Varování před pracemi na silnici

Cílem C-ITS aplikace Varování před pracemi na silnici je upozornit řidiče na potenciální riziko v dopravním provozu představované pracemi na silnici, které probíhají na předpokládané trase. Jedná se o konkrétní využití kooperativních systémů za účelem zvýšení bezpečnosti dopravního provozu.

Předmětem aplikace je s využitím technologie kooperativních systémů varovat řidiče o riziku probíhajících prací na komunikaci, včetně zobrazení doplňujících informací o rozsahu prací, uzavřených jízdních pruzích, o omezení rychlosti a o vzdálenosti k předmětnému místu. Pro zobrazení varování a souvisejících informací se využívá grafické rozhraní ve vozidle, které může být přímo součástí vozidla, nebo jako samostatné příslušenství nezávislé na výrobci vozidla.

Pracemi na silnici se rozumí jednak práce statické (např. stavební, probíhající na konkrétním místě), nebo práce pohyblivé/mobilní, jakými je např. odklízení sněhu v rámci zimní údržby komunikací, sekání trávy podél komunikace apod.

Výhodou využití kooperativních systémů a jejich konkrétní aplikace pro účel upozornění před pracemi na silnici oproti dosud používaným řešením je fakt, že upozornění je zobrazeno řidiči přímo ve vozidle a není odkázán pouze na statické dopravní značky umístěné podél komunikace, které mohou řidiči přehlédnout, nemusí přesně popisovat skutečnost nebo je nelze dostatečně operativně na komunikaci umístit, jedná-li se o krátkodobou, nebo náhle vzniklou situaci. S využitím této C-ITS aplikace lze navíc řidiče informovat s dostatečným předstihem včetně dynamicky se měnící vzdálenosti k předmětnému místu a informaci o potenciálním riziku lze vytvořit a do dopravní sítě zadat např. z dálničního informačního centra. O její distribuci k řidičům se pak stará infrastruktura kooperativního systému.

aplikace C-ITS, případ užití – implementace C-ITS služby, zaměřená na uskutečnění konkrétního cíle, např. varování řidiče před potenciálním rizikem na komunikaci nebo přenos informace z infrastruktury do vozidla

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

C-ITS – ITS systém, který pro zajištění funkcí využívá komunikace mezi inteligentním vozidlem a infrastrukturou nebo vozidly

DENM – standardizovaný formát zpráv pro přenos varovných informací

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

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

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

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

Aplikace Varování před pracemi na silnici je realizována pomocí C-ITS jednotek – stanic. Jednotka umístěná ve vozidle přijímá C-ITS zprávy obsahující potřebné informace. Pro potřeby tohoto UC se jedná o zprávy typu DENM (Decentralized Environmental Notification Message). Dále je potřeba alespoň jedna další C-ITS stanice, která zprávu vytváří a rozesílá. Touto vysílající stanicí může být buď jiná vozidlová jednotka (umístěná např. ve vozidle údržby nebo výstražném vozíku), jednotka umístěná na infrastruktuře (RSU), případně se může jednat o imaginární C-ITS stanici představovanou tzv. C-ITS Back Office, neboli centrálním serverem systému. V obou případech je zde vygenerována zpráva DENM a ta je vysílána v režimu „broadcast“ – tedy všem jednotkám, které ji mohou přijmout. Jako technologie přenosu je použita buď DSRC komunikace ITS-G5 (v případě, kdy vysílá jednotka umístěná na pozemní komunikaci – ve vozidle či vozíku či na infrastruktuře), nebo mobilní síť LTE v případě, že je zpráva DENM generována a vysílána z Back Office. Používá se také kombinace obou způsobů, a to v případě, že je DENM zpráva generována v BO, odkud je prostřednictvím LTE sítě rozesílána na infrastrukturní jednotky RSU, které ji dále šíří prostřednictvím ITS-G5 komunikace.

Obrázek 14: Příklad šíření informace o pracích na silnici

Na výše uvedeném schématu jsou znázorněny C-ITS stanice potřebné pro realizaci C-ITS aplikace Varování před pracemi na silnici. Z funkčního pohledu obecného C-ITS systému jsou všechny stanice prakticky shodné – jejich klíčovou vlastností je možnost vytváření a zpracovávání C-ITS zpráv jednotným standardizovaným způsobem. Za tím účelem mají jednotky implementovánu sadu SW protokolů a aplikací.

Funkci popisovaného případu užití lze popsat pomocí zobecněného scénáře neboli posloupnosti kroků potřebných pro jeho realizaci:

• Generování C-ITS zprávy typu DENM (automaticky v RVU nebo manuálním vytvořením události „Práce na silnici“ v centrálním serveru nebo HMI jednotky RVU). Zpráva DENM může dle typu zdroje obsahovat různé doplňující informace (např. při generování události v C-ITS BO může být vysílán počet jízdních pruhů, rychlostní omezení a další informace).
• 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.
• Zobrazení informace řidiči prostřednictvím HMI ve vozidle.

Jednotlivé kroky jsou blíže popsány v následujících podkapitolách.

Generování zprávy DENM

Obsah zprávy DENM vychází z C-ITS služby Decentralized Environmental Notification Basic Service popsané normou ETSI EN 302 637-3. Zpráva DENM obsahuje řadu atributů, které slouží k její identifikaci, identifikaci odesílatele, typu varování, lokality a mnoha dalších. Pro potřeby případu užití je pak definována sada atributů povinných a volitelných, které dostatečně definují potenciální nebezpečí na pozemní komunikaci.

Distribuce zprávy DENM

Znázorněná architektura komunikace v rámci aplikace Varování před pracemi na silnici se pak může lišit v závislosti na konkrétní implementaci a použitých technologiích. V zásadě lze rozlišit dva různé případy z pohledu existence (nebo připojení k) centrálního systému:

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

V prvním případě, přestože např. v rámci projektu C-ROADS není jeho využití přepokládáno, komunikace probíhá pouze lokálně s využitím bezdrátové komunikace typu ITS-G5. C-ITS jednotka umístěná v pracovním vozidle začne vysílat DENM zprávu na základě určitých pravidel (např. zpomalením pod určitou rychlost, aktivaci pracovního mechanismu, zapnutím výstražných světel apod.), nebo manuálním vstupem prostřednictvím HMI (tedy řidič/operátor spustí vysílání). DENM zpráva je následně šířena do okolí prostřednictvím technologie ITS-G5 a všechna přibližující se vozidla vybavená potřebnou technologií zprávu obdrží ve chvíli, kdy se dostanou do dosahu vysílající C-ITS jednotky.

Ve druhém případě (který zároveň nevylučuje případ první) mohou všechny jednotky kromě bezdrátové komunikace krátkého dosahu pomocí technologie ITS-G5 komunikovat prostřednictvím mobilní sítě LTE také s centrálním prvkem sytému – C-ITS Back Officem. Informace o pracích na silnici tak může být vytvořena na úrovni centrálního serveru (např. pracovníkem dispečinku správce komunikace). Odtud je pak mobilní sítí šířena na všechny připojené jednotky RSU v okolí předmětné situace, které dále rozesílají potřebné DENM zprávy po ITS-G5, nebo může C-ITS BO odeslat zprávy přímo do vozidlových jednotek OBU.

Zpracování zprávy DENM

Přijímající C-ITS stanice, je-li v dosahu stanice vysílající (nebo je-li jí zpráva doručena prostřednictvím LTE), zprávu DENM obdrží a musí ji zpracovat. Základním krokem je určení, zda je zpráva pro přijímající stanici relevantní a zda je důvěryhodná. Důvěryhodnost zprávy je řešena ověřením klíče 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 předá je k zobrazení řidiči.

Zobrazení informace řidiči

Zobrazení informací řidiči probíhá pomocí grafického rozhraní, 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 15: Příklad upozornění na práce na silnici zobrazené na displeji ve vozidle

Jedná se o jeden z nejrozšířenějších případů užití zaváděný v různých pilotních projektech C-ITS v mnoha státech po celém světě, a to z důvodu potenciálně vysoké nebezpečnosti provádění prací na pozemní komunikaci, obzvláště pak na komunikaci dálničního typu, kde se vozidla pohybují vysokou rychlostí. V České republice je use-case RWW aplikován v rámci mezinárodního projektu C-ROADS a to na tzv. C-ITS koridoru Mirošovice-Rudná a nově (2019) na dálnicích D5, D11 a na části D1 v Brněnské aglomeraci. V zahraničí se s aplikací tohoto UC můžeme setkat např. v sousedním Rakousku a dalších státech.

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

Nadskupina: C-ITS služby

Podskupiny: C-ITS zprávy, stanice C-ITS