Стоянка транспортных средств

Стоянка транспортных средств – оптимизация проезда общественного транспорта через перекрестки

Транспортные средства городского общественного транспорта после посадки пассажиров часто отъезжают от остановки, расположенной перед перекрестком, затем останавливаются перед светофором, где ожидают зеленого света. Это время, однако, можно использовать для посадки других пассажиров, если транспортное средство городского общественного транспорта все еще пребывает на остановке. Кроме того, приведение транспортного средства в движение и последующая немедленная остановка приводят как к более высокому расходу, так и к более значительному износу (элементов тормозной системы и элементов, зависимых от динамики работы), а также к значительным выбросам выхлопных газов. Возможность уменьшения этих ситуаций заключается в реализации принципа «дислокации транспортного средства», являющегося частью современной системы приоритетного проезда транспортных средств.

Так называемая система приоритетного проезда транспортных средств городского общественного транспорта используется в разных вариантах ­– с односторонней или двусторонней связью между транспортным средством городского общественного транспорта и контроллером перекрестка. В случае более частой односторонней связи транспортного средства с контроллером перекрестка контроллер информируется только о прибытии транспортного средства. На основе текущей внутренней ситуации контроллер решает, следует ли, и посредством каких приоритетов дается предпочтение данному транспортному средству. В транспортных средствах проверяется только получение запроса контроллером, но не результат его решения. Такая связь исторически осуществлялось посредством классических радиоканалов или радиомодемов. Результатом этой связи может быть либо зеленая волна, либо изменение света на светофоре, о чем водитель узнавал только вследствие изменения состояния светофора.

Возможность использования новой технологии V2X

В настоящее время подобная связь может быть решена с использованием недавно введенных международных стандартов V2X или C2X (связь транспортного средства с окружающей средой) на частоте 5,9 ГГц. Это система, которая была протестирована в Чешской Республике в рамках международного проекта C-ROADS для внедрения ITS систем в транспорте. Сама технология предназначена для общей связи транспортного средства с окружающей средой. Этой технологией связи сегодня оснащены все транспортные средства Городского общественного транспорта в Транспортном предприятии города Брно (DPMB a.s.) и в Транспортном предприятии города Острава (DPO a.s.).

Рис. 1: Демонстрация приема сигнала от связи V2X – предупреждение о стоящем впереди трамвае – отображение на планшете в транспортном средстве.

Рис. 1: Демонстрация приема сигнала от связи V2X – предупреждение о стоящем впереди трамвае – отображение на планшете в транспортном средстве.

Хотя система V2X для приоритетного проезда городского общественного транспорта используется в настоящее время пока только в рамках DPMB a.s., эта технология имеет ряд преимуществ:

  • Стандартизация каналов связи – развертывание технологии V2X создает преимущество в виде четкого определения канала связи. В Чешской Республике в настоящее время используются несколько различных способов приоритетного проезда. Эта «несогласованность» вносит в систему проблемы с расширением числа других участников приоритетного проезда – интегрированной спасательной системы или общественного регулярного транспорта, чьи автомобили также перемещаются в крупных городах. Стандарт V2X четко определяет правила связи, и поэтому использование этой технологии исключает зависимость от производителей контроллеров, блоков связи или транспортных операторов. Все зависит только от «решения города» по организации движения транспорта.
  • Безопасность связи – радиосвязь принесла с собой новые возможности прямой связи, но безопасность зависела от использования простых одноцелевых коммуникационных протоколов. Связь по технологии V2X обеспечивает безопасность посредством асимметричной криптографии и использования сертификатов с открытыми и закрытыми ключами (подписями). Поэтому без их знания невозможно злоупотребление такой связью какими-либо субъектами, к примеру, для приоритетного проезда (для других типов это лишь проблема технических средств и метода соответствующего анализа).
  • Цифровая связь – форма классической радиосвязи, принесшая с собой простое решение, но радиосигнал, хотя и работает на выделенных частотах, менее устойчив к помехам. Технология V2X основана на тех же принципах, что и Wi-Fi, и поэтому является более надежной.
  • Возможность дальнейшего развития – использование стандарта V2X также позволяет выполнять другие функции, заданные свойствами протокола – например, обнаружение столкновений трамваев оценивается по связи автомобиль – автомобиль, прямой связью между транспортным средством и знаком остановки, и тому подобное.
Рис. 2: Пример возможного отображения «стоянки» для водителя на бортовом компьютере.

Рис. 2: Пример возможного отображения «стоянки» для водителя на бортовом компьютере.

Что такое «стоянка» транспортных средств»

Понятие «стоянка» не в полной мере известно общественности и его трудно распознать в эксплуатации транспортных средств. Однако, его результат может быть интересным. Оно основано на интеллектуальной связи между транспортным средством городского общественного транспорта (и не только им) и контроллером перекрестка – при этом мало используемая двусторонняя связь между транспортным средством городского общественного транспорта и контроллером перекрестка (сегодня применяется в Злине, Йиглаве и в Остраве).

Что означает термин «стоянка»:

  • Термин стоянка в рамках общественного транспорта означает «проезд через перекресток с предыдущей стоянкой на остановке». Это означает, что транспортное средство приостанавливается на остановке перед перекрестком (в своем «кармане» или на островке у самого объекта).
  • Принцип стоянки заключается в координации отправления транспортного средства городского общественного транспорта от остановки перед перекрестком. Транспортное средство начнет движение только тогда, когда получит «команду» от контроллера перекрестка. Система стоянка сама по себе прямо не связана (или не должна быть) с приоритетным проездом транспортного средства городского общественного транспорта, но позволяет оптимизировать его отправление.
  • Существует два преимущества стоянки – этот принцип обеспечивает более удобную посадку пассажиров, когда транспортное средство не покидает остановку преждевременно, находится на ней более длительное время, и в то же время предотвращает двойное приведение в движение транспортного средства городского общественного транспорта – сначала к светофору перекрестка, а затем на «зеленый» свет. Это делает общественный транспорт немного более привлекательным для пассажира и, более того, также более щадящим к транспортному средству и окружающей среде, что приносит экологические и экономические выгоды.

Как работает стоянка (функция отдельных точек):

  1. Перед прибытием (1) на остановку транспортное средство сообщает о себе контроллеру перекрестка. В этом случае между первой точкой входа и второй точкой оглашения входа (точкой коррекции входа) есть остановка.
  2. Транспортное средство получит указание от контроллера о том, может ли оно остаться в кармане (3), пока контроллер не скажет иначе. Водитель информируется об этой ситуации на дисплее бортового компьютера – видит «красный».  Все еще стоит на остановке, двери открыты, пассажиры могут садиться.
  3. Транспортное средство получит информацию о том, что оно может начать движение по маршруту (4), поскольку в его направлении через  х секунд будет «зеленый» свет. Таким образом, оно получает «гарантированный» зеленый и при приезде на перекресток, его свободно пересекает. Водитель повторно получит информацию через бортовой компьютер.
  4. Транспортное средство информирует контроллера об отъезде от остановки и о положении на маршруте (точка 2), а также о прохождении через перекресток (точка 5). Если, по какой-либо причине, оно задержалось на остановке, цикл будет повторяться до момента, пока транспортное средство им не воспользуется.
Рис. 3: Процесс стоянки перед перекрестком.

Рис. 3: Процесс стоянки перед перекрестком.

Система стоянок – не только экономические выгоды

Как было сказано: Если «стоянка» не применяется,  то с точки зрения поведения водителя это означает, что после посадки пассажиров он закрывает дверь и «направляется» к перекрестку, то есть приведет транспортное средство в движение и зачастую снова тормозят.

Стоимость приведения транспортного средства в движение для достижения определенной скорости можно рассчитать из стоимости топлива/энергии и его потребления. Также, потребление варьируется в зависимости от технического состояния транспортного средства и его веса, что в значительной степени зависит от его наполненности. Если мы посмотрим, сколько стоит один разгон транспортного средства до скорости 30 км/час, речь пойдет о значительных суммах (указанные цены приведены к 2018 году, их для простоты отображения усреднили для различных категорий транспортных средств в зависимости от типа тяги):

Рис. 4: Средняя стоимость приведения в движение транспортных средств до скорости 30 км/час.

Рис. 4: Средняя стоимость приведения в движение транспортных средств до скорости 30 км/час.

В скобках стоит заметить– из приведенного графика видно, что «самый дорогой» старт имеет автобус, в то время как электрические транспортные средства более экологичные.

Давайте возьмем случай из практики на примере трамваев из данного перекрестка, через который проходят конкретные типы транспортных средств (сопряженные трамваи, трамваи T13, K2, Anitra, Varia с гармошкой и KT8). Приведение в движение этих типов трамваев с разгоном до скорости 30 км/час стоит в среднем – 1,56 CZK.

Рис. 5: Пример расчета для перекрестка Pekařská – Úvoz в городе Брно – трамвайная линия.

Рис. 5: Пример расчета для перекрестка Pekařská – Úvoz в городе Брно – трамвайная линия.

Для примера, мы сосредоточимся на пересечении улиц Pekařská – Úvoz, которое находится на территории г. Брно и подходит для реализации стоянок. В нынешнее время с ограниченной эксплуатацией после Covid-19 в рабочие дни осуществляется 538 проездов, а в выходные 404 проезда трамваев в то время, когда светофор управляет движением.

Если бы в сегодняшнем состоянии только 50 % трамваев использовало бы стоянку, то данные значения составляли б:

  • 269 проездов в рабочие дни и
  • 202 проезда в выходные.

Если мы пересчитаем данные значения за целый 2020 год, имеющий 251 рабочий день и 114 нерабочих дней, эти затраты можно рассчитать в кратных единицах, то есть:

  • 251 x 270 x 1,56 = 105 721,- CZK для рабочих дней.
  • 114 x 202 x 1,56 =   35 924,- CZK для нерабочих дней.

Таким образом, суммирование этих затрат на одной конкретной остановке и на конкретных типах трамваев, которые действительно проезжают через это место, может сэкономить на электроэнергии в среднем до 140 тыс. CZK в год. Даже если мы статистически рассмотрим только 50% трамваев, которые будут использовать принцип стоянки, сумма получится несколько ниже, поскольку не все водители соблюдают эти принципы и не всегда трамваи бывают полностью заполненными.  Дополнительно можно сэкономить вследствие меньшего износа компонентов транспортного средства.

Что необходимо предусмотреть для функционирования «стоянок»?

Как уже упомянуто выше, стоянка часто связана с функцией приоритетного проезда транспортных средств городского общественного транспорта. Эта функциональность была постепенно получена  именно в ходе реализации приоритетов. Идеальным средством для реализации стоянок является развертывание стандартизированной технологии связи V2X, которая была описана выше.

Для работы всей системы приоритетного проезда и стоянок необходимо внести следующие корректировки:

  • Дополнение оснащения транспортного средства коммуникационным блоком V2X (иногда называется OBU – On Board Unit) UCU 5.0.
  • Изменение поведения бортового компьютера для водителя (перенос сигнала о предстоящем включении «зеленого» и «красного» света с контроллера перекрестка прямо на экран бортового компьютера).
  • Дополнение оснащения контроллера перекрестка коммуникационным блоком RSU для обеспечения двусторонней связи между V2X и транспортными средствами.
  • Модификация программного обеспечения в контроллере перекрестка для связи с блоком RSU (контроллер должен быть в состоянии это осуществлять) RSU — UCU 5.0.

Таким образом, контроллер должен знать о том, что транспортное средство находиться в отслеживаемом отрезке и уметь обрабатывать эту информацию.

Транспортное средство, в свою очередь, должно знать, где оно находится, для того чтобы обработать эти указания, то есть отправить указание, принять указание и однозначно информировать водителя об инструкции по отъезду.

Заключение

Описанная система, даже если бы и не предоставляет приоритетный проезд городского общественного транспорта, все равно сделает езду в общественном транспорте более приятной  для людей, а также обеспечивает экономию эксплуатационной энергии (электроэнергии, топлива или газа). Она сделает эксплуатацию городского транспорта, и, в частности, автобусов, намного чище.

Таким образом, система приносит другие, неэкономические аспекты, которыми являются:

  • Удобная посадка пассажиров – транспортное средство может дольше оставаться на остановке, а пассажиры могут садиться с комфортом.
  • Снижение выбросов и шума от транспортных средств – поскольку каждое приведение в движение транспортного средства сопровождается повышенными выбросами выхлопных газов, потреблением энергии или шумом при запуске двигателя.
  • Безопасность движения – каждый организованный выезд с перекрестка приведет к снижению вероятности аварий, и водители не будут вынуждены проезжать на «желтый» свет.

Из приведенных выше расчетов становится ясно, что даже при разовых инвестициях в новые технологии транспортных средств и перекрестков можно рассчитывать на экономические выгоды, которые окупятся за счет собственного технологического развития.

О фирме авторов

Компания Herman имеет значительный опыт работы с функциональными возможностями, связанными со стоянкой и приоритетным проездом городского общественного транспорта. Одна из первых реализаций «стоянок» была развернута в г. Злин, а затем также в городах Йиглава и Острава, в рамках классического радио трафика. Внедрив технологию V2X, компания Herman успешно осуществила интеграцию приоритетного проезда городского общественного транспорта и интегрированной спасательной системы с участием проекта C-ROADS. В рамках решения для блоков связи V2X был для перекрестков RSU разработан новый FW и изменена связь с контроллером перекрестков (RSU – контроллер). Функция «стоянок» соответствует использованию технологии V2X.

Больше информации о системе стоянок можно найти на веб-сайте www.herman.cz.

Данные о проездах и потреблении были предоставлены DPMB a.s.

Текст и фотографии: Ing. Ivo Herman, CSc.