Management dopravy ve městech na základě kvality ovzduší

Klíčovým prvkem iniciativ inteligentních měst je měření stavu v reálném čase a dlouhodobého stavu dopravního provozu na konkrétních ulicích a jeho dopadů na životní prostředí. Vzhledem k tomu, že náklady na potřebné technologie jsou díky internetu věcí (IoT) podstatně nižší, města investují do senzorických sítí.

Management dopravy ve městech na základě kvality ovzduší je konceptem, který má poskytnout obcím orientaci při výběru dobrých, spolehlivých, stabilních a nákladově efektivních technologických nástrojů při zavádění nízkouhlíkové politiky. Politici vždy čelí velké výzvě, když chtějí zavést významnou změnu v dopravě, např. při zavádění rezidentního parkování nebo přísnější parkovací politiky v centrech měst v rámci zlepšování kvality ovzduší. Argumenty založené na tvrdých datech tak mají velký význam. Koncept poskytuje celou definici potenciálních technologických kroků, kterými lze získat spolehlivá a otevřená data v blízce reálném čase a definovat funkční požadavky na měřicí zařízení generující tato data. Koncept rovněž navrhuje možný politický přístup k nízkouhlíkové mobilitě v evropských městech, který by měl být podroben specifickým opatřením a krokům, které budou spuštěny při překročení mezních hodnot kvality ovzduší nebo při přiblížení se těmto limitům. Koncept staví na zónové regulaci dopravy, která pro vymezení pravidel využívá tzv. virtuálního plotu (geofencing).

Pro virtuální plot existují dvě filozofie, jak přistoupit k regulaci a příslušným technologiím pro geofencing:

• Systém sledování dopravní zátěže (Traffic Burden Monitoring System, TBMS) a
• Systém řízení vjezdu a dohledu (Access Control and Enforcement System (ACES)).

Monitorovací IoT systém umožňuje anonymní nepřetržité mapování dopravního zatížení na všech ulicích města; systém řízení vjezdu a dohledu je systém, který identifikuje a zpoplatňuje vjezd do zóny a/nebo parkování. Technologické řešení obou filozofií se velmi liší v pořizovacích nákladech i nákladech na údržbu, a také v objemu dostupných dat a jejich potenciálu pro další využití.

Koncept je uplatnitelný ve velkých, ale i menších městech, která řeší kvalitu ovzduší či management parkování (přirozená centra v území, např. Obce s rozšířenou působností (ORP)). Systém dopravní zátěže nakupují i zcela malé obce, např. pro kontinuální monitorování objíždění dálnice či opatření řešící dopravní bezpečnost v obci. Asi největší potenciál je ale v oblasti územního plánu a koncepcí developerských projektů, neboť koncept poskytuje postavit požadavky města na developerský projekt na základě tvrdých dat.

Dopravní provoz lze totiž kontinuálně sledovat na každé ulici, což přináší cenná data i pro další rozhodování města, ale i jednotlivých občanů, např. kde si koupit byt, kde zřídit kamenný obchod nebo kde snížit počet parkovacích míst. Poskytuje také údaje o intenzitě dopravy, ze kterých lze vypočítat úrovně hluku a kvalitu ovzduší. Vysoká spolehlivost těchto údajů poskytuje nové možnosti pro pokročilé řízení dopravního provozu, dohled nad vyhrazenou zónou a regulací cen parkování, např. při smogové události. Koncept staví na otevřených datech o dopravním zatížení a kvalitě ovzduší s cílem iniciovat veřejnou diskuzi pro lepší regulaci dopravního provozu (např. zklidnění) a lepší kvalitu ovzduší a kvalitu života vůbec.

Oproti dopravní zátěži jsou nároky na technologie pro měření kvality ovzduší velmi vysoké. Nízkonákladové elektrochemické snímače poskytují nestabilní a nejisté hodnoty kvality ovzduší, protože teplota a změny tlaku vzduchu výrazně ovlivňují kvalitu měření. Po reálném testování byly tyto senzory shledány jako nespolehlivé a staly se zdrojem "datového šumu" [5]. Proto se koncept zabývá i požadavky na „stanice ITS pro kvalitu ovzduší“, které umožňují nasadit systémy, jež budou spolehlivé a budou poskytovat důvěryhodné údaje pro provozní i strategická rozhodování města v rámci svých Akčních plánů kvality ovzduší či plánů udržitelné městské mobility.

Nadnadskupina: Chytrá města (smart city)

Nadskupina: Integrovaná mobilita

Podskupina: Management dopravy ve městech na základě kvality ovzduší

Podpodskupiny:

Systém sledování dopravní zátěže (Traffic Burden Monitoring System, TBMS) a

Systém řízení vjezdu a dohledu (Access Control and Enforcement System (ACES))

Geofencing: použití technologií k vytvoření virtuální geografické hranice

znečišťující látka: jakákoli znečišťující látka, která svou přítomností ve vzduchu má nebo může mít škodlivé účinky na lidské zdraví nebo životní prostředí nebo obtěžuje zápach znečišťující zavádění jedné nebo více znečišťujících látek do ovzduší

úroveň znečištění: Hmotnostní koncentrace znečišťující látky ve vzduchu (kvalita ovzduší) nebo její depozice na povrchu Země za jednotku času

stacionární zdroj: integrovaná a technicky nedělitelná stacionární technická jednotka nebo činnost, která znečišťuje nebo by mohla kontaminovat, pokud se nejedná o stacionární technickou jednotku používanou pouze pro výzkum, vývoj nebo testování nových produktů a procesů

mobilní zdroj: mobilní zdroj s vlastním pohonem a jiná pohyblivá nebo případně přenosná technická jednotka vybavená motorem s vnitřním spalováním, je-li motorem s vlastním pohonem nebo zabudovaným jako nedílná součást technologického zařízení mezní hodnota emisí maximální přípustné množství znečišťující látky nebo skupiny znečišťujících látek zavedené do ovzduší ze stacionárního zdroje

mezní hodnota kvality ovzduší: mezní hodnota nejvyšší přípustné úrovně znečištění stanovená v příloze XI směrnice Evropského parlamentu a Rady 2008/50 / ES ze dne 21. května 2008 o kvalitě vnějšího ovzduší a čistším ovzduší pro Evropu palivo hořlavý materiál v pevné, kapalné nebo plynné formě, určený jeho výrobcem pro spalování k uvolnění energetického obsahu materiálu částice (PM) částice pevného a kapalného materiálu v rozmezí od 1 nm do 100 um, které zůstávají po určitou dobu ve vzduchu

Těkavé organické sloučeniny (VOC): jakákoli organická sloučenina nebo směs organických sloučenin, s výjimkou metanu, který má tlak par 0,01 nebo více při 20 ° C nebo odpovídající těkavost za specifických podmínek použití

Referenční metoda pro monitorování kvality ovzduší: referenční metoda uvedená v příloze VI směrnice Evropského parlamentu a Rady 2004/107 / ES ze dne 15. prosince 2004 týkající se arsenu, kadmia, rtuti, niklu a polycyklických aromatických uhlovodíků v ovzduší

monitorovací systém dopravní zátěže (TBMS): systém využívající informační technologie o dopravních tocích a AQMS pro poskytování plošného monitorování zóny s ohledem na dopravní zátěž a úroveň kvality ovzduší v rozlišení ulice

monitorovací stanice kvality ovzduší (AQMS): zařízení měřící znečištění ovzduší, ideálně rozmístěné jako síť, založené na referenčních metodách pro monitorování kvality ovzduší obecně definovaných v rozhodnutí o výměně informací (EO/97/101/ES)

Existence nových technologií založených především na internetu věcí (IoT) přináší nový potenciál řízení dopravy a jeho dopadů na životní prostředí ve městech. Města kupují v rámci své koncepce inteligentních měst různé senzory nebo dokonce sítě senzorů s rizikem nestabilního nebo nejistého zdroje dat (nepřesná data) nebo dokonce selhání zařízení (zavádějící data).

Také nesprávné používání politik a nástrojů pro nízkouhlíkovou mobilitu nebo jejich neexistence v politikách města má za následek významné negativní dopady na zdraví občanů a nízkou efektivitu potenciální kompatibility a řízení technologií. Dobrá praxe z Amsterdamu (parkovací politika), Barcelony (taktický urbanismus) nebo Vicenzi (nízkoemisní zóna a nízkouhlíkový logistický hub ve správě města) by měly být šířeny včetně vhodných technologických řešení.

Největší překážkou konceptu chytrých měst je profesní zaslepenost (tzv. silo thinking), kdy o mnohých investicích či organizačních opatřeních rozhoduje jeden odbor (zde odbor dopravy) bez zahrnutí požadavků územního plánu, urbanismu, životního prostředí, bydlení, kvalita a dostupnost služeb atd. Management dopravy ve městech na základě kvality ovzduší coby koncept chytrých měst propojuje oblast dopravy, IT, telekomunikací, správy města, životního prostředí, občanské společnosti, developmentu atd. pro vznik datově vedené správy města.

Koncept tak kombinuje procesní řízení města, big data z dopravy a o kvalitě ovzduší, celoplošně detekované v dané zóně, s tvorbou scénářů nad daty a jejich uplatněním v praxi. Koncept definuje technologické parametry na dopravní část (TBMS) i část kvality ovzduší (AQMS). Koncept definuje i nástroje pro nízkouhlíkovou mobilitu a opatření měst pro zlepšení kvality ovzduší.

Management dopravy na základě kvality ovzduší je navržen holisticky jako program města, který je postaven na strategiích státu a měst, dále na technologiích pro sběr dat, procesním zpracováním big dat do formy otevřených datových sad a také s použitím BI nástrojů pro následnou komunikaci témat s politiky i veřejností. Ze souboru opatření si následně město volí ty správné, jejichž funkčnost s ohledem na veřejné mínění i zlepšení kvality ovzduší ověřuje a hodnotí. Samotný koncept tak přesahuje obor dopravy a je cenným zdrojem pro development s ohledem na územní plán, stavební řízení, pravidel pro development, energetické synergie skrze chytré čtvrti, podporu udržitelné mobility či víceúčelové (tj. chytré) investice. Níže uvedená architektura celého konceptu kvality ovzduší je tak zasazena do architektury smart city včetně organizačně procesních (EU, státních či městských koncepcí) i technologických prvků a nakonec i dopadů konceptu na správu města.

Procesní architektura:

Obecné kroky úspěšné politiky pro nízkouhlíkovou mobilitu

Politika: Politický závazek stanovující vizi s dlouhodobými cíli je základním kamenem pro investice do nízkouhlíkové mobility a přijetí veřejností.

Organizace: Výchozím bodem úspěšné organizace nařízení je zavedení parkovacích zón. Jejich největší dopad spočívá ve sjednocení pravidel pro mobilitu uvnitř zóny, např. poplatky za parkování, veřejná doprava zdarma, cyklistické služby..., a jako taková podporují jasnou politiku nízkouhlíkové mobility v oblasti.

Infrastruktura: Zónování poskytuje městu jasný přehled o tom, kde by měly být umístěny podpůrné infrastruktury - především na okraji/hranici vymezené zóny/zón. Hraniční oblasti jsou přirozeným místem pro přesednutí na jiný dopravní prostředek, proto jsou i vhodnými místy pro umístění parkovišť (P + R, P + B a P + G), stanic pro sdílení kol (bike sharing), parkování kol, zastávek veřejné dopravy, logistických drop boxů atd.

Technologie: Okraj zón je podporován technologickým dohledem, tzv. Geofencing (virtuálním plotem), tj. technologií, které monitorují přístup do určité zóny (nízkoemisní zóna, zóna s omezeným vjezdem, parkovací zóna atd.).

Alternativní dopravní prostředky: Přísná a jasná politika v oblasti parkování by měla být doplněna poskytováním alternativních dopravních prostředků umožňujících bezproblémový přestup a jednotné jízdné.

Lidé: Přijetí nízkouhlíkové politiky veřejností je založeno na dobré komunikaci, dlouhodobém plánu a cílech a službách, které nasazením technologií vzniknou, např. hledáním volných míst pro parkování pomocí inteligentního parkování, efektivním využíváním alternativní dopravy Přijetí veřejností silně souvisí s dostupností dat a průběžným hodnocením.

Hodnocení: Úspěšné schéma by měla být podporováno pravidelným hodnocením založeným na předpokladu, že „co se měří, má tendenci se zlepšovat“. To může být odvozeno z počítání vozidel, počítání lidí atd. Nebo z měření kvality vzduchu. Výsledky by měly být předkládány veřejnosti.

Investiční plán: Hranice zóny jsou přirozené dopravní uzly se službami s přidanou hodnotou, např. P + R, logistické odkládací boxy, zastávky MHD, služby sdílení kol atd., A jako takové jsou velmi atraktivní obchodní místa pro větší investice. Investiční plán by měl brát v úvahu všechny možné služby s přidanou hodnotou pro konkrétní místo na hranici zóny, které by řidičům poskytly cílené podněty, aby přestoupili na nízkouhlíkovou mobilitu.

Systém sledování dopravní zátěže je nízkonákladový monitorovací systém, který umožňuje plošné zjišťování aktuální i dlouhodobé dopravní zátěže. Jeho hlavním přínosem je dopravní modelování a plánování vhodných opatření, a to i opatření v oblasti kvality ovzduší. Je vhodným systémem pro účely SUMP. Skládá se ze dvou částí: sledování dopravního provozu a monitorování kvality ovzduší.

Základní funkce jsou:

• Plošné měření dopravní zátěže (počet, délka, rychlost)
• Měření kvality ovzduší na vybraných místech (NOx, PM10, 2,5 a 1 a benzen)

Dopravní část je IoT systémem založeným na detektorech dopravního proudu (např. magnetometrů), rozmístěných na všech ulicích města, které umožňují sčítání vozidel. Na vjezdu do zóny také umožňuje získat délku a rychlost vozidel, což zlepšuje informace pro účely modelování kvality ovzduší. Počet vozidel na ulici pak může být modelován na model hluku a kvality ovzduší na každou ulici / menší oblast zóny a jako takový pomáhá vedení měst rozlišovat místa s naléhavou potřebou zásahu pomocí opatření Akčního plánu kvality ovzduší. Město může využít stávající kamerovou síť a skrze analýzu obrazu poskytovat podobné údaje o dopravní zátěži ulic, která jsou již pokryta detekcí.

Vzhledem k tomu, že modelování kvality ovzduší může být velmi nepřesné kvůli nedostatečné informaci o typu motoru a věku projíždějících vozidel, musí být monitorovací systém podporován lokálním monitoringem kvality ovzduší. To se provádí zaváděním ITS stanic kvality ovzduší (AQ ITS-S) příslušné třídy (viz AQ ITS-S). Minimální přípustná třída pro TBMS je třída C. Výhodou sítě AQ ITS-S je její mobilita, tj. umožňuje čas od času změnit místo rozmístění, a tak pokrýt oblast hustou sítí pro měření kvality vzduchu. Údaje ze sítě AQ ITS-S slouží ke zdokonalení modelu (historická analýza dat), rozpoznávání dalších zdrojů znečištění (např. vytápění domácností, průmysl) a poskytnutí cenných údajů pro hodnocení účinnosti akcí/opatření kvality ovzduší a získání argumentů pro komunikaci s veřejností.

Existují také významné vedlejší účinky rozmístění TBMS. Vedle nepřetržitého sledování provozu v širším měřítku, který umožňuje vyhodnotit dosažené cíle SUMP nebo Akčního plánu kvality ovzduší, mohou průběžné údaje o sledování provozu sloužit např. pro argumenty politiků v oblasti zavádění rezidentního parkování, jak lze data interpretovat v dopadu na veřejné zdraví. Data lze také považovat za big data; tj. např. spolu s demografickými údaji může poskytnout mapu o tom, kde mohou nové koncepty, např. služby pro sdílení aut, být úspěšné. Tato data slouží také k lepšímu určení kvality života na jednotlivých místech (různá dopravní zátěž) a jako taková mohou ovlivnit maloobchodní a realitní trhy. To vše a pravděpodobně mnoho dalších otázek může významně přispět k veřejné diskuzi o udržitelné mobilitě a kvalitě života a může být klíčovým prvkem pro změnu dopravního chování a životního stylu, a tím i zlepšení kvality ovzduší.

Systém TBMS je základním systémem pro zlepšení kvality ovzduší a lze jej úspěšně kombinovat s technologiemi regulace parkování a / nebo technologiemi regulace vjezdu.

Následující odkazy souvisejí s managementem dopravní zátěže na základě kvality ovzduší:

[1] CEN / TR 17143: 2017, Inteligentní dopravní systémy - Normy a akce nezbytné k umožnění koordinace městské infrastruktury na podporu městské ITS

[2] Evropská komise, M / 456, PROVÁDĚCÍ ROZHODNUTÍ KOMISE ze dne 12.2.2016 o žádosti o normalizaci adresovanou evropským normalizačním organizacím, pokud jde o inteligentní dopravní systémy (ITS) v městských oblastech na podporu směrnice Evropského parlamentu 2010/40 / EU. a Rady ze dne 7. července 2010 o rámci pro zavádění inteligentních dopravních systémů v oblasti silniční dopravy a pro rozhraní s jinými druhy dopravy

[3] Evropská komise, směrnice Evropského parlamentu a Rady 2008/50 / ES ze dne 21. května 2008 o kvalitě vnějšího ovzduší a čistějším vzduchu pro Evropu.

[4] Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2004/107 / ES ze dne 15. prosince 2004 o arzenu, kadmiu, rtuti, niklu a polycyklických aromatických uhlovodících v ovzduší.

[5] Evropská komise, směrnice Rady 1999/30 / ES ze dne 22. dubna 1999 o mezních hodnotách pro oxid siřičitý, oxid dusičitý a oxidy dusíku, částice a olovo v ovzduší.

[6] Evropská komise, směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/69 / ES ze dne 16. listopadu 2000 o mezních hodnotách benzenu a oxidu uhelnatého v ovzduší.

[7] Evropská komise, směrnice Evropského parlamentu a Rady 2002/3 / ES ze dne 12. února 2002 o ozonu v ovzduší.

[8] Evropská komise, směrnice Evropského parlamentu a Rady 2004/107 / ES ze dne 15. prosince 2004 o arzenu, kadmiu, rtuti, niklu a polycyklických aromatických uhlovodících v ovzduší.

[9] Evropská komise, směrnice Evropského parlamentu a Rady 2010/40 / EU ze dne 7. července 2010 o rámci pro zavádění inteligentních dopravních systémů v oblasti silniční dopravy a pro rozhraní s jinými druhy dopravy.

[10] EN 14212, Okolní vzduch - Standardní metoda pro měření koncentrace oxidu siřičitého ultrafialovou fluorescencí

[11] EN 14625, Kvalita okolního vzduchu. Standardní metoda pro měření koncentrace ozonu ultrafialovou fotometrií

[12] EN 14626, Kvalita okolního vzduchu. Standardní metoda pro měření koncentrace oxidu uhelnatého nedisperzní infračervenou spektroskopií

[13] EN 14662-1, Okolní vzduch - Standardní metoda pro měření koncentrací benzenu - Část 1: Čerpaný odběr vzorků následovaný tepelnou desorpcí a plynovou chromatografií

[14] EN 14662-2, Okolní vzduch - Standardní metoda pro měření koncentrací benzenu - Část 2: Čerpaný odběr vzorků následovaný desorpcí rozpouštědla a plynovou chromatografií

[15] EN 14662-4, Okolní vzduch - Standardní metoda pro měření koncentrací benzenu - Část 4: Difuzní odběr vzorků následovaný tepelnou desorpcí a plynovou chromatografií

[16] EN 14662-5, Kvalita okolního vzduchu - Standardní metoda pro měření koncentrací benzenu - Část 5: Difuzní odběr vzorků následovaný desorpcí rozpouštědla a plynovou chromatografií

[17] EN 15549, Kvalita ovzduší - Standardní metoda pro měření koncentrace benzo [a] pyrenu v ovzduší

[18] EN 14902, Kvalita okolního vzduchu - Standardní metoda pro měření Pb, Cd, As a Ni ve frakci PM10 suspendovaných částic.

[19] Alan Andrews, projekt Čistý vzduch spolufinancovaný EU Life +, Příručka Clear Air, Praktický průvodce směrnice EU o kvalitě ovzduší, 2015, https://www.clientearth.org/reports/20140515-clientearth-air-pollution -clean-air-handbook.pdf

[20] Strategie pro zmírnění znečištění ovzduší v Mexico City, © OECD / ITF 2017

[21] SmartNet, národní výzkumný a vývojový projekt České republiky pro technologie zaměřené na měření dopadu dopravy na městské oblasti, testování senzorů kvality ovzduší, 2017

[22] SOLEZ, Interreg Central Europe, Inteligentní řešení podporující nízkoemisní zóny a další nízkouhlíkové politiky mobility ve městech EU, http://www.interreg-central.eu/Content. Node/SOLEZ.html

[23] Kumar, P. Morawska, L., Martani, C., Biskos, G., Neophytou, M., Di Sabatino, S., Bell, M., Norford, L., Britter, R., 2015. Nárůst nízkonákladové senzoriky pro řízení znečištění ovzduší ve městech. Environment International 75, 199–205. Online odkaz: http://dx.doi.org/10.1016/j.envint.2014.11.019

[24] ISO 21215: 2017, Inteligentní dopravní systémy - Lokalizovaná komunikace - ITS-M5

[25] ISO / IEC 8824-1, Informační technologie - Abstrakt Syntax Notation One (ASN.1): Specifikace základního zápisu

[26] ISO / IEC 8825-2: 2015, Informační technologie - pravidla kódování ASN.1: Specifikace zabalených kódovacích pravidel (PER)

[27] http://www.itsstandards.eu/urban-its/tms

[28] http://www.parkeren-amsterdam.com/parkeerzones