A közösségi közlekedés előnyben részesítése jelzőlámpás csomópontokban Szegeden

A Szeged elektromos közösségi közlekedés fejlesztése nagyprojekt utolsó nagyobb projekteleme az utastájékoztatás és a Szegedi Közlekedési Társaság informatikai hátterének fejlesztése volt. Ennek keretében jelentős és látványos jelzőlámpás fejlesztést hajtottunk végre a városban a közösségi közlekedés előnyben részesítése céljából.

A városi közlekedésben a pálya- vagy járműfejlesztéseknél nagyságrendekkel olcsóbb a jelzőlámpás előnyben részesítés, holott menetidő-megtakarítási hozadéka – különösen a villamosok esetében – vetekszik az előbbiekkel. A hazánkba nehezen „begyűrűző” műszaki lehetőség népszerűsítésére szeretnénk megosztani a szegedi fejlesztések tervezési és projektvezetési tapasztalatait.

Cikkünket kevésbé a jelzőlámpás szaktervezőknek, helyette inkább a közúti vasutak üzemeltetőinek és az egyéb szakági tervezőknek szánjuk. Sok olyan apró tanulság van, amit már a tanulmányterveken figyelembe lehet venni, és több olyan üzemeltetői szempontra szeretnénk felhívni a figyelmet, amit hasznos tudni a jelzőlámpákkal kapcsolatban.

Helyzetértékelés a nagyprojekt előtt

Szegeden a legelső jelzőlámpa az Anna-kúti csomópontban épült 1957-ben. A 70-es évektől induló motorizációs fejlődés következtében fokozatosan szélesedtek a város útjai, és folyamatosan készültek újabb jelzőlámpák. Ma már több mint 60 csomópontban üzemel jelzőlámpa.

Városunkban a legtöbb jelzőlámpa a Magyar Közút Nonprofit Zrt. országos főúthálózatán helyezkedik el, melyek a várossal vegyes üzemeltetésűek. Ezek 96 mp-es állandó periódusú – túlnyomórészt hangolt – rendszert alkotnak, és ehhez kapcsolódik a szegedi külső körút jelzőlámparendszere is, melynek nagyobb része városi kezelésű. A külső körút és az 5-ös sz. országos főút találkozásánál épült 2010-ben egy jelzőlámpás körforgalom, ennek periódusa felezett, 48 mp-es. Ugyancsak városi kezelésű a 70 mp-es periódusú – részben hangolt – jelzőlámparendszer a szegedi kiskörút (Tisza Lajos körút) mentén, valamint egy öt csomópontos hangolt rendszer alakult ki 2014-re a Belvárosi híd két hídfőjében 100 mp-es periódussal. A csomópontok távfelügyeletbe kötöttek, forgalomirányító központ nem épült.

2002–2004 között Szeged Megyei Jogú Város már indított egy projektet, melynek keretében 14 csomópontban állították be a közösségi közlekedés előnyben részesítését. Ekkor az érintett jelzőlámpák egy vevőantennával kerültek kiegészítésre, melyek a járművek rádiós jelét vették. A járművek pedig saját jeladóval rendelkeztek, melyek folyamatosan sugároztak. A kezdeti jó eredmények ellenére a rendszer idővel tönkrement, de ebből az időszakból dr. Maklári Jenő néhány leleményes szabályozástechnikai megoldását most is fel tudtuk használni.

2006-ban kezdődött meg a Szeged elektromos közlekedés fejlesztése nagyprojekt előkészítése, amelynek 29 Mrd Ft-os keretéből 86%-os EU-s támogatással jelentős rekonstrukciós munkák zajlottak a villamos- és a trolivonalakon. Szeged Megyei Jogú Város és a Szegedi Közlekedési Kft. (SZKT) 2012. október végén írta alá a szerződést a tendernyertes Delta Systems Kft.-vel intelligens diszpécserrendszer kialakítására, utastájékoztatási és utasinformációs rendszer fejlesztésére, kiépítésére és beüzemelésére (továbbiakban ITS-projekt), nettó 391 millió forint értékben. A munkálatok 2012 őszén kezdődtek, a rendszer tesztidőszaka 2013. október végén, a próbaüzem 2014 áprilisában indult; míg a kész rendszert 2014. június végén adta át a kivitelező.

A beruházás részeként jelentős hardver- és szoftverfejlesztés valósult meg az SZKT diszpécserközpontjában, 119 db fedélzeti kommunikációs egység került beépítésre a járműveken, 103 megállóban utastájékoztató kijelzőket szereltek fel, az SZKT összes járművét ellátták utasinformációs rendszerrel 137 db új kijelző beépítésével és a meglévő kijelzők rendszerbe integrálásával. Ezen felül 2 db érintőképernyős webterminál segítségével útvonalat lehet tervezni, 21 csomópontban pedig a jelzőlámpa átprogramozására került sor a közösségi közlekedés előnyben részesítése érdekében. A fejlesztés célja a közösségi közlekedés megbízhatóságának, kiszámíthatóságának növelése, az utasok tájékoztatása és a járatok menetidejének csökkentése. A jelzőlámpás fejlesztéseket a Signalterv Kft. végezte el alvállalkozóként, a csomóponti szabályozástechnika terveit a Trenecon Cowi Kft. és a Signalterv tervezői készítették.

A közösségi közlekedést előnyben részesítő rendszer műszaki kialakítása és fenntarthatósága

A 2000-es évek elején kiépített, a közösségi közlekedést előnyben részesítő rendszer Szegeden fenntarthatatlannak bizonyult. Elsőként a terepi érzékelő antennák sok helyszínen megsemmisültek (visszatérő probléma, hogy a hurokdetektorok, antennák nem szerepelnek a közműtérképeken). A járművekre telepített speciális feladatú jeladókat a közlekedési vállalatok nem gondozták, főként azért, mert nem volt diagnosztikai eszközük ezek bemérésére, így nem tudták műhelyi körülmények között megállapítani, ha elromlottak. Végül pedig a közútkezelők nem érezték feladatuknak az alapvetően közösségi közlekedési célú eszközök fenntartását a jelzőlámpákon, így a telepített rendszer néhány éven belül megszűnt üzemelni.

A 2014-ben átadott ITS-projektben ezért más utat választottunk. Speciális, csak a közösségi közlekedés előnyben részesítésére szolgáló eszközt nem telepítettünk sem a közlekedési vállalatnál, sem a közútkezelőnél. Helyette kihasználtuk, hogy a járművekre telepített korszerű utastájékoztatási eszközök működéséhez ma már hozzátartozik a programozható központi számítógépes egység (on board unit – OBU) és az ehhez tartozó helymeghatározó eszköz (GPS-antenna). A forgalomirányítás és járműkövetés érdekében az OBU folyamatos mobiltelefonos technológiájú kapcsolatban van a közlekedési vállalatnál működő központi SZKT-szerverrel. A jelzőlámpa-kezelő cég (Signalterv Kft.) emellett saját távfelügyeleti rendszert tart fenn üzemeltetési és karbantartási célból. Érdekesség, hogy ugyanezen távfelügyeleti rendszerről üzemeltethetők az egyvágányú villamosok ellenmenetjelzői öt helyszínen, valamint az SZKT végállomási vágányfoglaltság-jelzői is négy további helyszínen. A jelzőlámpa-vezérlő gépek túlnyomó többsége emiatt rendelkezik internetkapcsolattal. Szegeden kevés helyen alkalmazunk mobilinternetet a jelzőlámpákhoz (ezekhez SIM-kártya kell gépenként); néhány csomópontban az SZKT általános célú optikai hálózatáról adunk internetelérést (az SZKT-s optikai hálózatról az áramátalakítók távvezérlése és a megállóhelyi utastájékoztató eszközök adatátvitele működik); a legtöbb jelzőlámpagép azonban a jelzőlámpák közötti hangolókábel-láncon keresztül kap internetelérést egy központi telefonos kapcsolatról. A hangoló kábelek mindenütt internetes kommunikációs kábelre (UTP-kábelre) lettek lecserélve, és ahol a nagyprojekt keretében átépült a villamospálya, ott bekerült a villamospálya alatti általános célú alépítményi csövezési rendszerbe, ahol nagy biztonságban vannak a közműcégek földmunkáival szemben.

A jelzőlámpák távfelügyeleti rendszerét a Signalterv Kft. kiegészítette ún. virtuális detektorokkal, amelyek a járművek által küldött bejelentkezéseket fogadják. Ezzel a megoldással a közösségi közlekedést előnyben részesítő rendszer fizikai detektorait, antennáit és jeladóit kiválthattuk ún. akciópontokkal. Az akciópontok GPS koordinátájának kb. 15 m-es körzetét elérve az OBU egy speciális jelet küld az SZKT szerverére, melyet interneten továbbítunk a jelzőlámpa távfelügyeleti rendszerét futtató Signalterv-szerverre. A Signalterv távfelügyeleti rendszere jelet küld a virtuális detektorokra, melyet a jelzőlámpavezérlő gép úgy dolgoz tovább fel, mintha nyomógombos vagy valódi detektoros jel lenne. Amennyiben több viszonylat is közlekedik párhuzamosan, úgy az akciópontokat és a hozzájuk tartozó virtuális detektorokat viszonylatonként szét lehet választani, aminek a járatok elágazásánál van jelentősége. Az akciópontok száma nem költségnövelő, hiszen fizikai telepítést nem igényelnek, ezért a bejelentkezések megfelelően finomíthatók (többlépcsős bejelentkezés, kijelentkezés), a kívánt távolságra definiálhatók.

Amint látható, a rendszer valamennyi eleme olyan, hogy nem csak a közösségi közlekedés előnyben részesítésére szolgál, így az üzemeltetőinek érdekében áll a fenntartásuk más egyéb okokból kifolyólag, mindez garanciát jelent a hosszú távú fenntarthatóságra. Kérdés volt még a beruházás előtt a jelátvitel sebessége, azonban üzemeltetési tapasztalataink szerint érdemi késésük nincs a jeleknek, illetve nagyobb a járművek eltérő sebességéből adódó időbizonytalanság, mint a jelátvitel miatti késés. A jelátviteli rendszer jól működik. A virtuális detektorokon túl egyes csomópontokban telepített hurokdetektorokat, váltóállásjeleket, valamint az ellenmenetjelző laza vezetékeinek a jeleit is alkalmazzuk bejelentkezésre.

A közösségi közlekedés előnyben részesítésének alapesetei a városban

Mérések szerint a projektet megelőzően a szegedi közösségi közlekedési járművek menetidejük átlag 25%-át tilos jelzés előtti várakozással töltötték. Különösen a belvárosi szakaszokon és az összehangolt jelzőlámparendszereknél jelentős az akadályoztatásuk, hiszen a megállók miatt a hangolt zöldhullámból rendre kiesnek. Holott egy-egy villamoson, buszon jóval többen utaznak, mint a mellettük haladó gépkocsikban együttvéve. Ezért indokolt és fontos e sok ember időveszteségének csökkentése, a közösségi közlekedés versenyképessége érdekében a jelzőlámpás csomópontokon való átjutásuk segítése. Terjedelmi okokból kifolyólag itt csak megemlítjük az alkalmazott technikákat:

1. Egy perióduson belül többszöri kiszolgálást alkalmazhatunk a közösségi közlekedés részére. Ezt a megoldást két egyforma hosszúságú fázissal vagy rövid kiegészítő fázissal is létre lehet hozni. Ezt szokás betétfázisnak is hívni, ha a közösségi közlekedési jármű hívásra egy soron kívüli szabad jelzést kap.
2. Fáziscsere, fázisnyújtás, előnyitás, fáziseltolás: ezek a megoldások a zöldidő perióduson belüli rugalmas változtatásának fajtái, melyeket úgy kell meghívni, hogy az érkező közösségi közlekedési jármű ne akadjon fenn a csomópontban.

A legjobb megoldások a fenti technikák kombinációjával érhetők el. Nagyobb a szabadság a szigetszerűen működő csomópontokban, ez esetben a periódus bejelentkezésre történő kibővítése is lehetséges; utóbbi a több csomópontos hangolt rendszereknél nem működik központi forgalomirányítás nélkül. Közepes vagy kisebb, jellemzően egy- vagy kétsávos forgalomnál igen jó a tapasztalatunk a zöldhullám kettébontásával, azaz a lámpacikluson belül kétszeri, rövidebb idejű zöldhullám biztosításával (ezt alkalmaztuk a bevezető sugárutakon több helyszínen, a Kossuth, a Csongrádi és a József Attila sugárúton). Ez az adott útvonalon haladó közösségi közlekedés számára már bejelentkezések nélkül is rendkívül előnyös, megfelezi a várakozási időket, a bejelentkezések a rendszert már csak „finomítják” a megállítások csökkentésével.

A fenti rugalmas szabályozási technikákat a gyakorlatban leginkább programváltásokkal lehet megvalósítani. A jelzőlámpák alapból használnak napi néhány alkalommal programváltást a különböző napszakok forgalmához történő alkalmazkodás miatt. Amennyiben a tömegközlekedés előnyben részesítését alkalmazzuk, a programváltások jóval sűrűbben fordulnak elő. Ezért a tervezőnek különös figyelmet kell fordítania arra, hogy a programváltás alatti minimális zöldidők, ürítési idők megmaradjanak. (Visszatérő probléma volt a tervezőknél, hogy ugyan önállóan a betétprogramok kielégítették a jelzőlámpa-tervezés szabályait, azonban a programváltások miatt mégis elmaradt egyes irányok kiszolgálása.) A programok összenézése és a programváltások alatti jelzésképek összehangolása nem egyszerű feladat, ezért mindig szükséges a helyszíni utóellenőrzés és az 1-2 hónapos üzemeltetési tapasztalatot követő felülvizsgálat.

Érdemes megkülönböztetni elnevezésben a közösségi közlekedésre hangolást, az aktív előnyben részesítést és a feltétlen előnyben részesítést. A hazai tervezési gyakorlat általában a közösségi közlekedésre hangolást ismeri a járművekről érkező beavatkozás nélkül. (Szegeden ilyen a belső, Tisza Lajos körúti rendszer.) Az ITS-projektben a cél az volt, hogy a villamosok és a trolibuszok a szokásos alapprogramban megadott zöldidő mellett más „időablakban” is megkaphassák a szabad jelzést, ezáltal csökkentve a megállítások számát és a várakoztatást, ezt hívjuk aktív előnyben részesítésnek. A feltétlen előnyben részesítés ennél is tovább megy: az útvonalon vezető, nagyobb kapacitású közösségi közlekedés jelzőlámpás megállítását teljesen kiküszöböli. Utóbbi megoldásra példa a Rókusi körút hangolt rendszere vagy az Aradi vértanúk tere – Szentháromság utca szigetszerűen működő csomópontpárja. Ez esetben bonyolultabb, 8-10 betétprogramos rendszereket kellett használnunk.

 

A jelzőlámpaprogramok egyik dilemmája, hogy az egymással szemben, de nem pont egyszerre érkező járművek közül melyiket vegyük figyelembe. Nincs rosszabb, mint a szabad jelzését éppen lekéső közösségi közlekedési jármű, mivel újabb kiszolgálásáig hosszan várakozhat. Ezért ilyenkor alkalmazzuk az összevárást is, azaz ha egy időben két irányból is történik bejelentkezés, akkor a csomópontba másodiknak érkező járművet szolgáljuk ki, és az elsőnek érkezőt vele egy időben engedjük át azon az áron, hogy rövid várakozásra kényszerítjük. Ilyenkor a meghívott és betárolt betétprogramhívás felülírására lehet szükség a programváltás előtt.

Az intelligens rendszer a közösségi közlekedési járműveket megkülönböztetheti a menetrendjükhöz viszonyított helyzetük szerint, és a késésben lévőket segítheti, az előre járókat hagyja állni. Rendszerünkben az OBU-ról érkező jelet a jelzőlámpáknak történő továbbküldés előtt az SZKT szerverének szintjén lehetőség van összehasonlítani a menetrendi adatokkal, és a siető jármű bejelentkezését nem kell továbbítani a jelzőlámpás szerverre. Egyelőre ezt a lehetőséget nem használjuk, mivel először tapasztalatot kell szerezni, hogy mennyivel rövidülnek az eljutási idők, ha mindenütt megadjuk a lehetséges előnyben részesítést. Az előnyben részesítés elsődleges célja nem a követési idő kiegyenlítése, hanem a menetidőnek, vagyis az utazók időveszteségének a csökkentése.

Villamost alapprogramban nem kiszolgáló (detektoros) rendszerek

Szegeden két csomópontban olyan a jelzőlámparendszer, hogy villamos bejelentkezés nélkül nem kapnak szabadot. Ilyen megoldást csak hurokdetektorral készítettünk, és úgy kell elhelyezni a hurokdetektort, hogy a villamos rajta álljon, miközben a szabad jelzésére vár. Erre azért van szükség, hogy ha bármilyen okból nem tud átmenni a szabad jelzésén a jármű, akkor újra bejelentkezzen a hurokdetektoron keresztül. Javasolt a villamos F1-es jelzési utasítása szerinti forgalomtechnikai ellenőrző jelző alkalmazása a bejelentkezés nyugtázására. Ezen felül minden esetben ki kell dolgozni a villamosok szükség-áthaladásának megoldását, ha a bejelentkező rendszer meghibásodik, ezt nálunk szükség-nyomógomb felszerelésével oldottuk meg. (Budapesten visszatérő probléma volt, hogy a villamosforgalom megállt, mert a bejelentkező eszközök meghibásodtak.)

Az egyik ilyen helyszín a 48 mp-es periódusú jelzőlámpás körforgalom a Kossuth sgt. – Rókusi krt. csomópontjában, ennek a periódusába nem fért bele alapprogramban a villamos kiszolgálása. Itt a villamosvonalnak elágazása is van, a villamos bejelentkezési irányát a váltó állásából tudjuk (a váltóállítás a bejelentkezéssel egyidejűleg megtörténik).

A fenti megoldás esetén ezeknél a csomópontoknál a villamosnak minden esetben meg kellett állnia a jelzőlámpa előtt, mivel a detektor közvetlenül a jelzőlámpa előtt volt. Az ITS-projektben a két helyszínen előbejelentkezést valósítottunk meg, amivel a villamos az érkezése előtt meghívja a betétprogramot. Ezzel a jelzőlámpánál való – nem túl jelentős – várakozás tovább rövidült, kedvező esetben pedig megállás nélkül is áthaladhat a villamos.

Forgalomtechnikai tervezési szempontok a közösségi közlekedés előnyben részesítéséhez

A szegedi tapasztalatok alapján szeretnénk a jövőbeli tervezéshez néhány tanulságot kiemelni. A közösségi közlekedés előnyben részesítésének szempontjai egy út- és vasúttervezésnél megjelenhetnek már a tanulmányterv készítésének időszakában, mely sokat segíthet a jelzőlámpa- szabályozástechnikai terv későbbi elkészítésében.

• Az akciópontok elhelyezése körültekintést igényel. Ez a kérdés különösen a bejelentkező hurokdetektorok, lazavezetékek végleges elhelyezésénél érdekes, a virtuális detektorok mozgatása – GPS-koordináták átprogramozása – szerencsére jóval egyszerűbb. Külön előnye az ilyen akciópontoknak, hogy egy-egy irányban akár több bejelentkezési pont is egyszerűen fölvehető. A beavatkozási lehetőség szempontjából fontos, hogy a detektor megfelelően távol legyen a csomóponttól, ám a beavatkozás sikere szempontjából az is fontos, hogy a közösségi közlekedési jármű előre jól kiszámítható idő alatt tegye meg a detektor és a csomópont közötti távolságot. A kiszámítható átfutást elronthatja a lelámpázatlan csomópont, gyalogos-átkelőhely, de a szomszédos jelzőlámpás csomópont betétprogramja is. Alkalmazható kijelentkező pont is, azonban a szabad jelzés nyújtását sem lehet a végtelenségig alkalmazni általában egyéb kötöttségek miatt. Lehet a detektor és a csomópont között villamos-megállóhely, ez esetben 30-40 mp-es tartózkodási idővel számoltunk. Nem szabad elfelejteni, hogy egyes megállókban nem kiszámítható a villamos tartózkodási ideje – pl. menetrendi időkiegyenlítő pontokon vagy egyvágányú szakasz forgalmi kitérőjében –, ezért a közlekedési vállalat forgalmi munkatársaival mindenképpen egyeztetni kell.
• Kerülni kell a közösségi közlekedési útvonalat keresztező hosszú gyalogos-átkelőhelyeket vagy más hosszú kiszolgálású keresztező irányokat. Példaként a Rókusi krt.-on egy 19 m hosszú zebra esetében – mely középfekvésű két villamosvágányt és három forgalmi sávot keresztez – 12 mp-es minimális zöldidőt és 14 mp-es ürítési időt kell alkalmazni. Azaz ha egyszer itt kiadásra került a szabad jelzés a gyalogosoknak, akkor 26 mp-ig nem keresztezheti a villamos, ami a periódusidő majdnem harmada. Emiatt – amennyiben 10 mp-es időablakot hagyunk a bejelentkezésnek (ami azt jelenti, hogy kb. 8 betétprogramra lesz szükség) – a villamos bejelentkező detektorát minimum 360 m-re kell tenni (10 m/s átlagsebességgel számolva a villamosnak) – ám nehéz a villamos 360 m-es zavartalan, időben kiszámítható haladását garantálni. Hosszú zebráknál vagy más hosszú kiszolgálású keresztiránynál a feltétlen előnyben részesítés nehezen megoldható, gyakran ilyenkor csak az egyszerű előnyben részesítés vagy a közösségi közlekedésre hangolás lehetséges.
• A hosszú gyalogos-átkelőhelyeket középszigetek létesítésével lehet kivédeni, ez középfekvésű villamospálya esetén két középszigetet jelent. A gyalogosok számára kedvezőtlen a több ütemben történő átvezetés, és lakossági ellenálláshoz vezethet, ezért ezt lehetőleg kerülni kell. Érjük be azzal az előnnyel, hogy a pályát keresztező, középső gyalogátkelő igényli a legrövidebb szabad jelzést és kiürítési időt (pl. Szt. Gellért u.). Ugyanakkor a szigetek a gyalogosok biztonságát is javítják, kikapcsolt jelzőlámpák mellett is megkönnyítik átkelésüket. Érdekes módon a zöldszigettel elválasztott, oldalfekvésű villamospálya ez esetben kedvezőbb megoldáshoz vezethet, mivel itt általában automatikusan rövid gyalogátkelőhelyek adódnak. Természetesen ekkor ügyelni kell arra, hogy ne maradjon lelámpázatlan kereszteződés az oldalfekvésű villamospályával. Az oldalfekvésű villamospályák lámpázatlan kereszteződései baleseti gócpontok lehetnek, mivel az autósok által nem várt vagy nem jól belátható irányból is érkezhet villamos.
• A közeli közúti csomópontok jelzőlámpagépein futó programok összevonása kerülendő. (Utóbbira gyakran akkor van példa, ha egy gépről több csomópont üzemel.) A tömegközlekedés előnyben részesítésénél azonban, mivel a két csomópontban egyidejűleg más-más betétprogram futására lehet igény, az összevonás jelentősen megnehezítheti a tervezést.
• Végül egy technikai tudnivaló: a hurokdetektorok nem lehetnek akármilyen távolságra a jelzőlámpagéptől, vagy erősítőket kell alkalmazni, melynek doboz vagy akna kell. Szegeden a Rókusi krt.-on előfordul, hogy a hurokdetektor a szomszéd csomópont gépéhez van bekötve.

Végszóként álljon itt a számunkra legfontosabb tanulság, miszerint nagyon ritka az olyan jelzőlámpás csomópont, ahol ne lehetne érdemi, olykor ugrásszerű javulást elérni a közösségi közlekedési járművek – különösen a villamosok – kiszolgálásában. A szokásos jelzőlámpa- szabályozástechnikai terv elkészítéséhez képest az előnyben részesítő tervezés kb. még egyszer ugyanannyi időt vesz igénybe. Kulcskérdés a rendszerelemek fenntarthatóságának, üzemeltetésének biztosítása is. Érdemes komolyabb figyelmet szentelni ennek a szakterületnek, ha a közösségi közlekedés fejlesztésére, megújítására készülünk – vagy akár csak korszerűen és versenyképesen szeretnénk üzemeltetni.