Test oboustranné komunikace preference pomocí V2X – ověření principu řízeného staničení

Obr. č. 1: Testovací pracoviště zřízené u řadiče křižovatky.

Dne 4.10.2019 proběhl úspěšný test pravděpodobně první oboustranné komunikace mezi řadičem křižovatky a vozidlem MHD (tzv. řízené staničení) v Ostravě za podpory Magistrátu města Ostravy, Ostravských komunikací a Dopravního podniku Ostrava a.s. Cílem testu bylo v praxi vyzkoušet nový typ komunikace preference pomocí V2X (standard ETSI ITS G5), která by byla schopna nahradit současnou komunikaci řešenou prostřednictvím klasické radiostanice v pásmu 160 MHz. Jednalo se o tzv. řízené staničení – princip a výhody jsou popsány zde. 

Podmínky testu řízeného staničení

Dne 4. 10. 2019 proběhly na křižovatce 4077 – ul. Martinovská x Provozní ulice testy funkčnosti preference veřejné dopravy (vozidel DPO) v podobě řízeného staničení, kdy jako komunikační technologie bylo použito V2X (C2X). Čas testů je cca 10:15 – 11:15.  Při těchto testech byla SW podpora preference přes V2X v podobě úprav programů palubního počítače EPIS a jednotky OBU (UCU 5.0 xx) nasazena na veškeré vozy MHD DPO, a.s, tj každé projíždějící vozidlo DP si tedy dovedlo o preferenci požádat (všechny vozidla DPO a.s. jsou jednotkami V2X již vybaveny).

Současně k řadiči křižovatky byla připojena přes rozhraní RS-485 jednotka RSU (UCU 5.0), která s ním komunikovala. Prostřednictvím komunikace V2X přijímala jednotka RSU pokyny z vozu a na stejný vůz odesílala i odpovědi z řadiče a to včetně pokynu k odjezdu ze zastávky získané přímo z řadiče (tzv. staničení). O preferenci žádaly veškeré projíždějící vozy DPO a.s., které měly nastavenu linku a spoj. Pro další testy byl vybrán vůz 7181. Dle pokynů z palubního počítače (EPIS 4.0x) jednotka OBU (On-boad unit – jednotka pro V2X na voze DPO,a.s. představuje jednotkou UCU 5.0 LWVG) odesílala přes V2X pokyny do jednotky RSU, která je dále předávala do řadiče.

Další podmínky testu řízeného staničení:

1. Komunikace V2X fungovala dle nové normy C-ROADS a veřejně známého protokolu od firmy Herman (specifikace preference) – platí pro jednotku vozidla (OBU) i jednotku na křižovatce (RSU).
2. Palubní počítač EPIS 4.0B měl rozšířený řídicí program o “paralelní komunikaci”, tj. přes standardní komunikaci radiomodemem a přes V2X (palubní počítač uměl současně řídit oba systémy preference).
3. Vozidlo MHD navíc informovalo své okolí o příjezdu do zastávky a odjezdu z ní, o otevření a zavření dveří apod. – viz. standardy ITS G5.
4. Komunikace s řadičem křižovatky fungovala na stávajícím principu (SW řadiče nebyl měněn).

Princip řízeného staničení (oboustranné komunikace vozidlo-řadič)

Důvodem tohoto testu řízeného staničení bylo zejména ověřit, že princip V2X umožňuje obousměrnou komunikaci mezi vozem a řadičem křižovatky tak, aby bylo zajištěno nejen potvrzení přijetí požadavku na preferenci řadičem (to probíhá v mnoha městech), ale hlavně tzv. princip staničení. Tento pojem je použit pro situaci, kdy řadič aktivně řídí chování vozu v zastávce.

Obr. č.2: Princip staničení  vozidel v zastávkách pro preferenci MHD.

Princip staničení je následující:

1. Vůz ohlásí řadiči svůj příjezd do zastávky, která se nachází před křižovatkou – Obrázek 2A).
2. Řadič pošle na vůz pokyn, ať vůz čeká na pokyn k odjezdu – Obrázek 2B).
3. Vůz stojí v zastávce a může nabírat cestující a po jejich nástupu čeká na pokyn, kdy od řadiče přijde informace o budoucí zelené.
4. Řadič pošle do konkrétního vozu pokyn k odjezdu ze zastávky. Tento pokyn pošle v momentě, kdy vyhodnotí, že je připraven udělit vozu zelenou. Obrázek 2C)
5. Vůz odjede ze zastávky a o této akci informuje řadič. V tento moment řadič začne aktivně měnit svůj signální plán tak, aby vůz projel na zelenou. Obrázek 2D)
6. Vůz projede na zelenou a o průjezdu křižovatkou informuje řadič.

Veškerá komunikace byla při testu realizována přes V2X pomocí zpráv SRM a SMM.

Průběh testu

Vozy MHD projížděly přes křižovatku s nastavenou službou (linka, cíl). Celkem projelo přes křižovatku 16 různých vozidel DPO a.s. (autobusy i tramvaje), přičemž některé z nich i vícekrát (otočily se na konečné) a to včetně testovacího autobusu.

Pro každý z průjezdů se veškeré pokyny k preferenci, které palubní počítač EPIS 4.0B vyslal, dostaly až do řadiče, kde byly správně interpretovány a preference byla aktivována. Stav zpracování požadavku řadičem byl předán  zpět do jednotky RSU a ta jej korektně odvysílala přes V2X do vozidla MHD. Jednotka OBU na voze (UCU 5.0 LWVG) tuto zprávu korektně zpracovala a připravila případně k předání do palubního počítače (platilo v případě signalizace řízeného staničení). Palubní počítač odpověď z řadiče správně dostal a zpracoval, včetně pokynu k odjezdu ze zastávky. U všech sledovaných vozů došlo ke zobrazení pokynu k odjezdu ze zastávky (zelený pruh na terminálu EPT 4.08). Během testu bylo vydáno 91 pokynů k preferenci z 16 vozů a všechny byly potvrzeny řadičem. Celkem 14-krát došlo k odeslání pokynu k odjezdu ze zastávky, přičemž počet hlášených příjezdů do zastávky bylo také 14.

Výsledky testu řízeného staničení

Výsledek testu byl pozitivní, že obousměrná komunikace pomocí zpráv SRM a SSM plně nahradila stávající komunikaci přes standardní radiovou síť na frekvenci 160 MHz. Došlo tedy k praktickému potvrzení, že V2X je pro preferenci plně použitelná i pro existující preferenční systémy a to v oboustranné komunikaci včetně “řízeného staničení” (popis výsledků plného provozu jednosměrné komunikace vozidlo řadič je zde).

Veškeré dění na křižovatce bylo kontrolováno dle námi vyvinutého programu V2Deep, jehož popis je zde. Bez jeho použití by bylo velmi obtížné zjistit dění v okolí křižovatky.

Obr. č.3: Ukázka z “vizualizéru zpráv V2X” – SW V2Deep při testu preferencí na křižovatkách.

Dosahy V2X komunikace v místě testu

U zobrazených map dosahů komunikace V2X je třeba brát v úvahu, že jednotka RSU nebyla umístěna na sloupu SSZ (semaforu), ale byla položena na skříni rozvaděče (viz. úvodní obrázek), takže dosah je horší, než by byl v reálu při skutečném provozu. Aktuální dosahy byly 300 metrů na jih, 500 metrů na severozápad a 250 metrů na západ. Lze konstatovat, že pro zvolený režim preference byly tyto dosahy naprosto vyhovující.

Obr č.4: Detekce první zprávy z vozidla přes V2X – vozidlo vysílá informace o své poloze periodicky nejméně
1x za sekundu (nejedná se o zprávy pro preferenci, ty chodí na vyžádání).

Obr. č. 5: Detekce poslední zprávy z vozidla, než se ztratil signál. Vozidlo vysílá informace o své poloze
periodicky nejméně 1x za sekundu (nejedná se o zprávy pro preferenci, ty chodí na vyžádání).