Řídící a informační systém brněnské MHD (RIS)

Úvod

Jediným dřívějším prvkem systému řízení městské hromadné dopravy v Brně byla fonická rádiová síť ze šedesátých let, sloužící ke komunikaci mezi vozidly a dispečinkem. Na začátku 21. století však tato síť již byla zastaralá a poruchová a proto se Dopravní podnik města Brna rozhodl vybudovat zcela nový systém řízení, který by vyřešil problémy spojené se zastaralostí systému a zároveň přinesl řadu nových možností. Inspirací byly některé zahraniční provozy, ve kterých se používají obdobné systémy. Mezi přednosti systému patří sledování aktuální polohy vozidel pomocí družicovému systému GPS, trunková rádiová síť pro hlasovou komunikaci, preference vozidel MHD na křižovatkách, automatizace a zjednodušení údržby a v neposlední řadě také lepší informovanost cestujících. V roce 2001 byla ve výběrovém řízení na dodávku řídícího a informačího systému (dále jen RIS) vybrána firma BUSE s.r.o. a byla s ní podepsána smlouva na dodávku systému. Dílčí dodávky zajistily firmy Racom, s.r.o., Ing. Ivo Herman, CSc., Konektel, a.s., T-Mapy, s.r.o. a subdodavateli preference vozidel na křižovatkách jsou firmy Patriot a Eltodo.

Popis systému

Celek systému lze rozdělit do několika vzájemně propojených částí, a to:
- Komunikační část
- Vybavení vozidel
- Centrální dispečink
- Vozovna

Komunikační část

Komunikační část tvoří:

- Fonická rádiová síť pro hlasovou komunikaci mezi vozidly, dispečinkem a vozovnou. Vybrána byla trunková síť Motorola pracující na komunikačním protokolu MPT 1327. Tato síť pracuje v kmitočtovém pásmu UHF. Základnová retranslační stanice (převaděč) je postavena na výškovém domě v ulici Voříškova v Brně-Kohoutovicích. Odtud zajišťuje kvalitní pokrytí města a okolí signálem. Původní stanice v Masarykově čtvrti a na Špilberku byly opuštěny. Základnové radiostanice se nacházejí na centrálním dispečinku, který sídlí v budově DPMB na Novobranské ulici (tam je instalována většina hlavního vybavení), Energetickém dispečinku (ulice Tábor) a na výpravnách všech vozoven a technických provozů. Mobilními stanicemi jsou vybavena všechna vozidla MHD, pohotovostní vozidla, nebo také stanoviště záložních autobusů. Obslužný personál má navíc k dispozici i ruční stanice. Síť umožňuje individuální komunikaci dispečinku s vybraným vozidlem, bez rušení ostatních účastníků, dále komunikaci v rámci přednastavené skupiny vozidel (lze rozlišit např. podle trakce, linky atd.), a také komunikaci vozidel přímo s vozovnou, mezi vozidly navzájem, nebo ruční stanicí. Dispečer má také možnost promluvit přímo k cestujícím ve vozidlech, pomocí vozidlového rozhlasu. Veškerá komunikace je zaznamenávána a archivována.

- Privátní datová rádiová síť, která slouží k oboustrannému přenosu informací z vozidel na dispečink, na zařízení na trati a také k údržbě dat. Vybrán byl systém MORSE od firmy Racom. Každé vozidlo vysílá přibližně každých 20 sekund (ovšem v různých okamžicích) na dopravní dispečink informaci o své poloze, o odchylce od jízdního řádu a další pomocná data, která po zpracování na centrálním dispečinku vyhodnotí dispečer a za pomocí těchto údajů se pak může rozhodnout, jaká přijme opatření. Všechna data se navíc archivují a následně vyhodnocují. Dispečer má také možnost na vozidlo zaslat povel pro palubní informatiku, či zaslat zprávu řidiči na palubní počítač. V provozu je nově také funkce dálkového vypínání topení ve vozidlech (při odběrových špičkách) a monitoring funkce jízdenkových automatů. Přenos stavových zpráv je možný i z vozidla na dispečink, nebo vozovnu. Pomocí této sítě je ve spolupráci s jednotkou GPS zajištěna dynamická preference na křižovatkách. Pro tento systém byly ve stávajích objektech DPmB vybudovány datové základnové stanice, které jsou rozmístěné po celém území města Brna. Základnové stanice informace vysílané z vozidel dále přenáší rádiovou cestou a počítačovou sítí LAN na centrální dispečink a jednotlivé vozovny. Všechna vozidla a vozovny jsou vybaveny radiomodemy, které umožňují automatické přenášení dat z/do palubního informačního systému (zjišťování stavu komponent RIS na vozidle, automatické nahrávání nových dat, jako jsou jízdní řády, trasy linek, hlášení zastávek a další). Komponenty tohoto systému jsou také součástí křižovatkových řadičů.

Vybavení vozidel

Výbava vozidel navazuje na již standardně dodávané komponenty (palubní počítač, akustická ústředna, přijímač pro nevidomé)

Palubní počítač BS100 (BUSE)
Poskytuje řidiči informace potřebné k výkonu služby, jako je jízdní řád, časy odjezdů ze zastávky, případné zpoždění (nebo podjetí) vůči jízdnímu řádu (řidič tak podle těchto informací může přizpůsobit styl své jízdy) a umožňuje ovládání ostatních komponentů vozidla (informační panely, spouštění připravených hlášení, odesílání zpráv a mnoho jiného). Komponenty infosystému spolu komunikují po rychlé sběrnici IBIS, nebo RS485 a jejich ovládání probíhá téměř automaticky.

Akustický hlásič EPIS (Herman)
Poskytuje hlášení o současné a následující zastávce, režimu zastavování v zastávce, změně tarifní zóny, či informace o odklonu. Tato hlášení jsou předem naprogramovaná. Mluvit k cestujícím však může i řidič nebo dispečer. Hlásič je vícekanálový, tzn. že současně může poskytovat jiné informace v reproduktorech ve vozidle, vně vozidla, či pro řidiče.

Přijímač pro nevidomé (EPNEV - součást hlásiče)
Umožňuje nevidomému aktivovat pomocí speciálního dálkového ovladače hlášení o vozidle stojícím v zastávce (linka, směr apod.) pomocí reproduktoru nad 1. dveřmi, a také informuje řidiče o nástupu/výstupu nevidomého. Pro příjem povelů je ve vozidle (nejčastěji v kabině řidiče) umístěna samostatná anténa. Hlášení ovládá akustická ústředna, jejíž je součástí.

Integrovaná jednotka napájení (Herman)
Napájí komponenty RIS z akumulátoru vozidla, přičemž lze napájet jen komponenty, které jsou potřeba a tím šetřit energii. Po vypnutí vozidla jednotka podle přednastaveného času vypíná jednotlivé komponenty infosystému a zůstává v pohotovostním režimu, kdy napájí pouze palubní počítač a rádiový modem pro zajištění možnosti automatického nahrávání dat (aktivuje se dálkově v předepsaných časech, během stání ve vozovnách).

Indukční modem, vysofrekvenční jednotka a vysílací cívky (Herman)
Tímto zařízením jsou vybaveny všechny tramvaje a trolejbusy. U tramvají nahradilo tzv. brnkátka, u trolejbusů proudové ovládání trolejových výhybek. Zajišťuje bezkontaktní ovládání výhybek, kdy součástí výhybky je přijímací část s indukční smyčkou, umístěnou buď v zemi, nebo na troleji. Také umožňuje sledovat výjezdy a návraty vozidel z/do vozoven, či řídit jednokolejné úseky. Díky tomuto zařízení je umožněno projíždět výhybkové snímače vyšší rychlostí a současně do řadiče výhybky přenášet informace o směru jízdy vozidla, trakci či lince. To je také podmínka pro automatické stavění výhybek. Datový tok do vysílacích cívek (u tramvají pod vozem v přední části) pro stavění vysílá vysokofrekvenční jednotka BSV, kódování dat (trakce, směr, linka, kód výhybky) pak zajišťuje modul KORIS, který je součástí hlásiče EPIS. Jako ovládací jednotka slouží palubní počítač. V řežimu automatického stavění není nutný zásah řidiče. Palubní počítač (který obsahuje data výhybek na trase) toto obstará za něj.

Zařízení pro určování polohy GPS
Tímto zařízením jsou vybavena všechna řídící, dispečerská a obslužná vozidla. Tento systém umožňuje zjistit přesnou polohu vozidla na jakémkoliv místě podle souřadnic, s přesností v metrech. Poloha vozidel je zobrazena na geografické mapě, umístěné na centrálním dispečinku. Sledovat vozidla ale mohou také výpravčí a technici ve vozovnách na k tomu určených PC. Na této mapě se u jednotlivých vozidel zobrazují informace o čísle vozu, kurzu, o nastavené službě nebo zpoždění oproti jízdnímu řádu. Tyto tzv. informační visačky jsou navíc pro přehlednost barevně rozlišeny. Všechny tyto údaje pak dispečer využívá k dalšímu řízení dopravy. GPS také umožňuje příjem jednotného času. Příjem GPS signálu na vozidlech zajišťuje přijímací anténa 35-HVS (Garmin), nebo novější typ přijímače BS 260.1 (BUSE) s anténou u-blox.

Fonická radiostanice Motorola v provedení Databox s deskou IF2
Jak již bylo uvedeno, fonická radiostanice slouží k hlasové komunikaci mezi vozidlem, dispečinkem, vozovnou či mezi vozidly navzájem (využívá se při nouzovém odtahu). Radiostanice pracují v kmitočtovém pásmu UHF. Hovor řídí dispečer, kterému se na počítači zobrazují identifikační údaje o volajícím vozidle (účastníkovi). Hovory se do fronty řadí podle priorit (běžný hovor, prioritní hovor, nouzové volání). Pokud ukončení hovoru neprovede dispečer (resp. vypravčí, jestliže volá on), je toto zajištěno automaticky (podle času od posledního spojení, nebo délky celého hovoru). Radiostanice je dodávána bez ovládací skříňky, ovládání zajišťuje akustická ústředna a palubní počítač. Dalším přílušenstvím radiostanice jsou šlučovací anténní filtr, anténa MFT 120 (společná také pro modem MR25) a v neposlední řadě také elektretový mikrofon GM-4 a reproduktor v kabině řidiče. Radiostanice v obslužných vozidlech (trolejové věžky, dispečink a jiná pohotovostní vozidla) jsou typu Motorola GM1280 (případně GM660)

Datové radiomodemy (RACOM)
Jsou dva (MR25 pracující na frekvenci okolo 430 MHz a MR900 s frekvencí 870 MHz) a zajišťují přenos informací o poloze, komunikaci se zařízením na trati, především s křižovatkovými řadiči pro dynamickou preferenci (upřednostnění průjezdu bez zbytečného čekání) na světelných křižovatkách a také slouží k automatickému přenosu nových dat palubní informatiky a zjišťování stavu jednotlivých komponent ve vozovnách. K modemu MR900 je připojena anténa VA 45, k MR 25 pak anténa MFT 120, společná i pro radiostanici. Datové základnové stanice, které sbírají data z vozidel, jsou rozmístěny po celém území města Brna.

Vyjma ovládacích a informačních prvků jsou veškeré komponetny RIS umístěné do integrované skříně elektroniky. Antény jsou umístěné na společném podstavci na střeše vozidla. Dalšími součástmi RIS jsou také Tachograf MESIT/MESSMA (kromě funkce "černé skříňky", také posílá údaje palubnímu počítači), informační tabla BUSE a označovače Mikroelektronika (NJ24C_DP).

Centrální dispečink

Zde jsou všechna data z vozidel zpracována, archivována a vyhodnocována. Na dispečinku jsou umístěny ovládací prvky celého systému (hlavní server, server fónické komunikace se záznamem hovorů Redat a servery datové komunikace). Dispečerská stanoviště jsou čtyři, vzájemně zastupitelná. Standard pracoviště dispečera jsou dva počítače, tři LCD monitory, monitor a ovládání průmyslové televize na který je přenášen obraz z více než 50-ti kamer (sdílený okruh s PČR a Městkou policií). Ke každému stanovišti je připojena počítačem ovládaná základnová radiostanice s hovorovou soupravou. V dispečerském sále je navíc nainstalována velkoplošná projekční stěna BARCO, zobrazující na podkladové mapě síť linek MHD s aktuální polohou všech vozidel a také obraz z kamerového systému. Dispečer má k dispozici řadu softwarových klientů, pomocí kterých sleduje vozidla a údaje o nich, může s nimi komunikovat, eventuelně ovládat jejich palubní informační systém. Komunikovat může také s vozovnami, nebo ostatními dispečery či pohotovostními vozy. Využít může také předdefinovaných textových zpráv, zobrazujících se řidiči na palubním počítači, výpravčímu na monitoru, nebo přímo cestujícím na tablech. K cestujícím může dispečer rovněž hovořit pomocí vozového rozhlasu. Veškerá data, která jsou sbírana se archivují, takže je lze vyvolat i zpětně, což umožnuje pozdější analýzu. Jednotlivé dispečerské osádky mají k dispozici i služební vozidla (vybavená modrým majákem, tedy s právem přednosti jízdy), která jsou vybavena vlastní radiostanicí, ruční stanicí pro každého dispečera a GPS systémem.

Elektrické rozvody má na starosti energetický dispečink, který monitoruje situaci v rozvodné napájecí síti pro trolejbusy a tramvaje a z něhož lze dálkově pomocí technologie SAT ovládat jednotlivé napájecí úseky. U vozidel elektrické trakce lze rovněž sledovat a na krátký čas dálkově vypnout topení do prostoru pro cestující pomocí modulu blokování topení. Tím se dá zamezit překročení nasmlouvané rezervované kapacity v distribuční soustavě elektrické energie a snížit celkové náklady na provoz.

Vozovna

Díky systému RIS odpadá výpravčímu nutnost osobně kontrolovat včasné vyjetí každého vozidla na trať, jelikož po výjezdu vozidla automaticky obdrží informaci o čase výjezdu vozidla, případně upozornění na nevypravené vozidlo. Stejně jako na dopravním dispečinku i výpravčí (a servisní technik) má k dispozici počítač se softwarovými klienty pro on-line sledování vozidel a komunikaci s nimi a také hovorovou soupravu základnové radiostanice. V každé vozovně jsou umístěny vysokofrekvenční vysílače (radiomodemy) pro automatickou údržbu dat odstavených vozidel a vybavení pro testování funkčnosti systému.

Organizace projektu

Pro celý projekt byla ustanovena řídící komise RIS, které se podřizovaly jednotlivé řešitelské týmy, zabývající se vždy určitou částí systému (týmy komunikace, řízení, montáže a informace). V těchto týmech pracovali společně zástupci dodavatele a DPMB.

Realizace RIS

Realizace byla prováděna po několika částech, kdy byla postupně dobudována všechna potřebná vybavení dispečinku, vozoven, vozidel a základnových stanic. Plný provoz byl spuštěn koncem roku 2004. Cena celého díla je cca 100 mil. Kč

Závěr

Díky zavedení RISu se zkvalitnily služby pro zákazníky a také se usnadnila a zefektivnila práce zaměstnancům, kteří jej využívají k zajištění pravidelné, kvalitní a bezpečné dopravy. Nakonec je ještě potřeba poznamenat, že vývoj tohoto moderního systému neustále pokračuje, a do budoucna se tak zcela jistě dočkáme mnoha dalších vylepšení...


Autor: Martin Hemzal