Pravidelná konference o silniční meteorologii, o technologii měření parametrů sjízdnosti vozovek, metodách zimní údržby nebo dispečerských systémech proběhla ve dnech 23. až 25. 5. v Helsinkách. Jedná se o fórum, na kterém se setkávají meteorologové, silničáři i komerční subjekty angažované v dané problematice. Před dvěma roky se konference konala v kanadském Quebecu a v roce 2008 v Praze. Počet účastníků byl v roce 2010 vzhledem k místu konání nižší než v předchozích letech, po návratu na evropský kontinent patří ovšem SIRWEC 2012 svou návštěvností, tematickou atraktivitou i organizačním zajištěním mezi nejúspěšnější. Českou republiku reprezentovali za ČHMÚ RNDr. M Škuthan a autor článku, za ÚFA ČR RNDr. P. Sedlák, CSc. a RNDr. V. Bližňák, Ph.D. Všechny prezentace i postery jsou dostupné na internetové adrese <www.sirwec2012.fi> resp. <www.sirwec.org>.
Na jednotlivé příspěvky se odkazuji uvedením jména autora a čísla abstraktu.
Informační systémy, senzory a vybavení V oboru zimní údržby silnic a dálnic je pro informační systém zavedena všeobecně uznávaná zkratka RWIS podle anglického výrazu „Road Weather Information System“. V něm se shromažďuje, kombinuje, zpracovává a následně publikuje množství údajů – mimo jiné výsledky měření ze silničních senzorů, meteorologických čidel, předpovědi počasí, teploty a stavu povrchu, aktivity dispečerských středisek a jejich mechanizmů. Všem dílčím komponentům manažerských systémů se věnovaly předchozí konference a zůstane to patrně tématem i do budoucna. Co se však stalo fenoménem posledních let a námětem mnoha příspěvků konference v roce 2012, je přímé měření tření a jeho využití jako nástroje pro inspekci stavu povrchu vozovek nebo vyhodnocení efektivity zásahu sypacích vozů. Odpovědi na otázky, jak se dá tření měřit za jízdy a jaké jsou výsledky srovnání různých zařízení, lze dohledat v prezentaci Mikko Malmivuo [41]. Velmi atraktivní prezentaci s ukázkami měření tření při různých situacích měla paní Pirkko Saarikivi [5] z finské komerční služby FORECA, mimo jiné manažerka evropského projektu ROADIDEA <www.roadidea.eu>, kterým zaujala pozornost na konferenci v Praze. Tento projekt sám o sobě stojí za otevření uvedené internetové adresy a prezentace jeho řešitelů zabraly podstatnou část programu v Quebecu. Mobilní měření senzory Vaisaly DSC111 a DST111 byla jen nepatrnou součástí projektu a získaná data byla využita pro vývoj modelu pro předpověď tření. Novější verzi zařízení DSP310 s měřicím vozem prezentovala VAISALA v Praze-Komořanech 20. 11. 2012.
Kromě technologických záležitostí lze v této sekci přednášek nalézt pěknou ukázku standardního meteorologického zabezpečení zimní údržby komunikací. Ludovic Bouilloud [15] představil produkt OPTIMA, kterým poskytuje své speciální informace Météo-France. Od textových předpovědí na tři dny obnovovaných každé 4 hodiny až po nowcasting na 30 až 60 minut pro 5 km úseky silnic s rozlišením typu srážek, potenciálního spadu sněhu, teploty a stavu vozovky, update každých 5 minut. Ve druhé prezentaci [34] zařazené do následujícího bloku týž autor psal použité modelové prostředky ISBA-Route a CROCUS propojené s lokálním meteorologickým modelem AROME. I přes vysoké rozlišení nehydrostatického lokálního modelu bylo lepších výsledků dosaženo intervencí meteorologa před povolením vstupu meteorologických dat do modelu pro výpočet teploty a stavu povrchu, což je obecný jev, neboť tyto modely mají tendenci teplotu povrchu podhodnocovat a reagují velmi citlivě na množství oblačnosti.
Předpovědní metody
ISBA a CROCUS jsou modely vyvinuté přímo ve Francii. Rozšířenější jsou komerční produkty jako např. ICEBREAK (Vaisala) nebo KLIMATOR (univerzita v Göteborgu). Alternativou k těmto prostředkům se stal volně šiřitelný model METRo (licence GPL) vyvinutý kanadskou meteorologickou službou v roce 1999. Snadná dostupnost algoritmu byla avizována na SIRWEC 2006 a od té doby se METRo rozšířilo do mnoha zemí – viz prezentace [51] – Finsko, Švédsko, Rusko, [54] – Slovinsko, [30] – Slovensko a celá řada posterů. Bylo rozhodnuto aplikovat METRo také v podmínkách České republiky. První výsledky prezentovali za řešitelský tým Vojtěch Bližňák a Pavel Sedlák v posteru [77].
Dalším tématem se stává i v tomto oboru pravděpodobnostní předpověď. V sekci předpovědních metod jí byla věnována úvodní prezentace od Lee Chapmana [4] z univerzity v Birminghamu, spoluautora metody liniové předpovědi založené na využití znalosti geografických prvků z aplikací GIS jako alternativy k dosud preferovanému termálnímu mapování silnic. Pro zjištění míry nejistoty připouští Chapman aplikaci perturbací předpověděných vstupních meteorologických dat nebo rozličnost geografických podmínek danou měřením z různých lokalit v oblasti. Podobný přístup volí Renate Hagedorn z Deutscher Wetterdienst [47] pro experimentování v rámci německého RWIS. Oba autoři se shodují v tom, že nebude technicky problematické pravděpodobnostní předpovědi počítat, problém nastane až s prezentováním výsledků – jak dispečer naloží s informací, že na daném úseku silnice se vytvoří led s pravděpodobností 40 %. V konečném důsledku by podobné předpovědi mohly vyvolat větší spotřebu soli a celkové náklady na údržbu než v případě deterministické předpovědi.
Metody zimní údržby
Prezentace v tomto bloku byly tematicky rozmanité, znovu se ale objevuje index tření, jeho měření, předpovídání a verifikace. Velmi zajímavé vystoupení měl pan Taisto Haavasoja [17] zastupující jednoho z výrobců měřičů tření TECONER Ltd.
Jeho tým se pokusil najít mezní koncentraci soli potřebnou pro zvýšení tření kluzkého povrchu na bezpečnou hodnotu. Zjistili, že je možné aplikovat daleko menší množství posypu, než se používá pro úplné rozpuštění ledu nebo sněhu.
Dispečerské moduly
Jedná se o informační systémy podporující management zimní údržby. V této sekci Martin Benko [30] představil stávající způsob zabezpečení zimní údržby ze strany SHMÚ. Slovenské Ředitelství silnic a dálnic investovalo prostředky do komerčního produktu BORRMA švýcarské firmy BOSCHUNG. SHMÚ do systému dodává výstupy z modelů Aladin, INCA a METRo, zatím ovšem bez dostatečné datové podpory ze silničních měření (chybí údaje o teplotě pod vozovkou). Systém BORRMA je využit také v sousedním Rakousku. Jeho strukturu a popis z pozice správce rakouských silnic a dálnic ASFINAG prezentoval Thorsten Cypra [78].
Prezentace pana Jianmin Shao [12] se nejspíš nevešla do vymezeného času pro předpovědní metody. Je zde popisována 2-D interpolace modelu ICEBREAK firmy VAISALA Ltd. s využitím dat GIS (aplikace metody Thornese a Chapmana z univerzity v Birminghamu). Model energetické bilance pro lokální předpověď byl dosud využíván v kombinaci s termálním mapováním pro liniové předpovědi. Využití geografických dat a metody plošné interpolace umožňuje aplikovat výpočet kdekoliv ve vymezené oblasti buď v režimu nowcastingu na tři hodiny, nebo s intervencí meteorologa na 24 i více hodin. Starší verze modelu ICEBREAK je využívána v ČHMÚ pro bodovou předpověď v rámci dálniční sítě.
Osvědčené praktiky
Blok určený spíše správcům komunikací nebo dispečerům o vyhodnocování efektivity údržby, optimalizaci nákladů, zpětné vazby od řidičů apod. Pozornosti meteorologa by ale neměla uniknout prezentace Petera Nutze [68] z Vídně.
Odborný tým z Institutu pro dopravu ve spolupráci s ministerstvem dopravy a správcem komunikací ASFINAG řešili problém standardizace způsobu ošetření vozovek při různých meteorologických podmínkách. Cílem bylo určit nejvhodnější a postačující strategie ošetření vozovek solí a pluhováním.
Výsledky projektu jsou použity pro školení dispečerů a dalších odborníků v dopravě (zahrnují i problematiku snižování rychlosti). Pěkně ilustrované přehledné pokyny jsou vhodným doplňkem již dříve publikovaného manuálu SIRWEC-Guide <www.sirwec.org/documents/rwis_web_guide.pdf>.
Komunikace s uživateli
Informační systémy RWIS jsou většinou koncipovány pro speciální uživatele s přístupovým heslem. Ukázku řešení veřejně dostupného mapového serveru se současným i předpověděným stavem silniční sítě nabídl Tero Dubrovin [65].
Dopravci i širší veřejnost ve Finsku si mohou podle údajů na internetu přizpůsobit plánovanou trasu nebo jízdu odložit. Nevýhodou systému je, že nezohledňuje aktuální stav údržby vozovek, ale pouze naměřená data nebo předpovědi Finského meteorologického ústavu. Jiný způsob informování řidičů je proměnné dopravní značení napojené na silniční meteorologické stanice a sloužící často také jako nástroj k regulování dopravních toků. Problematice ověřování a srovnávání různých aplikací na tomto poli se věnuje Slavica Grosanic [67] z Technické univerzity v Mnichově. S využitím výsledků měření na zkušebním pozemku na dálnici A92 poblíž mnichovského letiště autorský tým vytvořil a testuje program pro průběžnou kontrolu údajů proměnného značení a případnou korekci nevěrohodných signálů. Plynulosti silničního provozu a reagování na nepříznivé povětrnostní podmínky se věnuje také Igor Grabec [27] modelováním vzniku dopravní zácpy za využití informací o koeficientu tření a dohlednosti.
Meteorologům bude bližší problematika středoevropského projektu INCA, jehož využití v silniční meteorologii popsal Benedikt Bica [45] z rakouského ZAMG. Z údajů o teplotě ve 2 m, 5 cm a –10 cm počítá INCA teplotu povrchu, kterou využívá spolu s dalšími vstupy pro určení typu srážek a generování SMS zpráv varujících před možným výskytem náledí, mrznoucích srážek nebo sněžení. Pro zlepšení výsledků za situací s rychle se měnící teplotou povrchu se zdá být přínosem spojení modelů INCA a METRo.
Do tohoto bloku byla také zařazena prezentace Miroslava Škuthana [69] o využití silničních dat přenášených v kódu BUFR podle standardu SMO. Za speciální uživatele jsou v tomto případě považováni meteorologové ČHMÚ, kteří v prostředí vizualizačního programu VisualWeather mohou zobrazovat data ze silničních měření společně s dalšími meteorologickými údaji způsobem, který jim vyhovuje. V bufru je navíc skryta řada dalších informací, které v RWIS prezentovány nejsou. Částečně jsou v bufru přenášena i data z Německa ve spolupráci s Deutscher Wetterdienst, pro zbývající tok dat je zvolen kód SH70 analogický kódu SYNOP. Nutno podotknout, že mezinárodní výměna silničních dat je nadstandardní záležitost a v Evropě bychom ji našli pouze v rámci projektu ROADIDEA nebo mezi baltskými státy.
Vize budoucnosti
Vývoj silniční meteorologie je značně ovlivněn úrovní technologie měření, komunikační a výpočetní techniky, následně finančními možnostmi správců komunikací pro pořizování a zejména provozování měřicích systémů. Po expanzi silničních senzorů instalovaných do tělesa vozovky se přechází k používání bezkontaktních čidel instalovaných v některých případech i dočasně podél silnic nebo přímo na vozy sypačů.
Data jsou online přenášena do dispečerských modulů porovnávajících předpověď stavu vozovek, jejich skutečný stav a efektivitu ošetření. Od bodové předpovědi teploty a stavu povrchu se přešlo k liniovým prognózám pro vybrané komunikace a zavádí se oblastní předpovědi pro celou silniční síť. Přesto je bezpečnost a plynulost silniční dopravy stále velmi zranitelná.
Řešením pro následující roky se zdá být přímé zapojení účastníků provozu, a to jak ve smyslu jejich efektivnějšího informování o nebezpečných situacích, tak zhodnocením údajů o jejich pohybu a dat předávaných přímo vozidly vybavenými palubním počítačem. Už na SIRWEC 2010 v Praze informoval profesor Bogren [35] o projektu SRIS, v rámci kterého se ve Švédsku testoval přenos údajů o aktivitě systému ABS, zrychlení vozidla, zapnutí stěračů, rozsvícení mlhových světel z automobilů přes GTS do vyhodnocovacího střediska, a ověřovala se tak situace v terénu. Na této konferenci byla podána aktualizovaná informace pod označením projektu BiFi („Bearing information through vehicle intelligence“) profesorem Gustavssonem [19]. Podobný pilotní projekt WISAFECAR s využitím WiFi probíhá ve Finsku a popsal jej v prezentaci Timo Sukuvaara [1]. Kromě předávání dat z vozidel je zde i zpětný informační tok k řidičům jednak v obecné rovině o situaci v celé oblasti, jednak přímo se vztahující k úseku, do kterého vozidlo směřuje. V roce 2014 bude v Helsinkách evropská konference o inteligentních dopravních systémech, Finsko tak nepřímo i z tohoto podnětu přijalo roli jednoho z průkopníků v tomto směru vývoje.
Situace v České republice
Od konce 90. let se v silniční síti nainstalovalo a stále provozuje více než 400 stanic se silničními senzory pod patronací Ředitelství silnic a dálnic ČR. Po jistém období soutěže dodavatelů se data ukládají v jednotném formátu do databáze ŘSD a ČHMÚ má k informacím v online režimu přístup. Při instalaci technologie VAISALA, osazované zpočátku zejména v dálniční síti, byl pořízen i prognostický modul ICEBREAK, jímž se dodnes počítá předpověď pro 20 bodů. Dálniční dispečinky měly přístup do prezentačního systému ICEVIEW a mohly zobrazovat kromě bodové i liniovou předpověď pro termálně zmapované dálniční úseky. Se zavedením informačního systému JSMIS v roce 2005 toto privilegium ztratily, otevřel se ovšem komplexní přehled měření v daném regionu, včetně textových a grafických předpovědních informací. Kromě bodové předpovědi teploty a stavu povrchu od ČHMÚ mají dispečeři k dispozici v testovacím režimu výstupy z komerčního produktu firmy CROSS Zlín, která ve spolupráci s univerzitou v Göteborgu provozuje model KLIMATOR napojený na neupravované výstupy z modelu Aladina. Takto získané předpovědi prezentuje formou oblastních předpovědí v krajích, kde proběhlo termální mapování silniční sítě.
Od poloviny 90. let vydává ČHMÚ speciální textové předpovědi do úrovně okresů a dálničních úseků s uváděním nebezpečných jevů a očekávaného spadu sněhu. Poskytují se předpovědi pro potřeby plánování středisek údržby a jsou umožněny konzultace dispečerů s meteorology. Dostatečně odladěný a verifikovaný model pro předpověď teploty a stavu povrchu silniční sítě však zatím stále chybí. ČHMÚ a ÚFA s podporou ŘSD podaly opakovaně návrh projektu, který by tuto mezeru pomohl vyplnit.
Úspěch se dostavil až po vzniku Technologické agentury a přijetí projektu TA01031509 platného na období 2011–2014. Pod jeho záštitou se pro provoz v podmínkách České republiky připravuje kanadský model METRo.
Jan Sulan, Meteorologické zprávy, roč. 65, 2013/3