Távoli elérésű jelzőlámpa-irányítás fejlesztése témában nyertek díjat a BME KJK oktatói

Műegyetemi kutatók nyerték a Magyar Mérnökakadémia Michelberger Mesterdíját: a páros a közúti közlekedés szimulációs modellezése és a jelzőlámpás irányítás témáját kutatja.

„Megtiszteltetés számomra, hogy eddigi munkásságomat és jövőbeli terveimet is elismerésre méltónak vélték egy olyan szakmai díj esetén, amelyre számos szakterület, köztük a matematika és a fizika tudományának kiváló művelői is pályáztak” – vélekedett a Tettamanti Tamás, a BME Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar (BME KJK) Közlekedés- és Járműirányítási Tanszékének egyetemi docense, aki kutatópárjával és egyben mesterével, Varga Istvánnal, a tanszék egyetemi tanárával, valamint a BME KJK dékánjával közösen elnyerte a Magyar Mérnökakadémia Michelberger Mesterdíját. Díjazott pályázatuk címe: „Rugalmas forgalomirányító rendszer tervezése és megvalósítása automatizált jármű- és közlekedéstechnológiák teszteléséhez”.

Tettamanti Tamás ipari és kutatási szakterülete a közúti közlekedés szimulációs modellezése, továbbá a jelzőlámpás forgalomirányítás témája a vezérlő berendezések automatikájától kezdve egészen a központi irányító szoftverekig. 2007-es doktori kutatásai megkezdése óta a városi közúti közlekedés becslési, modellezési és irányítási problémái foglalkoztatják, amelyhez a mesterétől tanult irányításelméleti megközelítések mellett forgalomszimulációs szoftvereket és mesterséges intelligencia eszközöket hív segítségül.

Mesterével, Varga Istvánnal még PhD-hallgatóként fogott közös kutatási munkába. 2010-től Tamás feladatokat vállalt ipari és szakértői megbízásokban elsősorban a közúti közlekedésautomatika területein, 2011-től már kutatási pályázatokban is. 2012-ben mindkét szakember részt vett a Közúti Közlekedésirányítási Laboratórium www.traffic.bme.hu megalakításában. Tamás 2013-ban szerezte meg PhD-fokozatát, azóta is a korábban megkezdett témái részletein dolgozik. 2022-ben tervezi a nagydoktori disszertációja benyújtását az MTA tudományos doktora cím megszerzése érdekében. A Varga Istvánnal közös kutatási témák között vannak modern irányításelméleti megoldások a közúti közlekedésmodellezési és -becslési problémákra (pl. robusztus irányítás, MPC, KF, MHE); automatizált járművek hagyományos közlekedésre gyakorolt hatásainak vizsgálata; továbbá forgalomszimulációs eszközök kiterjesztett alkalmazása jármű-szimulátorokkal történő összekapcsolás érdekében. A közös szakkönyvek és publikációk mellett munkájuk gyümölcse egy nemzetközi szabadalom és egy használati mintaoltalom sikeres benyújtása.

A kutatópáros a - két évtizede még gyerekcipőben járó, ám azóta a folyamatos technológiai fejlődés és az automatizáció útjára lépett - közúti forgalomirányítás intelligens algoritmusokkal történő megvalósításán munkálkodik. Többek között matematikai és irányításelméleti módszerekkel modellezik a közúti járműforgalmat. Tettamanti Tamás díjnyertes kutatási tervében pedig a ZalaZONE Járműipari Tesztpályán az autonóm járművek és az automatizált közlekedés próbaüzemi vizsgálataihoz tervez egy rugalmas irányító rendszert a tesztpálya jelzőlámpás csomópontjainak intelligens menedzselése érdekében. A fiatal műegyetemi kutató egy, a piaci forgalomban elérhető jelzőlámpa rendszerekhez képest egyedi konstrukció kidolgozását tűzte ki célul. E rendszerek forgalmazói ugyanis egyre inkább olyan zárt informatikai rendszerekkel és saját kommunikációs protokollokkal működtetik lámpáikat, amelyek egyéni igényre történő programozását borsos szolgáltatási díj, vagy drága licensz szerződés fejében biztosítják. Tettamanti Tamás ezzel ellentétben egy olyan rugalmas jelzőlámpás forgalomirányító rendszer koncepcióját alkotta meg, amely közvetlenül és szabadon alkalmazható lesz a ZalaZONE tesztpályán (a Smart City zónában 7, míg az egyetemi tesztpályarészen 3 jelzőlámpás irányítású csomópont valósul meg 2022-23-ban). A rendszerben egy központi szoftver végzi az irányítást, a kommunikáció pedig egy speciális protokollon keresztül történik majd. A konstrukciónak köszönhetően a tesztpályán vizsgálatokat végző kutatók, ipari partnerek a hagyományos (kötött és licenszelt) technológiák helyett egy rugalmas és nyílt (API) fejlesztési felületen keresztül kaphatnak majd hozzáférést az egyes forgalomirányító eszközökhöz. A fejlesztés várható eredménye egy általános célú, azaz más tesztpályákon vagy tesztterületeken is közvetlen adaptálható konstrukció lesz.

A kutatópáros már megalkotta a rendszer magas szintű koncepcióját, jelenleg a rendszerfejlesztés fázisánál tartanak. A kutatómunka iteratív módszerrel, az agilis fejlesztési módszertan szerint halad, e metódussal ugyanis hatékonyan és gyorsan tudnak reagálni a folyamatos környezeti változásokra és a felhasználói igényekre. Egy csomópont irányítására alkalmas PLC-t már felprogramoztak, az első ilyen berendezés mintaként szolgál majd a többi eszköz számára. Dolgoznak az irányító központtal kommunikáló ún. Kafka protokoll programozásán is. 2022. második negyed évére a központi program fejlesztését tűzték ki célul, a következő etapban a rendszer digitális ikerpárjának megalkotását tervezik, míg az idei utolsó negyedévre a teljes rendszer prototípusának tesztelésében bíznak. A projektben Tettamanti Tamást két doktorandusza és egy MSc-s hallgatója is segíti.

„Célunk, hogy az autonóm jármű működését a valósággal megegyező környezetben és forgalmi viszonyok között is górcső alá lehessen venni. Ehhez szükség van arra, hogy a jelzőlámpákat összekössük a pályát vezérlő egyéb szoftverekkel is” – ecsetelte a részleteket Tettamanti Tamás, aki a projekt egyediségét nyomatékosítva elárulta, hogy a fejlesztési koncepció része az is, hogy a zalai jelzőlámpákat felhőtechnológia segítségével akár a műegyetemi laboratóriumból távolról is irányíthassák. A tudományos szempontból is óriási kihívásnak számító feladatra még nem volt példa a világon Varga István szerint. „Ilyen távolságban eddig csak dedikált fizikai kapcsolat mellett lehetett irányítási feladatokat végezni. A légi irányításban volt már példa arra, hogy Koszovó légterét sokáig Budapestről irányították, ám most egy új, ún. ’control over network’ megközelítés kipróbálására adódik lehetőségünk a közúton” – ismertette várakozásait a KJK dékánja. Úgy véli, itt olyan aspektusokat is vizsgálni kell majd, mint a késleltetett információáramlás vagy a potenciálisan elveszett adatok lehetősége. E két felvetés akár már önmagában is érdekes, új kutatások kiindulópontja lehet. Hangsúlyozta, az egyedülálló fejlesztésbe hallgatókat is szeretnének bevonni: a karon a járműmérnöki oktatás részeként bemutatják a fiataloknak azt a tesztlabort, ahol a már említett irányító egységgel távolról a zalai pálya működésébe is „bele lehet majd nyúlni”.

Tettamanti Tamás hálás mentorának az évek során kapott szakmai támogatásért, köztük különösen a publikációk írása terén átadott tapasztalatokért. „A tudományos cikkek írása összetett és igen sok kitartást igénylő feladat. Az eredmények meglétén túl azok írásba foglalása, megfogalmazásának módja, a fókuszpontok kiemelése, valamint más kutatásokkal, egyéb szakterületekkel való összefüggéseinek megvilágítása is sokat nyom a latba. Erre a tudásra az Istvánnal való együttműködésem során tettem szert.” Varga István egy nyílt, szorgalmas, a munkája és a kutatás iránt elhivatott, az újdonságokra fogékony fiatal szakembernek ismerte meg tanítványát, akitől véleménye szerint komoly tudományos eredményekre számíthat a szakma. A páros tagjai megerősítették, mindent meg fognak tenni, hogy a díjnyertes kutatási tervben foglalt elképzeléseiket megvalósítsák.

TZS

Fotók forrása: Sebestyén László és sztaki.hu