Blížící se vozidlo IZS

Cílem C-ITS aplikace Blížící se vozidlo IZS (Emergency Vehicle Approaching) je s předstihem upozornit řidiče na přibližující se vozidlo integrovaného záchranného systému (IZS), kteří tak mohou vozidlu IZS umožnit volný průjezd a snížit tak dojezdovou dobu záchranného vozidla na místo určení.

Včasné informování řidičů je realizováno zobrazením výstražné informace v grafickém uživatelském rozhraní (např. v palubním informačním systému vozidla, nebo v mobilní aplikaci připojené k jednotce OBU). Toto rozhraní zobrazuje informace poskytované vozidlovou C-ITS jednotkou, která přijímá a zpracovává C-ITS zprávy typu DENM.

C-ITS zprávy vysílané vozidlem IZS mohou být rovněž využity pro žádost o přednostní průjezd křižovatkou se světelným signalizačním zařízením vybavenou kooperativní jednotkou RSU připojenou ke křižovatkovému řadiči.

Zajištění rychlého a bezpečného průjezdu vozidel integrovaného záchranného systému dopravním provozem je jedním z klíčových aspektů při záchraně života přepravované osoby či při řešení situací jakou je dopravní nehoda, požár a podobně. V případě dopravních nehod je také zajištění průjezdu složek IZS na místo zásahu zásadní pro obnovení plynulého provozu. V současné době je jedinou možností upozornění řidičů na jízdu vozidel IZS použití světelných majáků a akustických signálů vozidel s právem přednostní jízdy. Dle zákona o provozu na pozemních komunikacích je povinností řidičů vozidel tento průjezd umožnit a v případě nutnosti, stojí-li vozidla v koloně, vytvořit koridor, tzv. záchrannou uličku pro vozidla záchranných složek. Nicméně ne vždy jsou řidiči dostatečně pozorní, či své zákonné povinnosti znají.

Za účelem zajištění bezpečného průjezdu vozidel IZS je navržena jedna z aplikací kooperativních systémů C-ITS. Kooperativní systém je založen na vzájemné bezdrátové komunikaci vozidel, případně komunikaci vozidel s infrastrukturou, která zajišťuje přenos důležitých informací mezi účastníky silničního provozu. Aplikace C-ITS Blížící se vozidlo IZS tak za použití prvků kooperativních systémů varuje a upozorňuje řidiče nad rámec vizuálních a akustických signálů vozidel s právem přednostní jízdy na jejich povinnost umožnit těmto vozidlům bezpečný průjezd.

Dále tato C-ITS aplikace pokrývá snížení dojezdové doby vozidla IZS na místo zásahu preferencí na křižovatkách řízených světelným signalizačním zařízením, kdy řadič SSZ vybavený C-ITS jednotkou po obdržení a vyhodnocení C-ITS zprávy o blížícím se vozidle IZS nastaví signál volno pro směr, z kterého se vozidlo blíží, a naopak z ostatních směrů nastaví signál stůj.

aplikace C-ITS; případ užití – Ve smyslu kooperativních systémů se jedná o využití základních služeb C‑ITS a jejich zpráv za konkrétním účelem, jenž zajišťuje jednu ohraničenou funkci (např. varování před nebezpečným koncem kolony)

CAM – standardizovaný formát zpráv pro šíření základních informací o vozidlech (poloha, rychlost, směr atd.)

C-ITS Back office, C-ITS BO – centrální server C-ITS systému, zpravidla provozovaný  poskytovatelem služby – správcem komunikace.

C-ITS – ITS systém, který pro zajištění funkcí využívá vzájemné komunikace vozidel a komunikace mezi vozidly a dopravní infrastrukturou

DENM – standardizovaný formát zpráv pro přenos varovných informací

ITS-G5 – Evropský standard pro komunikaci mezi vozidly nebo mezi vozidlem a infrastrukturou. Jedná se o přístupovou technologii využívající frekvenční pásma přidělená evropským inteligentním dopravním systémům.

IZS – Integrovaný záchranný systém (Policie, zdravotnická záchranná služba, hasičský záchranný sbor)

OBU – Palubní jednotka – Součást C-ITS umístěném ve vozidle; základní součást palubního zařízení (OBE), podporující přinejmenším bezdrátové rozhraní

SSZ – Světelné signalizační zařízení sloužící k řízení dopravy v křižovatce světelnými signály

RSU – jednotka na straně infrastruktury – zařízení umístěné na straně infrastruktury, které řídí signály a poskytuje informace; součást C-ITS umístěná na infrastruktuře jako stacionární jednotka.

C-ITS aplikace Blížící se vozidlo IZS je realizován pomocí tzv. C-ITS jednotek – stanic. Jednotka umístěná v běžném vozidle přijímá C-ITS zprávy obsahující informace o blížícím se vozidle IZS, které, vybavené rovněž C-ITS jednotkou, zprávy o své poloze a směru za tímto účelem rozesílá. Pro potřeby této aplikace se jedná o zprávy typu DENM (Decentralized Environmental Notification Message). Přijatá DENM zpráva je poté interpretována na displeji vozidlového informačního systému, má-li vozidlo jednotku C-ITS integrovanou, nebo je zobrazena na zařízení třetí strany v případě OEM OBU jednotky (pro tyto případy bývají samostatné OBU dodávány s tabletem propojeným s OBU jednotkou pomocí WiFi).

Obrázek 18: Příklad šíření informace o průjezdu vozidla IZS

Dále aplikace blížící se vozidlo IZS zahrnuje funkci, kdy lze C-ITS jednotku ve vozidle IZS využít pro získání absolutní preference vozidla na křižovatce se SSZ. Vozidlo IZS kromě zprávy DENM, určené pro kolem jedoucí vozidla, vysílá periodicky také zprávu CAM (Cooperative Awareness Message), která mimo jiné obsahuje informaci o potřebě vozidla IZS umožnit přednostní průjezd křižovatkou. Řadič SSZ vybavený C-ITS jednotkou typu RSU zachytí zprávu CAM a automaticky vyhodnotí z kterého směru se vozidlo IZS blíží a nastaví mu přednostně signál volno.

Obrázek 19: Příklad přihlášení vozidla IZS k řadiči SSZ pro získání prioritního průjezdu

Jako technologie přenosu zpráv je použita buď bezdrátová komunikace krátkého dosahu (DSRC) ITS‑G5, nebo alternativně mobilní síť LTE v případě, že je pro šíření informací o pohybu vozidla IZS využit centrální server systému – C-ITS Back Office, který umožňuje rozesílat příslušné zprávy do jednotek v okolí vozidla IZS. V tomto případě může být zdrojem informací pro tvorbu C-ITS zpráv např. systém správy vozidlové flotily vozidel IZS (odpadá tak nutnost vybavení vozidla IZS C-ITS jednotkou).

Obrázek 20: Příklad šíření informace o průjezdu vozidla IZS s využitím LTE sítě a centrálního prvku systému C-ITS Back Office

Funkci popisované aplikace lze popsat pomocí zobecněného scénáře neboli posloupnosti kroků potřebných pro jeho realizaci:

• Generování C-ITS zpráv typu DENM a CAM. Zprávy DENM a CAM mohou dle typu zdroje obsahovat různé doplňující informace (např. rychlost vozidla IZS, stav majáků a výstražných světel apod.).
• Distribuce DENM zprávy (a jejích aktualizací) pomocí technologie ITS-G5 (lokálně v místě vysílání, dosah cca 300 – 1000 metrů, nebo pomocí sítě LTE z C-ITS BO.
• Příjem a zpracování zprávy (a jejích aktualizací) ve vozidlové jednotce OBU nebo v jednotce RSU připojené k řadiči SSZ.
• Zobrazení informace řidiči prostřednictvím HMI ve vozidle.
• Nastavením preference na SSZ.

Jednotlivé kroky jsou blíže popsány v následujících podkapitolách.

Generování zpráv DENM a CAM

Zprávy DENM a CAM generují dvě samostatné základní sužby C-ITS stanic – služba Decentralized Environmental Notification Basic Service popsaná normou ETSI EN 302 637-3 a služba Cooperative Awareness Basic Service popsaná normou ETSI EN 302 637-2. Úlohou těchto služeb je vytváření a zpracovávání zpráv odpovídajících typu služby, úlohou C-ITS aplikací je vyplnění konkrétních požadovaných atributů těchto zpráv. Za účelem realizace aplikace Blížící se vozidlo IZS je nutné, aby C‑ITS jednotka reprezentující vozidlo IZS „vyplnila“ atributy v DENM a CAM zprávách odpovídající záchrannému vozidlu. Aby nebylo možné zprávu podvrhnout, atribut zpráv určený vozidlům IZS musí být podepsán ověřeným certifikátem, jinak nebudou ostatní jednotky zprávu vyhodnocovat jako platnou. Vydávání a ověřování certifikátů je zajištěno napojením na infrastrukturu veřejných a privátních klíčů PKI.

Distribuce zpráv DENM a CAM

V zásadě lze rozlišit dva různé případy distribuce zpráv z pohledu připojení k centrálnímu systému C-ITS Back Office:

• Bez spojení s C-ITS BO;
• Se spojením s C-ITS BO.

V prvním případě komunikace probíhá pouze lokálně s využitím bezdrátové komunikace typu ITS-G5. C-ITS jednotka umístěná ve vozidle IZS začne vysílat DENM zprávu na základě určitých pravidel (zpravidla při spuštění majáků vozidla s právem přednostní jízdy). DENM zpráva je následně šířena do okolí prostřednictvím technologie ITS-G5 a všechna okolní vozidla vybavená potřebnou technologií zprávu obdrží ve chvíli, kdy se dostanou do dosahu vysílající C-ITS jednotky. Na základě relevance zprávy, tedy zda je vozidlo ve stejném směru na pozemní komunikaci apod., je následně v přijímajícím vozidle zobrazeno varování o přibližujícím se vozidle IZS (vozidlo IZS se může blížit k vozidlu zezadu, nebo naopak vozidlo IZS může stát na místě zásahu a přijímající vozidlo se blížit k němu).

Ve druhém případě (který zároveň nevylučuje případ první) mohou všechny jednotky kromě bezdrátové komunikace krátkého dosahu pomocí technologie ITS-G5 komunikovat také prostřednictvím mobilní sítě LTE s centrálním prvkem sytému – C-ITS Back Officem. Informace o vozidlu IZS tak může být vytvořena na úrovni centrálního serveru (např. předáním této informace ze systému správy flotily vozidel IZS). Odtud je pak mobilní sítí šířena na všechny připojené jednotky RSU v okolí předmětné situace (včetně RSU připojených k řadičům SSZ), které dále rozesílají potřebné DENM zprávy po ITS-G5 či aktivují v řadiči požadavek na prioritní průjezd, nebo může C-ITS BO odeslat zprávy přímo do vozidlových jednotek OBU.

Zpracování zpráv

Přijímající C-ITS stanice, je-li v dosahu stanice vysílající (nebo je-li jí zpráva doručena prostřednictvím LTE), C-ITS zprávy obdrží a musí je zpracovat. Základním krokem je určení, zda je zpráva pro přijímající stanici relevantní a zda je důvěryhodná. Důvěryhodnost zprávy je řešena ověřením certifikátu vysílajícího subjektu, relevance pak záleží na mnoha faktorech jako je čas vytvoření zprávy, její platnost, dále směr na pozemní komunikaci, pro který je zpráva určena, geografická relevance zprávy (zda se jednotka nachází v zóně relevance předmětné události) atd. Pokud podmínka důvěryhodnosti a relevance není splněna, je zpráva zamítnuta jako neplatná. Pokud podmínky splněny jsou, přijímající jednotka vyhodnotí informace obsažené v atributech zprávy a poskytne je k dalším účelům aplikaci. Tím může být např. zobrazení informace řidiči, či úprava signálního plánu řadiče SSZ.

Zobrazení informace řidiči

Zobrazení informací řidiči probíhá pomocí HMI rozhraní člověk-stroj, zpravidla se pak jedná o displej infotainmentu vozidla (je-li C-ITS jednotka integrována ve vozidle jako jeho součást), nebo o displej připojený k C-ITS jednotce, je-li tato samostatným příslušenstvím. Příkladem podoby zobrazení předmětné informace je následující obrázek.

Obrázek 21: Příklad zobrazení informace o blížícím se vozidle IZS na displeji ve vozidle

Nastavení priority na SSZ

Zpráva CAM, je-li zachycena jednotkou RSU připojenou k řadiči a obsahuje-li zpráva CAM informace o potřebě vozidla získat přednostní průjezd křižovatkou, je v jednotce RSU vyhodnocena stejnou logikou jako zprávy DENM ve vozidlových jednotkách. Je tedy vyhodnocena relevance zprávy a důvěryhodnost jejího zdroje, následně pak jednotka RSU pomocí proprietárního protokolu (není předmětem C-ITS systémů ani jejich standardizace) zašle řadiči žádost o zařazení signálu volno pro požadovaný směr, ze kterého se vozidlo IZS přibližuje ke křižovatce.

Aplikace pro zajištění bezpečného průjezdu vozidel záchranných složek je jedním z nejrozšířenějších případů užití kooperativních systémů zaváděných v různých pilotních projektech C-ITS v mnoha státech po celém světě, neboť rychlý a bezpečný průjezd vozidel IZS je zásadním faktorem při záchraně života nebo obnovení plynulého provozu v případě dopravní nehody. Zároveň jde o jeden z dobře viditelných příkladů, jak kooperativní systémy mohou zlepšit provoz na pozemní komunikaci jak ve smyslu bezpečnosti, tak povědomí řidičů o okolním dění v dopravním provozu.

V České republice je aplikace Blížící se vozidlo kolony aplikována v rámci mezinárodního projektu C‑ROADS CZ. V zahraničí se s touto C-ITS aplikací můžeme setkat např. v Rakousku, Francii, Nizozemí a dalších státech participujících na projektu C-ROADS, ve Švédsku a Norsku v rámci projektu NordicWay a dalších.

ETSI EN 302 637-1 Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 1: Functional Requirements

ETSI EN 302 637-2 Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 2: Specification of Cooperative Awareness Basic Service

ETSI EN 302 637-3 Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 3: Specification of Decentralized Environmental Notification Basic Service

C-ROADS CZ – Use Case katalog

ISO/TS 19091 Intelligent transport systems – Cooperative ITS – Using V2I and I2V communications for applications related to signalized intersections

Nadskupina: C-ITS služby

Podskupiny: C-ITS zprávy, stanice C-ITS