Cała treść

Struktura funkcjonalna KSAPO

Instytut Transportu Samochodowego wspólnie z firmami AutoGuard S.A. oraz FELA Management AG zaprezentowały 1 marca 2011 roku wyniki pilotażowego projektu o nazwie „Struktura funkcjonalna Krajowego Systemu Automatycznego Pobierania Opłat (KSAPO) za przejazd autostradami oraz drogami ekspresowymi”. Przeprowadzone badania potwierdziły , że wykorzystywanie pozycjonowania satelitarnego GPS oraz łączności GSM jest najlepszym rozwiązaniem dla wdrażania interoperacyjnych systemów pobierania opłat drogowych.

Istniejące rozwiązania

W większości państw Unii Europejskiej (Austria, Francja, Hiszpania, Włochy) wykorzystywane są systemy elektronicznego pobierania opłat drogowych typu DSRC, które funkcjonują w oparciu o wydzieloną łączność radiową krótkiego zasięgu (pasmo mikrofalowe – 5,8 GHz). Urządzenie pokładowe OBU (On Board Unit), pracujące w systemie DSRC jest mało „inteligentne”, bardzo proste i wykonuje jedynie funkcje potwierdzania (read only), nie posiada wyświetlacza, nie może odbierać ani przekazywać żadnych wiadomości. W systemie DSRC wymagana jest rozbudowa infrastruktury drogowej, na każdym skrzyżowaniu, przy wjazdach na odcinki dróg płatnych lub zjazdach muszą być zainstalowane bramki. W systemie DSRC występują dwa rodzaje bramek: do łączności (Toll Gate) oraz kontrolne, dlatego ich liczba jest dziesięciokrotnie większa niż w systemie GPS/GSM. Nawet w przypadku tego samego dostawcy, każde państwo posiada inny typ urządzenia pokładowego OBU.

Innym rozwiązaniem są systemy wykorzystujące technologię telefonii komórkowej GSM oraz pozycjonowania satelitarnego GPS. W systemie tym, dzięki pozycjonowaniu satelitarnemu GPS organizowane są wirtualne punkty kontroli i poboru opłat, system może działać bez wykorzystania bram kontrolnych. Dane do centrali systemu przekazywane są bezpośrednio z OBU, przy wykorzystaniu łączności GSM.

Koszt budowy punktu pomiarowego w obu systemach jest zbliżony. Utworzenie i wyposażenie w aparaturę punktu w systemie DSRC kosztuje około 150 tyś €, natomiast bramka dla technologii GPS to koszt rzędu 200 tyś €.

Zdaniem Komisji Europejskiej systemy elektronicznego pobierania opłat drogowych, stosowane w państwach Unii Europejskiej, nie są interoperacyjne z następujących powodów:
– różnice w koncepcjach pobierania opłat drogowych,
– standardy technologiczne,
– klasyfikacja stawek opłat,
– niezgodność w zakresie interpretacji przepisów prawnych.

Struktura funkcjonalna KSAPO

Taka sytuacja powoduje uciążliwość dla przedsiębiorców transportowych oraz kierowców w zakresie międzynarodowego transportu drogowego.

Instytut Transportu Samochodowego zakończył testowe badania pilotażowe nad projektem struktury funkcjonalnej KSAPO. Do współpracy, nad opracowaniem systemu dołączyli partnerzy. Przeprowadzone testy pozwoliły wyciągnąć wiele pozytywnych wniosków. Proponowane rozwiązania spełniają warunki systemu hybrydowego. OBU może być wykorzystane zarówno przez systemy GPS/GSM (np. wdrożone w Niemczech, Słowacji), jest również przez systemy DSRC (wdrożone np. w Austrii, Czechach, Hiszpanii, Francji oraz we Włoszech). W fazie testów system KSAPO rozpoznał m.in. zagraniczne francuskie urządzenie pokładowe Passango typu DSRC oraz niemieckie Toll Collect typu GPS/GSM. Testowany system okazał się bardzo skuteczny. Może być stosowany dla praktycznie każdej kategorii dróg (ekspresowe, krajowe) oraz każdego rodzaju pojazdów. Istnieje możliwość definiowania opłat drogowych, przy pomocy narzędzi „wirtualnych”. Oznacza to łatwą i szybką zdolność adaptowania zmian parametrów opłat drogowych (klasyfikacja dróg, typy pojazdów, klasy emisji spalin, naliczanie czasowe – godziny szczytu, inna pora dnia, niedziele, święta). Istotną zaletą systemów nowej generacji GPS/GSM jest mała liczba bramek kontrolnych. System pracuje bez dodatkowych punktów kontrolnych i innych elementów infrastruktury budowanych wzdłuż dróg. Kolejnym atutem jest możliwość wsparcia innych systemów, służb i usług transportowych, wykorzystujących podobną platformę technologiczną.

Wdrażanie systemu typu DSRC może spowodować, że w najbliższym czasie trzeba będzie w Polsce budować hybrydę. Taka sytuacja miała miejsce np. w Czechach. Ponadto na świecie jest tendencja do wdrażania zintegrowanych systemów o zaawansowanych technologiach GPS/GSM. Rozwiązania wspierające zarządzanie flota pojazdów, sterowania ruchem drogowych, elektronicznego pobierania opłat drogowych, przesyłania informacji dla kierowców oraz podróżnych (np. dotyczących bezpieczeństwa ruchu drogowego czy informowania) coraz częściej łączone są w jedną zintegrowaną platformę technologiczną.

System KSAPO

W skład systemu KSAPO wchodzą następujące elementy:
– dwa inteligentne urządzenia pokładowe nazwane TRIPON-EU. OBU wykorzystuje technologię telefonii komórkowej GSM, pozycjonowanie satelitarne GPS oraz posiada moduł DSRC (IR, 5,8 GHz),
– dwie bramki kontrolne (z modemem DSRC i systemem wizyjnym pobierania opłat),
– laboratoryjny model krajowej centrali automatycznego pobierania opłat KCAPO.

KSAPO obejmował również wirtualne punkty kontroli i pobierania opłat, które działają bez bram kontrolnych. Dane dotyczące poboru opłat przekazywane były bezpośrednio z OBU do centrali systemu za pomocą łączności GSM. W trakcie testów sprawdzane zostało również prawidłowe działanie bramek kontrolnych, rejestrujących wszystkie pojazdy, w różnych warunkach pogodowych i o różnych porach dnia.

Badania terenowe

Do prac testowych nad KSAPO wybrano trasę, która dała możliwość zweryfikowania systemu oraz sprawdzenia go w zróżnicowanych warunkach. Główne badania testowe odbyły się na odcinku Płońsk – Garwolin oraz Garwolin – Płońsk. Na drogach testowych umieszczono bramki kontrolne, w celu sprawdzenia ich możliwości w różnych warunkach pogodowych, jak i porach dnia. W trakcie testów zarejestrowano 2967 numerów rejestracyjnych pojazdów, co pozwoliło ocenić skuteczność automatycznego systemu wykrywania tablic rejestracyjnych, która wyniosła 99,9%. Oceniono także błąd pomiaru PDOP. Przyjmuje się następujące umowne opisy jakości sygnału w zależności od wartości PDOP:
1 (idealny),
2-3 (znakomity),
4-6 (dobry),
7-8 (umiarkowany),
9-20 (słaby),
> 20 (zły).

Analiza danych pomiarowych parametru PDOP i ilości satelitów używanych podczas pomiaru wykazała, że do ponad 90% pomiarów PDOP było niższe niż 1, co powinno dawać dokładność lokalizacji z błędem nie większym niż 6 metrów. Na potrzeby systemu KSAPO przyjęto, że odbiornik GPS w OBU powinien śledzić co najmniej 5 satelitów, dla większej dokładności obliczeń i na wypadek utraty sygnału od jednego z nich. Na podstawie testów stwierdzono, że maksymalna liczba satelitów używanych podczas lokalizacji wyniosła 11, minimalna 5. Dla 90% pomiarów wykorzystano liczbę satelitów powyżej 5, co stanowiło procentowo: 5 – 14%, 6 – 19%, 7 – 22%, 8 – 18%, 9 – 11%, 10 – 5%, 11 – 1%.

Podsumowanie

System posiada dużą skuteczność rozpoznawania numerów rejestracyjnych pojazdów (99,9%), jest niezawodny oraz interoperacyjny, może współpracować zarówno z systemami typu GPS/GSM ale także z istniejącymi systemami typu DSRC w innych państwach członkowskich UE.

Tekst powstał w oparciu o materiały prasowe Instytutu Transportu Samochodowego