vo vzdialenosti 100 m, je úspešnosť prenosu dát pri 6 meraniach v priemere 88,88 %.
Tabuľka 5 Prenos dát v zákrute s budovou ako prekážkou
Zdroj: [3], úprava: autori
Budova je väčšia a objemnejšia prekážka z pevného stavebného materiálu, a teda pravdepodobnosť prenosu dát je menšia. Pri vzdialenosti vysielača od prijímača 100 m je pravdepodobnosť prenosu dát 33,33 %. S menšou vzdialenosťou táto pravdepodobnosť stúpa. Vo vzdialenosti 50 m je prenos dát dokončený s pravdepodobnosťou 83,33 %.
Zhodnotenie
Inteligentné dopravné systémy, ktoré využívajú bezdrôtové technológie krátkeho dosahu ako komunikačné médium, podporujú jednoduchšiu a bezpečnejšiu jazdu vozidlom. ZigBee technológia umožňuje informovanie vodiča o nadchádzajúcej prekážke ako svetelná signalizácia, zákruty, železničné priecestia, atď. skôr ako sa vodič dostane k prekážke. To môže zabrániť vzniku dopravných nehôd. ZigBee je veľmi nízko nákladová technológia, ktorá nevyžaduje údržbu ani výmenu batérii niekoľko rokov. Experimenty dokázali, že je to technológia vhodná pre použitie v rámci inteligentných dopravných systémov.
Autori
Simona Kubíková1, Alica Kalašová2
1Ing. Simona Kubíková, Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta prevádzky a ekonomiky dopravy a spojov, Katedra cestnej a mestskej dopravy, Univerzitná 8215/1, 010 26 Žilina, Slovenská republika, e-mail: Simona.Kubikova@fpedas.uniza.sk
2 prof. Ing. Alica Kalašová, PhD., Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta prevádzky a ekonomiky dopravy a spojov, Katedra cestnej a mestskej dopravy, Univerzitná 8215/1, 010 26 Žilina, Slovenská republika, e-mail: Alica.Kalasova@fpedas.uniza.sk
Literatúra
[1] KALAŠOVÁ, A. – FAITH,P. – PA+LO, J. Dopravné inžinierstvo I. 1. vyd. Žilina: Žilinská univerzita v Žiline, 2006. 164 s. ISBN 80-8070-634-4
[2] ZigBee Alliance, dostupné:
http://zigbee.org/About/AboutTechnology/ZigBeeTechnology.aspx (02.04.2014)
[3] RAZI IQBAL, KENICHI YUKIMATSU: Intelligent Transportation Systems Using Short Range Wireless Technologies. Journal of Transportation Technologies, 2011
VYTLAČIŤ