Inteligentní dopravní systémy (ITS): metody návrhu a hodnocení Doc. Dr Inteligentní dopravní systémy (ITS): metody návrhu a hodnocení Doc. Dr. Ing. Miroslav Svítek Fakulta dopravní ČVUT Konviktská 20, 110 00 Praha 1 svitek@lss.fd.cvut.cz

Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika Obsah prezentace Úvod Metodika návrhu ITS systémů metodika tvorby ITS architektury procesní analýza a systémové parametry ITS systémů funkční a informační ITS architektura ukázka ITS architektury ČR na ITS portálu balíčky ITS služeb Modelování ITS systémů odhad systémových parametrů modely dynamických procesů redukce dimenze rozsáhlých systémů vlnové pravděpodobnostní modely rozsáhlých systémů Hodnocení ITS systémů metodický postup při hodnocení ITS řešení ukázka synergií ITS balíčků fuzzy-lingvistická aproximace Příklady použití navržené metodiky Závěr Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Metodika návrhu ITS systémů Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Metodika tvorby ITS architektury Kontextový diagram ITS systému Funkční a informační dekompozice ITS systému Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

ITS architektura – procesní analýza Vehicle Management Center IVM Management 1 F2 F3 Management 2 Architektura definuje základní uspořádání systému v prostoru (i v abstraktním): Referenční architektura – definuje základní subsystémy, hlavní aktory a jejich vztah s okolím Funkční architektura – definuje základní funkce systému Informační architektura – definuje informační vazby mezi jednotlivými funkcemi Fyzická architektura – definuje požadavky a uspořádání fyzických subsystémů a zařízení Komunikační architektura – definuje komunikační vazby mezi jednotlivými fyzickými subsystémy Organizační architektura – přiřazuje humánní funkce jednotlivým systémovým komponentám G2 G3 3 2 1 GNSS locator releasing factor: GOODS G1 F1 releasing factor: DRIVER Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

ITS architektura – procesní analýza Vehicle Management Center IVM Management 1 F2 F3 Bezpečnost (analýza rizik, strom hypotéz, atd.) Spolehlivost (schopnost systému poskytovat požadované funkce za daných podmínek v daném časovém intervalu) Dostupnost (schopnost systému poskytovat požadované funkce při vyvolání (inicializaci) procesu (aplikace) využívajících této funkce) Integrita (schopnost systému poskytovat časově korektní a platné hlášení uživatelům o poruchách systému) Kontinuita (schopnost systému poskytovat požadované funkce bez přerušení během vyvolání procesu (aplikace)) Přesnost (schopnost systému garantovat souběh mezi požadovanými (předdefinovanými) parametry a skutečnými (měřenými) parametry) G2 G3 3 2 1 GNSS locator releasing factor: GOODS G1 F1 releasing factor: DRIVER Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Funkční ITS architektura - makrofunkce 1. Elektronické platby (platby za ITS služby, za použití infrastruktury, dopravního prostředku atd.) 2. Management bezpečnostních a záchranných opatření (management nehod, management záchranných a bezpečnostních vozidel, sledování nebezpečných nákladů, atd.) 3. Management dopravních procesů (plánování dopravy, řízení dopravy, management údržby dopravní infrastruktury, atd.) 4. Management veřejné osobní dopravy (integrované dopravní systémy, státní správa atd.) 5. Podpora při řízení dopravních prostředků (protisrážkové systémy, noční vidění, atd.) 6. Podpora mobility občanů (předcestovní informace, osobní informační a navigační služby, atd.) 7. Podpora dohledu nad dodržováním předpisů (činnost správních úřadů,policie atd.) 8. Management nákladní dopravy a přepravy (management přepravy nákladů, řízení nákladních dopravních prostředků) 9. Dopravně-přepravní databáze (ITS datový registr, dopravní informační databáze, atd.) Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Funkční ITS architektura - funkční dekompozice 1. Makrofunkce elektronického vybírání poplatků 1.1. Funkce uzavření kontraktu 1.2. Funkce správy kont uživatelů 1.3. Funkce elektronické transakce 1.4. Funkce příjmů operátorům 1.5.Funkce zabezpečení proti chybám 1.6. Funkce managementu tarifů a přístupových práv 1.4.1. Funkce rozdělení příjmů 1.4.2. Funkce plateb na konta operátorů 1.4.3. Funkce informování operátorů o transakcích 1.5.1. Funkce kontroly uživatelů 1.5.2. Funkce detekce narušitele platby 1.5.3. Funkce při vstupu 1.5.4. Funkce kontroly fyzického přístupu ke službám 1.6.1. Funkce managementu tarifu 1.6.2. Funkce přístupových práv 1.1.1. Funkce uzavření elektronického kontraktu 1.1.2. Funkce přehledu kontraktů 1.2.1. Funkce aktuálního stavu uživatelského konta 1.2.2. Funkce odečtení platby z uživatelského konta 1.2.3. Funkce informace o transakcích a věrnostních programech 1.3.1. Funkce zjištění uživatele 1.3.2. Funkce Identifikace uživatele 1.3.3. Funkce kontroly kontraktu 1.3.4. Funkce informací a návodů 1.3.5. Funkce výpočtu poplatku 1.3.6. Funkce kontroly platby Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Funkční ITS architektura Tabulka funkcí: Např: Funkce 1.1. Uzavření kontraktu Nadřazená funkce Podřazená funkce Výstupní datové toky - 1.1.1. Uzavření elektronického kontraktu 1.1.2. Přehled kontraktů cst.ep_kontrakt_data ep_kontrakt_registrace … Vstupní datové toky ep.cst_kontrakt popis: Funkce zahrnuje vytvoření kontraktu mezi uživatelem různých služeb a poskytovatelem těchto služeb. Kontrakt definuje práva uživatele, jeho přístup k různým službám a metody platby těchto služeb. Funkce poskytne operátorům data o kontraktech týkajících se daných služeb. Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Informační ITS architektura Datové toky vystupující/vstupující z/do makrofunkce č.1 a tekoucí mezi makrofunkcemi Datové toky vystupující z makrofunkce č.1 Datové toky vstupující do makrofunkce č.1 Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Informační architektura Tabulka datových toků: Např: Datový tok - ep.cst_kontrakt Nadřazený datový tok Podřazený datový tok Cíl - 1.1 Uzavření kontraktu 1.1.1 Uzavření elektronického kontraktu Cestující Zdroj ep.cst_vystupy popis: Obsahuje všechny prvky smlouvy (kontraktu) mezi cestujícím a poskytovatelem či externím poskytovatelem služby. Prvky datového toku, z nichž některé nemusí být zastoupeny: ID uživatele, ID vozidla, ID služby, parametry přesně vymezující výsledný efekt služby, doba platnosti, ID provozovatele služby, způsob platby, číslo elektronického účtu Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Informační ITS architektura – informační dekompozice Databáze Datové toky mezi funkcemi a databázemi Datové toky vstupující z makrofunkcí do makrofunkce č.1 Datové toky vstupující z terminátorů do makrofunkce č.1 Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Informační ITS architektura – databáze Tabulka databází: Např: 1.1. Databáze evidence kontraktů Makrofunkce Výstupní datové toky 1. Elektronické vybírání poplatků ep_kontrakt_registrace ep_kontrakt Vstupní datové toky popis: Databáze evidence kontraktů je částí makrofunkce elektronického vybírání poplatků a obsahuje detaily týkající se kontraktů mezi uživateli ITS služeb a poskytovateli těchto služeb. Databáze umožňuje získávání detailů týkajících se kontraktu, jako např. uživatelské ID, ID poskytovatele služeb, ID služby,atd. Aby byla zaručena právní ochrana osobních údajů, každý poskytovatel vede svůj soubor, který slouží pouze pro jeho účely. Je zakázáno vytvářet soubory uživatelů přístupné dalším poskytovatelům služeb. Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

ITS architektura ČR na ITS portálu Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

ITS architektura ČR na ITS portálu Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika Balíčky ITS služeb ITS Architektura Balíčky ITS služeb ITS Aplikace Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Modelování ITS systémů Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Odhad systémových parametrů Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Modely dynamických procesů Filtrace a predikce (odhad trajektorií) Fúze dat z více senzorů Rozhodovací procesy (detekce rozdílu mezi modely) Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Redukce dimenze rozsáhlých systémů Kompletní počet detektorů Chyba klasifikace 43 13% Počet virtuálních detektorů Chyba klasifikace 16 14% 20 10% 25 11% Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Vlnové pravděpodobnostní modely rozsáhlých systémů Neznámý rozsáhlý systém Model 1 skládání modelů Odhad četnosti výskytu každého modelu (modul) Odhad fáze každého modelu (fáze) výstup výstupy modelů sada modelů Odhad výsledné kombinace dílčích modelů výstup - kombinace dílčích modelů Model 2 Model .. Model N Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika Hodnocení ITS systémů Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Metodický postup hodnocení ITS systémů Návrh ITS systému Definování alternativ ITS řešení, které svými dopady mají vliv na řešený problém Nalezení technického řešení dle ITS architektury a systémových parametrů pro každou alternativu Reprezentace ITS alternativních řešení formou balíčků služeb Hodnocení přínosů/nákladů Přiřazení dopadových/nákladových indikátorů balíčkům služeb Řešení synergií formou expertních pravidel Vyčíslení finančních hodnot Shrnutí přínosů/nákladů Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Příklad – 3 balíčky ITS služeb sledování dopravy šíření dopravních informací navigování záchranných vozidel Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Příklad – využití synergie ITS balíčků služeb Subsystém dopr. man. Subsystém Silniční kom. Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Fuzzy-lingvistická aproximace - zpracování různých informací (expertní znalosti, vzorce, statistické znalosti) - řešení synergií nákladových / přínosových indikátorů Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Příklady použití návrhu a hodnocení ITS systémů Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Příklady použití popsané metodiky návrhu ITS systémů Popsaná metodika byla použita v projektech: Rámcová architektura ITS ČR Informační systém pro sledování nebezpečných nákladů pomocí GNSS Systém pro monitorování pohybu pohyblivých objektů po pohybové ploše letiště pomocí GNSS Návrh ekologického a bezpečnostního systému elektronického mýtného Návrh univerzální telematické vozidlové jednotky Hodnocení pilotních projektů v rámci Euro-regionálního projektu Connect (e-Call, atd.) Software pro strategické hodnocení ITS projektů Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika

Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika Závěr Děkuji za pozornost Inteligentní dopravní systémy – Dopravní telematika