Приоритетный проезд общественного транспорта с помощью V2X

Приоритетный проезд общественного транспорта с помощью V2X

Рис. 1: Решение перекрестка с приоритетным проездом с помощью V2X – блок RSU.

Рис. 1: Решение перекрестка с приоритетным проездом с помощью V2X – блок RSU.

Этот способ реализации приоритетного проезда транспортных средств общественного транспорта осуществляется посредством протоколов связи V2X (или через системы C-ITS). В общих чертах речь идет о способе связи между транспортными средствами, оснащенными блоками OBU (On Board Unit) (в нашем производстве это  устройство UCU 5.0V ) и блоками RSU (Road-Size Unit) для контроллеров перекрестков. Связь происходит в соответствии с определенной схемой связи для предоставления приоритета, т.е. транспортные средства отправляют запросы (заявки, размещение или выход из системы) к перекрестку, к которому они приближаются или который пересекают. После этого они принимают ответ о возможностях предоставления приоритетного проезда или состоянии регулировки перекрестка (информацию о будущем зеленом свете).

Поставляемая система основана на документе: C-ROADS CZ PTP 1.52 (далее «Документ C-ROADS») в том виде, в котором он был утвержден Руководящим комитетом консорциума C-ROADS CZ. Сама же система приоритетного проезда соответствует этому документу, основана на нашем опыте и общеизвестна. 

Принцип

В транспортном средстве над кабиной водителя установлено универсальное  коммуникационное устройство UCU 5.0V . На перекрестке расположен коммуникационный блок UCU 5.0 I. Эти блоки в транспортном средстве и на перекрестках взаимодействуют в соответствии с инструкциями бортового компьютера посредством:

  • Связи V2X – для прямой и быстрой связи со средней дальностью, определяемой расположением и качеством антенн,
  • LTE связи – для удаленной связи и своевременного информирования контроллера светофора.

Для связи обычно используются оба метода, если они доступны (но, конечно, обычно достаточно и V2X). Вся необходимая информация вводится в EPCOMP v2 (ПО для подготовки данных для бортового компьютера) или в динамичном режиме поступает во время работы (например, задержка и т.д.). Вся связь контролируется информацией о местонахождении в соответствии с модулем GNSS (Глобальная навигационная спутниковая система) и содержит модули GPS / GLONAS и GALILEO ready. Принцип связи между устройствами показан на следующем рисунке.

Рис. 2: Принцип связи для приоритетного проезда городского общественного транспорта или рейсового общественного транспорта.

Рис. 2: Принцип связи для приоритетного проезда городского общественного транспорта или рейсового общественного транспорта.

Со стороны контроллера существует взаимная связь между блоком UCU 5.0-I  с контроллером светофора, которому передается информация от транспортного средства городского общественного транспорта, управляемого согласно протоколу, приведенному ниже. Для связи с контроллером устройство использует два типа коммуникационных интерфейсов:

  • RS-485 – эта шина используется на существующих перекрестках (установлена в Брно и протестирована в Остраве)
  • Ethernet – эта шина используется для установки новых электропроводок на перекрестках

В настройках приоритетного проезда сегодня используются три типа приоритетов:

  1. отправка запросов на контроллер без каких-либо повторов – используется только для классических радиомодемов (не подходит для V2X).
  2. отправка на контроллер с подтверждением от контроллера перекрестка противоположной станции – см. описание односторонней V2X связи ниже.
  3. связь транспортное средство – контроллер перекрестка. Описание первого функционального теста данной технологии указано  в этом пресс-релизе.

Последовательность состояний современного управления приоритетным проездом

Сегодняшнее состояние использования одностороннего приоритетного проезда транспортных средств городского общественного транспорта имеет следующие ключевые особенности:

  1. Транспортное средство городского общественного транспорта само в активном режиме отправляет запрос на предоставление приоритета.
  2. Транспортное средство городского общественного транспорта  отправляет данный запрос в заранее определенных географических точках (так называемые точки  входа в зону или выхода из зоны), или при определенном изменении состояния движения транспортного средства (транспортное средство остановилось на остановке, отъехало от остановки, закрыло двери, и т.д. …).
  3. Транспортное средство городского общественного транспорта может последовательно давать сигналы из нескольких географических точек (уточнять местоположение), или иным образом обновлять свой статус.
  4. Запрос на приоритетный проезд возникает чаще всего в транспортном средстве городского общественного транспорта на бортовом компьютере, а устройство OBU в транспортном средстве только передает его по радио на контроллер.
  5. Требование в транспортном средстве (бортовом компьютере) основано на сохраненных данных по  «вождению» транспортного средства (инструкции о поведении).
  6. Водитель транспортного средства может вручную подать запрос на предоставление приоритета на перекрестке или при выезде из «бокового» направления (например, через бортовой компьютер).
  7. Каждый запрос, отправленный из транспортного средства городского общественного транспорта, как минимум подтверждается устройством RSU (в Чешской Республике не распространяется на все приоритеты в рамках DP) и  этот ответ отображается у водителя на дисплее. Отображение особенно необходимо там, где система приоритетов влияет на контроллер таким образом, что он должен включать индивидуальную ветвь управления.
  8. Транспортное средство может подать запрос на приоритетный проезд городского общественного транспорта на нескольких перекрестках одновременно.
  9. Решение о том, будет ли приоритет предоставлен, и каким образом он будет предоставлен, полностью находится в компетенции контроллера, и водитель не знает о статусе обработки.
  10. Для завершения запроса о приоритете используют сообщение о выходе, которое отправляется либо в заданной географической зоне, либо при определенном изменении состояния автомобиля (выезд с остановки после перекрестка).

Настройка поведения транспортного средства осуществляется оператором транспортного средства, то есть транспортным предприятием, в программе, созданной для этой цели. Настраиваются в частности:

  • Географические районы (зоны) для входа/выходы.
  • Въездные и выездные рукава перекрестков.
  • Последовательность запросов на вход и выход (больше зон для входа, реакций на остановку, выход из перекрестка).

Используемые сообщения V2X

Для проекта стандарта приоритетного проезда транспортных средств городского общественного транспорта MHD используются только стандартизированные сообщения протокола V2X. В соответствии с документом C-ROADS для использования предлагаются следующие сообщения:

  • SRM (Signal Request Message) для запроса на приоритет от транспортного средства,
  • SSM (Signal Status Message) для ответа от контроллера/RSU.

Таким образом, SRM используется для отправки запроса на приоритет (или обновления запроса), в то время как SSM используется для ответа от контроллера на этот запрос. Оба сообщения адресные — они указывают, для какой станции они предназначены. SRM содержит номер перекрестка, на который направлен запрос на приоритет. С другой стороны, SSM содержит номер транспортного средства, на которое адресован ответ.

Сообщения SRM и SSM определены в стандарте ETSI TS 103 301, который ссылается на ISO TS 19091, и который в свою очередь использует структуры данных из SAE J2735 (профиль C). Использование отдельных контейнеров в сообщении дополнительно определено в стандарте C-Roads „C-ITS Infrastructure Functions and Specifications“  и в чешском профиле C-ROADS CZ PTP 1.52.

На каждый запрос или обновление запроса от транспортного средства городского общественного транспорта через сообщение SRM, RSU должно ответить сообщением или обновлением сообщения SSM. Сообщение SSM может обновляться непрерывно и без обновления запроса, например, на основе данных контроллера (полученный запрос или предоставленный приоритет).

В документе C-Roads также упоминается реализация приоритета через сообщения типа CAM. Она не является подходящей, поскольку транспортное средство городского общественного транспорта может отправлять запрос на несколько перекрестков одновременно, но сообщение типа CAM не имеет конкретного адресата (не позволяет осуществить связь с соответствующим контроллером). Сообщение CAM (из которого его Public Transport Activation container) позволяет отправлять до 20 байт для информации о состоянии транспортного средства для внутренних потребностей транспортных предприятий (сцепление, номер автомобиля, линия, курс, задержка, открытие двери, оператор и т. д.).

Структура сообщений SRM и SSM выбрана таким образом, чтобы обеспечить передачу всех данных, которые на текущее время передаются на контроллер (также учитывается и так называемая «разметка трассы по километрам).  Для более старых контроллеров RSU проводит «реконструкцию» и составляет пакет, который переносится на контроллер по шине RS-232 или RS-485 при стандартном приоритете. Если контроллер подключен через Ethernet, несомненно, используется протокол, разработанный для этой шины.

Практический опыт с приоритетным проездом

В рамках проекта RIS II, реализованного фирмой Herman в Транспортном предприятии города Брно, в настоящее время работают почти 80 перекрестков, реализующих приоритетный проезд городского общественного транспорта с помощьюV2X связи в г. Брно (поставлена 81 система, однако некоторые перекрестки находятся в стадии реконструкции). На практике была показана очень высокая надежность связи – см. ниже, где демонстрируется пример оценки приоритетного проезда транспортных средств городского общественного транспорта DPMB a.s. в ноябре 2019 года на перекрестке ул. Husova – Pekařská. В данном случае из 160 тысяч инструкций на приоритет «не потерялась» ни одна (в исключительных случаях это может случиться). Кроме того, этот метод также показывает высокую пропускную способность коммуникации и то, что «канал приоритета не может быть перегружен».

Рис. 3: Результаты приоритетного проезда с помощью V2X на перекрестке ул. Husova – Pekařská в ноябре 2019.

Рис. 3: Результаты приоритетного проезда с помощью V2X на перекрестке ул. Husova – Pekařská в ноябре 2019.