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Die Erfindung betrifft eine Prädiktionseinheit einer Lichtsignalanlage zur Verkehrssteuerung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Lichtsignalanlage zur Verkehrssteuerung gemäß dem Anspruch 9 und ein Computerprogramm gemäß dem Anspruch 10.
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Allgemein betrifft die Erfindung das Gebiet der Prädiktion von zukünftigen Lichtsignalphasen einer Lichtsignalanlage zur Verkehrssteuerung, insbesondere im Straßenverkehr. Solche Lichtsignalanlagen werden umgangssprachlich auch als Ampeln bezeichnet. Von technischer und wirtschaftlicher Bedeutung ist hierbei insbesondere die zeitliche Vorhersage von Lichtsignalphasen des Typs Rot- und/oder Grünphase, insbesondere die Vorhersage des Anfangs- oder Endzeitpunkts bzw. der ausgehend vom aktuellen Zeitpunkt noch verbleibenden Restzeit bis zum Anfangs- oder Endzeitpunkt. Mit solchen Vorhersagen kann eine verbesserte Verkehrsflussregelung im Straßenverkehr durchgeführt werden. Zukünftig werden sogenannte kooperative Fahrerassistenzsysteme Beiträge für einen Effizienzgewinn im Straßenverkehr dadurch ermöglichen, dass durch die Übertragung von Führungsgrößen von der Infrastruktur des Verkehrswegenetzes auf Verkehrsteilnehmer, z. B. auf Fahrzeuge, sich diese in ihrer Verhaltensweise anpassen können. Auf diese Weise können seitens des Verkehrsteilnehmers optimale Annäherungsstrategien an eine Lichtsignalanlage entwickelt werden. Insgesamt kann das Anhalten von Verkehrsteilnehmern und die Dauer von Wartephasen verringert werden, wodurch insbesondere bei Kraftfahrzeugen der Schadstoffausstoß vermindert werden kann. Die Erfindung kann von Verkehrsteilnehmern aller Art vorteilhaft genutzt werden, z. B. von Kraftfahrzeugen bzw. deren Fahrern, von Fußgängern und Radfahrern.
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Aus der
DE 10 2005 044 888 A1 ist ein Verfahren, eine Anordnung und eine Simulationseinheit für ein Verkehrszustands-Schätzsystem bekannt. Aus der
DE 10 2005 023 742 A1 ist ein Verfahren zur Koordination konkurrierender Prozesse oder zur Steuerung des Transports von mobilen Einheiten innerhalb eines Netzwerkes bekannt. Aus der
DE 10 2005 053 461 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verkehrssteuerung bekannt. Aus der
DE 10 2007 056 225 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Verkehrsflusses an einer Kreuzung bekannt.
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Aus der
US 2008/0094250 A1 ist ein Managementsystem für die Lichtsignalsteuerung an stark befahrenen Straßen bekannt. Aus der
DE 10 2008 050 822 A1 ist eine verkehrsadaptive Netzwerksteuerung und ein Verfahren zur Optimierung der Steuerungsparameter bekannt.
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Es gibt bereits Vorschläge, das Ende einer aktuell vorhandenen Lichtsignalphase mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit vorherzusagen, was insbesondere bei verkehrsabhängig gesteuerten Lichtsignalanlagen schwierig ist. Die Zustandsprognosen für die Zukunft sind auf Zeiten von ca. 10 bis maximal 30 Sekunden beschränkt (Veröffentlichung von Robert Braun, Fritz Busch, Carsten Kemper, Robert Hildebrandt, Florian Weichenmeier, Cornelius Menig, Ingrid Paulus und Renate Preßlein-Lehle: TRAVOLUTION – Netzweite Optimierung der Lichtsignalsteuerung und LSA-Fahrzeug-Kommunkation. Straßenverkehrstechnik 6/2009, S. 365–374, http://www.vt.bv.tum.de/uploads/braun/SVT-6-2009.pdf).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Prädiktionseinheit einer Lichtsignalanlage zur Verkehrssteuerung vorzuschlagen. Ferner soll eine hierzu geeignete Lichtsignalanlage sowie ein Computerprogramm zur Durchführung der zeitlichen Vorhersage angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Prädiktionseinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine Prädiktion von Signalphasen mit einem wesentlich erweiterten Zeithorizont ermöglicht wird. Erfindungsgemäß ist eine Vorausschau auf eine oder mehrere zukünftige Rot- oder Grünphasen vorgesehen. Hierdurch können sich kooperative Fahrerassistenzsysteme noch vorausschauender auf den Verkehrsfluss und mögliche Haltephasen an Lichtsignalanlagen einstellen, mit dem Ziel, Haltephasen möglichst zu vermeiden. Auf diese Weise kann eine durchgehende „grüne Welle” auf elektronischem Wege realisiert werden. Die zeitliche Vorhersage des Anfangs- und/oder des Endes einer zukünftigen Lichtsignalphase kann z. B. dadurch erfolgen, dass direkt der Zeitpunkt als Absolutwert angegeben wird, d. h. als Uhrzeit und gegebenenfalls mit einer Datumsangabe. Es ist auch möglich, dass die zeitliche Vorhersage derart durchzuführen, dass die verbleibende Restzeit bis zum Eintreten des Anfangs- oder des Endes einer zukünftigen Lichtsignalphase bestimmt und ausgegeben wird. In diesem Fall werden nicht Absolutwerte, sondern Relativwerte der Zeiten ausgegeben.
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Zusätzlich kann die Prädiktionseinheit selbstverständlich auch dazu eingerichtet sein, die Restdauer einer aktuellen Lichtsignalphase bzw. deren Endzeitpunkt vorherzusagen. Im Vergleich zum Stand der Technik ist jedoch eine erweiterte zeitliche Vorausschau möglich. Insbesondere erlaubt die Erfindung bei einer aktuellen Grünphase die zeitliche Vorhersage von einer, mehreren oder allen der nachfolgenden Daten: Anfang der nächstfolgenden Rotphase, Ende der nächstfolgenden Rotphase, Anfang der nächstfolgenden Grünphase, Ende der nächstfolgenden Grünphase, Anfang und/oder Ende von weiteren folgenden Rot- bzw. Grünphasen. Insbesondere erlaubt die Erfindung bei einer aktuellen Rotphase die zeitliche Vorhersage von einer, mehreren oder allen der nachfolgenden Daten: Anfang der nächstfolgenden Grünphase, Ende der nächstfolgenden Grünphase, Anfang der nächstfolgenden Rotphase, Ende der nächstfolgenden Rotphase, Anfang und/oder Ende von weiteren folgenden Rot- bzw. Grünphasen. Die genannten Ausgestaltungen können auch vorteilhaft miteinander kombiniert werden.
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Die Erfindung eignet sich sowohl für eine verkehrsabhängig gesteuerte Lichtsignalanlage als auch für eine festzeitgesteuerte Lichtsignalanlage.
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Ein weiteres technisches Problem bei der zeitlichen Prädiktion von zukünftigen Lichtsignalphasen besteht darin, dass moderne Lichtsignalanlagen Steuerungslogiken aufweisen, die aufgrund einer Vielzahl von vor Ort erfassten Werten, die über Detektoren bzw. Sensoren der Lichtsignalanlage erfasst werden, die Umschaltung zwischen den Lichtsignalphasen steuern. Dies erschwert die zeitliche Vorhersage und bleibt bei bekannten Ansätzen unberücksichtigt. Dies kann bei modellbasierten Umsetzungen der Steuerungslogik der Lichtsignalanlage bis hin zu einer Variation von Steuerungsvariablen und damit zu bisher komplett unvorhersagbarem zeitlichen Verhalten der Lichtsignalanlage führen. Die genannte Aufgabe wird daher gemäß Anspruch 2 gelöst durch eine Prädiktionseinheit einer Lichtsignalanlage zur Verkehrssteuerung, wobei die Prädiktionseinheit dazu eingerichtet ist, den Anfang und/oder das Ende von Lichtsignalphasen des Typs Rot- und/oder Grünphase der Lichtsignalanlage zeitlich vorherzusagen, wobei die Prädiktionseinheit ein ablauffähiges Simulationsmodell der Steuerungslogik der realen Lichtsignalanlage aufweist und die Prädiktionseinheit zur Simulation der aktuellen und/oder folgenden Lichtsignalphasen mittels des ablauffähigen Simulationsmodells eingerichtet ist. Diese Ausführungsform der Erfindung kann auch mit der zuerst genannten Ausführungsform gemäß Anspruch 1 vorteilhaft kombiniert werden. Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch das ablauffähige Simulationsmodell eine umfassende Modellierung des Verhaltes der realen Lichtsignalanlage bzw. deren Steuerungslogik durchgeführt werden kann, so dass die Prädiktionseinheit sich ebenso verhält wie die reale Lichtsignalanlage, jedoch aufgrund eines beschleunigten Bearbeitungsablaufs, sozusagen in einem Zeitraffermodus, die von der Steuerungslogik der realen Lichtsignalanlage in Echtzeit durchgeführten Berechnungen erheblich schneller durchführt und daher eine zeitliche Vorhersage zukünftiger Lichtsignalphasen erlaubt. Auch die zeitliche Vorhersage der Restzeit der aktuellen Lichtsignalphase wird hierdurch verbessert. Zudem kann die Erfindung hierdurch auf einfache Weise an unterschiedlichste Lichtsignalanlagen und deren Steuerungslogiken adaptiert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Prädiktionseinheit eine Schnittstelle zur Steuerungseinheit einer realen Lichtsignalanlage auf und ist dazu eingerichtet, über die Schnittstelle Initialisierungsparameter und/oder Sensordaten, die in die Steuerungseinheit der realen Lichtsignalanlage eingespeist werden, von der realen Lichtsignalanlage zu empfangen. Durch die Möglichkeit der Übertragung von Initialisierungsparametern kann die Prädiktionseinheit in einen Startzustand gebracht werden, der dem aktuellen Zustand der Steuerungslogik der realen Lichtsignalanlage entspricht. Hierfür sind keine manuellen Einstellungen erforderlich. Vielmehr können die Initialisierungsparameter automatisch übertragen werden, so dass eine schnelle Initialisierung der Prädiktionseinheit möglich ist. Durch die Übertragung von Sensordaten, die in die Steuerungseinheit der realen Lichtsignalanlage eingespeist werden, stehen der Prädiktionseinheit die real ermittelten Sensordaten der realen Lichtsignalanlage zur Verfügung und können ebenfalls mitverarbeitet werden. Auch hierdurch wird die Genauigkeit der zeitlichen Vorhersage der Prädiktionseinheit weiter verbessert.
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Die von der realen Lichtsignalanlage zugeführten Initialisierungsdaten können z. B. ein aktuell laufendes Signalprogramm, eine Anlagensekunde zur Synchronisierung der Systemuhren, den aktuell laufenden Phasenübergang zwischen Lichtsignalphasen, aktuell wirksame Anmeldungen von Fahrzeugen des öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV) und sonstige aktuelle Sensordaten enthalten.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Prädiktionseinheit dazu eingerichtet, mit den über die Schnittstelle empfangenen Initialisierungsparametern von der realen Lichtsignalanlage das ablauffähige Simulationsmodell zu initialisieren und damit an die Steuerungslogik der realen Lichtsignalanlage anzupassen und/oder ein Vekehrsflusssimulationsmodul der Prädiktionseinheit zu initialisieren. Mit dem Verkehrsflusssimulationsmodell können in Abhängigkeit von bestimmten vom ablauffähigen Simulationsmodell zugeführten Daten simulierte zukünftige Sensordaten, wie sie voraussichtlich der Steuerungseinheit der realen Lichtsignalanlage als Eingangsgrößen zugeführt werden, erzeugt und dem ablauffähigen Simulationsmodell zugeführt werden. Auch hierdurch wird die Genauigkeit der zeitlichen Vorhersage der Prädiktionseinheit weiter verbessert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Prädiktionseinheit ein statistisches Auswertemodul auf, das dazu eingerichtet ist, die über die Schnittstelle empfangenen Sensordaten der realen Lichtsignalanlage auszuwerten und statistische, prädizierte Eingangsdaten für das ablauffähige Simulationsmodell zu bestimmen und diesem zuzuführen. Dies hat den Vorteil, dass die aktuell vorliegenden Sensordaten der realen Lichtsignalanlage in Folge der statistischen Auswertung auch für die Simulation zukünftiger Lichtsignalphasen herangezogen werden können, z. B. durch Bestimmung statistischer Häufigkeit in den Längen der Rot- und Grünphasen der Lichtsignalanlage. Hierbei können insbesondere unregelmäßige Ereignisse, die sich in den Sensordaten widerspiegeln, wie z. B. Tastenbetätigungen an Lichtsignalanlagen von Fußgängern, z. B. Blinden, berücksichtigt werden. Es kann ein Häufigkeitsmodell der tatsächlichen Anforderungen über den Tages- und Wochenverlauf erstellt werden. Die Anforderungen können gemäß ihrer tatsächlich beobachteten Häufigkeit in virtuelle, häufigkeitsbasierte zukünftige Anforderungen überführt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Prädiktionseinheit ein Verkehrsflusssimulationsmodul auf, das dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von vom ablauffähigen Simulationsmodell zugeführten Daten der im Simulationsmodell gerade simulierten zukünftigen Lichtsignalphase simulierte zukünftige Werte der Sensordaten der Art, wie sie in der Steuerungseinheit der realen Lichtsignalanlage eingespeist werden, zu erzeugen und dem ablauffähigen Simulationsmodell zuzuführen. Dies hat den Vorteil, dass über das Verkehrsflusssimulationsmodul der zukünftige Verkehrsfluss bereits prädiziert werden kann und hieraus die sich ergebenden zukünftigen Werte der Sensordaten, wie sie in die Steuereinheit der realen Lichtsignalanlage voraussichtlich eingespeist werden, ebenfalls vorbestimmt werden können. Hierdurch wird die Prädiktion durch das ablauffähige Simulationsmodell weiter verbessert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das ablauffähige Simulationsmodell eine Eingabeschnittstelle für Daten des öffentlichen Personennahverkehrs auf und ist zur Berücksichtigung empfangener Daten zur Bestimmung der Prädiktionsergebnisse eingerichtet. Über die Eingabeschnittstelle können z. B. Fahrplandaten des ÖPNV in das ablauffähige Simulationsmodell eingegeben werden, d. h. im Wesentlichen statische Daten der Abfahrt- und Ankunftszeiten. Alternativ oder zusätzlich können auch aktuelle Ist-Daten, die z. B. von der Betriebsleitstelle oder dem einzelnen ÖPNV-Fahrzeug übertragen werden, über die Eingabeschnittstelle eingegeben werden, wie z. B. aktuell aufgrund der Verkehrslage bestimmte Abfahrt- und Ankunftszeiten. Dies hat den Vorteil, dass der gesamte Fahrplan, d. h. auch zukünftige Abfahrts- und Ankunftszeiten von Fahrzeugen des ÖPNV, bei der Prädiktion berücksichtigt werden können. Hieraus können zukünftige ÖPNV-Anforderungen virtuell bestimmt und berücksichtigt werden. Zusätzlich können vom Verkehrsflusssimulationsmodul berechnete zukünftige ÖPNV-Anforderungen dem ablauffähigen Simulationsmodell zur Verfügung gestellt werden. Die Berücksichtigung aktueller Ist-Daten hat den Vorteil, dass auch Abweichungen zum Fahrplan in die Prädiktion mit einbezogen werden können, so dass die Prädiktionsergebnisse weiter verbessert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Prädiktionseinheit das ablauffähige Simulationsmodell und wenigstens ein weiteres Modul auf, das im Betrieb der Prädiktionseinheit Daten mit dem Simulationsmodell austauscht, wobei die Prädiktionseinheit einen gemeinsamen Simulationsschrittgeber aufweist, der einen gemeinsamen Verarbeitungstakt für das Simulationsmodell und das oder die weiteren Module vorgibt. Als weiteres Modul können insbesondere das zuvor genannte statistische Auswertemodul und/oder das Verkehrsflusssimulationsmodul vorgesehen sein. Durch den gemeinsamen Verarbeitungstakt sind alle damit versorgten Teile der Prädiktionseinheit synchronisiert, so dass die Simulation zukünftiger Zustände zwischen den einzelnen Teilen der Prädiktionseinheit koordiniert abläuft.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 9 gelöst durch eine Lichtsignalanlage mit einer Steuereinheit, bei der eine Prädiktionseinheit der zuvor beschriebenen Art vorgesehen ist. Die Prädiktionseinheit kann als separates Gerät vorgesehen sein oder mit der Steuereinheit baulich zusammengefasst sein.
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Die Prädiktionseinheit kann die Prädiktionsergebnisse, d. h. die Daten bezüglich der zeitlichen Vorhersage des Anfangs- und/oder des Endes einer Lichtsignalphase den Fahrzeugen des Straßenverkehrs z. B. über eine drahtlose Datenverbindung zur Verfügung stellen, z. B. über Verkehrsfunkdaten des Rundfunks, wie z. B. RDS- oder TMC-Signale, oder über andere Kommunikationsmittel wie ein zellulares Telefonnetz, wie z. B. das GSM-Netz oder Ad-hoc-Netze im unmittelbaren Kreuzungsbereich, wie z. B. verschiedene Ausprägungen von WLAN, insbesondere Car2X.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, insbesondere Programmcodemitteln, die auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sind, eingerichtet zur Durchführung der zeitlichen Vorhersage des Anfangs- und/oder des Endes einer Lichtsignalphase einer Lichtsignalanlage zur Verkehrssteuerung, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner der Prädiktionseinheit ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann insbesondere zur Durchführung der Simulationsschritte des ablauffähigen Simulationsmodells der zuvor beschriebenen Art ausgeführt sein, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner der Prädiktionseinheit ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine Prädiktionseinheit sowie eine Lichtsignalanlage zur Verkehrssteuerung und
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2 und 3: die zeitliche Vorhersage von Lichtsignalphasen.
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Die 1 zeigt eine Prädiktionseinheit 1 sowie eine Lichtsignalanlage 5 zur Verkehrssteuerung in schematischer Darstellung. Die Lichtsignalanlage 5 weist eine Steuereinheit 6 auf, in der in einer vorgegebenen Steuerungslogik, z. B. gemäß einem bestimmten Steuerprogramm in Softwareform, die Steuerung der Leuchten der Lichtsignalanlage durchgeführt wird. Der Steuereinheit 6 der realen Lichtsignalanlage 5 werden eine Vielzahl von Sensordaten 21 zugeführt, z. B. Signale von Betätigungstastern der Lichtsignalanlage (Blindentaster), Signale von Bewegungsmeldern, von in der Fahrbahn eingelassenen Induktionsschleifen oder über Funk empfangene (Vor-)Anmeldetelegramme von Fahrzeugen des straßengebundenen ÖPNV. Diese werden durch die Steuerungslogik der Steuereinheit 6 nach vorgegebenen Regeln verarbeitet. Die Aktivierung von BUESTRA-Systemen kann analog über Fahrplandaten/Ist-Daten des beteiligten Verkehrssystems (analog zu Schnittstelle 18) ausgeführt sein.
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Die Prädiktionseinheit 1 weist ein ablauffähiges Simulationsmodell 2 auf, das entsprechend der Steuerungslogik der realen Lichtsignalanlage ausgeführt ist und daher deren Verhalten simulieren kann. Im Gegensatz zur von der Steuereinheit 6 durchgeführten Steuerungslogik in Echtzeit kann die simulierte Steuerungslogik im Simulationsmodell 2 mit erhöhter Geschwindigkeit betrieben werden, da durch das Simulationsmodell 2 nicht direkt reale Aktuatoren wie die Leuchten der realen Lichtsignalanlage betätigt werden.
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Die Prädiktionseinheit 1 weist außerdem ein statistisches Auswertemodul 3 und ein Verkehrsflusssimulationsmodell 4 auf. Die Prädiktionseinheit 1 weist außerdem eine oder mehrere Schnittstellen 14, 15, 16 zu der realen Lichtsignalanlage 5 bzw. zu deren Steuereinheit 6 auf. Über die Schnittstellen 14, 15, 16 können der Prädiktionseinheit Daten der realen Lichtsignalanlage 5 übergeben werden.
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Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden dem statistischen Auswertemodul 3 über die Schnittstelle 14 Rohdaten 7 der Sensorwerte 21 zur statistischen Auswertung zugeführt. Über die Schnittstelle 15 werden dem Simulationsmodell 2 durch eine automatische Parameterübergabe Initialisierungsdaten 8 zugeführt, mit denen das Simulationsmodell 2 initialisiert werden kann und damit an den aktuellen Stand der Verarbeitung der Steuerungslogik der realen Lichtsignalanlage 5 angepasst werden kann. Über die Schnittstelle 16 werden dem Verkehrsflusssimulationsmodul 4 Initialisierungsdaten 9 der Verkehrsflusssimulation von der realen Lichtsignalanlage 5 übertragen. Auf diese Weise wird auf das Verkehrsflusssimulationsmodul 4 auf den aktuellen Stand der Verarbeitung der realen Lichtsignalanlage 5 gebracht. Eine manuelle Initialisierung erübrigt sich daher.
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Das Verkehrsflusssimulationsmodul 4 beinhaltet eine Verkehrsflusssimulation, z. B. durch entsprechende Software, mittels eines makroskopischen Modells der Verkehrsinfrastruktur der Umgebung der Lichtsignalanlage 5. Die Verkehrsinfrastruktur wird in der Verkehrsflusssimulation nachgebildet. Hierbei werden für die in der Realität vorhandenen Sensoren bzw. für deren Sensordaten 21 virtuelle Werte je nach aktuellem Simulationszeitpunkt des Simulationsmodells 2 generiert. Diese virtuellen Sensorwerte werden auf Grundlage des in der Vergangenheit beobachteten Verkehrsverhaltens und der erhaltenen Initialisierungsinformationen simuliert. Bei der Bestimmung der virtuellen Sensorwerte werden etwaige Änderungen des Schaltprogramms der Lichtsignalanlage 5 berücksichtigt. Zusätzlich können, sofern die Standorte von ÖPNV-Fahrzeugen bekannt sind, zukünftige Ankunftszeiten solcher Fahrzeuge an der Lichtsignalanlage 5 mit einer ÖPNV-Bevorrechtigung bestimmt werden. Vom aktuellen Standort des ÖPNV-Fahrzeugs kann auf der Grundlage der simulierten Verkehrsstärke eine Ankunftszeit des ÖPNV-Fahrzeugs prognostiziert werden. Dies hat eine besondere Bedeutung, weil die Reisezeiten im ÖPNV erheblich schwanken können. Zum berechneten Zeitpunkt werden die entsprechenden Daten der ÖPNV-Anforderung an das Simulationsmodell 2 übergeben, wie durch den Pfeil 12 dargestellt. Das Verkehrsflusssimulationsmodul 4 erhält von dem Simulationsmodell 2 Daten 13, die angeben, welche Lichtsignalphase bzw. welcher Phasenübergang vom Simulationsmodell 2 gerade berechnet wird. Das Verkehrsflusssimulationsmodul 4 übergibt dann virtuelle Sensordaten 11 an das Simulationsmodell 2.
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Das statistische Auswertemodul 3 bestimmt ein Häufigkeitsmodell sonstiger Anforderungen, z. B. Anforderungen von Fußgängern, die über Tasten der Lichtsignalanlage ausgelöst werden. Nach Wochentag und Tageszeit können hierfür die Häufigkeiten ermittelt werden und entsprechende virtuelle Schaltbefehle generiert werden. Solche virtuellen Anforderungen 10 werden vom statistischen Auswertemodul 3 an das Simulationsmodell 2 übergeben.
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Es kann außerdem eine Schnittstelle oder sonstige Datenverbindung 25 zwischen dem statistischen Auswertemodul 3 und dem Verkehrsflusssimulationsmodul 4 vorgesehen sein, um einen Datenaustausch zwischen diesen Modulen zu ermöglichen. Hierdurch können im statistischen Auswertemodul 3 z. B. Informationen über Fahrzeuge in der Nachbarschaft, d. h. an benachbarten Ampelkreuzungen, und deren Verhalten berücksichtigt werden.
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Das statistische Auswertemodul 3 kann außerdem über eine Schnittstelle 23 mit weiteren externen Daten 24 versorgt werden, insbesondere mit statistisch auswertbaren Daten wie z. B. verarbeitete Daten konventioneller Sensorik von benachbarten Knoten oder Floating Car Data oder zirkulierende Mobilgeräte (nomadic devices).
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Zusätzlich können dem Simulationsmodell 2 über eine Schnittstelle 18 Daten 20 des öffentlichen Personennahverkehrs zugeführt werden. Die Daten können z. B. Fahrplandaten des ÖPNV und/oder aktuelle Ist-Daten sein, die z. B. von der Betriebsleitstelle oder dem einzelnen ÖPNV-Fahrzeug übertragen werden. Die Simulation durch das Simulationsmodell 2 berücksichtigt dann auch solche Daten, so dass die zeitliche Vorhersage der Lichtsignalphasen weiter verbessert wird.
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Die von dem Simulationsmodell 2 bestimmte Vorhersage über das Ende einer aktuellen Lichtsignalphase oder den Anfang oder das Ende zukünftiger Lichtsignalphasen werden über eine Schnittstelle 17 als Ausgangsdaten 19 abgegeben und z. B. über eine Funkübertragung an Fahrzeuge des Straßenverkehrs oder andere Verkehrsteilnehmer übertragen.
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Zur Erzeugung eines gleichen, synchronen Simulationstakts werden das Simulationsmodell 2, das statistische Auswertemodul 3 und das Verkehrsflusssimulationsmodul 4 von einem gemeinsamen Simulationsschrittgeber 22 gesteuert, der einen gemeinsamen Verarbeitungstakt für die damit verbundenen Module 2, 3, 4, vorgibt. Der Verarbeitungstakt des Simulationsschrittgebers 22 kann insbesondere auch zeitlich mit der Steuerungslogik der Lichtsignalanlage synchronisiert sein, z. B. über synchronisierte Zeitstempel von Simulationsschrittgeber und Lichtsignalanlage.
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Die 2 zeigt beispielhaft den zeitlichen Ablauf verschiedener Lichtsignalphasen, wobei eine aktuelle Grünphase Gn, zukünftige Grünphasen Gn + 1, Gn + 2 und Gn + 3 sowie eine zukünftige Rotphase Rn und weitere folgende Rotphasen Rn + 1, Rn + 2 und Rn + 3 dargestellt sind. Durch die Pfeile ist in der 2 beispielhaft wiedergegeben, wie zu einem bestimmten Zeitpunkt einer aktuellen Grünphase Gn Anfangs- und Endzeitpunkte zukünftiger Grünphasen Gn + 1, Gn + 2 und Gn + 3 vorhergesagt werden. Wie erkennbar ist, erlaubt die Erfindung damit eine ziemlich weitgehende zeitliche Vorhersage des zukünftigen Verhaltens der Lichtsignalanlage. Dies kann insbesondere auch von Navigationssystemen in Fahrzeugen dafür verwendet werden, gegebenenfalls einer bestimmten Lichtsignalanlage auszuweichen, wenn eine nahegelegene Alternativroute verfügbar ist, bei der entweder keine Lichtsignalanlage vorhanden ist oder deren Lichtsignalanlage nach dem aktuellen Verkehrsgeschehen eine günstigere Weiterfahrt ermöglicht.
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In der 3 ist anhand der Pfeile 30, 31, 32 eine weitere Möglichkeit der Vorhersage bestimmter Zeitpunkte von Lichtsignalphasen ausgehend von einer aktuellen Grünphase Gn dargestellt. Durch den gestrichelt wiedergegebenen Pfeil 30 wird dargestellt, dass auch bei der vorliegenden Erfindung eine Vorhersage des Endes der aktuellen Grünphase oder auch der aktuellen Rotphase durchgeführt werden kann, wie dies im Stand der Technik bereits vorgeschlagen wird. Darüber hinausgehend erlaubt die Erfindung aber auch die Bestimmung des Anfangs der nächsten Lichtsignalphase anderen Typs, z. B. bei einer Grünphase den Beginn der nächsten Rotphase Rn (Pfeil 31) oder des Endes der nächsten Rotphase Rn (Pfeil 32).
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Die übrigen in der 3 dargestellten Pfeile, die von der Rotphase Rn ausgehen, zeigen analog zur 2 die Bestimmung des Anfangs- und/oder des Endes zukünftiger Lichtsignalphasen gleichen Typs, wobei von einer aktuellen Rotphase Rn ausgegangen wird. Ausgehend von der Rotphase Rn kann der Anfang und/oder das Ende zukünftige Rotphasen Rn + 1, Rn + 2 und Rn + 3 zeitlich vorhergesagt werden.
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Die Lücken zwischen den Grün- und Rotphasen in den 2 und 3 können z. B. Gelbphasen sein.
