Önvezető és vezetést támogató technológiák közúti infrastruktúrája. Siemens Mobility

Átírás

1 Önvezető és vezetést támogató technológiák közúti infrastruktúrája Siemens Mobility

2 Önvezető és vezetést támogató technológiák közúti infrastruktúrája A közúti infrastruktúra célja, feladatai, jogszabályi keretei jelenleg és a jövőben A közúti infrastruktúra elemei és evolúciója Érintett iparágak - Jármű, Infrastruktúra, Telekommunikáció - együttműködése Car2x - lehetőség a mobilitás javítására Car2x története, további várható mérföldkövek Car2x alkalmazási környezete és a mobilitás funkcionális támogatása A Car2x technológia elemei, kommunikációs platformok, rendszer architektúra Konkrét alkalmazási példák Siemens Volkswagen Car2x együttműködés VJT portálszerkezet Terelővillogós utánfutó Közlekedés menedzsment rendszer SCALA + ESCoS- CMS Vezérlési fázis és jelzési idők 2 / 23

3 A közúti infrastruktúra célja, feladatai, jogszabályi keretei jelenleg és a jövőben Magas színtű forgalombiztonság és optimális forgalomlefolyás biztosítása a közlekedés valamennyi résztvevője számára (mozgó és álló járművek, gyalogosok, egyéb közlekedési eszközök) Forgalom szabályozása (elsőbbségi viszonyok, tilalmak, kötelező paraméterek) Forgalom irányítása (kapacitás elosztás, priorizálás/előny biztosítás, forgalom csillapítás) Forgalom informálása (veszélyek, torlódások, eljutási idők, szabad férőhelyek, utazási célpontok ) Infrastruktúra-jármű kooperáció (vezetést támogató és önvezetést kiszolgáló információk, valamint forgalmi adatok) C920ES A jelenlegi közúti infrastruktúra kialakítását átfogó nemzetközi egyezményeken alapuló komplex jogszabály rendszer szabályozza (1988. évi I. törvény a közúti közlekedésről, 1/1975.(II.5.) KPM-BM együttes rendelet a közúti közlekedés szabályairól, 4/2008. (VI.3.) KHEM rendelet az utak forgalomszabályozásáról és a közúti jelzések elhelyezéséről szóló rendelet módosításáról, Útügyi Műszaki Előírások, ) valamint részletes termék szabványok. Az önvezető technológia bevezetése viszont további jogi szabályozást igényel! (járművezető objektív felelőssége, digitális információk térbeli hatálya, új szabványok ) 3 / 23

4 Aktuális forgalmi adatok alapján Forgalomfüggő irányítás Múltbeli forgalmi adatok alapján A közúti infrastruktúra elemei és evolúciója Közúti infrastruktúra funkcionális elemei Statikus jelzések Dinamikus kijelzők Terepi vezérlő berendezések Forgalomszámláló mérőhelyek, érzékelők Központi irányító rendszer Kommunikációs rendszer Jelzőlámpás forgalomirányítás evolúciója frissítése terén Egyetlen csomópont lokális irányítása Forgalomlefolyás irányításának evolúciója csomóponti kapacitás optimum Forgalomfüggő irányítás evolúciója Időterv alapú, program választó irányítás Közelítő egyszeri előzetes forgalom mérés Egy útvonal csomópontjainak összehangolt lokális irányítása útvonali kapacitás optimum Aktualizált forgalom alapú, program választó irányítás Közelítő folyamatos ciklikus forgalom mérés Egy útvonal csomópontjainak összehangolt központi irányítása útvonali kapacitás optimum Aktualizált forgalom alapú, program alkotó irányítás Valós idejű folyamatos ciklikus forgalom mérés Egy komplex úthálózat összehangolt központi irányítása hálózati kapacitás optimum MI szimuláció alapú, program alkotó irányítás Valós forgalom alapú, program alkotó irányítás Valós idejű Valós idejű folyamatos ciklikus forgalom mérés folyamatos valós idejű Car2x jármű információk P 6 P 4 4 / 23

5 Érintett iparágak - Jármű, Infrastruktúra, Telekommunikáció együttműködése Járműipar IT GPS - helymeghatározás, navigáció Fedélzeti infotainment rendszerek mobil kommunikáció és internet Car2Car - digitális kommunikáció DSRC/WLANp, 5G? Car2Infra Telekommunikáció IT Car2x IPAR 4.0 Car2x Infrastruktúra IT Telematikai rendszerelemek jelzőlámpa vezérlők, VJT-k, forgalmi-, illetve meteorológiai mérőhelyek Központi forgalomirányítás és forgalom menedzsment rendszerek autópálya-, ill. városi forgalomirányító központok Car2Infra - digitális kommunikáció DSRC/WLANp, 5G? Infra2Infra digitális kommunikáció - DSRC/WLANp, ETH2/LTE, 5G? 5 / 23

6 Car2x lehetőség a mobilitás javítására A technológia általános ismertetése WiFi segítségével a járművek egymás között üzeneteket cserélnek (5,9Ghz p - ez a mobilitás alkalmazásokra lefoglalt frekvenciasáv). Ezeket az üzeneteket - mindenekelőtt a járművek jármű kategória besorolására, helyzetére és sebességére vonatkozó információkat - a terepi egység (ESCoS-RSU) is fogadni tudja és elküldi a forgalomirányító központ felé (Siemens Scala ESCoS-CMS modul). Ellenkező irányban pedig a járművek kaphatnak többféle információt eseményekre, jelzésekre, időzítésekre, topológiára vonatkozóan a forgalomirányító központtól (Siemens Scala ESCoS-CMS). A fenti technológia segítségével a forgalombiztonság és a forgalmi kapacitás jelentősen emelhető a városokban és az autópályákon. Siemens Scala ESCoS-CMS DSRC/WLAN p Car2X DSRC/WLAN p Car2Car szabvány 6 / 23

7 Car2x lehetőség a mobilitás javítására A technológia előnyei Car2x kiemelkedő előnyei az alábbi területeken A közlekedés résztvevői előre informálhatóak az aktuális forgalmi helyzetről és a kritikus szituációkról, mint pl. csúszós, jeges útszakaszok, balesetek és torlódások A járművek a forgalomirányító központok mobil szenzoraivá válnak, amelyek másodpercpontos információkat adnak az aktuális forgalmi állapotokról A forgalom lefolyása differenciáltabban, hatékonyabban és gyorsabban irányítható, amely az úthálózat jobb kihasználtságához vezet Megnövelt Forgalombiztonság Megnövelt forgalom lefolyási hatékonyság Kevesebb torlódás és kevesebb emisszió 7 / 23

8 A V2X története, további várható mérföldkövek Az egyes termék szállítók felkészültsége Car2X modulok beépítésére az új járművekben GM/Saab elkezdi az első V2X kutatási projekteket. A technológia még nem elég kiforrott. V2x kutatás a Car2Car (C2C) konzorciummal december : Az Eco-AT 2 projekt befejezése C2C konzorcium: az első alkalmazási módok ratifikálása január: Kevin Dopart közlekedési miniszter (USA) bejelenti: 2019-től minden új járműnek rendelkeznie kell fedélzeti V2x 5 technológiával A Car2x technológia készen áll! *autók & motorkerékpárok minden új modell *minden új modell *minden új modelll az MLQB II platformon *minden új modell 1984 A technológia már kiforrott. A termékgyártók kutatási fázisa még koordinálatlan A Siemens mint infrastruktúra szállító tagja C2C konzorciumnak Az első kutatási projektek kezdete pl. Eco-AT ben eleje: IEE / ETSI 3 Day 1 + 1,5 szabványok ratifikálása 1): *minden új modell 2): 3): 4): blob=publicationfile 5): *az új E-osztály (5.generáció) Az első ITS Corridor és UK pilotprojektek 4 *minden új modell *7-es sorozat & motorkerékpárok * minden új modell *minden Range-/Land Rover modell 2019 *alkalmazás minden járműben *minden új modell, mindig 1-2 évvel később mint a VW / 23

9 Kumulált járműszám (millió) Kumulált szám autópályákon és városi csomópontokban (ezer) A V2X története, további várható mérföldkövek A Car2Car konzorcium prognózisa Maximális infrastruktúra lefedettség a V2X szolgáltatásokra %* Central Aftermarket 60%* Central New Vehicle a teljes infrastruktúra új járművek másodlagos piac High Total Infrastructure Central Total Infrastructure Low Total Infrastructure Ca. 10%* *Minden használatban lévő jármű számának százalékában Forrás: Car2Car Consortium 2015: Kumulativer Einsatz von C-ITS Ausstattung in Fahrzeugen und Infrastruktur 9 / 23

10 A V2X története, további várható mérföldkövek Hosszútávú vízió a járművezető szemszögéből IVI (in vehicle infotainment) Útépítés Jelzési fázis és idő Ma 2019 Vezetés asszisztensek segítségével Holnap 2021 Automatizált vezetés Jövő Autonóm vezetés 10 / 23

11 Car2x alkalmazási környezete és a mobilitás funkcionális támogatása Melyek a felhasználási módok autópálya környezetben? 1 Elektronikus féklámpa vészfékezés esetén Közeledő mentőautó 3 Lassú vagy álló járműre figyelmeztetés 5 4 Torlódásra figyelmeztetés Közlekedés menedzsment rendszer SCALA + CMS 11 5 Veszélyes hely előtti figyelmeztetés Figyelmeztetés útépítésre Időjárási információk VJT kijelzése a járműben 9 Sebességhatár kijelzése a járműben 10 Közlekedési információk és intelligens vonali vezérlés Ütközésveszély - kooperatív figyelmeztetés Rossz irányba felhajtó járművezető 11 / 23

12 Car2x alkalmazási környezete és a mobilitás funkcionális támogatása Melyek a felhasználási módok a városi környezetben? Elektronikus féklámpa vészfékezés esetén Közeledő mentőautó Veszélyes hely előtti figyelmeztetés 4 Figyelmeztetés útépítésre 5 VJT kijelzése a járműben Sebességhatár kijelzése a járműben Hátralévő idő a zöld kezdetéig Piroson áthaladás / csomópont biztonság Bizonyos járművek előnyben részesítése a jelzőlámpánál (zöld út) Parkolási információk (zárt parkolók) Parkolási információk (közterületi parkolók) P + R információk Behajtási zónák szerinti ellenőrzés a városban Rakodási zóna menedzsment Veszélyeztetett közlekedők (gyalogos, kerékpáros) védelme Ütközésveszély - kooperatív figyelmeztetés Figyelmeztetés közeledő motorosra 18 Lassú vagy álló járműre figyelmeztetés 12 / 23

13 A Car2x technológiai elemei, kommunikációs platformok, rendszer architektúra RSU forgalomirányító központ (Siemens Scala) kapcsolat 13 / 23

14 A Car2x technológiai elemei, kommunikációs platformok, rendszer architektúra RSU - forgalomirányító berendezés (Siemens C9xx) kapcsolat 14 / 23

15 A Car2x technológiai elemei, kommunikációs platformok, rendszer architektúra Üzenettípusok MAP - Map of intersection / topology Forgalmi sávok Forgalmi irányok Jelzők hozzárendelése a forgalmi sávokhoz IVI - In Vehicle Information Különböző adatok a közlekedés menedzsment központból (pl. aktuális VJT tartalmak, parkolás irányítási információk) SPAT - Signal Phase and Timing Jelzőcsoportok Jelzési fázis fennmaradó zöld / piros idők CAM - Cooperative Awareness Message Jármű ID Járműtípus Aktuális pozíció Aktuális sebesség DENM - Decentralized Enviromental Notification Message Eseményre vonatkozó üzenetek (baleset, útépítés, jegesedés, stb...) Pozíció Jelentés típus 15 / 23

16 A Car2x technológiai elemei, kommunikációs platformok, rendszer architektúra A jármű érkezése a forgalomirányító jelzőlámpához Adatátvitel ETSI / IEEE szerint CAM ; MAP ; SPAT ; IVI DENM = ad hoc Adatmennyiség: 200 Byte / üzenet 50 km/h = 13,8 m/s RSU Max. 6 MBit/s Példa egy jármű esetén DENM (ad hoc) = 1 üzenet / 100ms / jármű CAM = 10 üzenet / sec / jármű SPAT = 1 üzenet / sec.. / RSU MAP = 0,5 üzenet / sec. / RSU IVI = 1 üzenet / sec. / RSU A teljes adatmennyiség = 0,02 MBit/s Az RSU vételi tartománya 800m A jármű az RSU egység vételi tartományában 150 m 57,6 sek. menetidő 864 üzenet (1,15 MBit) az 57,6 másodperces menetidő alatt 0 m 16 / 23

17 Konkrét alkalmazási példák Csomóponti asszisztens A vezérlőgép másodpercenként kiküldi minden jelzőcsoport fennmaradó piros és zöldidőit és a csomóponti topológiát GPS pozíciókkal az RSU egységnek, az pedig a járműnek. A jármű GPS berendezése segítségével lehetővé válik többféle járműfunkció aktiválása, mint pl. start-stop automatika, zöldhullám, stb. Szükséges rendszerelemek Road Side Unit terepi egység (RSU) Vezérlőgép adaptív (forgalomfüggő) vezérlése PKI tanúsítvány szerver Jármű fedélzeti egység (az opcionális megjelenítő alkalmazásokhoz) opcionális: ESCoS-CMS központ felügyeleti funkcióval Kihívások Jármű fedélzeti egység Forgalomtechnikai tervezés és megvalósítás (forgalmi állapot prognózis) GPS koordináták járműpozíciók 1 Az RSU küldi az információkat az aktuális jelzési állapotokról menetirány szerint 2 A járművezető azonnal megkapja az információkat a fedélzeti egysége kijelzőjén vagy más okos eszközön 3a A járművezető aki a pirosnál várakozik, információt kap. Hogy hamarosan zöld lesz 3b A jelzőlámpától való távolság alapján a járművezető információt kap, hogy a jelző hamarosan pirosra vált és csökkentse a sebességet 3c Ha kiderül, hogy a vezető nem lassít és nem veszi figyelembe a piros jelzést, a vezérlőgép meghosszabbítja a keresztirány piros fázisát Siemens terepi vezérlőgép LTE Siemens forgalomirányító jelzőlámpa Siemens közlekedés menedzsment központ ESCoS-SCALA / CMS Siemens C2I Road Side Unit (terepi egység) 5.9 GHz p CAN busz fedélzeti kijelző 17 / 23

18 Konkrét alkalmazási példák Városi információk A város stratégiai helyein RSU egységek küldik a forgalomtechnikailag releváns információkat a járműveknek. Ezáltal a járművezetők célzott információkat kaphatnak a szabad parkolóhelyekről, eljutási időkről vagy közelgő városi rendezvényekről (nemzetközi kiállítás és vásár, fesztiválok, stb.) Szükséges rendszerelemek Road Side Unit terepi egység (RSU) Jármű fedélzeti egység (OBU) ESCoS-CMS központ az alábbi funkciókkal: városi információk (IVI) manuális esemény létrehozás (DENM) Siemens közlekedés menedzsment központ ESCoS-SCALA / Guide CMS Siemens C2I Road Side Unit (terepi egység) 5.9 GHz p Kihívások Város specifikus rendszerek létrehozása a járművek számára (VJT, PIR) Specifikus információ feldolgozás a járműben 1 A parkolási információt RSU egység segítségével kapja meg a jármű 2 A járművezető azonnal megkapja az információkat a fedélzeti egysége kijelzőjén vagy más okos eszközön. CAN busz fedélzeti kijelző 18 / 23

19 Konkrét alkalmazási példák Először a következő C2x alkalmazások valósíthatóak meg DENM üzenetek küldése a járművek felé DENM üzenetek létrehozása az ESCoS-CMS-ben (figyelmezetések útépítésekre) Teherjárművek torlódás csökkentése Az aktuális jelzési fázis átvitele (C9xx vezérlőberendezések a as BBX verziótól) SPAT jelentések átvitele (C9xx vezérlőberendezések a as BBX verziótól) Jármű CAM jelentések kiértékelése a forgalomnagyság (jármű / óra), átlagsebesség, foglaltság tekintetében 19 / 23

20 Konkrét alkalmazási példák A következő ESCoS-CMS funkciók állnak jelenleg rendelkezésre Az ESCoS-RSU egységek felügyelete és üzemállapotának kijelzése a csomóponti vezérlőknél már megszokott módon, a megjeleníthető RSU egységek maximális száma jelenleg 400 rendszerenként Távoli ESCoS-RSU update és reboot lehetőség a központból ESCoS-RSU egységek és közlekedési üzeneteiknek térképi megjelenítése (gyors áttekintés, színekkel) Közlekedési üzenetek (DENM) fogadása és generálása Aggregált forgalmi adatok fogadása (CAM) járművek detektorként történő használata 20 / 23

21 Siemens Volkswagen együttműködés, közös pilotprojekt Tesztek Wolfsburgban, Braunschweigben, Kasselben és Frankfurtban A Volkswagen a hálózatos járművezetés új korszakát indítja el 2019-ben a VW Golf 8. generációjával: a Car2X és WLANp segítségével a járművek közvetlenül tudnak kommunikálni egymással és a környező közúti infrastruktúrával - így biztonságosabban tudnak működni. A teszt városok Siemens közúti infrastruktúrával rendelkeznek, ezért a fejlesztések közös projektként zajlanak. Az 5G mobilkommunikációs technológia széles körű bevezetése még várat magára WLANp szabvány -> kizárólag járművek helyi kommunikációjára fejlesztve Dinamikus és ideiglenes adatok valós idejű továbbítása a környezeti viszonyoktól függően kb m távolságba, mobil internet nélkül, ezredmásodperceken belül Információ csere már a csomópontba behajtás előtt (pl. figyelmeztetés áthaladó kerékpárosra, gyalogosra) Jelzőlámpa aktuális fázisának átadásával kevesebb felesleges gázadás és fékezés 21 / 23

22 Siemens Volkswagen együttműködés, közös pilotprojekt Tesztek Wolfsburgban, Braunschweigben, Kasselben és Frankfurtban A Car2X technológia első lépésben megcélzott alkalmazása figyelmezteti az autósokat az alábbi problémákra: Az út mellett veszteglő elromlott járművek, Forgalmi dugó vége Egy baleset helyszíne Veszélyforrások, pl. útépítési munkák Megkülönböztető jelzését használó gépjármű közeledése Akár a vészfékezést igénylő helyzetekre is: Ha egy autós rátapos a fékre Ha bekapcsol egy automatikus fékező rendszer, ez a mögötte haladó forgalmat is befolyásolja A többi gépjármű Car2X tájékoztatást kap a közlekedés többi résztvevőjétől a hirtelen fékezési manőverekről, így a járművezetők már kellő időben le tudnak lassítani. 22 / 23

23 Köszönjük a figyelmet! Üveges Péter Zoltán és Bogárdi Péter Siemens Mobility Kft. MM ITS 1143 Budapest, Gizella út / 23