Metodologija izračuna napovedi prihodov avtobusov na postajališče v realnem času

Transkripcija

1 UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO Marko Čelan METODOLOGIJA IZRAČUNA NAPOVEDI PRIHODOV AVTOBUSOV NA POSTAJALIŠČA V REALNEM ČASU Magistrsko delo Maribor, september 2013

2 Magistrsko delo METODOLOGIJA IZRAČUNA NAPOVEDI PRIHODOV AVTOBUSOV NA POSTAJALIŠČA V REALNEM ČASU Avtor: Študijski program: Smer: Marko Čelan Magistrski, promet Cestni promet Mentor: Somentor: Lektoriranje: dr. Marjan LEP dr. Sergej TEŽAK Barbara Galun Maribor, 2013

3

4 Zahvala! V prvi vrsti bi se rad zahvalil mojim»ženskam«, Anji, za spodbudo in podporo ob»večernem«pisanju naloge ter Sofiji in Larisi za dodatno inspiracijo. Posebej se zahvaljujem mentorju dr. Marjanu Lepu in somentorju dr. Sergej Težaku za usmerjanje ter strokovno vodenje pri izdelavi magistrskega dela. Hvala tudi»kabinetu J1-208«za pomoč in strokovne nasvete. III

5 METODOLOGIJA IZRAČUNA NAPOVEDI PRIHODOV AVTOBUSOV NA POSTAJALIŠČA V REALNEM ČASU Ključne besede: algoritem izračuna prihoda avtobusov na postajališče, potovalni čas, segment avtobusnega omrežja, RTPI sistem, RT informacije, trenutna lokacija avtobusa UDK: (043.3) Povzetek V magistrskem delu je predlagana metodologija za izračun napovedi prihodov avtobusov na postajališče v realnem času. Metodologija v osnovi sestoji iz treh delov, in sicer na oblikovanju oz. modifikaciji avtobusnega omrežja, algoritmu za napoved prihodov avtobusov na postajališča in izračunu potovalnih časov avtobusov po segmentih avtobusnega omrežja. Osnova za izračun časa, ki ga bo avtobus porabil do izbranega avtobusnega postajališča, je trenutna lokacija avtobusa in predvideni potovalni časi avtobusov po segmentih omrežja, ki temeljijo na podatkih iz preteklosti. Avtobusno omrežje sestoji iz postajališč in cestnih odsekov oz. segmentov, ki povezujejo postajališča med seboj. V predlagani metodologiji je avtobusno omrežje razdeljeno na cestne in postajne segmente oz. na segmente brez in s pripadajočimi avtobusnimi postajališči. Glede na sestavo avtobusnega omrežja se avtobusi lahko nahajajo na različnih lokacijah, in sicer na cestnem segmentu omrežja, na postajnem segmentu omrežja ali pa na začetnem avtobusnem postajališču. Za vsako izmed navedenih opcij je podan algoritem za izračun prihoda avtobusov na postajališče. Najzahtevnejši del pri izračunu prihoda avtobusov na postajališče je določitev potovalnih časov, ki jih avtobusi porabijo za prevoz po posameznem segmentu avtobusnega omrežja. V predlagani metodologiji so podane tri opcije izračuna potovalnih časov po segmentih avtobusnega omrežja: določitev potovalnih časov glede na časovno obdobje, v katero spada dotična napoved prihoda avtobusa na postajališče, glede na potovalne čase predhodnih avtobusov, ki so vozili po istem segmentu avtobusnega omrežja in kombinacija izračuna potovalnih časov posameznih segmentov omrežja glede na predhodne avtobuse in potovalne čase po časovnih obdobjih, določenih na podlagi podatkov iz preteklosti. IV

6 Predlagana metodologija je preverjena na primeru mestnega avtobusnega prometa Maribor. METHODOLOGY OF REAL TIME BUS ARRIVAL PREDICTION AT BUS STOPS Ključne besede: algorithm for calculating bus arrival prediction, travel time, bus network segments, RTPI system, RT information, current bus location UDK: (043.3) Abstract Work suggests new methodology of real time bus arrival prediction at bus stops. Methodology basically consist of three parts, bus network designing for the purpose of real time bus arrival prediction, algorithm for bus real time arrival prediction at bus stops and bus travel time calculation according to the individual segment of bus network. The basis for calculating bus travel time from current location to the bus stop, where bus arrival time is calculated for, is current position of a bus and bus travel time values for network segments calculated from the bus travel times from past. Bus network consists of bus stops and road segments that connect bus stops. In proposed methodology bus network is divided into road segments and bus stop segments, segments without and with referenced bus stops. According to the bus network elements buses are located on different locations, on the road segment, on the bus stop segment or at the starting bus stop. For each of these options algorithm is provided for bus arrival prediction at the bus stops. The most challenging task predicting bus arrival time at bus stops is to determine the travel time buses need for travelling from start node to end node for an individual bus network segment. In proposed methodology three options to calculate bus travel times are presented: determination of assumed bus travel times of each segment of bus network according to the time period; according to the travel time of preceding buses and combination of travel times according to the time period and preceding buses. Proposed methodology was validated on the city bus public transport system in Maribor. V

7 Kazalo 1 UVOD PROBLEM IN PREDMET RAZISKAVE NAMEN IN CILJI RAZISKAVE DELOVNA HIPOTEZA ZNANSTVENE METODE STRUKTURA NALOGE INFORMACIJSKI SISTEM ZA NAPOVED PRIHODOV AVTOBUSOV NA AVTOBUSNA POSTAJALIŠČA V REALNEM ČASU UPORABNIŠKI VIDIK INTELIGENTNI TRANSPORTNI SISTEMI V RTPI SISTEMIH ZA NAPOVEDOVANJE PRIHODOV AVTOBUSOV NA POSTAJALIŠČA Avtomatsko lociranje vozil GSM/GPRS prenos podatkov Avtomatski števec potnikov - APC ARHITEKTURA SISTEMA ZA NAPOVEDOVANJE PRIHODOV AVTOBUSOV NA POSTAJALIŠČA V REALNEM ČASU Komunikacijski center Informacijski mediji STANDARD SIRI OBSTOJEČE METODE IZRAČUNA PRIHODOV AVTOBUSOV NA AVTOBUSNA POSTAJALIŠČA ALGORITEM ZA NAPOVED PRIHODA AVTOBUSA NA POSTAJALIŠČE PROJEKT INFORIO MODEL IZRAČUNA POTOVALNIH ČASOV V MESTU SIDNEY IZRAČUN POTOVALNIH ČASOV GLEDE NA ŠTEVILO AVTOBUSNIH LINIJ, KI VOZIJO PO IZBRANEM SEGMENTU AVTOBUSNEGA OMREŽJA METODOLOGIJA IZRAČUNA NAPOVEDI PRIHODOV AVTOBUSOV NA POSTAJALIŠČA OBLIKOVANJE AVTOBUSNEGA OMREŽJA ALGORITEM ZA IZRAČUN NAPOVEDI PRIHODOV AVTOBUSOV NA AVTOBUSNA POSTAJALIŠČA Algoritem za napoved prihoda avtobusa na postajališče ob trenutni lokaciji avtobusa na segmentu avtobusnega omrežja Algoritem za napoved prihoda avtobusa na postajališče ob trenutni lokaciji avtobusa na postajnem segmentu avtobusnega omrežja Algoritem za napoved prihoda avtobusa na postajališče ob trenutni lokaciji avtobusa na začetnem postajališču Algoritem za napoved prihoda avtobusa na postajališče ob trenutni lokaciji avtobusa v smeri začetnega postajališča UPORABLJENI PODATKI V ALGORITMU Potovalni časi avtobusov po časovnih obdobjih Potovalni časi avtobusov glede na potovalne čase predhodnih avtobusov VI

8 4.3.3 Potovalni časi avtobusov določeni glede na potovalne čase predhodnih avtobusov in vrednosti potovalnih časov po časovnih obdobjih VALIDACIJA ALGORITMA NA SISTEMU MESTNEGA AVTOBUSNEGA PROMETA MARIBOR VALIDACIJA METODOLOGIJE UPORABLJENE VREDNOSTI POTOVALNIH ČASOV AVTOBUSOV ZA DALJŠE ČASOVNO OBDOBJE IZ PRETEKLOSTI Natančnost napovedi prihodov avtobusov na postajališče City na osnovi potovalnih časov iz preteklosti za daljše časovno obdobje Natančnost napovedi prihodov avtobusov na postajališče Tabor na osnovi potovalnih časov iz preteklosti za daljše časovno obdobje VALIDACIJA METODOLOGIJE UPORABLJENE VREDNOSTI POTOVALNIH ČASOV AVTOBUSOV GLEDE NA POTOVALNE ČASE PREDHODNIH AVTOBUSOV Natančnost napovedi prihodov avtobusov na postajališče City na osnovi potovalnih časov predhodnih avtobusov Natančnost napovedi prihodov avtobusov na postajališče Tabor na osnovi potovalnih časov predhodnih avtobusov VALIDACIJA METODOLOGIJE UPORABLJENE VREDNOSTI POTOVALNIH ČASOV AVTOBUSOV GLEDE NA POTOVALNE ČASE ZA DALJŠE OBDOBJE IZ PRETEKLOSTI IN POTOVALNE ČASE PREDHODNIH AVTOBUSOV Natančnost napovedi prihodov avtobusov na postajališče City glede na potovalne čase za daljše obdobje iz preteklosti in potovalne čase predhodnih avtobusov Natančnost napovedi prihodov avtobusov na postajališče Tabor glede na potovalne čase za daljše obdobje iz preteklosti in potovalne čase predhodnih avtobusov SKLEP LITERATURA SEZNAM SLIK SEZNAM SHEM SEZNAM TABEL SEZNAM GRAFOV SEZNAM ENAČB VII

9 Seznam uporabljenih kratic JPP - Javni potniški promet GSM - Global System for Mobile Communications GSNN - Global Navigation Satellite Systems GPS - Global Positioning Systems GPRS - General Packet Radio Service SMS - Short Message Service RTPI - Real time passenger information RT - Real time DSRC - Dedicated short range communication APC - Automatic passenger counter SABIMOS - Satellite Based Information Management Operating System AVI - Automatic vehicle indetification OBU - On board unit ITS - Intelligent transport system LED - Light-emitting diode LCD - Liquid-crystal display ABS - Anti Blocking System ESP - Electronic stability program SIM - Subscriber Identity Module SIRI - Service interface for real time information RTIG - Real Time Information Group VIII

10 1 UVOD 1.1 Problem in predmet raziskave Potreba ljudi po potovanju se je skozi zgodovino povečevala. Medtem ko je bilo možno potovati od točke A do točke B sprva samo peš in s pomočjo živali, pa so se nato začela razvijati različna prevozna sredstva ter posledično tudi različne oblike potovanj. Lažje, hitreje in udobneje kot je bilo potovati, večja je bila želja po potovanju. Z vse večjo potrebo po potovanju se je večala tudi potreba po boljših vozilih, s tem pa tudi po boljši infrastrukturi. Od parnega stroja kot simbola prve industrijske revolucije, železniškega prometa kot najbolj razširjene oblike potovanja in prevoza blaga v 19. stoletju in večjem delu 20. stoletja je ob skrajnem koncu drugega tisočletja vodilno vlogo za prevoz ljudi in blaga prevzel cestni promet. Vedno več ljudi je za svoje potrebe za potovanja pričelo uporabljati osebna vozila, za prevoz blaga pa cestna tovorna vozila. Posledično se je večala potreba po večjih, širših cestah, vse bolj pa so na veljavi pričele pridobivati tudi različne sodobne tehnologije za izboljšanje varnosti v prometu, podporo pri odpravljanju zastojev, nadzor in zaščito okolja, dvig učinkovitosti in izboljšanje udobja. V prometu se danes za takšne tehnologije uporablja termin inteligentni transportni sistemi (ITS), s katerim naslavljamo integrirano uporabo tehnologij za komunikacije, kontrolo in procesiranje informacij v prometnem sistemu z namenom, da dosežemo pozitivne učinke kot so obvarovati življenja, prihraniti čas, denar, energijo in varovati okolje. V razvitem svetu ima danes velika večina ljudi možnost uporabe osebnih avtomobilov, ki pa imajo negativen vpliv predvsem na okolje (zraven izpuščenih emisij tudi z vplivom na posege v naravo nove ceste, nova parkirišča ). Zaradi negativnega vpliva na okolje in zagotoviti mobilnost tudi tistim, ki zaradi različnih razlogov ne uporabljajo ali ne morejo uporabljati osebnih vozil, je danes prizadevanje usmerjeno k izboljšanju ponudbe skupinskih prevozov ter preusmeriti potovalce iz individualnega osebnega prometa na javni potniški promet (v nadaljevanju JPP), za kar pa je potreben konkurenčen in udoben JPP. Ljudje bodo pričeli uporabljati JPP le v primeru, da bo le-ta udoben oz. prijazen za uporabo. Ljudje v velikih, megalomanskih mestih za potovanja v velikih meri že uporabljajo JPP, predvsem podzemno železnico. Na daljše razdalje je zraven letalskega 1

11 prometa morda lahko konkurenčen železniški promet. V srednje velikih (do prebivalcev) in manjših mestih (do prebivalcev) (Principles of successful high quality public transport 2010), kjer podzemna železnica postane nerentabilna oblika prevoza, pa so potencialnim potovalcem zraven individualnega prevoza ponavadi ponujeni prevozi s tramvaji, trolejbusi in avtobusi. V večini srednje velikih in majhnih mest se danes uporabljata dva podsistema JPP, avtobusni in železniški, pri čemer slednji služi predvsem kot dostop do oz. iz mesta, avtobusni promet pa omogoča dostop tudi do ostalih mikro lokacij v mestih, zato lahko rečemo, da avtobusni promet predstavlja najširšo in najpomembnejšo obliko podsistemov JPP v majhnih in srednje velikih mestih ter v večini takšnih mest predstavlja, zraven pešačenja in kolesarjenja, edino konkurenco individualnemu motornemu prometu. Kako narediti avtobusnih promet konkurenčen individualnemu osebnemu prometu? Na eni strani z omejevanjem vstopa osebnim vozilom v mesta, na drugi strani pa z izboljšanjem avtobusnega prometa, da bo le-ta za uporabnika prijazen oz. udoben. Udoben avtobusni promet pa pomeni, da je mreža linij ustrezna, s čimer se zmanjša potreba po prestopanjih, da so avtobusi hitri in zanesljivi, ustrezna prirejenost postajališč in avtobusov za vstop/izstop invalidov, da je informiranost o voznih redih na visokem nivoju, da je frekvenca avtobusov dovolj velika in da so potniki sproti obveščeni o morebitnih zamudah prihodov avtobusov na avtobusna postajališča (informacije v realnem času oz. real-time informacije, v nadaljevanju RTPI informacije) itd. Obstajajo različne opcije dostopa do informacij o trenutnem položaju ali prihodu/odhodu avtobusov na posamezna postajališča, in sicer s pomočjo spletnih aplikacij, mobilnih telefonov v obliki kratkih SMS sporočil, terminalov in prikazovalnikov, ki so montirani na ustreznih vidnih mestih posameznih postaj oz. postajališč. Informacija, ki jo pridobi uporabnik, je lahko trenutni položaj avtobusa ali čas, ki ga bo avtobus potreboval do določene lokacije. Informacija o trenutnem položaju avtobusa je ponavadi dostopna na spletnem portalu in potencialnemu potniku ne poda informacije o prihodu avtobusa na izbrano lokacijo, kar v veliki meri potnikov ne zadovolji. Tako je bolj uporaben časovni podatek o prihodu avtobusa na določeno lokacijo, ki se izračuna na podlagi trenutne pozicije vozila ter predvidenega časa, ki ga bo avtobus potreboval od trenutne lokacije do izbranega avtobusnega postajališča. Dejstvo pa je, da ta čas ni konstanten, ampak je odvisen od številni parametrov, ki vplivajo na povprečno hitrost vožnje avtobusa. Tako je 2

12 ob vsej tehnični opremi za prenos in prikaz informacij potrebno določiti algoritem za izračun napovedi prihoda avtobusov na postajališča. Ob tem je v izračunu potrebno upoštevati razdaljo od trenutnega položaja do postajališča napovedi prihoda, kakšna bo predvidena povprečna hitrost avtobusa na posameznem cestnem odseku oz. segmentu, število vstopajočih in izstopajočih potnikov na posameznih predhodnih postajališčih, vremenske vplive, gostoto prometnih tokov, ali obstajajo rumeni pasovi za avtobusni promet, ali se uravnava čas ob morebitnem prehitrem prihodu avtobusa na določeno postajališče itd. Napoved prihoda avtobusov na izbrano postajališče je še posebej težavna v mestih, kjer so frekvence voženj nizke, saj se izpisi prihodov na določeno postajališče izpisujejo za naslednje, časovno najbližje prihode avtobusov. Ob visoki frekvenci avtobusov je oddaljenost najbližjih avtobusov od izbranega postajališča precej manjša, kot v primeru nizke frekvence, kar pomeni, da je verjetnost absolutne napake pri napovedi prihoda avtobusov na postajališča ob veliki frekvenci voženj precej manjša, kot ob manjši frekvenci voženj. 1.2 Namen in cilji raziskave Informacije o prihodih avtobusov na postajališča v realnem času so v času sodobnih tehnologij postale pomemben delež v smeri povečanja učinkovitosti avtobusnega prometa. Čakanje na avtobus, nevedoč kdaj bo avtobus prispel na postajališče, je lahko moteče in odvrača potencialne potnike od uporabe tega podsistema JPP. Z možnostjo pridobitve oz. vpogleda o času prihoda avtobusa na postajališče se lahko ta težava odpravi. Z razvojem sodobnih tehnologij je danes možno dokaj enostavno prenašati informacije od vozila preko komunikacijskega vmesnika do prikazovalnikov na avtobusnih postajališčih, spletnih aplikacij in mobilnih telefonov. Vendar pa sam prenos podatkov ne zadostuje za posredovanje (natančne) informacije potnikom, ampak je za informacijo v realnem času potrebna programska oprema, ki na podlagi določenega algoritma poda čas, ki ga vozilo (še) potrebuje do izbrane lokacije (avtobusnega postajališča). Do sedaj so bili predlagani številni modeli za napoved prihodov avtobusov na postajališča v realnem času, ki ob izračunu napovedi prihodov avtobusov na postajališča uporabljajo različne parametre in značilnosti avtobusnega potniškega prometa. Namen magistrske naloge je raziskati 3

13 obstoječe modele za izračun napovedi prihodov avtobusov na postajališča, preučiti parametre, ki jih posamezni modeli upoštevajo v izračunu napovedi, ter na podlagi dobljenih izsledkov določiti metodologijo za izračun napovedi prihodov avtobusov na postajališča. Cilj magistrske naloge je na podlagi podatkov o potovalnih časih iz preteklosti, ki jih avtobusi porabijo za prevoz določene poti, oblikovati metodologijo za izračun napovedi prihodov avtobusov na avtobusna postajališča ter pokazati, na primeru mestnega avtobusnega prometa Maribor, da je z omenjeno metodologijo mogoče natančno napovedati prihode avtobusov na postajališča v realnem času. 1.3 Delovna hipoteza Na podlagi predmeta in problema raziskave je mogoče določiti delovno hipotezo: Na osnovi zgodovinskih podatkov o potovalni časih, ki jih avtobusi porabijo za prevoz posameznih segmentov avtobusnega omrežja in za postanke na avtobusnih postajališčih po posameznih linijah, odhodov avtobusov iz začetnih postajališč in trenutne lokacije avtobusov, neupoštevajoč gostote prometnih tokov, števila vstopajočih in izstopajočih potnikov, administrativnih omejitev in geografskih lastnosti posameznih segmentov avtobusnega omrežja, je v sistemu avtobusnega javnega potniškega prometa mogoče napovedati prihode avtobusov na avtobusna postajališča v realnem času. 1.4 Znanstvene metode V okviru raziskave bo uporabljenih več znanstvenih metod. Splošna raziskovalna metodaje uporabljena na principu spoznavnega procesa. Z deskriptivno metodo so opisana dejstva, odnosi in procesi, medtem ko so s komparativno metodo primerjana dejstva in odnosi. Z metodo sinteze so enostavni miselni deli združeni v sestavljene ter povezani v celoto. Algoritem za izračun napovedi prihodov avtobusov na postajališča je določen na podlagi matematičnih metod, metode klasifikacije, metode analize in sinteze predhodno zbranih spoznanj in induktivne metode. Eksperimentalna 4

14 metoda je uporabljena na primeru napovedi prihodov avtobus na postajališča v okviru JPP Maribor. 1.5 Struktura naloge Tematika magistrskega dela je prikazana v šestih medsebojno povezanih poglavjih. V Uvodu je postavljen problem in predmet raziskave, definirana je delovna hipoteza, navedeni so namen in cilji raziskave, predstavljene znanstvene metode ter obrazložena struktura magistrske naloge. V drugem delu je predstavljen sistem za informiranje potnikov v realnem času, podana je arhitektura sistema, opisani so inteligentni sistemi za delovanje sistema ter standard za prenos podatkov med različmi sistemi javnega potniškega prometa, ki delujejo v realnem času. V tretjem delu so opisane nekatere možne metode in modeli izračuna za napoved prihodov avtobusov na postajališča v realnem času. Četrto poglavje je osrednji del magistrske naloge, v katerem je podan algoritem za izračun napovedi prihodov avtobusov na postajališču in podana metodologija za izračun potovalnih časov, ki se uporabijo v algoritmu za napoved prihodov avtobusov na izbrano postajališče. V petem delu je opravljena validacija predlagane metodologije za izračun napovedi prihoda avtobusov na postajališče City in Tabor v okviru mestnega avtobusnega prometa Maribor. V sklepu je podana sinteza rezultatov raziskave. 5

15 2 Informacijski sistem za napoved prihodov avtobusov na avtobusna postajališča v realnem času Informacijski sistemi za informiranje o prihodih avtobusov na avtobusna postajališča v realnem času (RTPI) so sistemi, ki podajajo informacijo v realnem času ter potnikom in potencialnim potnikom nudijo vpogled do informacije o dejanskem prihodu avtobusov na postajališča. Za podajanje natančne in verodostojne informacije mora biti sistem sposoben podati natančno in verjetno oceno o napovedi potovalnih časov glede na vse možne prometne pogoje in okoliščine (Zegeye, Thomas, Haarsman & Vonk 2009). Za delovanje takšnega sistema so potrebni inteligentni transportni sistemi (ITS), kot so sistemi za sledenje vozil (eng. Automatic vehicle location - AVL), sistem za identifikacijo vozil (eng. Automatic vehicle identification - AVI) in sistemi za prenos in prikaz podatkov, pomemben podatek pa je lahko tudi podatek o številu vstopajočih oz. izstopajočih potnikov, na podlagi katerega je možno ugotoviti čas postanka avtobusa na izbranem postajališču. Določanje trenutne lokacije avtobusa in prenos podatkov med vozilom in prikazano informacijo na informacijskem mediju (napovedovanje na avtobusih, grafični prikazovalniki na postajališčih, mobilne osebne naprave, svetovni splet) lahko poteka na različne načine. V osnovi je za delovanje sistema potrebno pozicioniranje in identifikacija avtobusa, prenos podatkov o avtobusu in lokaciji avtobusa do kontrolno nadzornega centra, preračun o pričakovanem prihodu avtobusa na izbrano postajališče in prenos podatkov do informacijskega medija. 2.1 Uporabniški vidik Sistem za napovedovanje prihodov avtobusov na postajališča je primarno namenjen uporabnikom in potencialnim uporabnikom, ki lahko pridobijo informacijo o prihodih/odhodih avtobusov na postajališča. Ker je pri vzpostavitvi takšnega sistema nujno potrebno sledenje avtobusov, je, zraven informiranosti potnikov, (stranski) učinek sistema tudi sledenje avtobusom, kar upravljavcu avtobusnih storitev lahko omogoči pridobitev številnih podatkov za analiziranje obstoječega sistema in nadaljnjo planiranje avtobusnih storitev, od oblikovanja trase linij, voznega reda, kontrole voznikov, morebitnih zamud, 6

16 izpadlih voženj itd. Osnovni cilj RTPI sistema pa je predvsem potnikom in potencialnim potnikom ponuditi udobnejšo uporabo avtobusnih storitev. Če je pred nekaj leti bilo mogoče pridobit informacije o potovanjih samo glede na statičen vozni red, pa se je v zadnjih letih močno povečala implementacija RTPI sistemov, ki omogočajo vpogled v informacije o prihodih oz. odhodih vozil JPP na postajališča v realnem času. Dostop do informacij o prihodih avtobusov na postajališče je možen preko različnih informacijskih medijev, od spletnih strani, mobilnih aplikacij, poizvedovanje s SMS sporočili in prikaz informacij na prikazovalnikih (LED, LCD), montiranih na postajališčih, ki so najustreznejši in najpogostejši medij za posredovanje RTPI informacij. Takšna oblika posredovanja informacij (lahko) ima številne pozitivne učinke na uporabnike storitev JPP in posledično (lahko) vodi do povečanja uporabe avtobusnega prometa. Pozitivni učinki RTPI sistema vidik uporabnika (Dziekan 2008): Zmanjšanje občutenega čakalnega časa. Pozitivni psihološki dejavniki, kot so znižanje negotovosti. Povečanje preprostosti uporabe in povečanje občutka varnosti. Povečanje pripravljenosti do plačila. Prilagojeno potovalno obnašanje (npr. boljša izkoriščenost čakalnega časa in bolj učinkovito potovanje). Vpliv na izbiro prevoznega sredstva. Večje zadovoljstvo uporabnikov. Izboljšanje celotne podobe JPP. Zraven izboljšanja celostne podobe JPP lahko ima implementacija in kvalitetno delovanje RTPI sistema pozitiven vpliv tako na uporabnika, kakor tudi na izvajalca storitev JPP. Uporabniki storitev JPP lahko tako občutijo večjo gotovost med samim potovanjem, saj so sproti obveščeni o prihodih oz. odhodih vozil JPP na postajališča, prav tako pa lahko ima RTPI sistem pozitiven psihološki efekt na uporabnike JPP storitev. Ob tem lahko uporabniki JPP sproti prilagajajo njihovo potovanje in izbirajo zanj najustreznejša prevozna sredstva oz. linije. Iz vidika upravitelja storitev JPP lahko RTPI sistem, ob večjem zadovoljstvu uporabnikov in ob tem večji pripravljenosti potnikov za plačilo 7

17 storitev JPP, tudi privabi neuporabnike storitev JPP, da postanejo uporabniki (eng. nonusers became users). 2.2 Inteligentni transportni sistemi v RTPI sistemih za napovedovanje prihodov avtobusov na postajališča S terminom inteligentni transportni sistemi (ITS) danes v prometu naslavljamo integrirano uporabo tehnologij za komunikacije, kontrolo in procesiranje informacij v prometnem sistemu z namenom, da dosežemo pozitivne učinke, kot so obvarovati življenja, prihraniti čas, denar, energijo in varovati okolje (Lep 2012). ITS tehnologije so razdeljene v sedem razredov, in sicer so to komunikacije, lociranje, geografski informacijski sistemi in digitalne karte, zajemanje in izmenjava podatkov, video sistemi in računalniški vid, detekcija in klasifikacija ter sistemi v vozilu. V okviru RTPI sistemov se predvsem uporabljajo tehnologije za sledenje vozil, kot sta globalni sistem pozicioniranja (GPS) in usmerjena komunikacija kratkega dosega (eng. Dedicated short range communication - DSRC), tehnologije za brezžični prenos podatkov (GSM/GPRS), tehnologija, ki omogoča navigacijo na slepo (eng. dead reckoning) ter tehnologija za avtomatsko štetje potnikov (automatic passenger counter - APC) Avtomatsko lociranje vozil V RTPI sistemih je mogoče za sledenje vozil uporabljati predvsem dve tehnologiji, lociranje oz. pozicioniranje s pomočjo satelitov (GNSS Global Navigation Satellite System), ki omogoča lociranje praktično po celotni zemeljski obli in lociranje s pomočjo obcestnih čitalcev (eng. signpost, tudi beacons), ki prepoznavajo elektronsko tablico. Za pozicioniranje s pomočjo satelitov je že dolgo popolnoma v funkciji samo ameriški GPS, zato se v vsakodnevni praksi namesto izraza GNSS uporablja izraz GPS. Globalni sistem pozicioniranja Natančno pozicioniranje sprejemnika se lahko določi s pomočjo signala, ki ga konstantno oddajajo navigacijski sateliti. Navigacijski sprejemnik s pomočjo časovne meritve izmeri najprej čas, ki je potreben, da signal, poslan iz satelita, prispe do sprejemnika nekje na površini Zemlje. Sateliti za natančno določitev položaja neprestano pošiljajo signal, ki 8

18 zajema podatke o trenutnem položaju satelita v njegovi krožni orbiti, ki je vnaprej natančno določena, podatek o času, kdaj je bil signal iz satelita poslan in nazadnje še splošen podatek vseh generalnih pozicij ostalih satelitov. Sprejemnik, ki se nahaja na površini Zemlje nato sprejete podatke uporabi za izračun trenutne pozicije. S pomočjo matematičnih algoritmov, fizikalnih enačb in glede na čas, ki ga signal potrebuje za pot od satelitov do sprejemnikov, se izračunajo razdalje med sprejemnikom in vsakim dostopnim satelitom (Jurič 2009). Vsi GNSS sistemi uporabljajo princip tako imenovane trilateracije. Sateliti se glede na opazovalca na Zemlji nahajajo na točno določeni poznani lokaciji in za opazovalca na Zemlji mirujejo. Pozicija sprejemnika na Zemlji se določi s pomočjo vsaj treh satelitov, zaradi zahtev natančnosti pa s pomočjo vsaj štirih satelitov. Vsak satelit oddaja signal, ki vsebuje njegov ID in čas oddaje signala (t 0 ). GPS sprejemnik na zemlji sprejme signale (vsaj treh) satelitov ob času (t 1 ). Po enačbi: Di = c (t 1 - t 0 ), se določi (domnevna) oddaljenost sprejemnika od posameznega satelita. Na ta način se računsko določijo (vsaj) tri krogelne ploskve, kjer se nahaja GPS sprejemnik. S presečiščem treh krogelnih ploskev se določijo dve točki, pri čemer se samo ena nahaja na zemeljski obli. Ta točka predstavlja trenutno lokacijo sprejemnika. Slika 1: Določanje položaja vozila na osnovi satelitskega navigacijskega sistem (Lep & Jurič 2012) 9

19 Sistem je bil na začetku razvit za potrebe vojske, sedaj pa se isti sistem uporablja še za komercialne in osebne namene, zaradi tega lahko prihaja do napake pri pozicioniranju sprejemnika. Odstopanja od realne lokacije sprejemnika naj bi se gibala nekje okrog m, saj GPS navigacijski sistem za javno uporabo namensko pošilja popačen signal, kar je vzrok za tako (ne)natančnost pozicioniranja. Navigacija na slepo Navigacija na slepo se danes uporablja kot dodatek k GPS/GSNN sistemih za pozicioniranje in spremljanje vozil, z namenom premagati omejitev, ki jo imajo GPS/GNSS tehnologije ob popolni prekinitvi satelitskega signala. Do izgube GPS signala prihaja v podzemnih garažah in predorih, močno pa je signal lahko oslabljen v urbanih centrih zaradi blokirane direktne linije med navigacijskim satelitom in sprejemnikom. O navigacijskem sistemu na slepo govorimo takrat, ko je vgrajena navigacijska naprava opremljena s senzorji ali katerimi drugimi merilnimi napravami, ki ob izgubi GPS signala beležijo hitrost vrtenja kolesa, direktno ali z uporabo matematičnih algoritmov, posledično s tem pa tudi hitrost in smer vožnje vozila. Mednje spadajo tudi senzorji, ki so pogosto z drugim namenom že vgrajeni v vozilih (protiblokirni zavorni sistem ABS, elektronski nadzor stabilnosti ESP) in ki se lahko preko krmilne enote ter vodila priključijo direktno na vhod navigacijske enote. Navigacijski sistem nato zbrane podatke GPS modula in inercialnih merilnih enot z implementacijo in uporabo primerno specificiranega Kalmanovega filtra združi v najverjetnejšo realno pozicijo sprejemnika oz. vozila (Jurič 2009). Tehnologije direktne komunikacije Sistem sledenja vozil lahko deluje tudi na osnovi usmerjene komunikacije kratkega dosega, ki lahko deluje samostojno ali dopolnjuje GPS sistem sledenja vozil. Na osnovi medsebojne komunikacije med opremo nameščeno na avtobusu in obcestne opreme je možno določiti trenutni položaj vozila. V primeru, da želimo poznati položaj vozila ves čas, je takšna oblika sledenja precej draga, saj lahko komunikacija izmenjave podatkov poteka do določene razdalje, torej bi za pokritje celotnega avtobusnega omrežja potrebovali veliko število obcestnih enot za sprejemanje podatkov iz avtobusov, posebej v primeru, da želimo stalni podatek o trenutni lokaciji 10

20 avtobusa. Lahko pa z uporabo oddajnika/sprejemnika (eng. transceiver), ki deluje na osnovi usmerjene komunikacije kratkega dosega, nameščenega na avtobusu, in z uporabo kompatibilnega oddajnika/sprejemnika, nameščenega na avtobusnem postajališču, natančno določimo oz. ugotovimo trenutek, ko vozilo prispe na avtobusno postajališče oz. odpelje iz njega. Ko se avtobus približa postajališču na določeno razdaljo, se enoti nameščeni na avtobus in postajališče povežeta med seboj in brezžično komunicirata ena z drugo (Pavlic, Voda & Žagar 2010). Slika 2: Usmerjena komunikacija kratkega dosega na osnovi Zigbee komunikacijskega protokola med avtobusom in postajališčem (Pavlic, Voda & Žagar 2010) GSM/GPRS prenos podatkov V kolikor se za sledenje vozil uporablja sistem globalnega pozicioniranja, je za prenos podatkov iz vozila do ostalih enot v arhitekturi celotnega sistema za prikaz informacij na informacijskih medijih nujno potreben brezkontaktni prenos podatkov. Za delovanje in opravljanje spremljanja oz. sledenja vozila ni dovolj samo vgradnja sprejemnika navigacijskega satelitskega signala, ampak je potrebna tudi infrastruktura, ki podpira medsebojno komuniciranje in izmenjavanje podatkov med sprejemnikom in nadzornim oz. kontrolnim centrom. Za povezavo vozila, opremljenega z napravo za sledenje vozil, z nadzornim centrom se v ta namen uporablja izgrajena telekomunikacijska infrastruktura mobilnega telefonskega omrežja GSM. Glavni mejnik nadgradnje druge generacije GSM 11

21 tehnologije predstavlja vpeljava pošiljanja in prejemanja podatkovnih paketov ali uvedba GPRS tehnologije (angl. General Packet Radio Service). Zaračunavanje storitev temelji na količini prenesenih podatkov, zagotavlja pa stalno povezljivost z internetom. S tem se zmanjšujejo zakasnitve prenosa, ker ni potrebno vedno znova vzpostaviti zveze (Lopatič 2008). Po razširitvi GSM sistema na globalni ravni so prišle tudi zahteve in predlogi po zmogljivejši širokopasovni povezavi in omogočanju večjih in hitrejših prenosov podatkov ter drugih nadgradnjah mobilnega omrežja. Tako je prišla nadgradnja druge generacije mobilne telefonije, v katero spada tudi GPRS tehnologija. Ker lahko uporabnik preko običajnega mobilnega GSM klicnega podatkovnega telekomunikacijskega dostopa doseže maksimalno hitrost prenosa podatkov 9,6 kbit/s, je z nadgradnjo sistema z omrežji druge generacije hitrost prenosa podatkov preko omrežja drastično narastla. Hitrost prenosa podatkov, ki jih dopušča GPRS, znaša teoretično do 160 kbps, dejansko pa ponavadi uporabniki dosežejo v povprečju hitrost okoli 40,2 kbps, kar pa povsem zadošča za prenos podatkov iz na vozilu nameščene mobilne enote do kontrolno nadzornega centra Avtomatski števec potnikov - APC Avtomatski števec potnikov (eng. Automatic passenger counter) je implementiran v številnih sistemih JPP z namenom pridobiti informacije o zasedenosti avtobusa glede na lokacijo, podatke o potovalnih časih vzdolž posameznih linij JPP itd. Takšne informacije imajo velik potencial za razvoj številnih aplikacij vključujoč evalvacijo izvajanja JPP, planiranja JPP in upravljanja z vozili. Primarna korist takšnega sistema oz. tehnologije je v povečanju kvantitete in kvalitete zbranih podatkov o lokaciji vozil, hitrosti, potovalnih časov in zasedenosti vozil (Chen, Liu, Xia & Chien 2004). V okviru RTPI sistemov lahko z APC zbrane informacije služijo kot podatki o času, ki jih potniki v povprečju porabijo za validacijo ob vstopu v vozilu. Tako se pridobi informacija o skupnem času, ki ga avtobusi oz. vozila JPP porabijo za postanke na postajališčih za vsak posamezen postanek. Ob tem je mogoče pridobiti podatek o potovalnih časih vozil med sosednjimi postajališčih. Takšni (zgodovinski) podatki lahko služijo kot pomoč pri napovedi prihodov avtobusov na postajališča, v kolikor se potovalni časi avtobusov predvidevajo oz. izračunavajo na podlagi zgodovinski podatkov. 12

22 2.3 Arhitektura sistema za napovedovanje prihodov avtobusov na postajališča v realnem času Glavna naloga celotnega avtobusnega RTPI sistema je prenesti informacijo iz vozila (ID avtobusa, ID linije in trenutno lokacijo) preko komunikacijskega nadzornega centra, kjer se podatki obdelajo, do informacijskega medija. Tako mora RTPI sistem ugotoviti trenutno lokacijo vozila in določiti oz. izračunati čas, ki ga bo izbran avtobus potreboval od trenutne lokacije do izbranega postajališča po v naprej določeni poti. V grobem lahko sestavo RTPI avtobusnega sistema delimo na opremo vgrajeno na avtobusih, kontrolno nadzorni center in informacijske medije, nekateri RTPI avtobusni sistemi pa imajo dodatno opcijo preverjanja prihoda oz. odhoda avtobusov na oz. iz postajališč na osnovi usmerjene komunikacije kratkega dosega (Klemenčič & Jurič). Najpomembnejši del opreme na avtobusih predstavlja mobilna enota (OBU - on board unit) s pomožno opremo, kot je antena (lahko tudi giroskop in odometer), ki določi trenutno lokacijo avtobusa in posreduje podatke do kontrolno-nadzornega centra (strežnik z ustrezno nameščeno programsko opremo). Le-ta podatke obdela in jih posreduje do informacijskih medijev, ki so lahko osebni in prenosni računalniki, mobilni telefoni, potniški terminali in prikazovalniki prihodov avtobusov, nameščeni na avtobusnih postajališčih. V okviru RTPI sistema je naloga mobilne enote pridobitev ustreznih podatkov o trenutni lokaciji vozila ter te podatke posredovati do kontrolno nadzornega centra. Zraven podatkov o trenutni lokaciji vozila pa je naloga mobilne enote tudi ugotoviti, na kateri liniji vozi avtobus in za katero vožnjo se kontrolno nadzornemu centru posreduje trenutna lokacija vozila. Pridobivanje podatkov o trenutnih lokacijah avtobusov lahko poteka na različne načine, in sicer na osnovi GPS signala ali na osnovi usmerjene komunikacije kratkega dosega (eng. dedicated short range communication). V primeru pogosto nameščenih anten ob vozišču je možno vzpostaviti komunikacijo kratkega dosega med anteno nameščeno na vozilu in anteno nameščeno ob vozišču. V primerjavi s»klasičnim«pridobivanjem informacij o lokaciji vozila, na osnovi GPS tehnologije, je takšna vzpostavitev sistema precej dražja, saj zahteva nameščanje dodatne opreme ob vozišču. 13

23 Slika 3: Osnovna arhitektura RTPI sistema v primeru GPS sledenja avtobusov (Čelan, Klemenčič, Jurič & Lep 2013) Omenjena sistema lahko delujeta tudi hkrati in se dopolnjujeta, ob tem pa lahko kot dodatek za izboljšanje pozicioniranja služijo tudi podatki pridobljenih iz odometra, giroskopa in pospeškometra. V vsakem primeru pa je potreben prenos podatkov iz mobilne enote do kontrolno nadzornega centra, ki načeloma poteka na osnovi GSM/GPRS tehnologije. S pomočjo vgrajenega GSM modema in SIM kartice mobilna enota omogoča izmenjavo GPRS podatkov, GSM podatkov in tekstovnih sporočil. Enota predstavlja odprt sistem sledenja vozil, kar pomeni, da lahko na mobilno enoto priklopimo celotno senzoriko vozila. To omogoča dostop do podatkov o trenutni hitrosti vozila, o številu vrtljajev motorja, o pospeških in pojemkih vozila med gibanjem, o prevoženih kilometrih in še o mnogih drugih diagnostičnih podatkih. Pomemben del arhitekture mobilne naprave lahko predstavlja tudi elektronski giroskop, katerega naloga je podajanje pozicije vozila v primeru slabe pokritosti oz. izgube GPS signala, ali pri napačnem lociranju vozila na osnovi GPS tehnologije, kot se lahko zgodi pri vožnji skozi urbana naselja, kjer velikokrat pride do napačnega pozicioniranja zaradi odboja signala od visokih zgradb in drugih predmetov, ki lahko ovirajo direktno povezavo s satelitom. Z GPS/GSM modulom in direktno povezavo z giroskopom lahko za vsak trenutek vožnje pridobimo podatek o 14

24 lokaciji vozila in kaj se v tistem trenutku z vozilom dogaja. Za najboljši možni GPS in GSM signal je na vozilu vgrajena še zunanja GPS/GSM antena. Za brezhibno posredovanje informacij iz vozila do kontrolno nadzornega centra ni dovolj samo vgradnja oddajnika GSM signala, ampak je potrebna tudi infrastruktura, ki podpira medsebojno komuniciranje in izmenjevanje podatkov med vozilom in kontrolno nadzornim centrom. Za povezavo med vozilom, opremljenim z napravo za sledenje vozil, s kontrolno nadzornim centrom se v ta namen uporablja izgrajena telekomunikacijska infrastruktura mobilnega telefonskega omrežja. S pomočjo prenosa podatkov preko mobilnega telefonskega omrežja GSM in uporabo protokola GPRS je tako vzpostavljena povezava med vozilom in kontrolno-nadzornim centrom (Jurič 2009) Komunikacijski center Vgrajena mobilna naprava za sledenje vozil in ostala nameščena senzorika za spremljanje merjenih vrednosti v vozilu so premalo za efektivno analizo in kontrolo opravljenih voženj ter trenutnega stanja vozil. Pridobljene informacije so, brez kontrolno nadzornega centra, ki poskrbi za uporabnost in obdelavo pridobljenih podatkov, neuporabne. Kontrolno nadzorni center tako združuje vse funkcionalnosti, ki so potrebne za učinkovito delovanje RTPI sistema. Glavna naloga kontrolno nadzornega centra je tako: Posedovanje statičnih podatkov o voznih redih, voznem parku in omrežju JPP. Prejemanje podatkov o trenutni lokaciji in identifikaciji vozil. Povezovanje statičnih podatkov s podatki prejetih iz mobilne enote. Izračun napovedi prihoda avtobusov na postajališče. Sortiranje podatkov po predhodno določenem voznem redu. Posredovanje podatkov o napovedi prihodov avtobusov do informacijskih medijev. V primeru interaktivnega delovanja spletnih strani ali poizvedovanja s pomočjo SMS sporočil posredovati ustrezne podatke glede na poizvedbo uporabnikov aplikacij za napoved prihodov/odhodov ali zamud avtobusov za izbrano avtobusno postajališče. 15

25 Shranjevanje in (analiza) podatkov, ki so bili posredovani do informacijskih medijev oz. do uporabnikov RTPI aplikacij Informacijski mediji Informacije o prevozih z JPP je danes mogoče pridobiti preko različnih medijev. Praviloma se ljudje dandanes poslužujejo pridobivanju informacij s pomočjo svetovnega spleta, kjer so v večini primerov ponujeni podatki o voznih redih. Takšen način pridobivanja informacij o potovanju z JPP je primeren za načrtovanje potovanj v naprej, vendar pa ob takšnem načrtovanju niso upoštevane morebitne zamude javnih prevoznih sredstev. Večina spletnih aplikacij ima danes prilagoditev za uporabo z mobilnimi telefoni, s katerimi je možno pridobiti isto informacijo kot z računalniki preko spleta. Zraven tega pa je s pomočjo mobilnih telefonov mogoč vpogled o RTPI informacijah glede prihodov avtobusov na postajališča (bodisi s pomočjo spleta ali preko SMS sporočila). Kadar govorimo o RTPI informaciji o prihodih avtobusov, so danes digitalni prikazovalniki na postajališčih, za uporabnike avtobusnega prometa, najprimernejši informacijski medij. Uporaba spletnih aplikacij Po svetu danes obstajajo številne spletne aplikacije, s pomočjo katerih je možno pridobiti številne informacije o uporabi JPP, še posebej v urbanih področjih. Praktično ni prevoznika, ki ne bi na svoji spletni strani nudil informacij o voznih redih. Vse bolj so aktualni integrirani sistemi za načrtovanje potovanj z vsemi podsistemi JPP, s katerimi lahko uporabnik pridobi informacijo za potovanje od vrat do vrat, pri čemer uporabnik pridobi informacije o prevoznih sredstvih, času potovanja, pešpoteh, morebitnih prestopih itd. Precej redkeje spletne aplikacije omogočajo vpogled o dejanskih prihodih avtobusov na postajališča. Enostaven primer prikaza RT informacije je aplikacija na spletni strani prevoznika LPP (Ljubljanski potniški promet), kjer ima uporabnik možnost vnosa imena postajališča in številke linije, aplikacija pa vrne podatek o naslednjih prihodih avtobusov na izbrano postajališče (slika 4). 16

26 Slika 4: Primer informacij o prihodih avtobusov na izbrano postajališče za izbrano linijo (LPP 2013) Uporaba mobilnih telefonov Danes si življenja brez uporabe mobilnih telefonov ni mogoče več predstavljati. Zraven prenosa govora pa vse več uporabnikov uporablja svoje mobilne telefone za pridobitev različnih informacij. V okviru RTPI sistemov poznamo predvsem dva načina pridobivanja informacij o prihodih/odhodih vozil JPP na postajališča, in sicer s pomočjo kratkih SMS sporočil ali pa se mobilni telefon uporabi kot računalnik in je mogoče z brskanjem po spletnih straneh pridobiti želene informacije. V primeru pošiljanja SMS sporočil povpraševalec pošlje ime postajališča, smer in številko linije, ki jo želi uporabiti za svojo potovanje. Kot povratno informacijo prejme čas prihoda avtobusa na izbrano postajališče. V mestni središčih je danes omogočen časovno omejen brezplačen dostop do interneta. Tako lahko ljudje, katerih mobilni telefoni omogočajo vpoglede na spletne strani dokaj enostavno in brezplačno preverijo dejanski prihod avtobusa na postajališče, enako kot bi to preverili z računalnikom na spletni strani. 17

27 Prikazovalniki na postajališčih Prikazovalniki na postajališčih predstavljajo najbolj razširjeno obliko prikaza RTPI informacij o prihodih/odhodih vozil JPP na postajališča. Obstajajo različne tehnologije na postajališčih montiranih digitalnih prikazovalnikov, pri čemer je najbolj razširjena LED tehnologija. Namen prikazovalnikov informacij je čakajočim potnikom posredovati informacije o točnih prihodih avtobusov po posamezni liniji na avtobusno postajališče v realnem času ter druge dinamične informacije, kot so obvestila o obvozih, spremenjenih potekih prog in podobno. Z namestitvijo elektronskih prikazovalnikov na avtobusnih postajališčih želimo predvsem izboljšati obveščenost potnikov, povečati njihovo zaupanje v javni prevoz, povečati delež uporabe javnega prevoza, saj bo čakanje na avtobus ob znanem prihodu postalo za potnika znosnejše, hkrati pa se bo povečal občutek varnosti, zlasti v nočnem času (Ljubljanska avtobusna postajalisca z novimi prikazovalniki ki napovedujejo prihod avtobusov (Avtobusna postajališča z novimi prikazovalniki za napoved prihodov vozil 2010). Slika 5: Primer RTPI prikazovalnika v mestu Maribor Prikazovalniki na postajališčih se zdijo najprimernejši informacijski medij za prikaz RTPI informacij o prevozih vozil JPP, še posebej v urbanih območjih, kjer je frekvenca prevozov precej večja kot pri prevozih na daljše razdalje. Prednost prikaza informacij na 18

28 prikazovalnikih pa je tudi iz vidika starosti uporabnika storitev JPP, saj lahko do takšnih informacij dostopajo vsi, mladi in starejši. Anketa na postajališču City center v Mariboru je na vprašanje okrog najustreznejšega načina dostopanja oz. podajanja RTPI informacij v sistemu mestnega avtobusnega prometa Maribor pokazala, da je prikazovalnik na postajališču za večino najustreznejši informacijski medij za prikaz RTPI informacij. Medtem ko so starejši anketiranci kot edino primerno obliko za prikaz RTPI informacij navedli RTPI prikazovalnik na postajališčih, pa so mlajši kot ustrezno obliko podajanja RTPI informacij navedli tudi mobilne telefone in dostop do informacij preko spletne strani (Čelan, Klemenčič & Jurič 2013). Kateri način dostopanja do informacij o prihodih avtobusov na postajališče je najustreznejši Prikazovalnik na postajališču GSM (SMS, internet) Od doma preko interneta Graf 1: Ustreznost informacijskih medijev za dostop do RTPI informacij 2.4 Standard SIRI Storitve JPP so vedno bolj vezane na informacijske sisteme z namenom, da se potnikom zagotovi zanesljive, natančne in zaupanja vredne informacije. Takšni sistemi se uporabljajo za različne namene, kot so nastavitve voznih redov, upravljanje z voznim parkom, za zaračunavanje voznine in validacijo ob vstopu na vozila JPP, za informiranje potnikov o prevozih z JPP v realnem času itd. Ključno vlogo pri izboljšanju ekonomske in tehnične sposobnost javnih informacijskih sistemov za promet vseh vrst po Evropi imajo odprti programski vmesniki. Z namenom 19

29 poenostaviti integracijo različnih RT sistemov JPP in prenos podatkov med različnimi RT sistemi JPP je bil osnovan standard SIRI (The service interface for real time information), evropski standard za izmenjavo informacij o načrtovanih, sedanjih in predvidenih, dejavnosti v okviru RT operacij v JPP med različnimi računalniški sistemi. SIRI je bil ustvarjen s strani dobaviteljev opreme, prometnih oblasti, operaterjev transportnih storitev in transportnih strokovnjakov iz osmih evropskih držav, s podporo nemškega združenja za JPP, francoskega ministrstva za transport in britanskega podjetja RTIG (Real Time Information Group), ki združuje številne akterje na področju JPP, od dobaviteljev programske in strojne opreme, javnih oblasti in operaterjev storitev JPP. SIRI omogoča med strežniki izmenjavo strukturiranih podatkov v realnem času, kot so podatki o voznih redih, vozilih in o povezavah, skupaj s splošnimi informativnimi sporočili povezanih z delovanjem služb. Podatki se lahko uporabljajo za različne namene, kot so (CEN TC 278 Working Group 3 Sub Group 7, 2005): Zagotoviti informacije v realnem času o odhodih oz. prihodih vozil na/iz postajališča na prikazovalnikih, mobilnih napravah in spletnih straneh. Zagotoviti RT informacije za posamezna vozila. Za upravljanje premikanja avtobusov s strani strežnikov, ki pokrivajo različna geografska področja.... SIRI je namenjen za izmenjavo informacij med strežniki, na katerih so naloženi RT podatki o vozilih JPP ali RT podatki o potovalnih časih. Ti podatki vsebujejo informacije o kontrolno nadzornih centrih operaterjev transportnih storitev in o informacijskih sistemih, ki koristijo RT informacije o vozilih za delovanje celotnega sistema JPP in podatke namenjenim RTPI sistemom na postajališčih, mobilnih telefonih ali spletnih straneh. Iz vidika RTPI sistema je ključnega pomena, da je omogočena enostavna širitev sistema in enostavna integracija z ostalimi sistemi, bodisi na lokalni, nacionalni ali čezmejni ravni. Poenostaviti možnost širitve RTPI sistema je del standarda SIRI, ki predvideva enako oblikovanje podatkov za različne RTPI sisteme, tako da bi sistemi med seboj postali kompatibilni in bi jih bilo enostavno integrirat v neko celoto. 20

30 3 Obstoječe metode izračuna prihodov avtobusov na avtobusna postajališča Implementacija sistemov za prikaz informacij o prihodih avtobusov na postajališča v realnem času je v zadnjih dveh desetletjih postala zelo zanimiva tematika praktično po celem svetu. Za implementacijo RTPI sistemov so bile uporabljene različne tehnološke rešitve ter uporabljene različne metode in modeli za izračun časa prihodov avtobusov do postajališč, od zgodovinskih podatkov, metod realnega časa, raznih statističnih metod in metod umetne inteligence (Seema & Sheela 2009). V nadaljevanju so na kratko predstavljeni posamezni primeri načina izračuna prihoda avtobusov na postajališča. 3.1 Algoritem za napoved prihoda avtobusa na postajališče projekt InfoRio Celotno podpoglavje 3.1 je povzeto po poročilo projekta InfoRio o razvijanju algoritma za napoved prihodov avtobusov na postajališče (Zegeye, Thomas, Haarsman & Vonk 2009) v katerem je bila opravljena raziskava o možnosti napovedi potovalnih časov avtobusov oz. prihodov avtobusov na izbrano avtobusno postajališče. Analiza podatkov o potovalnih časih avtobusov je bila opravljena v treh prometnih okoljih, in sicer za kratka avtobusna potovanja v mestu Almelo (Nizozemska), za medkrajevna potovanja avtobusov med mestom Enshede (Nizozemska) in okoliškimi mesti in za potovanja v mestu Macao v bližini Ria de Jeneira (Brazilija). Prometne značilnosti med obravnavanimi okolji se razlikujejo predvsem glede na prometne zastoje, ki jih v mestu Almelu skoraj ni, ob tem pa je v mestu v semaforiziranih križiščih implementiran prednostni sistem za avtobuse (eng. Bus priority). Na avtobusnih poteh v mestu Enshede in okolici se prometni zastoji pojavljajo občasno, medtem ko je v mestu Macao zaznati velika nihanja v potovalnih časih avtobusov, predvsem zaradi prometnih zastojev v koničnih urah. V osnovi je koncept algoritma za napoved potovalnih časov avtobusov v okviru projekta InfoRio sestavljen iz naslednjih korakov: 21

31 Povprečnega potovalnega časa avtobusov v preteklosti, pri čemer so potovalni časi ločeni glede na uro v dnevu in dan v tednu. Upoštevanja korelacije med potovalnimi časi zaporednih avtobusov in korelacije potovalnih časov avtobusov med sosednjimi segmenti avtobusnega omrežja, ob tem pa upoštevati še variabilne zunanje spremenljivke (npr. vreme). Napoved prihoda avtobusa na avtobusno postajališče je izračunana oz. ažurirana glede na zadnjo lokacijo avtobusa na določene časovne intervale. Izhodišče za določitev algoritma za napoved prihodov avtobusov na postajališče v projektu InfoRio je bilo oblikovanje avtobusnega omrežja in referenčnih točk. Vsaka avtobusna linija se sestoji iz potovanj od začetne (začetna avtobusna postaja) do končne točke (zadnja postaja na liniji). Vzdolž poti se določijo referenčne točke: (l 1, b 1 ), (l 2, b 2 ),..., (l n, b n ). Referenčne točke so locirane na začetni točki (l 1, b 1 ), končni točki (l n, b n ), na vseh avtobusnih postajališčih, vseh (pomembnejših) križiščih in ponekod tudi na območju med križiščih. Razdalje med referenčnimi točkami so nekje med 20 do 100 metrov. Okrog vsake referenčne točke se definira odmik oz. razmik D i, tako da so vsi zaporedni razmiki povezani med seboj in da je vsaka lokacija na odseku D i najbližje do referenčne točke (l i, b i ). Iz zgodovinski časov (bodisi za daljše časovno obdobje, predhodne avtobuse ali glede na potovalne čase na predhodnih segmentih omrežja) se izračuna povprečni potovalni čas T 0 i, ki ga avtobus porabi za odsek D i. Predpostavi se, da obstaja podatek o lokaciji (l, b), ki leži na odseku D i ob času t. Potrebno je izračunati, kdaj bo avtobus prispel na postajališče x, ki se nahaja na referenčni točki j (>i). Ocena oz. izračun povprečnega časa, ki ga bo oz. ga je avtobus potreboval na relaciji od trenutne lokacije do postajališča x je naslednji: t j 0 = t + T t0 j 0 = t + (T i 0 -T i ) + T i T j ,5 * T j 0 Enačba 1: Napoved prihoda avtobusa na postajališče v mestu Almelo pri čemer imajo posamezni elementi v enačbi naslednje pomene: t 0 j... čas, ko bo avtobus prispel na postajališče x t... trenutni čas T 0 t0 j... predviden čas, ki ga bo avtobus potreboval od trenutne lokacije do postajališča x T 0 i... povprečen potovalni čas na segmentu avtobusnega omrežja i 22

32 T i... čas, ko se avtobus že nahaja na odseku D i T j 0... povprečen potovalni čas, ki ga avtobus porabi za prevoz na odseku j, na katerem se nahaja postajališče x Čas T i se določi (izračuna) tako, da se lokacija avtobusa (l, b) primerja z referenčno točko, kar pomeni, da je določena razdalja od lokacije avtobusa do referenčne točke. Avtobus se nahaja na odseku D i, če je razdalja do referenčne točke (l i, b i ) manjša kot razdalja do katerikoli druge referenčne točke ali če razdalja ne presega določena razdalje (preveri se, če se avtobus nahaja na avtobusni liniji). Če je zadnja zabeležena lokacija bila na odseku D i, pomeni, da je čas, ko se je avtobus že nahajal na odseku D i, enak T i = T i + 30s (podatki v algoritmu so uporabljeni za lokacije avtobusov na vsakih 30 sekund). Če je zadnja zabeležena lokacija na enem odseku pred trenutnim, D i-1, potem je čas ko se je avtobus že nahajal na odseku D i enak T i = T i + 15s. Če je zadnja zabeležena lokacija na enem odseku pred trenutnim, D i-2, potem je čas, ko se je avtobus že nahajal na odseku D i enak T i = T i + 7, 5s itd. Takšen izračun časa T i temelji na predvidevanjih, ki pa so realistična in dokaj enostavna za izračun napovedi prihoda avtobusa na postajališče. Povprečen potovalni čas 0 T i se izračuna na podlagi potovalnih časov na odseku D i glede na zgodovino podatkov, ko avtobusi prevozijo odsek D i na določen dan (ponedeljek, torek,..., nedelja), znotraj določenega časovnega intervala (npr.: , ,..., ). Vsak povprečen čas T 0 i na segmentu i je tako funkcija v odvisnosti od dneva v tednu in časa v dnevu. V vseh mestih, Almelo, Enshede in Macao, so bile raziskane korelacije med potovalnimi časi zaporednih avtobusov in morebitne korelacije med potovalnimi časi zaporednih segmentov omrežja. Bile so narejene tudi analize napovedi prihodov avtobusov z uporabo potovalnih časov za daljše časovno obdobje. Najenostavnejša napoved potovalnega časa avtobusa je v primeru prognoze, da je potovalni čas dotičnega avtobusa enak času predhodnega avtobusa. Če potovanje zadnjega avtobusa traja npr. 20 minut, potem traja tudi potovanje dotičnega avtobusa 20 minut. A vendar je potovalni čas avtobusov spremenljiv. Veliko potovalnih časov je spremenljivih oz. naključnih predvsem zaradi semaforiziranih križišč ali zaradi začasnih prometnih zastojev. Z drugimi besedami, če predhoden avtobus za neko pot porabi 20 minut je zelo 23

33 verjetno, da bo dotični avtobus za isto pot porabil več ali manj kot 20 minut. Nekateri potovalni časi so po drugi strani sistematični, kot npr. potovalni časi narastejo v času koničnih ur. Če je predhodno potovanje bilo opravljeno tik pred konično uro, potem je velika verjetnost, da bo naslednji avtobus za isto pot potreboval več časa kot predhoden avtobus. Zato je ustrezneje pri napovedi uporabiti statistiko zgodovinskih podatkov glede na časovne intervale oz. časovna obdobja. Npr. če avtobus začne svojo pot med 8.00 in 8.30, potem je pričakovani čas lahko približno enak povprečju potovalnih časov iz preteklosti, ko so avtobusi pričeli potovanje med 8.00 in V Almelo je bil leta 1999 razvit sistem SABIMOS (Satellite Based Information Management Operating System) z namenom izboljšanja kvalitete in atraktivnosti JPP z izboljšanjem (manjšanjem) potovalnih časov. Zmanjšati morebitne zamude zaradi semaforiziranih križišč je sistem omogočal dajanje prednosti avtobusnemu prometu (preklop semaforjev na zeleno luč, v kolikor je skozi križišče peljal avtobus). S tem je bila izboljšana konstantnost potovalnih časov avtobusov. V sistemu SABIMOS so bili uporabljeni podatki po 30 minutnih časovnih intervalih ( , ). Podatki so pokazali, da se potovalni časi tekom dneva spreminjajo, a razlike niso zelo velike. Razlika med največjo vrednostjo potovalnega časa med konično uro in najmanjšo vrednostjo potovalnega časa je okrog 20-25%. Potovalni časi se ne razlikujejo med delovnimi dnevi v tednu (vikendi niso bili zajeti v analizi). Kakorkoli lahko v nekaterih primerih potovalni časi predhodnih avtobusov podajo boljšo oceno oz. izračun, kako velik bo potovalni čas dotičnega avtobusa. Predpostavimo, da je vreme deževno in so potovalni časi avtobusov daljši na deževni dan. V takšnem primeru so povprečni potovalni časi iz zgodovinskih podatkov, ki so prav tako vključeni v izračun povprečnih potovalnih časov, manjši kot bo avtobus v deževnem vremenu potreboval za prevoz določene poti. Potovanja, ki so bila opravljena ob istem času ali pod enakimi oz. podobnimi pogoji v preteklosti, zagotavljajo boljšo napoved. V najboljšem primeru so lahko potovalni časi predhodnih avtobusov, katerih potovanja so bila opravljena pod podobnimi pogoji, dober pokazatelj, koliko časa bo potovanje daljše kot ob normalnih (vremenskih) razmerah. Takšna informacija je lahko ekstrapolirana pri napovedi potovalnih časov naslednjih avtobusov. V primeru, da je predhoden avtobus bil počasnejši čez celotno pot, je velika verjetnost, da bo tudi naslednji avtobus potreboval več časa za 24

34 enako pot kot v običajnih razmerah. Če je avtobus počasnejši v prvem delu poti, je velika verjetnost, da bo počasnejši tudi v drugem delu poti. Z drugimi besedami, potovalni časi zaporednih avtobusov ali na zaporednih segmentih avtobusnega omrežja so lahko v korelaciji. Torej so v napovedi prihoda avtobusa na postajališče lahko upoštevani podatki o potovalnih časih predhodnih avtobusov in/ali podatki o potovalnih časih na prejšnjih segmentih omrežja. Analiza je v Almelo pokazala, da ni posebne (pomembne) korelacije v potovalnih časih med (časovno) zaporednimi avtobusi oz. vožnjah. Prav tako ni pomembne korelacije med potovalnimi časi med zaporednimi segmenti omrežja. Pomanjkanje korelacij pri napovedi potovalnih časov glede na zaporedne vožnje in glede na zaporedne segmente omrežja pomeni, da v sistemu SABIMOS napoved prihodov avtobusov na postajališča ne more biti (bistveno) izboljšana z ozirom na v algoritmu uporabljene podatke o povprečnih potovalnih časih na osnovi zgodovinskih podatkov. Kot je že bilo omenjeno, so potovalni časi avtobusov v Almelu dokaj konstantni. Napoved je lahko izboljšana v primeru, da se v algoritmu uporabi zunanje spremenljivke (recimo za vreme), ki vpliva na potovalni čas. Kakorkoli že, povprečni potovalni časi iz zgodovinskih podatkov v Almelu zagotavljajo dovolj dobro napoved prihoda avtobusov na postajališče. Podobna spoznanja kot za mesto Almelo veljajo pri napovedi prihodov avtobusov na postajališče za mesto Enshede in avtobusne prevoze do/od sosednjih mest. Odstopanja med potovalnimi časi so nekoliko večja kot v primeru Almela. Zraven analize potovalnih časov med tednom v času šolskega pouka so bili analizirani tudi potovalni časi med šolskimi počitnicami, a ni bilo zaznati drastične spremembe potovalnih časov. Tako, kot za mesto Almelo, velja tudi v tem primeru, da so napovedi potovalnih časov ustrezne v primeru uporabe potovalnih časov iz zgodovine podatkov za daljše časovno obdobje. Raziskava v projekto InfoRio je pokazala, da: Potovalni časi varirajo glede na uro v dnevu. Analiza podatkov je pokazala, da imajo podatki oz. so potovalni časi avtobusov enaki oz. podobni za vse dneve v tednu in za vse tedne v mesecu, tudi za teden v času šolskih počitnic. 25

35 SABIMOS sistem se zdi uporaben za napoved prihodov avtobusov na postajališče z uporabo zgodovinskih podatkov o potovalnih časih za posamezen segment omrežja. Obstaja šibka korelacija med potovalnimi časi sosednjih odsekov iste vožnje; bolj kot je gost promet, večja je korelacija med potovalnimi časi sosednjih segmentov omrežja. Korelacije med potovalnimi časi zaporednih voženj praktično ni (ob predpostavki, da so frekvence voženj okrog 20 minut ali več). Obstaja močna korelacija med potovalnimi časi znotraj časovnih period posameznih dni, tako v okoljih s prometnimi zastoji, kakor tudi v okoljih, kjer prometnih zastojev skoraj ni. Obstaja močna korelacija med potovalnimi časi postankov avtobusov znotraj časovnih period posameznih dni. 3.2 Model izračuna potovalnih časov v mestu Sidney Poglavje 3.2 je povzeto po modelih izračuna potovalnih časov v mestu Sydney (Alejandro 2006), na podlagi katerih se izračuna prihod avtobusov na postajališče, ki bazira na zgodovini podatkov. Predlagana sta dva modela za izračun potovalnih časov, in sicer conski model in model po avtobusnih linijah. Pri conskem modelu so avtobusna potovanja ločena na 5 con: JV, JZ, SV, SZ in severna transverzala. V drugem modelu so uporabljeni podatki ločeni po avtobusnih linijah. V obeh primerih so podatki o potovalnih časih razdeljeni po časovnih periodah znotraj posameznega dneva. Potovalni časi so določeni na podlagi povprečnih potovalnih časov, ki jih avtobusi v mestnem okolju dosežejo ob tekočem prometne toku, kjer ni semaforjev, postajališč ali krožišč (One-kilometre non-stop travel time) v posamezni časovni periodi, pri čemer se vrednosti potovalnih časov povečajo oz. spremenijo za: vsako semaforizirano križišče, vsako krožišče, pospeševanje in zaviranje ob postanku na postajališčih ter za odpiranje in zapiranje vrat na avtobusu, vstop potnikov. 26

36 Potovalni časi so razdeljeni v 8 časovnih period, in sicer za intervale 4-7, 7-8, 8-9, 9-12, 12-14, 14-16, in Izračun potovalnega časa (T), ki ga bo avtobus porabil za prevoz od trenutne lokacije do izbranega avtobusnega postajališča, se tako določi na podlagi časa, ki ga avtobus porabi v mestu na 1 km dolgi poti pri konstantni vožnji in»izgubljenega«časa zaradi križišč in postankov, pri čemer je upoštevan tudi vpliv na potovalne čase z ozirom na pravočasni ali zamujen odhod avtobusa iz začetnega postajališča. T = (t L + t tp + t c + t dep )L + t i N i + t r N r + t s N s + t D D Enačba 2: Predviden potovalni čas avtobusa v mestu Sydney L: dolžina poti do postajališča t L : potovalni čas na kilometer poti ob tekočem prometnem toku t tp : povečanje (zmanjšanje) potovalnega časa glede na časovno periodo v dnevu t c : povečanje (zmanjšanje) potovalnega časa glede na cono, v katero spada izbrana vožnja t dep : zmanjšanje potovalnega časa glede na morebitno zamujen odhod avtobusa iz začetnega postajališča na liniji t i : dodatek k skupnemu potovalnemu času zaradi semaforiziranih križišč N i : število semaforiziranih križišč t r : dodatek k skupnemu potovalnemu času zaradi krožišč N r : število krožišč t s : povprečen čas zaustavljanja, pospeševanja, odpiranja in zapiranja vrat zaradi postankov na avtobusnih postajališčih Ns: število avtobusnih postajališč t D : povprečen čas vstopa in validacije potnika na avtobus D: pričakovano število vstopajočih potnikov na postajališčih Analiza za mestu Sydney je pokazala, da so predvideni potovalni časi pri conskem pristopu natančnejši kot pa v primeru, ko se za napoved potovalnih časov uporablja pristop z ozirom na avtobusne linije. Analiza je tudi pokazala, da je čas vkrcavanja na avtobus v povprečju na potnika daljši izven koničnih period, ko na avtobuse vstopa manj potnikov. Predvidoma se to dogaja zaradi vrste potnikov, saj v času prometnih konic v večini 27

37 vstopajo oz. uporabljajo avtobuse dijaki in študenti, medtem ko v času izven prometnih konic uporabljajo avtobusne storitve predvsem starejši ljudje. 3.3 Izračun potovalnih časov glede na število avtobusnih linij, ki vozijo po izbranem segmentu avtobusnega omrežja Danes je za urbana področja značilno, da imajo različno poimenovane avtobusne linije podobne trase in posledično imajo tudi avtobusi na različnih linijah postanke na istih postajališčih. Na takšnih postajališčih imajo potniki ponavadi različne možnosti (različne linije) za prevoz do želene (končne) destinacije. Podane informacije o prihodu oz. odhodu avtobusov na/iz postajališče v realnem času so tako lahko potnikom v veliko pomoč pri izbiri avtobusne linije, saj lahko na podlagi RTPI informacij predvidijo, kateri avtobus bo na cilj prispel najprej. V takšnih primerih lahko tako potniki, ki čakajo na prevoz, na podlagi informacij v realnem času, iz»njihovega«nabora potencialnih linij, izberejo v tistem trenutku za njih najprimernejši prevoz oz. avtobusno linijo. V poglavju 3.3 je podan opis napovedi prihoda avtobusov na postajališča z večjim številom avtobusnih linij (Yu, Lam, & Mei 2011). Na Sliki 6 je prikazan primer, ko trije avtobusi na različnih avtobusnih linijah potujejo na isti relaciji od točke oz. postajališča A do B. Uporabnik avtobusnih storitev ima tako v danem primeru tri različne opcije, kako doseči točko B, ali z linijo 101, linijo 102 ali z avtobusno linijo 103. Potnik lahko izbere katerikoli linijo za prevoz do postajališča B. Če potnik pozna prihode naslednjih avtobusov na postajališče A za vse 3 linije (ob 09:05, 09:04 in 09:02) lahko počaka avtobus, ki bo predvidoma prvi prispel na postajo B. V primeru, da gre za večjo postajo, se lahko potnik na podlagi predvidenih prihodov avtobusov orientira, na katerem peronu in kateri avtobus bo počakal. 28

38 Slika 6: Informacije o prihodih avtobusov na postajališče za različne avtobusne linije (Yu, Lam, & Mei 2011) Generalno gledano se avtobusni prevozi razlikujejo v primeru, ko gre za postajališča, kjer ima postanek samo ena avtobusna linija in v primeru, ko ima postanke več linij na istem postajališču. Potovalni čas med dvema postajališčema je v glavnem odvisen od prometnih pogojev med postajališči. Zraven prometne situacije vplivajo na prihod avtobusa tudi avtobusi, ki vozijo na ostalih avtobusnih linijah in imajo postanke na istem postajališču. Na primer omejen prostor za postanke avtobusov na postajališčih lahko povzroči vrsto avtobusov na postajališču, tako da mora avtobus v vrsti čakati za odhod iz avtobusnega postajališča na predhodni avtobus, v kolikor ta potrebuje več časa za postanek. Slika 7 prikazuje razliko med napovedjo potovalnih časov oz. prihodov avtobusov na postajališče za samo eno linijo in v primeru, ko imajo na izbranem postajališču postanke različne linije. Predpostavimo, da so avtobusi k,..., k+1,..., k + d, predhodni avtobusi avtobusa n in so v času, ko avtobus na liniji 101 prispe na lokacijo A že opravili postanke na avtobusnem postajališču (Bus Stop), kjer se opravlja napoved prihoda avtobusa na postajališče za avtobus n, ki vozi na liniji 101. Tako je lahko pridobljen podatek o potovalnem času predhodnih avtobusov podlaga za oceno trenutne prometne situacije, na osnovi katere se oblikuje model za napoved prihoda avtobusa na postajališče. V primeru, da po isti trasi vozi oz. da ima na postajališčih postanke samo ena avtobusna linija, se uporabi v modelu napovedi samo potovalni čas enega predhodnega avtobusa (k+1). Tako je napoved prihoda avtobusa v veliki meri odvisna od pravočasnosti in točnosti predhodnega avtobusa na isti liniji. Kakorkoli, podatki iz ostalih avtobusnih linij se uporabljajo v modelu napovedi prihodov avtobusov na postajališče za več avtobusnih linij (multipleroute prediction model), razen za napoved za postajališča s postanki samo ene avtobusne linije. V primerjavi z informacijami za poti z eno linijo lahko dinamične informacije o potovalnih 29

39 časih na več avtobusnih linijah doprinesejo k učinkovitosti oz. natančnosti napovedi prihoda avtobusa na postajališče. Slika 7: Razlika v napovedi prihoda avtobusa na postajališče z upoštevanjem potovalnih časov za eno ali več linij (Yu, Lam, & Mei 2011) Predlagan algoritem za napoved prihoda avtobusa na postajališče s postanki avtobusov na različnih avtobusnih linijah v napovedi zajema podatek o času, ko je avtobus, za katerega se napoveduje prihod na postajališče, prevozil lokacijo A in časa predhodnih avtobusov na lokaciji A, ki so že prispeli na avtobusno postajališče, kjer se napoveduje prihod dotičnega avtobusa. Na podlagi razlike v času dotičnega avtobusa in n predhodnih avtobusov se izračuna predviden potovalni čas, ki ga bo avtobus potreboval od trenutne lokacije A do postajališča napovedi prihoda. Glede na čas prihoda avtobusa na lokacijo A se prihod avtobusa na izbrano postajališče določi po naslednji enačbi: = Enačba 3: Ura prihoda avtobusa na postajališče na liniji l Oznake v enačbi imajo naslednje pomene:... čas prihoda avtobusa n na liniji l na izbrano avtobusno postajališče... čas prihoda avtobusa n na liniji l na lokacijo A... potovalni čas avtobusa n, na liniji l na odseku med lokacijo A in izbranem avtobusnem postajališču 30

40 Potovalni čas avtobusa, za katerega se določa napoved prihoda na postajališče, se izračuna na podlagi predhodnih avtobusov, ki so vozili po istem odseku avtobusnega omrežja. Podatki, ki so upoštevani v izračunu predvidenega potovalnega časa, so podatki o časovnih razmikih dotičnega avtobusa v primerjavi s predhodnimi avtobusi na lokaciji a za avtobuse, ki so že prispeli na postajališče, kjer se napoveduje prihod avtobusa. Predpostavimo, da n predstavlja avtobus na lokaciji A, l predstavlja številko avtobusne linije in L predstavlja segment avtobusnega omrežja. Prvi podatek, ki je uporabljen v algoritmu, je časovni presledek med dotičnim in zadnjim predhodnim avtobusom na segmentu L. Zadnji avtobus je lahko tisti, ki vozi na isti ali drugi avtobusni liniji kot dotični avtobus. = - Enačba 4: Časovni presledek obravnavanega in predhodnega avtobusa v točki a... prihod avtobusa n na avtobusni liniji l na lokacijo A k... predstavlja zadnji predhoden avtobus na segmentu L.. čas prihoda avtobusa k na lokacijo A Zraven predhodnega avtobusa, ki je vozil po odseku L, se v samem algoritmu upošteva tudi potovalni čas zadnjega predhodnega avtobusa, ki je vozil na isti avtobusni liniji, za katero se napoveduje prihod avtobusa na postajališče. V primeru, da po odseku L vozi samo 1 avtobusna linija, potem ta avtobus hkrati predstavlja tudi zadnji predhoden avtobus na odseku L. Slika 9 predstavlja razliko med spremenljivkama in. Enačba 5: Časovni presledek obravnavanega in predhodnega avtobusa na isti liniji v točki a k+q... zadnji avtobus, ki je vozil na isti liniji l Generalno gledano zadnji predhoden avtobus prispeva k uteženi povprečni vrednosti več kot potovalni časi ostalih predhodnih avtobusov. Najenostavnejša metoda je utežiti vrednosti potovalnih časov predhodnih avtobusov v obratni smeri, kot so prihajali na 31

41 postajališče napovedi prihoda avtobusa. Utežena povprečna vrednost potovalnih časov se izračuna: Enačba 6: Utežena povprečna vrednost potovalnih časov predhodnih avtobusov na odseku L Slika 8: Predviden potovalni čas avtobusa na izbranem odseku avtobusnega omrežja (Yu, Lam, & Mei 2011) Pri čemer imajo posamezne oznake v enačbi naslednje pomene:... potovalni čas med lokacijo A in izbranim postajališčem za predhodni avtobus j. Z... je vsota uteženih potovalnih časov predhodnih avtobusov Z = q... število predhodnih avtobusov upoštevanih v napovedi 32

42 Slika 9: Razlika potovalnega časa predhodnih avtobusov na isti in ostalih avtobusnih linijah (Yu, Lam, & Mei 2011) Lahko rečemo, da je potovalni čas obravnavanega avtobusa, za katerega se napoveduje prihod na izbrano avtobusno postajališče, funkcija v odvisnosti od časovnih presledkov obravnavanega avtobusa na liniji l in predhodnih avtobusov na vseh avtobusnih linijah, ki vozijo po odseku L, časovnega presledka dotičnega in predhodnega avtobusa na liniji l, utežene povprečne vrednosti potovalnih časov predhodnih avtobusov na odseku L in potovalnega časa predhodnega avtobusa na liniji l oz. f (. 33

43 4 Metodologija izračuna napovedi prihodov avtobusov na postajališča Metodologija izračuna prihoda avtobusa na postajališče v osnovi sestoji iz dveh delov, in sicer iz algoritma in podatkov, ki se uporabijo v izračunu za napoved prihodov avtobusov na postajališča. Uporabljene podatke lahko razdelimo na dinamične in statične. Dinamični so podatki o trenutnem času in trenutni lokaciji avtobusa. Statične informacije predstavljajo podatki o voznih redih, o postajališčih in o avtobusnem omrežju. Lokacije postajališč, podatki o voznih redih in trase linij so določeni vnaprej, sama oblika avtobusnega omrežja pa predstavlja osnovo za metodologijo izračuna prihodov avtobusov na postajališča, saj je algoritem oblikovan na osnovi sestave avtobusnega omrežja, prav tako pa so potovalni časi, ki jih avtobusi porabijo za izbran cestni odsek oz. segment, določeni oz. izračunani za posamezen segment avtobusnega omrežja. Tako je metodologija izračuna napovedi prihoda avtobusa na postajališče razdeljena na tri dele, in sicer oblikovanje avtobusnega omrežja, algoritem za izračun prihoda avtobusa na izbrano avtobusno postajališče in metodologije, ki določa način izračuna potovalnih časov segmentov avtobusnega omrežja, ki so uporabljeni v algoritmu za izračun napovedi prihoda avtobusov na postajališča. 4.1 Oblikovanje avtobusnega omrežja Avtobusno omrežje v osnovi sestoji iz postajališč oz. enot postajališč (v nadaljevanju postajališč; posamezna avtobusna postajališča imajo ista imena za obe smeri potovanja; čeprav sta enoti postajališča ločeni, se nahajata na določeni razdalji in na različni strani ceste) in poti med posameznimi postajališči. Vsaka takšna pot je sestavljena iz več segmentov (cestnega) omrežja. Vsak segment je določen z začetnim in končnim vozliščem (ang. F_node, T_node), ki so ponavadi locirana na križiščih cestnega omrežja. Pri oblikovanju avtobusnega omrežja za potrebe izračuna prihoda avtobusov na postajališče smo izhajali iz cestnega omrežja, le področja v bližini postajališč so prilagojena tako, da se vsako postajališče oz. enota postajališča nahaja na izbranem segmentu avtobusnega omrežja (v nadaljevanju postajni segment). Informacija o prihodu avtobusa na izbrano 34

44 avtobusno postajališče je ponavadi prikazana z utripajočim zapisom prihod. Pri oblikovanju avtobusnega omrežja je predpostavljeno, da se utripajoč zapis prihod prikaže v trenutku, ko je avtobus lociran na postajnem segmentu omrežja. Določena večja avtobusna postajališča, posebej ob večjih frekvencah voženj in večjem številu linij, ki imajo postanke na istem postajališču, imajo več peronov, ki si sledijo zaporedno ob vozišču. Zato avtobusno postajališče na omrežju definiramo kot kratko linijo oz. segment omrežja z neko dolžino. Ker je v okviru pozicioniranja potrebno določiti trenutno lokacijo avtobusa, se pri pripravi omrežja določi dolžina oz. lokacija začetnega in končnega vozlišča postajnega segmenta omrežja h kateremu pripada določeno avtobusno postajališče, ob tem pa je zaradi možnosti napake pri pozicioniranju avtobusov smiselno takšen segment omrežja nekoliko podaljšati. V kolikor na omrežju pred avtobusnim postajališčem ni nobenih ovir, kot so semaforji, prehodi za pešce, ležeči policaji itd, je smiselno postajni segment avtobusnega omrežja pred postajališčem podaljšati bolj kot za postajališčem. Napovedan čas prihoda avtobusa na postajališče se napoveduje v minutah in v kolikor pred postajališčem ni nobenih od zgoraj navedenih ovir, ki lahko precej vplivajo na čas potovanja avtobusov na določenem segmentu omrežja, je lahko tak postajni segment podaljšan tudi za več kot 100 metrov, saj ob tekočem prometnem toku takšna razdalja bistveno ne vpliva na napoved prihoda avtobusa na postajališče oz. so potniki lahko obveščeni o prihodu avtobusa na postajališče nekaj sekund v naprej. Ob odhodu avtobusa iz postajališča pa je zaželjenjo, da se izpis o nahajanju avtobusa na dotičnem postajališču čimprej izbriše. Tako se začetek postajnega segmenta (kjer se nahaja avtobusno postajališče) nahaja v določeni oddaljenosti x od začetka postajališča in v oddaljenosti y od konca postajališča. V primerjavi z obstoječim (cestnim) omrežjem se v avtobusno omrežje dodajo nova vozlišča (v kolikor je to potrebno) na neki oddaljenosti od začetka in konca avtobusnega postajališča. Na Sliki 10 in Sliki 11 je prikazana modifikacija obstoječega cestnega omrežja v avtobusno omrežje. V točki, kjer se nahaja avtobusno postajališče oz. enote postajališč (točke A, B-1, B-2, C-1, C-2, D) in kjer pride do dodajanja novih segmentov, se v novo omrežje dodajo vozlišča (točke 1-11 oz. 1-20). V obstoječem sistemu ima omrežje na sliki 10 segmentov, v novem avtobusnem omrežju pa se za vsako postajališče oz. enoto 35

45 postajališča doda en segment, kar lahko vpliva na dodatno povečanje števila segmentov omrežja, tako da ima novo nastalo omrežje 19 segmentov (Slika 13). Slika 10: Cestno omrežje s postajališči Slika 11: Avtobusno omrežje s postajališči 36

46 Slika 12: Segmenti cestnega omrežja Slika 13: Segmenti avtobusnega omrežja 37

47 4.2 Algoritem za izračun napovedi prihodov avtobusov na avtobusna postajališča Algoritem za napoved prihodov avtobusov na postajališča temelji na dinamičnih informacijah, kot so trenutni položaj avtobusa, smer vožnje in potovalnih časih, ki jih avtobusi potrebujejo za določen segment avtobusnega omrežja ter postanke na izbranih avtobusnih postajališčih. Izhajajoč iz dejstva, da želimo pridobiti podatek, ki bo podal čas, ki ga avtobus na določeni liniji in ob določeni smeri vožnje še potrebuje do izbranega avtobusnega postajališča, algoritem v osnovi temelji na trenutnih možnih položajih avtobusov. Avtobusi se v osnovi lahko nahajajo na naslednjih lokacijah: Na avtobusnem omrežju. Na avtobusnih postajališčih. Na začetnem avtobusnem postajališču oz. avtobusnem postajališču, kjer se uravna čas odhoda (glede na vozni red) avtobusa, oz. se avtobus giba v smeri začetnega avtobusnega postajališča. Nekje drugje (depoji, delavnice, izven predvidenega avtobusnega omrežja). V predlagani metodologiji izračuna prihodov avtobusov na izbrano avtobusno postajališče so uporabljene prve tri variante trenutnega položaja avtobusov, medtem ko bo varianta, ko se avtobus nahaja nekje drugje, izpuščena, saj je nadaljno gibanje avtobusa nemogoče napovedati, v kolikor se avtobus giblje izven obravnavanega območja oz. preddoločenih tras voženj avtobusa Algoritem za napoved prihoda avtobusa na postajališče ob trenutni lokaciji avtobusa na segmentu avtobusnega omrežja V kolikor se avtobus oz. mobilna enota nahaja na enem izmed segmentov avtobusnega omrežja, se v času, ki ga bo avtobus potreboval do izbranega postajališča, upošteva [1] čas, ki ga avtobus potrebuje, da bo pripeljal do konca segmenta avtobusnega omrežja, na katerem se trenutno nahaja, [2] čas, ki ga bo avtobus potreboval za vse ostale segmente avtobusnega omrežja do izbranega postajališča in [3] čas, ki ga bo avtobus potreboval za vse postanke na vmesnih avtobusnih postajališčih oz. da bo prevozil postajne segmente avtobusnega omrežja, na katerih se nahajajo po voznem redu predvidena predhodna 38

48 postajališča na izbranih avtobusnih linijah, od trenutne lokacije L do izbranega postajališča P (oz. postajnega segmenta omrežja kateremu pripada postajališče P). V splošnem bi lahko, kadar se avtobus nahaja nekje na avtobusnem omrežju, algoritem za napoved prihodov avtobusov na postajališča za izbrano avtobusno linijo zapisali kot seštevek potovalnih časov, ki jih avtobus potrebuje za dokončanje segmenta, na katerem se trenutno nahaja in seštevek vseh ostalih potovalnih časov segmentov avtobusnega omrežja do izbranega postajališča. Enačba 7: Napoved prihoda avtobusa na postajališče P: trenutna lokacija avtobusa je segment avtobusnega omrežja Posamezni izrazi v enačbi 7 imajo naslednje pomene:.. predviden čas, ki ga bo vozilo na liniji l in v smeri s porabilo od trenutne lokacije L do postajališča P.. potovalni čas, ki ga avtobus porabi za segment avtobusnega omrežja, na katerem se trenutno nahaja na liniji l, v smeri s.. odstotek potovalnega časa segmenta avtobusnega omrežja, ki ga avtobus še mora opraviti do konca segmenta, na katerem se trenutno nahaja.. predviden čas, ki ga bo avtobus na liniji l v smeri s porabil za vse segmente avtobusnega omrežja od naslednjega segmenta do postajališča oz. do začetka postajnega segmenta, na katerem se nahaja postajališče P Določene avtobusne linije imajo podobne trase linij oz. lahko imajo posamezne dele tras linij popolnoma enake. Predvidoma avtobusi na različnih linijah za posamezne cestne segmente porabijo približno enak čas, medtem ko lahko za postanke na istih avtobusnih postajališčih porabijo različne časovne vrednosti, predvsem zaradi razlike v številu vstopajočih in izstopajočih potnikov. Zaradi tega bomo enačbo nekoliko razširili in 39

49 segmente omrežja obravnavali ločeno segmenti avtobusnega omrežja, na katerih se avtobusna postajališča nahajajo (postajni segmenti) in segmenti avtobusnega omrežja, na katerih ni avtobusnih postajališč (cestni segmenti). V primeru, da se avtobus trenutno nahaja na cestnem segmentu omrežja, je čas, ki ga bo avtobus predvidoma potreboval do izbranega postajališča, enak [1] vsoti potovalnega časa za dokončanje cestnega segmenta omrežja, [2] predvidenega potovalnega časa, ki ga bo avtobus porabil za prevoz po vseh ostalih cestnih segmentih omrežja pred izbranim postajališčem P in [3] potovalnih časov vseh postajnih segmentov na določeni avtobusni liniji pred izbranim postajališčem. Predpostavi se, da vsi avtobusi na posameznih segmentih omrežja porabijo, ob enakih okoliščinah, popolnoma enak čas, medtem ko je predviden čas postankov oz. postajnih segmentov različen glede na avtobusno linijo. Enačba 8: Napoved prihoda avtobusa na postajališče P: trenutna lokacija avtobusa je cestni segment avtobusnega omrežja Posamezni izrazi v enačbi 8 imajo naslednje pomene:.. predviden čas, ki ga bo vozilo na liniji l in v smeri s porabilo od trenutne lokacije L do postajališča P.. potovalni čas, ki ga avtobus porabi za cestni segment avtobusnega omrežja, na katerem se trenutno nahaja na liniji l, v smeri s odstotek potovalnega časa oz. časovnega upora cestnega segmenta avtobusnega omrežja, ki ga avtobus še mora opraviti do konca cestnega segmenta, na katerem se trenutno nahaja.. predviden potovalni čas, ki ga bo avtobus na liniji l, v smeri s porabil za vse cestne segmente avtobusnega omrežja od naslednjega cestnega segmenta do postajališča P oz. do začetka postajnega segmenta, na katerem se nahaja postajališče P 40

50 .. predviden potovalni čas, ki ga bo avtobus na liniji l, v smeri s porabil za vse postajne segmente avtobusnega omrežja od naslednjega postajnega segmenta do postajališča P oz. do začetka postajnega segmenta, na katerem se nahaja postajališče P Algoritem za napoved prihoda avtobusa na postajališče ob trenutni lokaciji avtobusa na postajnem segmentu avtobusnega omrežja V kolikor se avtobus nahaja na enem izmed avtobusnih postajališč, se v času, ki ga bo avtobus potreboval do izbranega postajališča, upošteva [1] čas, ki ga avtobus potrebuje, da bo dokončal postanek na avtobusnem postajališču, na katerem se trenutno nahaja oz. čas, ki ga bo avtobus potreboval do konca postajnega segmenta, na katerem se trenutno nahaja, [2] čas, ki ga bo avtobus potreboval za vse cestne segmente avtobusnega omrežja od postajališča, kjer se trenutno nahaja do izbranega postajališča P in [3] čas, ki ga bo avtobus potreboval za vse postanke na vmesnih avtobusnih postajališčih oz. postajne segmente, od trenutne lokacije do izbranega postajališča P. Enačba 9: Napoved prihoda avtobusa na postajališče P: trenutna lokacija avtobusa je postajni segment avtobusnega omrežja Posamezni izrazi v enačbi 9 imajo naslednje pomene:.. predviden čas, ki ga bo vozilo na liniji l in v smeri s porabilo od trenutne lokacije L do postajališča P.. potovalni čas avtobusa za postajni segment avtobusnega omrežja postajališča P t, na katerem se avtobus trenutno nahaja, na liniji l, v smeri s odstotek potovalnega časa postajnega segmenta avtobusnega omrežja, ki ga bo avtobus predvidoma še potreboval za dokončanje postajnega segmenta P t, na katerem se trenutno nahaja na liniji l, v smeri s 41

51 .. predviden čas, ki ga bo avtobus na liniji l, v smeri s porabil za vse cestne segmente avtobusnega omrežja od naslednjega cestnega segmenta do postajališča P oz. do začetka postajnega segmenta, na katerem se nahaja postajališče P.. predviden čas, ki ga bo avtobus na liniji l, v smeri s porabil za vse postajne segmente avtobusnega omrežja od naslednjega postajnega segmenta do postajališča P oz. do začetka postajnega segmenta, na katerem se nahaja postajališče P Algoritem za napoved prihoda avtobusa na postajališče ob trenutni lokaciji avtobusa na začetnem postajališču V primeru, da se avtobus nahaja na začetnem avtobusnem postajališču oz. se giba v smeri proti začetnemu avtobusnem postajališču je potrebno v izračunu napovedi prihodov avtobusov upoštevati odhod avtobusa iz začetnega postajališča glede na vozni red. Tako je čas, ki ga bodo avtobusi potrebovali do izbranega avtobusnega postajališča, vsota [1] absolutne razlike trenutnega časa in prvega naslednjega odhoda avtobusa na izbrani liniji po voznem redu, v kolikor je čas odhoda po voznem redu večji od trenutnega časa, [2] časa, ki ga bo avtobus predvidoma potreboval za vse segmente avtobusnega omrežja do izbranega postajališča in [3] časa, ki ga bo avtobus potreboval za vse postanke od začetnega do izbranega postajališča. V primeru, da se avtobus nahaja na začetnem postajališču in je trenutni čas večji od predvidenega odhoda avtobusa iz začetnega postajališča, se pri izračuna kot razliko trenutnega časa in časa odhoda avtobusa upošteva vrednost nič. Ko je zamuda avtobusa večja od ½ časa razlike med obravnavanim in naslednjim odhodom avtobusa iz začetnega postajališča, se vozni red za obravnavan avtobus ne upošteva več. Enačba 10: Napoved prihoda avtobusa na postajališče P: trenutna lokacija avtobusa je začetno avtobusno postajališče 42

52 Posamezni izrazi v enačbi 10 imajo naslednje pomene:.. predviden čas, ki ga bo vozilo na liniji l in v smeri s porabilo od trenutne lokacije L do postajališča P.. predviden odhod avtobusa na liniji l iz začetnega postajališča t t trenutni čas.. predviden čas, ki ga bo avtobus na liniji l, v smeri s porabil za vse cestne segmente avtobusnega omrežja od začetnega postajališča do postajališča P oz. do začetka postajnega segmenta, na katerem se nahaja postajališče P.. predviden čas, ki ga bo avtobus na liniji l, v smeri s porabil za vse postajne segmente avtobusnega omrežja od začetnega postajališča do postajališča P oz. do začetka postajnega segmenta, na katerem se nahaja postajališče P Algoritem za napoved prihoda avtobusa na postajališče ob trenutni lokaciji avtobusa v smeri začetnega postajališča Lahko se dogodi, da avtobusi zamujajo že pri prihodu na začetno oz. končno avtobusno postajališče na določeni avtobusni liniji. Tako je zelo težko napovedati prihode avtobusov na naslednja (bližnja) postajališča na liniji, saj je potrebno določiti, kdaj bo avtobus odpeljal iz začetnega postajališča oz. kolikšna bo zamuda ob odhodu. Zaradi tega se na začetnih postajališčih vzpostavi virtualna napoved prihodov avtobusov. Tako se ob morebitnih zamudah k obstoječemu podatku oz. času o odhodih avtobusov doda še dodatek zamude oz. razlike predvidenega prihoda avtobusa na začetno postajališče in odhoda iz tega postajališča po voznem redu. Ob tem je potrebno še dodati čas, ki ga bo avtobus predvidoma potreboval za postanek na začetnem postajališču. Tako se napoved prihoda avtobusov na postajališče izračuna kot vsota časa, ki ga avtobus še potrebuje do začetnega postajališča, časa, ki ga avtobus porabi za postanek na začetnem postajališču ter časov, ki ga avtobus potrebuje za prevoz vseh segmentov omrežja od začetnega do izbranega postajališča in postankov na vmesnih postajališčih. 43

53 Enačba 11: Napoved prihoda avtobusa na postajališče P: trenutna lokacija avtobusa je avtobusno omrežje v smeri gibanja proti začetnemu postajališču Posamezni izrazi v enačbi 11 imajo naslednje pomene:.. predviden čas, ki ga bo vozilo na liniji l in v smeri s porabilo od trenutne lokacije L do postajališča P.. predviden prihod avtobusa na liniji l na začetno avtobusno postajališče t t trenutni čas.. predviden čas, ki ga bo avtobus na liniji l porabil za postanek na začetnem avtobusnem postajališču.. predviden čas, ki ga bo avtobus na liniji l, v smeri s porabil za vse cestne segmente avtobusnega omrežja od začetnega postajališča do postajališča P oz. do začetka postajnega segmenta, na katerem se nahaja postajališče P.. predviden čas, ki ga bo avtobus na liniji l, v smeri s porabil za vse postajne segmente avtobusnega omrežja od začetnega postajališča do postajališča P oz. do začetka postajnega segmenta, na katerem se nahaja postajališče P V primeru, da vozni redi v sistemu avtobusnega prometa niso fiksni (avtobusi vozijo npr. na približno vsakih 10 minut), se izračun opravi na osnovi algoritma, ko se avtobus nahaja ali na segmentu omrežja ali na avtobusnem postajališču, saj v tem primeru ne prihaja do uravnavanja časov odhodov iz izbranih avtobusnih postajališč. 44

54 4.3 Uporabljeni podatki v algoritmu Potovalna hitrost avtobusov je odvisna od več dejavnikov, od vrste in geometrije cest, administrativnih omejitev, vremena, vozila samega, gostote prometnega toka in tudi strukture ostalih vozil v prometu (Zupančič 2006). Medtem ko se oblike cest in omejitve dnevno ne spreminjajo, pa (lahko) prihaja zaradi gostote prometnih tokov, strukture vozil in vremenskih pogojev do precejšnjih nihanj v potovalnih časih. V kolikor so avtobusi v okviru JPP vključeni na cestišče kot vsa ostala vozila in nimajo ločenih pasov za avtobuse (ang. bus dedicated lanes), se tudi potovalni časi po posameznih segmentih avtobusnega omrežja lahko močno razlikujejo glede na uro v dnevu, dan v tednu, čas šolskih počitnic oz. pouka in tudi obdobje v letu. Prav tako se časi postankov avtobusov spreminjajo z ozirom na število potnikov, ki je ponavadi precej večje v času prometnih konic, ko ljudje odhajajo oz. prihajajo na/iz dela in šole. Velik vpliv na potovalno hitrost pa lahko ima tudi vreme, in sicer v času dežja in posebej snega se lahko povprečna potovalna hitrost precej zniža, lahko pa se spremeni (ponavadi poveča) tudi število uporabnikov avtobusnega prometa, kar ima vpliv na gostoto prometnih tokov (manj osebnih vozil), s tem pa večjo potovalno hitrost avtobusov. Vrednosti posameznih spremenljivk oz. potovalnih časov v predlaganem algoritmu je mogoče določiti (izračunati) na več načinov. V predlagani metodologiji vrednosti potovalnih časov, za posamezen segment avtobusnega omrežja, temeljijo izključno na podatkih iz preteklosti. V osnovi so podatki razvrščeni in izračunani ločeno po cestnih segmentih in postajnih segmentih avtobusnega omrežja. Pri določanju časa, ki ga avtobusi potrebujejo, da prevozijo določen cestni segment omrežja, predlagana metodologija upošteva vse vožnje na vseh linijah v isti smeri, saj se predvideva, da avtobusi različnih linij ob enakih okoliščinah porabijo enak čas za prevoz določenega cestnega segmenta omrežja. Vrednosti časov, ki so v algoritmu uporabljeni za postanke avtobusov na postajališčih oz. potovalni časi na postajnih segmentih so obravnavani tudi ločeno po linijah, saj število potnikov, ki lahko močno niha med linijami na istem postajališču, vpliva na čas postankov avtobusov in tako tudi na potovalne čase po postajnih segmentih. V nadaljevanju so prikazane opcije določanja potovalnih časov, ki jih avtobusi porabijo za postajne in cestne segmente avtobusnega omrežja, [1] glede na podatke potovalnih časov avtobusov iz zgodovine za daljše časovno obdobje, [2] glede na potovalne čase, ki jih za prevoz po določenem segmentu omrežja porabijo predhodni avtobusi, ki so vozili na istem 45

55 segmentu omrežja in [3] izračun potovalni časov po segmentih omrežja s kombinacijo pridobljenih podatkov potovalnih časov za daljše časovne obdobje in predhodnih avtobusov Potovalni časi avtobusov po časovnih obdobjih Ena izmed opcij za določitev vrednosti potovalnih časov, ki jih bodo avtobusi v določeni smeri in po posamezni liniji predvidoma porabili za posamezne segmente avtobusnega omrežja in za postanke na postajališčih, so potovalni časi avtobusov po posameznih časovnih obdobjih. Časovna obdobja se določijo na podlagi zgodovinskih podatkov za daljše časovne obdobje, kjer so zajeti podatki, potovalni časi segmentov avtobusnega omrežja, za vse možne režime, po katerih se izvaja storitev javnega avtobusnega prometa. Najbolj pogosti režimi izvajanja JPP so ponedeljek petek, sobota ter nedelja s prazniki. Zraven omenjenih režimov pa se izvajanje avtobusnih storitev razlikuje tudi v času šolskih počitnic, ko se frekvenca voženj predvidoma nekoliko zmanjša. Predlagana metodologija za določitev potovalnih časov segmentov avtobusnega omrežja predvideva delitev določanja potovalni časov v najmanj 6 osnovnih razredov oz. režimov, ki so ponedeljek petek, sobota in nedelja s prazniki v času šolskega pouka in v času počitnic, pri čemer je čas počitnic morda smiselno deliti tudi glede na vrsto in čas počitnic. Prav tako pa (lahko) ima velik vpliv na potovalne čase avtobusov gostota prometnih tokov, razen v kolikor avtobusi lahko uporabljajo posebne pasove, namenjene samo avtobusom in interventnim vozilom. Gostota prometnih tokov in posledično tudi potovalna hitrost se tekom dneva predvidoma spreminja. V času prometnih konic je potovalna hitrost vozil na cestah predvidoma manjša kot v času izven konic. Dolžina trajanja in ura začetka oz. konca prometnih konic pa niso nujno iste za različna območja in se lahko spreminjajo, še posebej če med seboj primerjamo manjša in velika urbana območja ter potovalne navade različnih držav. V izogib določanja ure in dolžine trajanja prometnih konic so časovni intervali v predlagani metodologiji razdeljeni po urah. Če upoštevamo, da v izvajanju avtobusnih storitev obstaja 6 različnih režimov in 24 urnih intervalov, za vsak režim obstaja skupaj 144 različnih kombinacij (Tabela 1) za vsak segment avtobusnega omrežja. Skupno število kombinacij določanja potovalni časov segmentov avtobusnega omrežja pa je odvisno od področja, za katerega se določajo časovna območja. V manjših in srednje velikih mestih 46

56 avtobusi ne opravljajo storitev 24 ur na dan, zato je število kombinacij smiselno znižati oz. odstraniti tiste kombinacije režimov in urnih intervalov, ko avtobusi ne vozijo. Tabela 1: Možne skupine potovalnih časov segmentov avtobusnega omrežja po režimih in urnih intervalih V času pouka Šolske počitnice Ponedeljek - Sobota Nedelja in Ponedeljek - Sobota Nedelja in Urni interval/režim petek prazniki petek prazniki Interval Interval Interval Inteval Interval Vsako avtobusno omrežje je sestavljeno iz n segmentov. Glede na podatke o potovalnih časih oz. časovnih uporih po segmentih omrežja iz zgodovine za daljše časovno obdobje se vsakemu segmentu omrežja izračuna povprečen potovalni čas za vsako kombinacijo režimov in urnih intervalov, pri čemer se v izračunu povprečnega potovalnega časa pri vsakem segmentu omrežja za vsako kombinacijo režimov in urnih intervalov upošteva 95 % podatkov. V izračunu se ne upošteva 5 % najdaljših potovalnih časov za posamezen segment omrežja. Te vrednosti so izvzete zaradi morebitnih okvar avtobusov ali nepredvidljivih situacij v prometu, ki lahko močno povečajo povprečne potovalne čase za posamezen segment avtobusnega omrežja. Najkrajši potovalni časi posameznega segmenta omrežja niso izvzeti v izračunu povprečnih vrednosti, saj so predvidoma lahko potovalni časi avtobusa enako kratki tudi v dotičnem primeru, ko se računa napoved prihoda avtobusa na izbrano postajališče. Na podlagi pridobljenih povprečnih vrednosti za posamezen segment omrežja se izračuna skupna povprečna vrednost vseh segmentov v obravnavanem avtobusnem omrežju za vse možne režime in urne intervale skupaj, ter posebej povprečna vrednost vseh segmentov avtobusnega omrežja za vse možne režime in urne intervale. Časovna obdobja se določijo glede na skupno povprečno vrednost vseh segmentov po režimih in urnih intervalih. Tako se vsem od 144 kombinacij doda časovno obdobje, v katerega spada, in sicer glede na odstopanje povprečnih vrednosti znotraj režimov in urnih 47

57 intervalov od skupne povprečne vrednosti potovalni časov vseh segmentov za vse režime in urne intervale. Razredi se delijo po 10 % odstopanjih od skupne povprečne vrednosti potovalnih časov vseh segmentov, in sicer so v prvo obdobje (O p ) razvrščene kombinacije režimov in urnih intervalov, katerih povprečni potovalni časi segmentov dosegajo od % skupne povprečne vrednosti potovalnih časov. V ostale razrede oz. obdobja so uvrščeni režimi s časovnimi intervali, ki dosegajo %, %, % skupne povprečne vrednosti potovalnih časov vseh segmentov za obdobja, kjer so povprečni potovalni časi manjši od skupnega povprečja potovalnih časov in %, %, % skupne povprečne vrednosti potovalni časov vseh segmentov za obdobja, kjer so povprečni časi daljši od skupnega povprečja potovalnih časov. Tabela 2: Razvrstitev povprečnih vrednosti potovalnih časov vseh segmentov po režimih in urnih intervalih Časovno obdobje O p O p -1 O p -2 O p -3 O p +1 O p +2 O p +3 Odstotek vrednosti povrečnega upora 105 % % % % 115 % 125 % 135 % Večja, kot so nihanja potovalnih časov avtobusov glede na režime in urne intervale, večje je število časovnih obdobij, v katera so razvrščena posamezni režimih, po urnih intervalih. Postopek določanja časovnih obdobij in vrednostih potovalnih časov za posamezen segment avtobusnega omrežja je razdeljen v 5 korakov (Shema 1). V kolikor se frekvence voženj in število potnikov precej razlikuje od linije do linije (predvsem v manjših mestih), je smiselno postajne segmente in potovalne čase na postajnih segmentih obravnavati ločeno po avtobusnih linijah. Metodologija predvideva, da se časovna obdobja določijo glede na povprečne potovalne čase, v katerih so uporabljeni zgodovinski podatki vseh linij tudi za postajne segmente omrežja. Tako se v primeru ločenega določanja potovalnih časov segmentov uporabijo za cestne segmente podatki za vse linije, za postajne segmente pa se potovalni časi spremenijo glede na povprečne vrednosti potovalnih časov glede na režime in urne intervale za posamezno avtobusno linijo. 48

58 Korak 1 Korak 2 Korak 3 Korak 4 Izračun povprečnih vrednosti potovalnih časov za vsak segment avtobusnega omrežja po režimih in urnih intervalih (neupoštevajoč 5 % najdaljših potovalnih časov) Izračun skupne povrečne vrednosti potovalnih časov po vseh segmentih avtobusnega omrežja (ena vrednost) Izračun skupne povprečne vrednosti potovalnih časov po vseh segmentih avtobusnega omrežja po režimih in urnih intervalih (24*6 različnih vrednosti) Določitev časovnih obdobij vsem segmentom avtobusnega omrežja za vseh 144 kombinacij režimov in urnih intervalov Korak 5 Izračun potovalnih časov za vse segmente omrežja za vsa časovna obdobja Shema 1: Postopek določanja časovnih obdobij in potovalnih časov po segmentih avtobusnega omrežja Potovalni časi avtobusov glede na potovalne čase predhodnih avtobusov Gostota prometnega toka lahko ima velik vpliv na povprečno potovalno hitrost avtobusov. Predvidoma so skupni potovalni časi avtobusov, tako na cestnih segmentih, kakor tudi na postajnih segmentih avtobusnega omrežja, višji v času prometnih konic. V primeru, da se pri izračunu napovedi prihoda avtobusa na izbrano avtobusno postajališče kot potovalni časi upoštevajo potovalni časi predhodnih avtobusov, le-ti na nek način podajo stanje gostote prometnega toku. Takšen pristop ima določene prednosti in slabosti. V kolikor imajo predhodni avtobusi zeleno luč pri semaforjih, so potovalni časi lahko precej nižji, kot pri avtobusu, ki se mora ustaviti pred vsakim semaforjem. S tem lahko pri napovedi prihoda avtobusa na postajališče pride do precejšnje napake. Po drugi strani pa takšen pristop lahko izraža dejansko stanje prometnih tokov, ki se tekom dneva, počitnic, vikenda, praznikov ali vremenskih pogojev spreminjajo. Število voženj po posameznem segmentu avtobusnega omrežja je odvisna od različnih dejavnikov, v največji meri pa od prekrivanja tras in frekvence voženj po posameznih avtobusnih linijah. Če je število voženj po posameznem segmentu avtobusnega omrežja nizko, lahko med predhodnimi avtobusi, kateri določajo potovalni čas posameznega 49

59 segmenta omrežja, in avtobusa, za katerega se računa napoved prihoda na izbrano postajališče, mine precej časa. V tem času se lahko prometni tokovi precej spremenijo, s tem pa se spremeni tudi potovalna hitrost avtobusov in s tem potovalni časi po segmentih omrežja. Zaradi tega je v metodologiji določanja potovalnih časov segmentov podan maksimalni čas, ki lahko preteče od predhodnega avtobusa, ki je vozil na izbranem segmentu omrežja. Po drugi strani je potrebno določiti tudi, koliko predhodnih avtobusov oz. potovalni časov segmentov se uporabi za izračun potovalnega časa segmenta, po katerem bo vozil napovedan avtobus. Varianta 1 Varianta 2 Varianta 3 Variante 4, 5 in 6 Potovalni čas izbranega segmenta avtobusnega omrežja se določi na podlagi časa, ki ga je na tem segmentu porabil zadnji predhodni avtobus, ne glede na avtobusno linijo Potovalni čas segmenta avtobusnega omrežja se določi na podlagi povprečnega časa zadnjih n predhodnih avtobusov, ki so vozili po izbranem segmentu omrežja Potovalni čas segmenta avtobusnega omrežja se določi na podlagi povprečnega časa zadnjih n predhodnih avtobusov, ki so vozili po izbranem segmentu omrežja do n minut pred avtobusom, za katerega za računa napoved prihoda na izbrano avtobusno postajališče Kot variante 4, 5 in 6 se za postajne segmente upoštevajo v naprej določeni potovalni časi po segmentih omrežja, medtem ko se potovalni časi cestnih segmentov določijo enako kot pri variantah 1, 2 in 3. Shema 2: Variante določanja potovalnih časov segmentov avtobusnega omrežja glede na potovalne čase predhodnih avtobusov Predlagana metodologija predvideva tri različne variante za določitev potovalnih časov segmentov, in sicer da se kot potovalni čas segmenta upošteva samo zadnji predhoden avtobus, ki je vozil po izbranem avtobusnem segmentu, da se za potovalni čas upošteva več zadnjih predhodnih avtobusov, ki so vozili po izbranem segmentu omrežja in da se za potovalni čas segmenta omrežja upošteva povprečje vseh predhodnih avtobusov, ki so 50

60 prevozili izbran segment v nekem časovnem obdobju (npr. 30 minut) pred trenutno uro. Ob tem pa se poraja vprašanje, ali na enak način obravnavati postajne in cestne segmente avtobusnega omrežja. Medtem ko je potovalni čas na cestnem segmentu (lahko) odvisen od gostote prometnega toku, pa ima na dolžino postanka avtobusa velik vpliv število vstopajočih in izstopajočih potnikov, ki lahko varira med linijami, zato je dodatno predlagano, da se za velikost potovalnih časov pri postajnih segmentih upošteva predhodno določen potovalni čas, kot pri določanju potovalnih časov za časovna obdobja Potovalni časi avtobusov določeni glede na potovalne čase predhodnih avtobusov in vrednosti potovalnih časov po časovnih obdobjih Tretja varianta določanja potovalnih časov združuje potovalne čase segmentov predhodnih avtobusov in potovalne čase segmentov omrežja, ki so določeni na podlagi časovnih obdobij. Ta metoda zajema vse kombinacije določanja potovalnih časov posameznih segmentov avtobusnega omrežja za predhodne avtobuse in glede na časovna obdobja. Pri takšni kombinaciji se v izračunu napovedi prihodov avtobusov na postajališča upošteva povprečen čas predhodnih avtobusov in potovalni čas segmentov omrežja glede na časovna obdobja. Prednost takšnega pristopa je, da se ob morebitnem slabem vremenu (dež, sneg) in potencialnih daljših potovalnih časih to tudi upošteva v napovedi prihodov avtobusov na postajališča zaradi vpliva potovalnih časov predhodnih avtobusov. V primeru odstopanj potovalnih časov med predhodnim in dotičnim avtobusom pa imajo precejšen vpliv na napoved prihoda avtobusa na postajališče potovalni časi segmentov, ki so določeni glede na podatke o potovalni časih segmentov glede na določeno časovno obdobje. 51

61 Korak 1 - predhodni avtobusi Potovalni čas segmenta avtobusnega omrežja se določi na podlagi povprečnega časa zadnjih n predhodnih avtobusov (Op.: opisano v poglavju Predhodni avtobusi) Korak 1 - časovna obdobja Korak 2 Potovalni čas segmenta avtobusnega omrežja se določi na podlagi časovnega obdobja, v katerega spada obravnavana vožnja (Op.: opisano v poglavju Časovna obdobja) Izračun povprečne vrednosti potovalnih časov za posamezni cestni segment avtobusnega omrežja glede na predhodne avtobuse in potovalne čase določene glede na časovno obdobje, v katerem se opravlja obravnavana vožnja Shema 3: Postopek določanja časovnih obdobij in potovalnih časov po segmentih avtobusnega omrežja Posebno je pri takšen pristopu določanja potovalnih časov po segmentih avtobusnega omrežja potrebno obravnavati postajne segmente, saj načeloma predhodni avtobusi, v kolikor niso zamujeni, nimajo neposrednega vpliva na potovalni čas postajnih segmentov, na katerem vozi dotični avtobus. Zaradi tega se potovalni časi postajnih segmentov določijo samo glede na potovalne čase izračunane iz časovnih obdobij. 52

62 5 Validacija algoritma na sistemu mestnega avtobusnega prometa Maribor Metodologija za napoved prihodov avtobusov na postajališče je preverjena na primeru mestnega avtobusnega prometa Maribor. Sama metodologija temelji na podatkih o avtobusnem omrežju, segmentih cestnega omrežja in segmentih s pripadajočimi avtobusnimi postajališči, podatkih o trenutnih lokacijah avtobusov in zgodovinskih podatkih o potovalnih časih avtobusov na posameznem segmentu avtobusnega omrežja. Preverjanje ustreznosti metodologije temelji na podlagi zbranih podatkov v mestnem avtobusnem prometu Maribor za obdobje od do , za avtobusne linije 1, 4, 6 in 18. Natančnost napovedi prihodov avtobusov na postajališče je opravljena za 2 avtobusni postajališči, in sicer za postajališče City in postajališče Tabor, za vožnje v smeri izven centra mesta Maribor. Kot pravilne predikcje se smatrajo tiste, katere napovedi prihodov avtobusov na postajališča ne odstopajo od dejanskih prihodov več kot 60 sekund za vožnje, ki so od postajališča napovedi oddaljene do 5 minut, več kot 120 sekund za vožnje, ki so od postajališča napovedi oddaljene do 10 minut in več kot 180 sekund za vožnje, ki so od postajališča napovedi oddaljene do 15 minut (Nextbus 2013) 1. Postajališče City se na večini linij nahaja kot drugo postajališče na liniji, takoj za začetno postajo AP Mlinska in velja za eno najbolj frekvenčnih postajališč v okviru avtobusnega mestnega prometa Maribor, tako iz vidika števila postankov, kakor tudi iz števila vstopajočih/izstopajočih potnikov (Šišič 2012). Postajališče Tabor je na linijah 4, 6 in 18 četrto postajališče v vrsti. Avtobusi potrebujejo od začetne postaje do postajališča City v povprečju približno 5 minut, do postajališča Tabor pa približno 10 minut. Obravnavano avtobusno omrežje, ki je uporabljeno v napovedi prihodov avtobusov na postajališči City in Tabor skupaj sestoji iz 12. vozlišč in 11 segmentov avtobusnega omrežja, od tega 8 cestnih in 3 postajnih segmentov, za postajališča City, Kneza Koclja Vetrinjska in Tabor (Tabela 3 in Slika 14). 1 Informacija je pridobljena iz spletne strani podjetja NextBus 53

63 Tabela 3: Seznam in vrsta segmentov obravnavanega avtobusnega omrežja na primeru avtobusnega prometa Maribor Št. segmenta Vrsta segmenta (postajališče) Pripadajoče avtobusne linije Vozlišča od-do 1 Cestni segment 1,4,6, Cestni segment 1,4,6, Cestni segment 1,4,6, Cestni segment 1,4,6, Postajni segment (City) 1,4,6, Cestni segment 1,4,6, Cestni segment 1,4,6, Postajni segment (Kneza Koclja) 1,4,6, Cestni segment 1,4,6, Cestni segment 1,4,6, Postajni segment (Tabor) 4,6, Slika 14: Obravnavano avtobusno omrežje v mestnem avtobusnem prometu Maribor Uporabljeni podatki v algoritmu oz. vrednosti potovalnih časov so obravnavani na tri različne načine, in sicer glede na potovalne čase iz zgodovine podatkov, ki jih avtobusi potrebujejo za prevoz po določenem segmentu omrežja za daljše časovno obdobje za vse 4 54

64 linije skupaj in za vsako posamezno linijo posebej, na podlagi potovalnih časov predhodnih avtobusov na določenem segmentu avtobusnega omrežja za vse linije skupaj in tretja varianta, kjer je v napovedi prihodov avtobusov na postajališče City in Tabor uporabljeno povprečje potovalnega časa predhodnega avtobusa in časa, ki ga avtobusi v povprečju porabijo za prevoz določenega segmenta omrežja v določenem časovnem obdobju, glede na potovalne čase iz pteteklosti za daljše časovno obdobje. Skupaj je bilo pri napovedi prihodov avtobusov na postajališča v času od do upoštevanih 5221 voženj, kar predstavlja 46 % delež vseh voženj, ki bi naj bile opravljene v omenjenem času na avtobusnih linijah 1, 4, 6 in 18 glede na vozni red. Iz analize so izvzete vožnje, ki so bile opravljene v času šolskih zimskih počitnic med in Tabela 4: Skupno število voženj na linijah 1, 4, 6 in 18 v času od do , neupoštevajoč čas zimskih počitnic ( ) (Marprom 2013) 2 Št. linije 1 Tez. Dobrava Št. voženj/dan (ponedeljek petek) Št. voženj/dan (sobota) Št. voženj/dan (nedelja, praznik) Skupaj voženj ( ), brez zimskih počitnic ( ) Skupaj voženj ( ) Studenci Vzpenjača Pekre Skupaj Informacije so pridobljene iz voznih redov, ki so dostopni na spletni strani avtobusnega prevoznika Marprom 55

65 5.1 Validacija metodologije uporabljene vrednosti potovalnih časov avtobusov za daljše časovno obdobje iz preteklosti Prvi korak pri validaciji predlagane metodologije za izračun prihoda časov na avtobusno postajališče je določitev časovnih obdobij. Obdobja so bila določena na podlagi vseh zabeleženih podatkov potovalnih časov avtobusov od do , pri čemer v izračunu niso bili upoštevani podatki v času zimskih počitnic ( ). Natančno je pri določitvi časovnih obdobij uporabljenih 3090 voženj, kar predstavlja 41 % vseh predvidenih voženj v omenjenem obdobju po voznem redu, pri vožnjah, za katere so analizirane napovedi prihodov avtobusov na postajališče (od do ) pa so uporabljeni podatki za 2131 voženj, kar predstavlja 55 % delež voženj glede na vozni red (Tabela 4). Izhodišče za določitev časovnih obdobij oz. časovnih intervalov so skupne povprečne vrednosti potovalnih časov voženj od vozlišča 1 do vozlišča 12 po urnih intervalih za režime ponedeljek-petek, sobota ter nedelja/prazniki, kar pomeni skupaj 57 povprečnih vrednosti za vsak segment avtobusnega omrežja (Tabela 5). V vseh 57. primerih je za vsak segment pri določitvi povprečnih potovalnih časov izvzetih 5 % voženj z največjimi potovalnimi časi. Na podlagi 57. povprečnih vrednostih potovalnih časov je določena povprečna vrednost potovalnih časov avtobusov za en prevožen segment, in znaša 37 sekund. Tabela 5: Povprečne vrednosti potovalnih časov avtobusov po segmentih obravnavanega omrežja Urni intervali Povprečje pon-pet (s) Povprečje sobota (s) Povprečje nedelja/prazniki (s) ,0 25,9 / ,1 31,3 / ,4 33,0 34, ,6 34,2 29, ,3 35,0 32, ,4 41,9 34, ,1 39,6 29, ,0 45,1 31, ,0 40,2 31, ,5 36,3 34, ,2 37,7 34, ,9 35,0 34, ,8 36,2 33, ,8 37,1 36,3 56

66 ,6 38,2 35, ,6 34,3 34, ,4 36,1 37, ,3 35,7 33, ,4 30,0 30, ,0 25,1 / Povprečje skupaj 37 Časovna obdobja so bila določena na podlagi odstopanj povprečnih vrednosti potovalnih časov po urnih intervalih in režimih, in sicer po 10 % intervalih. Glede na pridobljene podatke so se povprečne vrednosti gibale od 65 do 135 % skupnega povprečnega potovalnega časa za vse 4 linije na segment omrežja. Skupaj je bilo določenih 7 časovnih obdobij. Povprečni potovalni časi po segmentu za celotno traso obravnavanega omrežja so bili razvrščeni v obdobja po naslednjem kriteriju: Obdobje 1 (65 % -75 % povprečne vrednosti) Obdobje 2 (75 % -85 % povprečne vrednosti) Obdobje 3 (85 % -95 % povprečne vrednosti) Obdobje 4 (95 % -105 % povprečne vrednosti) Obdobje 5 (105 % -115 % povprečne vrednosti) Obdobje 6 (115 % -125 % povprečne vrednosti) Obdobje 7 (125 % -135 % povprečne vrednosti) Povprečni skupni potovalni časi za vse segmente obravnavanega omrežja se gibajo od 24 do 50 sekund. Glede na 10 % odstopanja od skupne povprečne vrednosti obravnavanih segmentov so bile določene mejne vrednosti za posamezna časovna obdobja. Tabela 6: Meje povprečnih potovalnih časov vseh segmentov za posamezno časovno obdobje Obdobje % - 75% - 85% - 95% - 105% - 115% - Odstotek 75% 85% 95% 105% 115% 125% 125% - 135% Mejna vrednost (s) - od Mejna vrednost (s) - do

67 Na podlagi mejnih vrednosti posameznih časovnih obdobij so posamezni urni intervali za posamezne režime voženj razvrščeni v časovna obdobja. Kot je razvidno iz tabele (Tabela 7) avtobusi v povprečju največ časa potrebujejo čez dan od ponedeljka do petka od 10. do 16. ure, medtem ko so potovalni časi pričakovani najkrajši ob začetku in koncu dneva in predvsem med vikendom. Večina urnih intervalov po režimih je razvrščena v obdobja od 3-5, kjer so vrednosti potovalnih časov za posamezne segmente blizu skupne povprečne vrednosti. Tabela 7: Razvrstitev urnih intervalov v časovna obdobja po režimih Ura Časovno obdobje (ponedeljek-petek) Časovno obdobje (sobota) Časovno obdobje (nedelja/prazniki) Na podlagi povprečnih potovalnih časov po posameznih urnih intervalih za režim ponedeljek petek, sobota in nedelja/prazniki in pripadnost določenemu časovnemu obdobju so določene vrednosti potovalnih časov za 7 različnih obdobij, za vsak segment posebej. Vrednost je določena na podlagi povprečne vrednosti potovalnih časov, ki spadajo v isto časovno obdobje. Tako je za obravnavano avtobusno omrežje bilo pridobljenih 77 (7 časovnih obdobij in 11 segmentov omrežja) različnih vrednosti. V kolikor se pri določenem obdobju za določen segment omrežja ni pojavila nobena vrednost, se je pod to obdobje dodal potovalni čas iz sosednjega časovnega obdobja. 58

68 Tabela 8: Potovalni časi segmentov po časovnih obdobjih Obdobje 1 (s) 2 (s) 3 (s) 4 (s) 5 (s) 6 (s) 7 (s) Segment 1 20,8 29,0 36,1 40,8 50,9 106,4 62,1 Segment 2 31,0 56,7 61,4 61,9 70,8 69,7 82,3 Segment 3 24,5 38,0 38,2 40,6 45,5 47,1 44,1 Segment 4 19,3 29,1 28,3 38,9 47,9 64,6 40,0 City 17,5 22,4 26,2 31,7 40,1 43,4 51,4 Segment 6 38,5 37,4 35,7 40,3 46,7 43,9 54,9 Segment 7 17,4 17,4 18,2 18,7 29,1 19,1 38,9 Kneza koclja 22,0 22,0 34,5 46,4 51,3 49,0 71,5 Segment 9 28,6 28,6 30,3 33,1 43,5 33,9 51,5 Segment 10 28,0 29,4 30,8 30,7 32,3 37,0 33,6 Tabor 15,3 15,3 18,0 18,4 26,6 17,7 32, Natančnost napovedi prihodov avtobusov na postajališče City na osnovi potovalnih časov iz preteklosti za daljše časovno obdobje Postajališče City se nahaja v centru mesta Maribor in je v večini mestni linij avtobusnega prometa Maribor drugo postajališče zapovrstjo, neposredno za začetno postajo AP Mlinska. Pri napovedi prihodov avtobusov na postajališče City ima velik vpliv na natančnost pravočasen odhod avtobusa iz začetnega postajališča. Postajališče se nahaja v oddaljenosti cca 500 metrov od postaje AP Mlinska. Avtobusi v povprečju za pot od postaje AP Mlinska do postajališča City potrebujejo 5 minut. Pot med omenjenima postajališčema vsebuje 4 segmente avtobusnega omrežja in še približno ½ petega segmenta omrežja. Natančnost napovedi je obravnavana za vsa vozlišča oz. segmente omrežja od postaje AP Mlinska do zadnjega vozlišča pred postajališčem City. Pri napovedih prihodov avtobusov na postajališče City glede na predhodno določene potovalne čase za posamezne segmente avtobusnega omrežja je bilo podanih napovedi prihodov avtobusov na postajališče City za trenutne lokacije avtobusov na segmentih omrežja od 1 do 5. Od tega je bilo 91,8 % napovedi natančnih in 8, 2 % nenatančnih. Kot je razvidno iz Grafa 2 se odstotek natančnih napovedi povečuje z bližanjem avtobusa k postajališču City. Od segmenta 3 do segmenta 5 je napoved v povprečju pravilna v več kot v 98 %, medtem ko je napoved prihoda avtobusa na postajališče City v času, ko se avtobusi nahajajo na segmentu 1 ali 2 le nekaj nad 80 %. 59

69 100,0% 19,9% 17,3% 4,3% 0,3% 0,0% 8,2% 80,0% 60,0% 40,0% 80,1% 82,7% 95,7% 99,7% 100,0% 91,8% Nepravilna napoved Pravilna napoved 20,0% 0,0% Segment 1 Segment 2 Segment 3 Segment 4 Segment 5 Skupaj Graf 2: Natančnost napovedi prihodov avtobusov na postajališče City glede na potovalne čase avtobusov iz preteklosti za daljše časovno obdobje za vse linije Natančnost napovedi prihodov avtobusov na postajališče Tabor na osnovi potovalnih časov iz preteklosti za daljše časovno obdobje Napoved prihodov avtobusov na postajališče Tabor je obravnavana na dva načina, in sicer so potovalni časi določeni za vse segmente avtobusnega omrežja na podlagi podatkov potovalni časov avtobusov na vseh linijah in na način, ko so potovalni časi na postajnih segmentih obravnavani ločeno po avtobusnih linijah. V tem primeru se potovalni časi postajnih segmentov za posamezna obdobja spremenijo glede na vrednosti potovalnih časov iz preteklosti samo za izbrano avtobusno linijo. Urni intervali in režimi ostanejo v istih časovnih obdobjih, le vrednosti se izračunajo na podlagi povprečnih potovalnih časov, ki ji avtobusi na izbrani liniji porabijo na postajnih segmentih. Pri napovedi prihodov avtobusov na postajališče Tabor so se potovalni časi spremenili na postajnih segmentih 60

70 City in Kneza Koclja Vetrinjska. Izračun povprečne vrednosti potovalnih časov po postajnih segmentih se za določeno linijo izračuna po istem postopku kot v primeru obravnave vseh linij, le da je nabor podatkov v tem primeru precej manjši samo za izbrano linijo. Tabela 9: Potovalni časi postajnih segmentov po časovnih obdobjih skupaj za vse linije in za izbrano linijo Obdobje 1 (s) 2 (s) 3 (s) 4 (s) 5 (s) 6 (s) 7 (s) City skupaj 17,5 22,4 26,2 31,7 40,1 43,4 51,4 City linija 4 23,0 23,0 23,8 30,6 44,0 41,5 60,5 City linija 6 23,2 23,2 21,5 25,5 39,0 46,0 48,8 City linija 18 25,7 25,7 25,7 31,0 37,5 48,5 50,2 Kneza koclja 22,0 22,0 34,5 46,4 51,3 49,0 71,5 Kneza koclja linija 4 19,7 19,7 19,7 32,5 42,9 57,5 57,5 Kneza koclja linija 6 37,5 37,5 37,5 46,3 67,6 62,0 82,3 Kneza koclja linija 18 20,0 20,0 20,0 40,0 52,4 38,0 72,5 Vrednosti potovalnih časov avtobusov se v primeru obravnave ločeno po linijah nekoliko spremenijo, a v nobenem primeru ni opaziti drastične spremembe povprečne vrednosti potovalnih časov po linijah glede na podatke o potovalnih časih, pridobljenih iz podatkov za vse linije skupaj. Pri napovedi prihodov avtobusov na postajališče Tabor, ko so povprečne vrednosti potovalnih časov po segmentih omrežja določene na podlagi potovalnih časov avtobusov iz preteklosti za daljše časovno obdonje za vse linije, je bilo obravnavanih skoraj 8000 napovedi, pri čemer jih je 91,8 % natančnih in 8,2 % nenatančnih. Tako kot pri napovedi prihodov avtobusov na postajališče City se natančnost napovedi prihodov avtobusov na postajališče Tabor povečuje z bližino avtobusa, a ne tako izrazito kot pri postajališču City. Natančnost napovedi prihoda avtobusa na postajališče Tabor se tekom vožnje spreminja. Natančnost napovedi je v času, ko se avtobus nahaja na segmentu 2 ali 3, precej večja kot v primeru, ko se avtobus nahaja na segmentu 4, kjer je napoved najmanj natančna. Razlog za to je lahko v postavitvi pravil za določanje natančne oz. nenatančne napovedi prihoda avtobusov na postajališče, saj je avtobus v določenih primerih od segmenta 4 naprej do postajališča Tabor potreboval manj kot 5 minut, pred segmentom 4 pa več kot 5 minut. V takšnih primerih je lahko bila napoved pred segmentom 4 napačna za do 2 minuti, medtem 61

71 ko je od segmenta 4 dalje napoved pravilna, v kolikor je odstopanje napovedi prihoda avtobusa na postajališče Tabor in dejanskega prihoda manjše od 1 minute. 100,0% 80,0% 18,8% 10,3% 14,4% 19,3% 14,3% 13,4% 10,6% 9,9% 1,5% 0,1% 8,2% 60,0% 40,0% 81,2% 89,7% 85,6% 80,7% 85,7% 86,6% 89,4% 90,1% 98,5% 99,9% 91,8% Nepravilna napoved Pravilna napoved 20,0% 0,0% Graf 3: Natančnost napovedi prihodov avtobusov na postajališče Tabor glede na potovalne čase avtobusov iz preteklosti za daljše časovno obdobje za vse linije Pri napovedih prihodov avtobusov na postajališče Tabor, ob ločenem upoštevanju potovalnih časov za cestne in postajne segmente, kjer se pri postajnih segemntih upoštevajo samo podatki za posamezne linije, pri cestnih segmentih pa podatki o potovalnih časih vseh linij, je zaznati nekoliko povečanje natančnosti napovedi kot v primeru, da se tudi za postajne segmente upoštevajo vrednosti potovalnih časov za vse linije skupaj. Razmerje natančnosti napovedi glede na segmente, na katerem se je avtobus trenutno nahajal, pa je dokaj podobno kot pri obravnavi vseh avtobusnih linij. Pri napovedi prihodov avtobusov na postajališče Tabor, ob upoštevanju potovalnih časov segmentov omrežja ločeno po postajnih in cestnih segmentih so rezultati natančnosti napovedi dokaj podobni za vse tri obravnavane linije. Največja natančnost napovedi je pri liniji 6, in sicer več kot 95 %, dokaj natančna pa je napoved tudi za napoved prihodov avtobusov na postajališče Tabor za liniji 4 in 18. Povprečna natančnost napovedi ob obravnavi postajnih segmentov ločeno po linijah in ostalih segmentov za vse linije skupaj je 93,3 %. 62