ΕΥΦΥΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEMS ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Transcript

1 ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΥΠΟΔΟΜΗΣ ΕΥΦΥΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ INTELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEMS ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Φοιτητής: Φώτιος Μπέλτσος, Α.Μ Εξάμηνο Εισαγωγής : Χ Επιβλέπων Καθηγητής :Κ. Θεόδωρος Νάτσινας ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ

2 Η παρακάτω πτυχιακή εργασία έχει θέμα τα ευφυή συστήματα μεταφορών τα οποία στην Ελλάδα δεν είναι ακόμα τόσο αναπτυγμένα όσο σε άλλες χώρες όμως είναι ένας ενδιαφέρον τομέας που αναπτύσσετε συνεχώς και διευκολύνει, συντομεύει και κάνει ασφαλέστερες τις μετακινήσεις. Το συγκεκριμένο θέμα επιλέχθηκε μετά από συνεννόηση με τον εξεταστή καθηγητή κ. Θεόδωρο Νάτσινα.

3 Γενικά Τα Ευφυή Συστήματα Μεταφορών «ITS» είναι οι εφαρμογές της τεχνολογίας στους διαφόρους τρόπους μεταφοράς και στη διαχείριση της κυκλοφορίας, με στόχο: -Ασφαλέστερες μετακινήσεις και μείωση των ατυχημάτων -Ευφυέστερες και πιο άνετες διαδρομές -Μείωση της κυκλοφοριακής συμφόρησης -Μείωση της ρύπανσης του περιβάλλοντος -Ενσωμάτωση ειδικών κατηγοριών (π.χ. ανάπηροι) στην οδήγηση.

4 Στην παρακάτω εικόνα φαίνονται συνοπτικά οι δυνατότητες των ΙΤS

5 Τα ITS χωρίζονται σε πάρα πολλές κατηγορίες. Στην πτυχιακή εργασία που εκπόνησα αναφέρονται και οι αναλύονται οι παρακάτω: -Σύστημα πληροφόρησης VMS -Υπηρεσίες e-call -Gps (Navigation System) -Google Car -Μελλοντικά Σχέδια (όπως V2V, AEB)

6 Πινακίδες Μεταβλητών Μηνυμάτων (ΠΜΜ) Variable Message Signs (VMS)

7 Οι πινακίδες μεταβλητών μηνυμάτων VMS εμφανίστηκαν με την εξέλιξη της τεχνολογίας και είναι μια βελτιωμένη έκδοση των συμβατικών πινακίδων Βασικό τους πλεονέκτημα είναι ότι δεν δεσμεύονται σε κάποιο σταθερό μήνυμα Μπορούν να εφαρμοστούν με μεγάλη αποτελεσματικότητα σε περιπτώσεις όπως: -Εισόδους σηράγγων για ενημέρωση σχετικά με την κατάσταση που επικρατεί στο εσωτερικό τους -Σε αστικές και υπεραστικές οδούς για ενημέρωση σχετικά με κυκλοφοριακές συνθήκες και τους εκτιμώμενους χρόνους ταξιδιού -Αναγγελίες τρεχουσών ή προγραμματισμένων για το εγγύς μέλλον εργασιών κατασκευής ή συντήρησης. -Προειδοποιήσεις για δυστυχήματα και πάσης φύσεως συμβάντα που επηρεάζουν την κυκλοφορία και την ασφάλεια στην οδό. -Προειδοποιήσεις για εξαιρετικά δυσμενή καιρικά φαινόμενα. -Πληροφόρηση για παρακάμψεις και εναλλακτικές διαδρομές.

8 Αντίθετα, η εφαρμογή μεταβλητής σήμανσης θα πρέπει να αποφεύγεται στις εξής περιπτώσεις: Για αντικατάσταση πάσης φύσεως συμβατικού συστήματος οριζόντιας ή κατακόρυφης σήμανσης, όπως συμβατικές πινακίδες ή διαγραμμίσεις. Για διαφημίσεις. Για μετάδοση γενικής φύσεως, αυτονόητων ή αχρείαστων για τον οδηγό μηνυμάτων (όπως, για παράδειγμα, μηνύματα καλωσορίσματος σε πόλεις ή για προειδοποίηση απλής βροχόπτωσης). Για απεικόνιση ημερομηνίας, ώρας και θερμοκρασίας. Για μετάδοση δοκιμαστικών μηνυμάτων Ξεκαθαρίζεται ότι μία οδός θα πρέπει πρωτίστως να σημαίνεται ορθά με σταθερή σήμανση, η δε μεταβλητή να έρχεται να λειτουργήσει εντελώς συμπληρωματικά, και κατά τρόπο ώστε η οδός να είναι όσο ασφαλής και λειτουργική απαιτείται, χωρίς την απαραίτητη εφαρμογή της τελευταίας.

9 Παραθέτω ένα βίντεο από την HMI Technologies σχετικά με την τεχνολογία των VMS. H συγκεκριμένη εταιρία ειδικεύεται στην παραγωγή και τοποθέτηση πινακίδων μεταβλητών μηνυμάτων.

10 Υπηρεσία e-call Η υπηρεσία e-call είναι μια μια κλήση έκτακτης ανάγκης στον αριθμό 112 η οποία σε περίπτωση σοβαρού τροχαίου ατυχήματος θα ενεργοποιεί αυτόματα, ακόμη και εάν οι επιβάτες δεν μπορούν να μιλήσουν.

11 Το e-call δεν αποτρέπει ατυχήματα, αλλά βελτιώνει την αποτελεσματικότητα των υπηρεσιών έκτακτης ανάγκης. Όταν οι υπηρεσίες έκτακτης ανάγκης ειδοποιούνται εγκαίρως και γνωρίζουν τη θέση του ατυχήματος, μπορούν να φθάσουν γρηγορότερα και να μειώσουν τον κίνδυνο θανάτου και τη σοβαρότητα των επιπτώσεων των τραυματισμών. Ο μικρότερος χρόνος διάσωσης (ταχύτερη άφιξη των σωστικών συνεργείων της αστυνομίας και των εταιρειών ρυμούλκησης) επιτρέπει επίσης την ταχύτερη εκκένωση του τόπου του ατυχήματος, συνεπώς το e-call μειώνει τον χρόνο της κυκλοφοριακής συμφόρησης

12 Το παρακάτω βίντεο δείχνει την λειτουργία και την χρησιμότητα της υπηρεσίας αυτής.

13 Παγκόσμιο Σύστημα Θεσιθεσίας GLOBAL POSITIONING SYSTEMS (GPS)

14 Το GPS (Global Positioning System), Παγκόσμιο Σύστημα Θεσιθεσίας είναι ένα παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης, το οποίο βασίζεται σε ένα "πλέγμα" εικοσιτεσσάρων δορυφόρων της Γης οι οποίοι παρέχουν ακριβείς πληροφορίες για τη θέση ενός σημείου, το υψόμετρό του την ταχύτητα του και την κατεύθυνση της κίνησης του. Επίσης, σε συνδυασμό με ειδικό λογισμικό χαρτογράφησης μπορούν να απεικονίσουν γραφικά τις πληροφορίες αυτές. Το σύστημα εντοπισμού θέσης GPS διαχωρίζεται του στα επιμέρους τμήματα : -διαστημικό τμήμα, -επίγειο τμήμα ελέγχου και -τμήμα τελικού χρήστη

15 Η μεγάλη εξάπλωση της χρήσης του GPS οφείλεται κυρίως στη διάδοση των, οικονομικά προσιτών, φορητών δεκτών GPS για πεζούς ή οχήματα (όπως τα PDA εικόνα- ) τα οποία πραγματοποιούν την πλοήγηση (Navigation) Στόχος του είναι η καθοδήγηση του οδηγού ενός οχήματος (ή κάποιου πεζού) ώστε, μέσω ηλεκτρονικού χάρτη, να φτάσει στον προορισμό του από την βέλτιστη διαδρομή. Ο χρήστης-οδηγός μπορεί μέσα από την οθόνη του φορητού δέκτη GPS να εντοπίζει χάρτες της περιοχής που βρίσκεται και όποιας άλλης περιοχής επιθυμεί καθώς και την θέση στην οποία βρίσκεται με το όχημά του σε πραγματικό χρόνο

16 Για να έχουμε έναν πλοηγό στο αυτοκίνητο, αρκεί να εφοδιαστούμε με μία κατάλληλη συσκευή η οποία να έχει ενσωματωμένο GPS και να κατεβάσουμε-εγκαταστήσουμε τους χάρτες της χώρας μας στην συσκευή αν δεν τους έχει ήδη. Από την δεκαετία του 1990, πολλοί κατασκευαστές αυτοκινήτων άρχισαν να τοποθετούν στην κεντρική κονσόλα του αυτοκινήτου μία οθόνη, η οποία εκτός από τις λειτουργίες που αφορούν στο αυτοκίνητο (ραδιόφωνο, κατανάλωση, υπολογιστής ταξιδιού κτλ.), μπορεί να μετατραπεί και σε πλοηγό οδήγησης καθώς και σε ψυχαγωγικό μέσο. Επίσης τα τελευταία χρόνια με την ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας έχουμε δέκτες GPS σε όλα τα κινητά νέας γενιάς και μπορούμε να εγκαταστήσουμε προγράμματα πλοήγησης ώστε να λειτουργεί το κινητό μας ως συσκευή πλοήγησης.

17 Το επόμενο βίντεο προσομοιώνει την λειτουργία του συστήματος GPS Navigation.

18 Google Driveless Car (Google Car) Το Google Car της γνωστής εταιρίας-κολοσσού Google, είναι ένα έργο στα πλαίσια της ανάπτυξης της τεχνολογίας των Ευφυών Συστημάτων Μεταφοράς για αυτοκίνητα χωρίς οδηγό το οποίο βρίσκεται στο στάδιο της υλοποίησης του.

19 H Google άρχισε τις δοκιμές στις αρχές του 2010 εξοπλίζοντας διάφορα αυτοκίνητα με την συγκεκριμένη τεχνολογία και υποστηρίζει ότι με αυτήν την καινοτομία θα βοηθήσει στη μείωση των ατυχημάτων καθώς και της κυκλοφοριακής συμφόρησης. Τον Μάιο του 2012 ανακοινώθηκε ότι το Google Car οδήγησε περίπου 1000 μίλια χωρίς καθόλου ανθρώπινη παρέμβαση και περίπου μίλια με ανθρώπινη περιστασιακή παρέμβαση περνώντας από δρόμους όπως: -το Lombard Street του San Francisco που φημίζεται ως ένας από τους πιο απότομους και δύσκολους δρόμους στις ΗΠΑ

20 -Golden State Bridge -Pacific Coast Highway

21 -Lake Tahoe Σε αυτές τις διαδρομές που αναμφισβήτητα είναι δύσκολες για τον οδηγό δεν παρουσιάστηκε κανένα πρόβλημα εκτός από ένα ατύχημα το οποίο προκλήθηκε από άλλο αυτοκίνητο καθοδηγούμενο από άνθρωπο. Το συγκεκριμένο συμβάν πραγματοποιήθηκε όταν το Google Car σταμάτησε σε ένα φανάρι και το αυτοκίνητο που ακολουθούσε δεν πρόλαβε να σταματήσει χτυπώντας το αυτό-κινούμενο αυτοκίνητο της Google.

22 Στο παρακάτω βίντεο βλέπουμε απόσπασμα από τις δοκιμές των αυτοκινήτων αυτών. Ενώ στις δοκιμές σε ελεγχόμενους και κανονικούς δρόμους όλα κύλησαν βάσει σχεδίου, έχουν αναφερθεί διάφορα περιστατικά ατυχημάτων για τα αυτοκίνητα της Google τα οποία καλύπτουν τις ανάγκες της χαρτογράφησης (Google Street View). Τα συγκεκριμένα αυτοκίνητα είναι εξοπλισμένα με το ίδιο σύστημα και κινούνται βάση των Google Maps και όπως φαίνεται παρακάτω στο σχετικό βίντεο μερικές φορές κάνουν λάθος, μάλλον λόγω αλλαγών στους δρόμους που δεν έχει χαρτογραφήσει ακόμα η Google.

23 Τα αυτοκινούμενα αυτοκίνητα της Google διαθέτουν : Υπολογιστή για τους απαιτούμενους υπολογισμούς που χρειάζονται για να λειτουργήσει το έξυπνο σύστημα αυτό-οδήγησης. Ο Υπολογιστής αυτός επικοινωνεί με όλα τα παρακάτω εξαρτήματα και είναι το πιο βασικό-κομβικό εξάρτημα του Google Car laser και scanners (8-16 περιμετρικά και 1 με δυνατότητα περιστροφής 360 μοιρών στον ουρανό του αυτοκινήτου) για σάρωση του δρόμου για πεζούς ή άλλα αυτοκίνητα ή άλλα εμπόδια radar σε περιμετρικά σημεία που να μπορούν να καλύπτουν φάσμα 360 μοιρών γύρω από το αυτοκίνητο. Οδόμετρο τοποθετημένο στις ρόδες του αυτοκινήτου το οποίο μετρά πληροφορίες όπως ταχύτητα και απόσταση. 3 Κάμερες τοποθετημένες εσωτερικά στο σημείο του κεντρικού καθρέφτη. Gps που είναι επίσης πολύ σημαντικό για την λειτουργία του. Στην εικόνα που ακολουθεί φαίνονται τα παραπάνω

24 Μελλοντικά Σχέδια των ITS Στον τομέα των ITS έχουν γίνει πολλές σκέψεις και προτάσεις σχετικά με εξέλιξη των ήδη υπαρχόντων τεχνολογιών ή με την εφεύρεση νέων. Όσο αναφορά το Google Car οι επιστήμονες-μηχανικοί της εταιρίας έχουν καταθέσει πρόταση όπου όλα τα αυτοκίνητα θα επικοινωνούν και θα οδηγούν σχεδόν μόνα τους (Αυτοκίνητα ρομπότ). Κάποια από τα επιχειρήματα τους ήταν: Τα αυτοκίνητα-ρομπότ έχουν δυνατότητα όρασης 360 μοιρών. Έχουν μεγαλύτερη αντίληψη και πολύ γρηγορότερη αντίδραση σε σχέση με τους ανθρώπους. Δεν επηρεάζονται από υπνηλία, μέθη, κούραση, συναισθηματικές διαταραχές κ.α. Τα παραπάνω όπως υποστηρίζουν θα έχουν μεγάλα οφέλη στην προσπάθεια των ITS να μειώσουν τον κυκλοφοριακό φόρτο. Επίσης υποστηρίζουν ότι η συγκεκριμένη τεχνολογία μπορεί να διπλασιάσει την χωρητικότητα του δρόμου μειώνοντας την ελάχιστη απαιτούμενη χρονοαπόσταση μεταξύ διαδοχικών οχημάτων

25 Μια νέα τεχνολογία που άρχισε ήδη να εφαρμόζεται από κάποιους κατασκευαστές είναι το ΑΕΒ - Αυτόνομο Σύστημα Πέδησης (φρεναρίσματος). Ήδη κάποια αυτοκίνητα το έχουν ενσωματωμένο στον εξοπλισμό τους όμως η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει ως στόχο να υπάρχει σε όλα τα καινούργια μοντέλα που φτιάχνονται το Η ανακοίνωση της Ευρωπαϊκής Ένωσης μεταξύ άλλων λέει.

26 Το σύστημα AEB χρησιμοποιεί ραντάρ, laser, ή/και βίντεο για να υπολογίσει επικείμενους κινδύνους σύγκρουσης και να ενημερώσει κατάλληλα τον οδηγό. Σε περίπτωση που ο οδηγός δεν προχωρήσει σε φρενάρισμα, το σύστημα αναλαμβάνει δουλειά και φρενάρει αυτόματα το αυτοκίνητο. Το αυτόνομο σύστημα φρεναρίσματος είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικό σε συνθήκες μεγάλης κίνησης ενώ είναι σε θέση να "εντοπίζει" και πεζούς η ζώα και να προχωράει στο φρενάρισμα για αποφυγή ατυχήματος. Εδώ παρουσιάζεται βίντεο από δοκιμές του συστήματος AEB :

27 Τέλος παρουσιάζω το Σύστημα επικοινωνίας Vehicle-to-Vehicle (V2V) Η τεχνολογία V2V επιτρέπει την επικοινωνία δύο η περισσότερων οχημάτων με χρήση ασύρματων δικτύων (WiFi,Bluetooth,Gsm) για ανταλλαγή πληροφοριών όπως ταχύτητα κατεύθυνση και θέση. Η ακτίνα επικοινωνίας μεταξύ οχημάτων μπορεί να είναι μέχρι και 300m περίπου. Ένας υπολογιστής επεξεργάζεται συνεχώς τα δεδομένα και σε περίπτωση που διαπιστώσει πιθανό κίνδυνο ειδοποιεί τον οδηγό με ηχητικά μηνύματα ή με μηνύματα στην οθόνη του αυτοκινήτου (ή στο παρμπριζ σε πιο προηγμένα αυτοκίνητα). Εάν ο οδηγός δεν προχωρήσει σε φρενάρισμα τότε το σύστημα αυτό πραγματοποιεί φρενάρισμα μέσω του AEB το οποίο είναι απαραίτητο για αυτήν την τεχνολογία.

28 Το σύστημα αυτό έχει την δυνατότητα να ειδοποιεί τον οδηγό αν ένα αυτοκίνητο που δεν είναι ορατό σε αυτόν παραβιάζει ερυθρό σηματοδότη ή μια ταμπέλα «stop», αν υπάρχουν οχήματα πίσω από «τυφλές» στροφές στις οποίες ετοιμάζεται να εισέλθει ή αν μπορεί να κάνει μια προσπέραση με ασφάλεια. Με αυτήν την τεχνολογία (και επίσης όλες τις υπόλοιπες) τα ITS έχουν στόχο να μειώσουν τα πολλά ατυχήματα που συμβαίνουν καθημερινά στους δρόμους όλου του κόσμου καθώς και να μειώσουν την κυκλοφοριακή συμφόρηση. Τα επόμενα δυο βίντεο δείχνουν την λειτουργία καθώς και δοκιμές από αυτήν την τεχνολογία.

29 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα Ευφυή Συστήματα Μεταφορών (ITS) βρίσκονται σε στάδιο εφαρμογής και μεγάλης ανάπτυξης αξιοποιώντας τις υπάρχουσες τεχνολογίες με τρόπους που πριν λίγα χρόνια δεν μπορούσαμε να φανταστούμε. Σε αυτό βέβαια βοηθάει και η ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας. Προφανώς και υπάρχουν προβλήματα στην υλοποίηση τους (περισσότερο στο να συγχρονιστούν/εγκατασταθούν σε παλαιότερα οχήματα) και ορισμένα μειονεκτήματα όμως το γενικό συμπέρασμα μου είναι ότι τα ITS βοηθούν τους ανθρώπους σε πολύ μεγάλο βαθμό και κάνουν πολύ ασφαλέστερες και ευκολότερες τις μετακινήσεις. Στην Ελλάδα τα ITS έφτασαν αργότερα από άλλες χώρες και σε μια πολύ δύσκολη περίοδο (οικονομική κρίση) που συνέχεια επιδεινώνεται και αυτό εμποδίζει σε μεγάλο βαθμό την επιθυμητή ανάπτυξη της. Αυτό όμως μπορεί να γίνει με σωστή διαχείριση των πόρων που υπάρχουν και την σωστή συνεννόηση των δημόσιων φορέων της Ελλάδας με τους επιστήμονες-μηχανικούς των ITS

30 ΤΕΛΟΣ