Charakteristika
DATEX II je nástroj pro vytváření specifikací způsobu poskytování informací v oblasti silniční dopravy, kdy je prioritou co nejvyšší výmluvnost popisu a dá se předpokládat dostatečná kapacita přenosového kanálu. Pro tvorbu specifikací struktury přenášených zpráv nabízí DATEX II obecný (tzv. platformně nezávislý) model tříd pro informace z řady aplikačních oblastí doplněný o sady pravidel pro reprezentaci tohoto obecného modelu v různých konkrétních formátech (např. XML, JSON, ASN.1).
Pozn.: DATEX II nabízí také možnost vytváření specifikací přenosových protokolů, toto téma však není předmětem tohoto hesla.
Popis řešené problematiky na vysoké úrovni
Aby mohl poskytovatel dopravních informací efektivně poskytovat informace odběrateli, musí se s ním dohodnout na přesném způsobu výměny. Z technického hlediska musí tato dohoda zahrnovat alespoň témata jako jsou:
- ontologická úroveň, např. typy vozidel, které budou odlišovat
- typ formátu, např. XML, JSON, ASN.1
- přesná struktura pro daný formát, např. XML schéma
- (není součástí tohoto hesla) použitý protokol, tedy kdo bude iniciovat výměnu dat, jak často, jaké budou odpovědi atp.
DATEX II nabízí metodiku, která umožňuje tvorbu modelu tříd dopravních informací na vyšší abstrakční úrovni a následně z něj automatizovaně odvodit schémata pro konkrétní formát (např. pro XML).
Dnes se výměna realizuje převážně mezi dopravními informačními centry, případně s odběrateli, kteří provozují různé aplikace využívající dopravní informace.
Prioritou je schopnost co nejpřesnějšího popisu situace a současně se vyhnout nadbytečné komplexnosti.
Definice objektů
publikace: specifický typ zprávy pro určitý typ obsahu.
DATEX II model tříd: UML model tříd, popisující obecné struktury používané pro popis dopravních informací.
platformně nezávislý model (PIM – Platform Independent Model): model, který abstrahuje od konkrétní platformy realizace. V oblasti DATEX II formátů jde o synonymum pro model tříd. Tento model záměrně abstrahuje od toho, jak data konkrétně reprezentovat v konkrétním formátu.
schéma: Předpis datových struktur pro konkrétní formát, (např. JSON, ASN.1, GeoRSS atp.)
platformně specifický model (PSM – Platform Specific Model): model, který řeší realizaci na konkrétní platformě. V oblasti DATEX II formátů jde o synonymum pro schéma zpráv konkrétního typu (např. W3C XML schéma).
profil: zjednodušený model konkrétní publikace. Zjednodušení modelu usnadňuje implementaci i pochopení.
rozšíření: model obohacený o nové strukturální prvky. Rozšíření umožňuje přizpůsobení tam, kde stávající DATEX II model svými strukturami nepostačuje.
soubor prvků profilu: Soubor, který pro určitý model tříd DATEX II publikace uvádí výběr strukturálních prvků, které mají být pro vytvářený profil skutečně použity. Tento soubor je vytvářen a používán profilovacím nástrojem.
pravidla rozšiřování (DATEX II modelu): soubor pravidel, která musí být při rozšiřování modelu tříd DATEX II dodržena, aby byla zachována určitá míra zpětné kompatibility s nerozšířeným modelem.
pravidla generování schématu: Soubor pravidel, která umožní z modelu tříd vytvořit schéma. Tato pravidla jsou pro každý typ schématu samostatná.
profilovací nástroj: volně dostupný software (dnes dostupný na https://webtool.datex2.eu/wizard/#) umožňující ověřit konzistenci modelu tříd DATEX II, vytvořit soubor prvků profilu a vygenerovat schémata pro zvolený formát.
generátor kódu: software, který umí z předpisu (např. ze schématu zpráv) vygenerovat programový kód. Generátor kódu není součástí DATEX II, ale může být součástí různých vývojářských prostředí a nástrojů.
validátor: software, který dokáže posoudit, zda určitá zpráva dodržuje pravidla určená v odpovídajícím schématu. Výsledkem posouzení může být zjištění, že jde o zprávu validní, nebo že zpráva validní není. Součástí výstupu může být i výpis nalezených porušení pravidel. Validátor není součástí DATEX II, jde o obecný software vyvinutý podle specifikací pro daný typ schématu.
zpráva: datový objekt obsahující dopravní informace, který je při výměně poskytován jako jeden celek.
specifikace výměny: soubor informací, umožňující realizovat systémy pro poskytování a odběr konkrétních dopravních informací.
specifikace formátu zprávy: část specifikace výměny, zabývající se určením používaného formátu dat.
Architektura popisovaného řešení
Specifikace výměny
Mezi poskytovatelem a odběratelem dopravních informací musí existovat technicky úplná dohoda určující vše, co je pro výměnu zapotřebí znát. Zde dohodu nazýváme “specifikace výměny” a zahrnuje mj. specifikaci protokolu, specifikaci formátu zprávy, určení koncových bodů a určení přístupových údajů.
Toto heslo se zabývá částí “Specifikace formátu zprávy”, ostatní části jsou mimo rámec tohoto hesla.
Obr. 1: Specifikace výměny
Od modelu tříd dopravní informace po funkční výměnu zpráv
Následující schéma uvádí koncepty, modely a nástroje umožňující využití základního modelu tříd DATEX II ke tvorbě specifikace formátu zprávy (zahrnující i schéma) a jejich následné využití ve výměně zpráv mezi poskytovatelem a odběratelem.
Obr. 2: Modelování DATEX II zprávy
Obecný model tříd, rozšíření, profily, schémata zpráv
Základní model tříd DATEX II obsahuje model tříd základních datových typů a model sady publikací. Publikace je model dopravní informace, která může být předána formou jedné ucelené zprávy.
Základní model tříd DATEX II může být doplněn o chybějící struktury, tím vzniká tzv. rozšíření.
Model tříd DATEX II reprezentuje tzv. platformně nezávislý model (PIM)
DATEX II definuje pravidla rozšiřování modelu. Soubor prvků profilu určuje, jaké části modelu tříd DATEX II (včetně případného rozšíření) se mají pro konkrétní profil skutečně použít.
Pravidla generování schémat popisují, jak lze model tříd DATEX II převést na schéma pro konkrétní platformu, např. pro XML, ASN.1, JSON atp. Základní datový model tříd DATEX II, pravidla rozšiřování a pravidla generování schémat jsou určena sadou DATEX II norem.
Profilovací nástroj slouží ke kontrole modelu tříd DATEX II, tvorbě souboru prvků profilu, generování schémat pro konkrétní platformy a pro generování datových slovníků.
Schéma zpráv reprezentuje tzv. platformně specifický model (PSM). Schémata jsou předpisem datových struktur pro konkrétní datovou platformu.
Schémata a informační systémy pro výměnu dopravních informací
Generátor kódu (pokud je pro konkrétní vývojové prostředí a typ schématu dostupný) umožňuje ze schématu vygenerovat programový kód, určený pro práci se zprávami.
Validátor umožňuje pomocí schématu posoudit, zda je konkrétní datový objekt (zpráva) ve shodě s předepsanou strukturou.
Informační systémy (IS) poskytovatele i odběratele mohou (s volitelným využitím generovaného kódu a validátorů) publikovat a přijímat zprávy.
Přehled funkcí popisovaného řešení
DATEX II poskytuje zcela zásadní podporu především analytikovi, který navrhuje systém pro poskytování dopravních informací. Model tříd DATEX II přináší hotový model pro oblast silniční dopravy, na kterém panuje v Evropském kontextu shoda.
DATEX II usnadňuje návrh modelu tříd dopravních informací pro konkrétní aplikaci. Současně DATEX II nabízí nástroje pro generování schémat pro zvolený formát zpráv.
Vytváření modelu dopravní informace
Tvorba profilu ze základního modelu tříd DATEX II
Cílem je vytvořit model tříd zprávy, který obsahuje vše, co je zapotřebí ve zprávě přenášet a současně neobsahuje zbytečné datové struktury.
Uživatel vezme základní model tříd DATEX II a vybere pro účel datového přenosu odpovídající publikaci (např. ElaboratedDataPublication pro přenos vypočtených dat).
Pak použije profilovací nástroj, v něm otevře model tříd, vyřadí z výběru tříd všechny publikace kromě té zvolené a dané publikaci zajistí výběr jen těch struktur, které jsou skutečně zapotřebí. Výsledek tohoto výběru uloží do souboru prvků profilu.
Základní model tříd DATEX II společně se souborem prvků profilu reprezentují úplné určení profilu na úrovni modelu tříd.
Pro vytvoření schémat lze pokračovat dle popisu "Generování schémat" níže.
Tvorba rozšíření
Pokud základní model tříd DATEX II postrádá některé prvky, které jsou pro aplikaci zapotřebí. lze existující model rozšířit, což se děje úpravami model v editoru Enterprise Architect. Pokud se při rozšiřování dodrží pravidla rozšiřování (která jsou popsána v normě EN 16157-1), lze zajistit určitou míru zpětné kompatibility, zejména že zprávy, vytvořené dle takto rozšířeného modelu, mohou být validní vůči schématu základního modelu tříd DATEX II.
Následně lze pokračovat tvorbou profilu dle předchozího popisu jen s tím rozdílem, že se místo základního modelu tříd DATEX II použije model rozšířený.
Z rozšířeného modelu lze generovat schémata úplně stejně, jako ze základního.
Generování schémat
Cílem je na základě modelu tříd a souboru prvků profilu vytvořit schéma pro konkrétní platformu (např. W3C XML schéma).
Uživatel použije již připravený profil, tedy otevře v profilovacím nástroj základní nebo rozšířený model tříd DATEX II, otevře soubor prvků profilu a zvolí úkon generování patřičného typu schématu (např. W3C XML schéma, JSON schéma nebo ASN.1). Při generování lze zvolit i generování datového slovníku ve formě CSV souborů.
Pozn.: I když DATEX II nabízí podporu několika různých typů schémat, většinou se využívá jen jeden, nejčastěji jde o XML. Není nutno generovat schémata pro všechny možné formáty.
Využití modelu tříd dopravní informace a schématu zpráv
Tvorba specifikace formátu zprávy
Cílem je vytvořit specifikaci formátu zprávy, která se sestává z:
- (volitelně) modelu tříd
- schématu zpráv
- (volitelně) vzorků zpráv
UML model tříd lze poskytnout ve formátu EAP (pro Enterprise Architect) nebo v XML formátu typu XMI. Také lze vytvořit část dokumentace vytvořením diagramů tříd a jejich exportem.
Schéma zpráv pro zvolenou platformu se vytváří postupem z předchozí kapitoly.
Specifikaci formátu zpráv je vhodné doplnit o vzorky zpráv. Ty jsou vždy vytvářeny pomocí schémat a před vydáním by mělo být ověřeno, že jsou vůči odpovídajícímu schématu skutečně validní.
Vytvořená specifikace formátu zprávy je součástí celkové specifikace výměny.
Generování kódu pro zpracování dat
Různé nástroje umožňují vygenerovat ze schématu zpráv programový kód pro zpracování obsahu. Vytvořený kód pak bývá využit při vytváření informačního systému pro poskytování nebo odběr dopravních informací.
Validace zpráv
Vytvořená schémata mohou sloužit k validaci konkrétních zpráv a tím k ověření, že jejich obsah dodržuje dohodnutá strukturální pravidla. Tato validace se využívá (dle potřeby) při vývoji, testování, ověřování zpráv před odesláním, ověřováním přijímaných zpráv a při posuzování kvality dopravních informací.
Vzory poskytování dopravních informací
DATEX II užívá k publikování informací dva obecnější typy publikací, tzv. statické a dynamické. V praxi se tak pro ucelenou výměnu informací využívá jedné, ale někdy i dvou či více publikací různého typu, kde každá má svůj specifický formát. V této kapitole jsou uvedeny nejčastější způsoby použití statických a dynamických publikací.
Poskytování dat pomocí jedné dynamické publikace
Některé typy publikací (např. SituationPublication) umožňují popsat dopravní informace bez nutnosti odkazování do jiných publikací. Např. u SituationPublication popisuje běžné dopravní informace jako jsou nehody a uzavírky. Má-li být použito jen této publikace, musí být v popisu zahrnut i vložený popis polohy události.
Poskytování dat pomocí jedné statické publikace
Někdy stačí poskytnout informace pouze dlouhodobějšího charakteru, např. charakteristiky parkovišť. Pak se informace publikují jen ve statické publikaci a v některých případech vyhoví i manuální proces vytváření a vystavení.
Poskytování dat pomocí statické a dynamické publikace
V mnoha případech se data poskytují pomocí jedné dynamické publikace, která poskytuje aktuální hodnoty, a jedné nebo několika statických publikací, které uvádí referenční informace, na které se dynamická publikace odkazuje. Tím lze dosáhnout výrazného snížení objemu přenášených dat.
Aplikovatelnost
DATEX II je v Evropském kontextu využíván k výměně dopravních informací v opravdu široké míře. To je dáno jak rostoucím počtem poskytovatelů dopravních informací v DATEX II v celé Evropě (v roce 2021 cca 20 zemí), tak v posledních letech také z důvodů, že je tento formát pro některé typy aplikací požadován Evropskou legislativou.
V České republice je hlavním poskytovatelem Národní dopravní informační centrum (NDIC), které mimo vlastní formát DDR publikuje (2021) více než 6 dynamických publikací ve formátu DATEX II a počet by se měl dále zvyšovat.
Legislativní kontext
Sada nařízení EK (885/2013, 886/2013, 962/2015) byla převzata do soustavy českých zákonů a legislativy. Uvedená nařízení předepisují použití DATEX II v řadě aplikací, např. při podpoře parkování nákladních vozidel a při poskytování dopravních informací.
Využití v konkrétních aplikačních oblastech
DATEX II nabízí konkrétní publikace pro celou řadu aplikací. Sada publikací se stále soustavně rozrůstá, pro úplný výčet je proto nutno ověřit případné další části normy řady CEN/EN 16157-x
Aplikace: Běžné dopravní informace
Běžné dopravní informace (nehody, uzavírky apod.) se poskytují pomocí publikace SituationPublication. Protože se tyto události typicky vyskytují na různých místech, je poloha událostí většinou popsána explicitně v dané zprávě. V případě, že se poskytují informace z pevné sady míst, lze využít statické publikace PredefinedLocationsPublication, popisující polohy těchto míst, v dynamické publikaci SituationPublication pak postačí polohu popsat odkazem na konkrétní místo.
Aplikace: Proměnné dopravní značení
DATEX II umožňuje pomocí publikace VmsPublication popsat aktuální informace, zobrazované na proměnných dopravních značkách. Dlouhodobě platné informace (např. polohy a obecné vlastnosti značek) se publikují statickou publikací VmsTablePublication, většinu hodnot lze v dynamické publikaci VmsPublication přepsat na jinou.
Pozn.: Výše uvedené publikace nenabízí možnost obsah proměnných dopravních značek řídit.
Aplikace: Měřená data
Aktuální měřená data, např. data z indukčních smyček, radarů apod., lze publikovat pomocí MeasuredDataPublication. Informace o místech měřeních se publikují statickou publikací MeasuredSiteTablePublication.
Aplikace: Vypočtená data
Aktuální vypočtená data lze publikovat pomocí ElaboratedDataPublication. Většinou není nutno používat další (statickou) publikaci, někdy se ale s ohledem na skutečnost, že vypočtená data se vztahují na pevnou sadu míst, hodí použít PredefinedLocationsPublication, popisující dané polohy.
Aplikace: Parkování
U parkovišť se téměř vždy publikují informace o konfiguraci parkovišť formou statické publikace ParkingTablePublication.
Jsou-li dostupné dynamické informace, např. obsazenost parkovišť, pak se použije ParkingStatusPublication.
Aplikace: Plány řízení dopravy
Plány řízení dopravy jsou předem připravené scénáře, které jsou včetně naplánovaného způsobu reakce dohodnuty mezi dopravními řídícími centry v navazujících oblastech.
Pro publikaci těchto plánů lze použít publikaci TmpTable, pro jejich aktivaci pak TmpActivation.
Aplikace: Světelná signalizace ve městech
Uspořádání křižovatek se světelnou signalizací lze popsat publikací MapData.
Aktivní signální plány lze publikovat pomocí publikace SignalPhaseAndTiming.
Aplikace: Čerpací a nabíjecí stanice a další energetická infrastruktura
Informace o existujících stanicích a energetické infrastruktuře včetně vybavenosti lze publikovat publikací EnergyInfrastructureTablePublication.
Aktuální stav, jako jsou otevírací hodiny, ceny, dostupnost služeb atp. lze publikovat pomocí publikace EnergyInfrastructureStatusPublication.
Odkazy a souvisící normy
Části normy pro DATEX II a související publikace
Model tříd pro DATEX II má dvě zásadní verze, 2.x a 3.x. Starší sada norem staví na modelu v2.3 a je stále (2021) v ČR i Evropě široce používána. Revidovaný model 3.x je základem pro novou, revidovanou s rozšiřovanou sadu norem.
Klíčovým prvkem pro praktické využití normy jsou popisované publikace. Publikace jsou uvedeny názvem z modelu tříd bez koncového slova “Publication”, např. třída SituationPublication je uvedena názvem “Situation”.
Všechny zde uvedené části normy 16157-x mají název ve tvaru: “Inteligentní dopravní systémy - Specifikace výměnného formátu DATEX II pro řízení dopravy a dopravní informace - Část X: název popisovaného tématu. V přehledu níže uvádíme jen název popisovaného tématu.
DATEX II v2.3
- CEN EN 16157-1: Obecný rámec a architektura
- CEN TS 16157-2: Odkazování na polohu
- statická publikace: PredefinedLocations
- CEN TS 16157-3: Publikace situace
- dynamická publikace: Situation
- CEN TS 16157-4: Publikace VMS (proměnné značení)
- statická publikace: VmsTable
- dynamická publikace: Vms
- CEN TS 16157-5: Publikace naměřených a vypočtených dat
- statická publikace: MeasuredSiteTable
- dynamická publikace: MeasuredData
- dynamická publikace: ElaboratedData
- CEN TS 16157-6: Publikace parkování
- statická publikace: ParkingTable
- dynamická publikace: ParkingStatus
- dynamická publikace: ParkingVehicle
DATEX II v3.x
- EN 16157-1: Obecný rámec a architektura
- EN 16157-2: Odkazování na polohu
- statická publikace: PredefinedLocations
- EN 16157-3: Publikace situace
- dynamická publikace: Situation
- EN 16157-4: Publikace VMS (proměnné značení)
- statická publikace: VmsTable
- dynamická publikace: Vms
- EN 16157-5: Publikace naměřených a vypočtených dat
- statická publikace: MeasuredSiteTable
- dynamická publikace: MeasuredData
- dynamická publikace: ElaboratedData
- prCEN TS 16157-6:2021: Publikace parkování
- probíhá (2021-11) připomínkovací řízení
- statická publikace: ParkingTable
- dynamická publikace: ParkingStatus
- EN 16157-7: Společné datové prvky
- abstraktní a obecná publikace: Payload
- abstraktní a obecná publikace: Generic
- CEN TS 16157-8: Publikace řízení dopravy a rozšíření, určená pro městské prostředí
- statická publikace: TmpTable
- dynamická publikace: TmpActivation
- CEN TS 16157-9: Publikace řízení světelné signalizace ve městech
- statická publikace: MapData
- dynamická publikace: SignalPhaseAndTiming
- FprCEN TS 16157-10:2020: Publikace energetické infrastruktury
- probíhá (2021-11) hlasování o přijetí
- statická publikace: EnergyInfrastructureTable
- dynamická publikace: EnergyInfrastructureStatus
- FprCEN TS 16157-11:2020: Publikace strojově zpracovatelných dopravních nařízeních
- probíhá (2021-11) hlasování o přijetí
- statická publikace: TrafficRegulation
Legislativní dokumenty
Níže uvedené dokumenty Evropské Komise jsou do české legislativy zavedeny prostřednictvím aktualizace zákona č. 13/1997 Sb., o pozemních komunikacích ve znění pozdějších předpisů.
- Nařízení EK 885/2013 - „Bezpečné parkování nákladních vozidel“ se zabývá poskytováním informačních služeb týkajících se bezpečných a chráněných parkovacích míst pro nákladní a užitková vozidla. V textu pak předepisuje použití profilů DATEX II nebo jiných mezinárodně kompatibilních formátů.
- Nařízení EK 886/2013 - „Poskytování minimálních dopravních informací“ se zabývá postupy pro poskytování minimálních univerzálních informací o dopravním provozu souvisejících s bezpečností silničního provozu uživatelům, pokud možno bezplatně. V textu pak předepisuje použití profilů DATEX II nebo jiných mezinárodně kompatibilních formátů.
- Nařízení EK 962/2015 - „Poskytování informačních služeb o dopravním provozu v reálném čase v celé EU“ se zabývá povinností zdokumentovat a poskytnout další typy dopravních informací, v řadě případů předpokládá použití formátu DATEX II.
Web datex2.eu
Na doméně datex2.eu je k dispozic řada cenných dokumentů, souborů (např. model tříd ve formě EAP souboru pro Enterprise Architect, informací (např. HTML reprezentace modelu tříd) a nástrojů, zejména:
Umístění v hierarchii témat
Nadskupina: dopravní informace
