DE19725556A1 - Method and device for predicting traffic conditions - Google Patents
Method and device for predicting traffic conditionsInfo
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- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
- G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
- G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prognose des Verkehrszustandes aufgrund von durch Detektoren erfaßten, den aktuellen Verkehrszustand betreffenden Detektionsdaten, welche von den Detektoren gemäß einem eingestellten oder einstellbaren Meldeverhalten an eine Zentrale übermittelt werden.The invention relates to a method and a device for forecasting the Traffic condition based on the current detected by detectors Detection data relating to the traffic condition, which are determined by the detectors a set or adjustable reporting behavior transmitted to a control center will.
Aus "Adolf May, "Traffic Flow Fundamentals", Eastwood Cliffs 1990" ist ein Verfahren zur Verkehrsanalyse und Verkehrsprognose aufgrund von von stationären Erfassungseinrichtungen gelieferten und damit punktbezogenen Daten wie der lokalen Geschwindigkeit oder der Verkehrsstärke bekannt.From "Adolf May," Traffic Flow Fundamentals ", Eastwood Cliffs 1990" is a procedure for traffic analysis and traffic forecast based on stationary Detection devices supplied and thus point-related data such as the known local speed or traffic volume.
Ein derartiges Verfahren ist jedoch sehr rechenintensiv. Insbesondere ist es zur Verarbeitung von Daten von mobilen Erfassungseinrichtungen nicht geeignet. Die numerische Lösung von Differentialgleichungen, Intervalarithmetik oder sogar die Modellierung des Verhaltens einzelner Fahrzeuge wären erforderlich. Hiervon ausgehend ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines zur Prognose des Verkehrszustandes insbesondere aufgrund von durch mobile Erfassungseinrichtungen ("floating cars") ermittelten Verkehrsdaten geeigneten, effizienten Verfahrens und einer Vorrichtung hierzu.However, such a method is very computationally intensive. In particular, it is for Processing of data from mobile recording devices is not suitable. The numerical solution of differential equations, interval arithmetic or even the Modeling the behavior of individual vehicles would be required. Of that starting from the object of the present invention is to create a Prediction of the state of the traffic, in particular based on that of mobile Detection devices ("floating cars") determined suitable traffic data efficient method and a device for this.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch 1 und eine Zentrale nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch 16 gelöst. The task is accomplished through a procedure according to the independent Process claim 1 and a center according to the independent Device claim 16 solved.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert im Grunde auf der Zuweisung von Phasen zu Kanten oder Kantenabschnitten des Verkehrsnetzes, wobei eine Prognose des Verkehrszustandes aufgrund der Berechnung der Bewegung dieser Phasen im Verkehrsnetz erstellt wird. Dabei werden als Kanten jeweils zwischen zwei Kreuzungen oder Einmündungen befindliche Abschnitte einer Straße, als Kantenabschnitte Teile von Kanten und als Knoten Kreuzungen, Abfahrten und Einmündungen bezeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet sehr effizient. Es liefert bei relativ geringer Rechenleistung gute Ergebnisse aufgrund von Daten von mobilen Erfassungseinrichtungen (= "FCD = floating car data"), kann aber auch sehr effizient Daten von stationären, beispielsweise neben einer Straße montierten Detektoren und/oder eine vorhandene, vorzugsweise dynamische OD-Matrix (origin destination-matrix), welche angibt, wieviele Fahrzeuge von welchem Ausgangsort wann zu welchem Ziel fahren, zur Prognose verwenden.The method according to the invention is basically based on the allocation of phases to edges or edge sections of the transport network, with a forecast of the Traffic condition based on the calculation of the movement of these phases in the Traffic network is created. The edges are between two Sections of a road, intersections or junctions, as Edge sections parts of edges and as nodes intersections, descents and Confluence. The method according to the invention works very efficiently. It delivers good results based on data from mobile recording devices (= "FCD = floating car data"), but can also be very efficient data from stationary, for example, mounted next to a road Detectors and / or an existing, preferably dynamic OD matrix (origin destination matrix), which indicates how many vehicles from which point of departure use when to what destination, use for forecasting.
Die vom erfindungsgemäßen Verkehrszustands-Prognoseverfahren verwendeten Phasen beschreiben mit diskreten Werten den Verkehrszustand in einer Kante oder einem Kantenabschnitt zu einem bestimmten Zeitpunkt. Eine Phase kann dabei im einfachsten, die gröbste Quantisierung aufweisenden Fall binär (also "frei", "gestaut") beschrieben werden. Eine Phasenbeschreibung mit höherer Auflösung, insbesondere in fünf Stufen (z. B. "frei", "lebhaft", "dicht", "zäh", "gestaut") ist ebenfalls möglich. Dabei wird zweckmäßig angenommen, daß jede Phase ihren Zustand (z. B. "frei") zeitlich unverändert beibehält. Zur Prognose des künftigen Verkehrszustandes wird die Geschwindigkeit der Bewegung der Phasengrenzen berechnet. Dabei entspricht eine vordere Phasengrenze z. B. einem Stauanfang und eine hintere Phasengrenze einem Stauende.The traffic state forecasting method used by the invention Phases describe the traffic condition in an edge or with discrete values an edge section at a certain time. A phase can be simplest case with the coarsest quantization binary (ie "free", "jammed") to be discribed. A phase description with higher resolution, in particular in five stages (e.g. "free", "lively", "dense", "tough", "jammed") is also possible. It is appropriately assumed that each phase has its state (e.g. "free") retained unchanged in time. The forecast of the future traffic condition is the speed of movement of the phase boundaries is calculated. This corresponds to a front phase boundary z. B. a traffic jam start and a rear phase boundary a traffic jam end.
Wenn sich die vordere Phasengrenze und die hintere Phasengrenze einer Phase (also Stauanfang und Stauende oder umgekehrt) mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegen, verändert sich die Größe einer Phase. Phasen können somit größer oder kleiner, im Extremfall bis zur Länge Null, werden. Somit kann erfindungsgemäß auch die Veränderung der Größen von Phasen zur Prognose des zukünftigen Verkehrszustandes verwendet werden.If the front phase boundary and the rear phase boundary of a phase (i.e. traffic jam start and traffic jam end or vice versa) with different Moving speed changes the size of a phase. Phases thus become larger or smaller, in extreme cases up to zero length. So can according to the invention also the change in the sizes of phases for forecasting the future traffic conditions can be used.
Die aktuelle Verkehrssituation wird zweckmäßig durch disjunkte, das Verkehrsnetz vollständig überdeckende Phasen beschrieben, um eine Verkehrszustandsprognose des Gesamtnetzes zu ermöglichen. Dabei wird vorzugsweise in Kanten oder Kantenabschnitten, in welchen, beispielsweise weil sich keine Fahrzeuge in dieser Kante befinden, keine aktuellen Detektionsdaten vorliegen, die Phase als "frei" oder entsprechend der letzten Detektionsdaten aus diesem Abschnitt angenommen, um eine vollständige, aktuelle Verkehrszustandsbeschreibung zu erhalten und eine vollständige Verkehrszustandsprognose zu erlauben, da diese Annahme die mit der höchsten Wahrscheinlichkeit zutreffende ist.The current traffic situation is appropriately disjoint, the traffic network completely overlapping phases described to a traffic condition forecast of the entire network. It is preferably in edges or Edge sections, in which, for example, because there are no vehicles in this Edge, there are no current detection data, the phase as "free" or according to the latest detection data from this section assumed to to receive a complete, current description of the traffic condition and one to allow complete traffic state forecasting, since this assumption is the same as that of the is most likely true.
Die Berechnung der zur Prognose zu verwendenden Phasengrenzengeschwindig
keiten jeder Phase können in Abhängigkeit von der Art der vorliegenden Daten nach
den folgenden Verfahren berechnet werden:
Wenn nur Detektionsdaten von im Verkehr mitschwimmenden Detektoren vorliegen,
erfolgt nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Berechnung der Phasengrenzen
geschwindigkeiten der Phasen aufgrund der aktuellen Detektionsdaten und der
vorherigen Detektionsdaten z. B. durch lineare Regression. Es ist möglich, zu zwei
Zeitpunkten den Ort einer Phasengrenze zu bestimmen und aus Ort und Zeit die
Phasengrenzengeschwindigkeit zu bestimmen.Depending on the type of data available, the calculation of the phase boundary speeds to be used for the forecast of each phase can be calculated using the following methods:
If there are only detection data from detectors floating in traffic, the phase boundary speeds of the phases are calculated according to an embodiment of the invention on the basis of the current detection data and the previous detection data, e.g. B. by linear regression. It is possible to determine the location of a phase boundary at two points in time and to determine the phase boundary velocity from location and time.
Ferner ist es möglich, die Detektionsdaten von stationären Detektoren zumindest in bestimmten Ortsbereichen zur Berechnung der Phasengrenzengeschwindigkeit zu verwenden. Dies erfordert relativ geringe Rechenleistung. Dabei wird eine Phasengrenzengeschwindigkeit zweckmäßig als Quotient aus der Differenz des Zuflusses und Abflusses an der Phasengrenze und aus der Differenz der Dichten vor und hinter der Phasengrenze (v = ΔΦ/Δρ) berechnet. Dabei können die Flüsse (Einheit: Fahrzeuge pro Zeit) vor und hinter der Phasengrenze direkt den von einer stationären Detektionseinrichtung gelieferten Detektionsdaten entnommen werden. Die Dichtedifferenz an der Phasengrenze kann mit Hilfe der lokalen Approximation: "Fluß = Dichte.mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit" (Φ = ρ.u) gewonnen werden.Furthermore, it is possible to record the detection data from stationary detectors at least in certain local areas for the calculation of the phase boundary speed use. This requires relatively little computing power. Doing so Phase boundary speed expediently as a quotient from the difference of Inflow and outflow at the phase boundary and from the difference in densities before and calculated behind the phase boundary (v = ΔΦ / Δρ). The rivers can (Unit: vehicles per time) in front of and behind the phase boundary directly that of one Detection data supplied stationary detection device are taken. Using the local approximation, the density difference at the phase boundary can be: "Flow = density. Average vehicle speed" (Φ = ρ.u) can be obtained.
Flüsse (Φ) werden zweckmäßig aus FCD geschätzt, stationär gemessen oder aus einer mit unabhängigen Methoden geschätzten, vorzugsweise dynamischen OD-Ma trix (origin-destination-matrix = Matrix, die angibt, wann wieviele Fahrzeuge von welchem Anfang zu welchem Ziel fahren) erhalten. Rivers (Φ) are appropriately estimated from FCD, measured stationary or from a preferably dynamic OD-Ma estimated by independent methods trix (origin-destination-matrix = matrix that specifies when and how many vehicles from which start to which destination).
Der Verkehrszustand in Kantenabschnitten, in welche Phasengrenzen nur entlang einer Kante eintreten, also in Kantenabschnitten, in welche keine Phasen über einen Knoten (= Kreuzung, Einmündung) hinweg eintreten, wird zweckmäßig aufgrund der Phasengrenzengeschwindigkeiten berechnet. Dabei wird vorzugsweise für jede Phasengrenze aufgrund ihres aktuellen Ortes und ihrer Phasengrenzengeschwindig keit ihr Ort zum Prognosezeitpunkt berechnet und den Kantenabschnitten zwischen Phasenanfang und Phasenende zum Prognosezeitpunkt der Phasenzustand dieser Phase zugewiesen.The traffic condition in edge sections, in which phase boundaries only along enter an edge, i.e. in edge sections in which no phases over one Entering nodes (= intersection, confluence) is advisable due to the Phase boundary speeds calculated. It is preferred for each Phase boundary due to their current location and phase boundaries their location at the time of the forecast and the edge sections between Phase start and phase end at the time of the forecast of the phase state of this Phase assigned.
Wenn aufgrund des prognostizierten Ortes einer Phasengrenze festgestellt wird, daß sich eine Phase über einen Knoten hinweg, also über das Ende einer Kante hinaus ausbreitet, werden die Phasengrenzengeschwindigkeiten der sich aus dieser Phase ergebenden Teil-Phasen in den anderen an diesem Knoten anliegenden Kanten aufgrund der Phasengeschwindigkeit der sich über den Knoten ausbreitenden Phase vor dem Knoten und jeweils dem Fluß in einer am Knoten anliegenden Kante bei Stau und ohne Stau berechnet. Dies ermöglicht eine realistische Stauausbreitungsprognose über einen Knoten hinweg durch Einbeziehung der Flüsse im Knoten bei Stau und ohne Stau. Zweckmäßig wird dabei die Phasengrenzengeschwindigkeit in einer Kante aus dem Quotient aus der Differenz der Flüsse in dieser Kante mit und ohne Stau und der Differenz des Verhältnisses des Flusses in der Kante ohne Stau zur Geschwindigkeit in der Kante ohne Stau und dem Verhältnis des Flusses in der Kante bei Stau und der Geschwindigkeit in der Kante ohne Stau berechnet, wobei zweckmäßig die Geschwindigkeit in der Kante bei Stau angenommen wird als Minimum aus der Geschwindigkeit der Fahrzeuge bei Stau in der Kante, aus welcher sich eine Phase über den Knoten hinweg ausbreitet und der Hälfte des Produkts aus der Fahrzeuggeschwindigkeit in der Kante und dem Verhältnis der Summe der vom Knoten abfließenden zur Summe der zum Knoten zufließenden Flüsse. Ferner wird zweckmäßig für den Fluß in einer Kante bei Stau das Produkt aus dem Fluß in der Kante ohne Stau und dem Verhältnis der Summe der vom Knoten abfließenden Flüsse zur Summe der zum Knoten zufließenden Flüsse verwendet.If it is determined based on the predicted location of a phase boundary that a phase across a node, i.e. beyond the end of an edge spreads, the phase boundary velocities resulting from this phase resulting partial phases in the other edges adjacent to this node due to the phase velocity of the phase spreading over the node in front of the node and in each case the river in an edge adjacent to the node in the event of traffic jams and calculated without traffic jam. This enables realistic Traffic jam spread forecast across a node by including rivers in the node with traffic jam and without traffic jam. This is useful Phase boundary speed in an edge from the quotient from the difference of the rivers in this edge with and without congestion and the difference in the ratio of the Flow in the ridge without congestion to the speed in the ridge without congestion and that Ratio of the flow in the edge in traffic jams and the speed in the edge calculated without traffic jam, where appropriate the speed in the edge in traffic jam is assumed as a minimum from the speed of the vehicles in a traffic jam the edge from which a phase spreads over the node and the Half of the product of the vehicle speed in the edge and that Ratio of the sum of the outflows from the node to the sum of those to the node inflowing rivers. It is also useful for the flow in an edge in a traffic jam the product of the river in the edge without congestion and the ratio of the sum of the flows flowing from the node to the sum of the flows flowing to the node Rivers used.
Damit läßt sich aus den vorhandenen Größen realitätsnah die jeweilige Phasengrenzengeschwindigkeit, also beispielsweise die Geschwindigkeit der Fortbewegung eines Stauendes, hinter einem Knoten berechnen. Die Position einer Phasengrenze zum Prognosezeitpunkt ergibt sich aus dem Produkt der Phasengrenzengeschwindigkeit und der Zeit zwischen jetzt und dem Prognosezeitpunkt. Den Kantenabschnitten, welche räumlich zwischen den beiden prognostizierten Phasengrenzen einer Phase liegen, wird die jeweilige Phase ("frei" oder "gestaut" etc.) zugewiesen, was eine einfache und effiziente Prognose von Phasen von Kantenabschnitten bei Phasenausbreitungen über Knoten hinweg ermöglicht.This allows the respective sizes to be realistically determined from the available sizes Phase boundary speed, for example the speed of the Locomotion of a traffic jam, calculate behind a node. The position of a The phase boundary at the time of the forecast results from the product of Phase boundary speed and the time between now and that Time of forecast. The edge sections, which are spatially between the two predicted phase limits of a phase, the respective phase ("free" or "jammed" etc.) which is a simple and efficient forecast of Phases of edge sections in phase propagation across nodes enables.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei zeigtFurther features and advantages of the invention result from the following Description of an embodiment with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 schematisch eine in mehrere Kantenabschnitte unterteilte Straße mit darauf fahrenden Fahrzeugen zum jetzigen und zum Prognosezeitpunkt, Fig. 1 shows schematically a sectioned into a plurality of edge portions with road vehicles driving on it, at the present and forecast time,
Fig. 2 ebenfalls eine Straße zum jetzigen und zum Prognosezeitpunkt, wobei sich die jetzige Stauphase vergrößert, Fig. 2 is also a road at the present and the prediction time, whereby the current storage period is increased,
Fig. 3 schematisch eine Kreuzung, über welche hinweg in ihre Zuflüsse sich ein Stau zurückstaut, Fig. 3 shows schematically a cross over which a jam backing up into its tributaries,
Fig. 4 als Flußdiagramm ein Beispiel der Berechnung des Phasenzustandes eines Verkehrsnetzes in Abhängigkeit von der Art der vorliegenden Detektionsdaten und Fig. 4 is a flow chart an example of the calculation of the phase state of a traffic network depending on the type of detection data and
Fig. 5 als Blockschaltbild eine Verkehrsüberwachungszentrale, ein Fahrzeug und deren Kommunikation. Fig. 5 as a block diagram a traffic control center, a vehicle and its communication.
Fig. 1 zeigt eine Straße 1, auf welcher sich in Richtung des mit uFahrzeug bezeichneten Pfeiles Fahrzeuge A, B, C, D, E, F, G fortbewegen. Im folgenden werden Kreuzungen und Einmündungen von Straßen als Knoten und zwischen zwei Knoten befindliche Teile von Straßen als Kanten bezeichnet. Entsprechend wird in Fig. 1 der zwischen zwei nicht dargestellten Knoten befindliche Abschnitt einer Straße 1 als Kante k1 bezeichnet. Zur weiteren Unterteilung kann eine Kante k1 in Kantenabschnitte a1, a2, a3 unterteilt sein. Fig. 1 shows a road 1, on which move in the direction of the arrow denoted by u vehicle vehicles A, B, C, D, E, F, G. In the following, intersections and junctions of roads are called nodes and parts of roads between two nodes are called edges. Correspondingly, the section of a road 1 located between two nodes (not shown ) is designated as edge k 1 in FIG. 1. For further subdivision, an edge k 1 can be divided into edge sections a 1 , a 2 , a 3 .
Aus der in Fig. 1 oben für den jetzigen Zeitpunkt beispielhaft für die Kante 1 dargestellten Verkehrssituation soll für einen künftigen Zeitpunkt eine Prognose der in Fig. 1 unten beispielhaft für die Kante 1 dargestellten Verkehrssituation erfolgen. Dazu wird der aktuelle, in Fig. 1 oben beispielhaft für die Kante 1 dargestellte Verkehrszustand aufgrund von durch Detektoren erfaßten Detektionsdaten in einer Zentrale in Form von das Verkehrsnetz überdeckenden, jeweils den Stauzustand in einer Kante repräsentierenden Verkehrsphasen bestimmt und für einen künftigen Zeitpunkt eine Beschreibung des Verkehrszustandes des Verkehrsnetzes durch Berechnung der Bewegungen und damit der zukünftigen Positionen sowie überdies der Größenveränderungen der Verkehrsphasen prognostiziert.From the traffic situation shown at the top in FIG. 1 for the current time as an example for the edge 1 , a forecast of the traffic situation shown as an example for the edge 1 in FIG. 1 below is to be made for a future time. For this purpose, the current traffic condition, shown as an example for edge 1 in FIG. 1 above, is determined on the basis of detection data detected by detectors in a control center in the form of traffic phases covering the traffic network, each representing the traffic jam condition in an edge, and a description of the traffic condition for a future point in time Traffic state of the traffic network is predicted by calculating the movements and thus the future positions as well as the size changes of the traffic phases.
Dabei können Detektionsdaten über den aktuellen Verkehrszustand durch mobile Detektoren und/oder stationäre Detektoren gemessen werden. In jedem Fall ist die Art der vorliegenden Daten orts- und zeitabhängig. Als mobile Detektoren können alle oder einige Fahrzeuge eingesetzt werden, wobei in Fig. 1 oben beispielhaft die Fahrzeuge A, B, C und D jeweils mit einer Antenne 2 ausgestattet sind, von welcher Verkehrsdaten, insbesondere die über den Geschwindigkeitsmesser eines Fahrzeuges erfaßbare Fahrzeuggeschwindigkeit uFahrzeug und auch eine z. B. über GPS (global processioning system) erfaßbare Position an eine hier nicht dargestellte Zentrale, z. B. in regelmäßigen Zeitabständen, zu bestimmten Zeiten, auf Anfrage durch die Zentrale und/oder bei bestimmten Ereignissen, wie Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Veränderung der Geschwindigkeitsvarianz übertragen werden. Da die Detektoren bei diesem Verfahren mit den Fahrzeugen, in welchen sie angeordnet sind, im Verkehr mitschwimmen, werden die mit diesem Verfahren erhaltenen Daten auch als FCD (floating car data) bezeichnet. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, durch über oder neben einer Straße angeordnete stationäre Detektoren 3 Detektionsdaten zu erhalten.Detection data about the current traffic condition can be measured by mobile detectors and / or stationary detectors. In any case, the type of data available depends on location and time. All or some vehicles can be used as mobile detectors, vehicles A, B, C and D, for example in FIG. 1 above, each being equipped with an antenna 2 , from which traffic data, in particular the vehicle speed u vehicle that can be detected via the speedometer of a vehicle and also a z. B. via GPS (global processioning system) detectable position to a center, not shown here, for. B. at regular intervals, at certain times, on request by the control center and / or in certain events, such as reducing the vehicle speed or changing the speed variance. Since the detectors in this method swim with the vehicles in which they are arranged in traffic, the data obtained with this method are also referred to as FCD (floating car data). Alternatively or additionally, it is possible to obtain 3 detection data by means of stationary detectors arranged above or next to a street.
Es hängt von der Art der gewählten Detektion ab, welche Art von Daten erhalten werden. Durch mobile Detektoren werden in der Regel Daten (FCD) über die Geschwindigkeit uFahrzeug und die Position PosFahrzeug unmittelbar erhalten. Stationäre Detektoren 3 liefern punktbezogen, also für einen bestimmten Punkt an einer Kante den aktuellen Fluß Φ und können, falls sie mit Geschwindigkeitsmeßeinrichtungen ausgestattet sind, überdies die lokale Fahrzeuggeschwindigkeit messen. The type of data obtained depends on the type of detection selected. By mobile detectors in the control data (FCD) are the velocity u vehicle and directly obtain the position pos vehicle. Stationary detectors 3 deliver the current flow bezogen in a point-related manner, that is to say for a specific point on an edge, and, if they are equipped with speed measuring devices, can also measure the local vehicle speed.
Aufgrund der Detektionsdaten wird nun abschnittsweise für Kanten oder Kantenabschnitte eine zugeordnete Phase definiert. Eine Phase kann bei einer binären Quantifizierung den Wert "frei" oder "gestaut" aufweisen. Bei einer 5-fachen Unterteilung können einer Phase beispielsweise die Werte "frei", "lebhaft", "dicht", "zäh", "gestaut" zugewiesen werden. Auch jede andere Quantifizierung ist möglich.On the basis of the detection data, sections for edges or Edge sections defined an assigned phase. A phase can be with a binary quantification have the value "free" or "jammed". At a 5-fold Subdivisions can include the values "free", "lively", "dense", "tough", "jammed" can be assigned. Any other quantification is also possible.
Aus von mobilen Detektoren 2 gewonnenen Detektionsdaten kann die Phase in einer Kante oder einem Kantenabschnitt, in welchem sich diese Detektoren befinden, beispielsweise aufgrund der mittleren Geschwindigkeit der detektierenden Fahrzeuge bestimmt werden. Eventuell kann die Geschwindigkeitsvarianz insbesondere zur genauen Phasenunterteilung herangezogen werden. So kann einem Kantenabschnitt, in welchem sich die Fahrzeuge mit hoher Geschwindigkeit (und eventuell geringer zeitlicher Geschwindigkeitsschwankung) fortbewegen, die Phase "frei" zugeordnet werden und einem Kantenabschnitt, in welchem sich die Fahrzeuge mit niedriger Geschwindigkeit (und eventuell relativ hoher zeitlicher Geschwindigkeitsschwankung) fortbewegen, die Phase "gestaut" zugeordnet werden. Bei mehr als binärer Phasen-Quan tifizierung ist es möglich, im durch Geschwindigkeit und Varianz der in einer Kante sich fortbewegenden Fahrzeuge aufgespannten Parameterraum geeignete Zustandsgrenzen zu definieren, welche von den hier diskutierten Phasengrenzen zu unterscheiden sind.The phase in an edge or an edge section in which these detectors are located can be determined from detection data obtained by mobile detectors 2 , for example on the basis of the average speed of the detecting vehicles. The speed variance can possibly be used in particular for precise phase division. Thus, an edge section in which the vehicles are traveling at high speed (and possibly a low temporal fluctuation in speed) can be assigned the phase “freely” and an edge section in which the vehicles are traveling at low speed (and possibly a relatively high temporal fluctuation in speed) assigned to the "jammed" phase. With more than binary phase quantification, it is possible to define suitable state limits in the parameter space spanned by the speed and variance of the vehicles traveling in an edge, which are to be distinguished from the phase limits discussed here.
In Fig. 1 ergibt sich beispielsweise, daß im linken Kantenabschnitt a1 sich das Fahrzeug A mit relativ hoher Geschwindigkeit (und eventuell niedriger Geschwindigkeitsschwankung) fortbewegt, so daß aufgrund der vom Fahrzeug A über die Antenne 2 an eine Zentrale gesendeten Daten in der Zentrale dem Kantenabschnitt a1 die Phase "frei" zugeordnet werden kann. Im Kantenabschnitt a2 ist zu vermuten, daß sich die Fahrzeuge B, C, D, E und F mit niedrigerer Geschwindigkeit (und höheren Geschwindigkeitsschwankungen) fortbewegen. Demgemäß ist zu erwarten, daß die mit einer Antenne 2 ausgestatteten Fahrzeuge B, C, D an eine Zentrale relativ niedrige Geschwindigkeit (und eventuell hohe Geschwindigkeitsschwankungen) melden. Die Zentrale würde demgemäß dem Kantenabschnitt a2 die Phase "gestaut" zuordnen. In Fig. 1 results, for example, that in the left edge section a 1 , the vehicle A is moving at a relatively high speed (and possibly low speed fluctuation), so that due to the data sent from the vehicle A via the antenna 2 to a control center, the control center Edge section a 1 the phase "free" can be assigned. In the edge section a 2 it can be assumed that the vehicles B, C, D, E and F move at lower speeds (and higher speed fluctuations). Accordingly, it can be expected that the vehicles B, C, D equipped with an antenna 2 report a relatively low speed (and possibly high speed fluctuations) to a control center. The center would accordingly assign the phase section " 2 " to the edge section.
Im Kantenabschnitt 3 befindet sich nur das Fahrzeug G, welches jedoch nicht mit einer Antenne 2 ausgestattet ist, also keine Detektionsdaten an eine hier nicht gezeigte Zentrale übersendet. Also wird es bis zur späteren Detektion durch eine stationäre Detektionseinrichtung 3 nicht erfaßt. Deshalb nimmt die Zentrale z. B. den Fall an, nämlich daß sich im Kantenabschnitt a3 nur wenige Fahrzeuge oder kein Fahrzeug befindet und ordnet diesem Kantenabschnitt a3 den Phasenzustand "frei" zu. Alternativ ist es möglich, einem Kantenabschnitt oder einer Kante die Phase aufgrund der letzten gemessenen Detektionsdaten zuzuordnen.In the edge section 3 there is only the vehicle G, which, however, is not equipped with an antenna 2, that is to say does not transmit any detection data to a center (not shown here). It is therefore not detected by a stationary detection device 3 until later detection. Therefore, the headquarters takes z. B. the case, namely that there is only a few vehicles or no vehicle in the edge section a 3 and assigns this edge section a 3 to the phase state "free". Alternatively, it is possible to assign the phase to an edge section or an edge on the basis of the last measured detection data.
Im oben ausgeführten Beispiel wurden festen Kantenabschnitten gleicher Länge auf einer Kante jeweils Phasen zugeordnet. Ferner ist es möglich, entlang einer Kante mit beliebiger Auflösung Phasen unterschiedlicher Länge zu definieren, indem beispielsweise zwischen zwei um mehr als einen Schwellwert beabstandeten Fahrzeugen die Phase "frei" angenommen wird und entlang einer beliebig langen Fahrzeugkolonne die Phase "Stau" angenommen wird.In the example given above, fixed edge sections of the same length were used phases are assigned to an edge. It is also possible to use along an edge any resolution to define phases of different lengths by for example between two spaced apart by more than one threshold Vehicles the phase "free" is assumed and along any length Vehicle column the "traffic jam" phase is adopted.
Mangels vollständiger Daten kann auch das Alter der letzten Messung in einem bestimmten Streckenabschnitt ein Kriterium sein, dort den Zustand "frei" anzunehmen. In der Regel stehen Daten nur von einem kleinen Teil der Fahrzeuge zur Verfügung.In the absence of complete data, the age of the last measurement in one can certain section of the route can be a criterion, there the status "free" to assume. As a rule, data is only available from a small part of the vehicles to disposal.
Aufgrund des in Fig. 1 oben dargestellten aktuellen Verkehrszustandes des Verkehrsnetzes soll nun eine Prognose berechnet werden, wie in Fig. 1 unten dargestellt.On the basis of the current traffic state of the traffic network shown at the top in FIG. 1, a forecast is now to be calculated, as shown in FIG. 1 below.
Zur Prognose wird die erwartete Bewegung der Phasengrenzen jeder Phase innerhalb des Verkehrsnetzes verwendet, um die künftige Lage der Phasengrenzen und damit die Position und hier auch der Größe der Phasen zu einem zukünftigen Zeitpunkt zu bestimmen.The forecast is the expected movement of the phase boundaries of each phase used within the transport network to determine the future location of the phase boundaries and thus the position and here also the size of the phases to a future one To determine the point in time.
Eine Phase hat zwei Phasengrenzen, nämlich die in Fig. 1 oben links vom Fahrzeug B befindliche vordere Phasengrenze 4 und die in Fig. 1 oben rechts vom Fahrzeug F befindliche hintere Phasengrenze 5. A phase has two phase boundaries, namely in Fig. 1, upper left located from the vehicle B and the front phase boundary 4 in FIG. 1, top right of the vehicle F rear phase boundary. 5
Die vordere Phasengrenze kann sich beispielsweise im Falle eines Unfalles an der Position des Fahrzeuges B in Fig. 1 mit der Geschwindigkeit Vvordere Phasengrenze = Null bewegen, in welchem Falle sich die hintere Phasengrenze 5 in Fig. 1 oben nach rechts mit der Geschwindigkeit Vhintere Phasengrenze bewegen würde, wobei sich die Länge der Phase 2 = "Stau" vergrößern würde.The front phase boundary can move, for example in the event of an accident, at the position of the vehicle B in FIG. 1 with the speed V front phase boundary = zero, in which case the rear phase boundary 5 in FIG. 1 moves upward to the right at the speed V rear Phase boundary would move, the length of phase 2 = "traffic jam" would increase.
Selten ist der Fall, daß der Stau, wie in Fig. 1 oben, durch niedrige Geschwindigkeiten der Fahrzeuge B, C etc. erzeugt wird, wobei sich die vordere Phasengrenze mit der Geschwindigkeit vvordere Phasengrenze in Bildrichtung nach links bewegt. Häufiger ist eine Bewegung der vorderen und hinteren Phasengrenze entgegen der Flußrichtung, also in Fig. 1 nach rechts.Rarely is the case that the traffic jam, as in FIG. 1 above, is generated by low speeds of vehicles B, C, etc., with the front phase boundary moving to the left at the speed v front phase boundary. More frequent is a movement of the front and rear phase boundary against the flow direction, that is to the right in Fig. 1.
Ferner fährt im in Fig. 1 dargestellten Beispiel das Fahrzeug G auf die Autokolonne B C, E, F auf, so daß sich die Phase 2 nach hinten etwas verlängert, obwohl sie sich in Fahrtrichtung der Fahrzeuge fortbewegt.Furthermore, in the example shown in FIG. 1, the vehicle G drives onto the car column BC, E, F, so that the phase 2 extends somewhat to the rear, although it moves in the direction of travel of the vehicles.
Dabei ist die Geschwindigkeit v der Phasengrenzen von den Geschwindigkeiten u der Fahrzeuge zu unterscheiden.The speed v is the phase boundaries of the speeds u Distinguish vehicles.
In Fig. 2 ist ein weiteres Beispiel der aktuellen Verkehrssituation in Fig. 2 oben und in Fig. 2 unten der sich daraus entwickelnden künftigen Verkehrssituation dargestellt. In diesem Beispiel hat sich die vordere Phasengrenze 4 mit der Geschwindigkeit vvordere Phasengrenze nach links bewegt und die hintere Phasengrenze, also das Stauende mit der Geschwindigkeit Vhintere Phasengrenze nach rechts bewegt. FIG. 2 shows a further example of the current traffic situation in FIG. 2 above and in FIG. 2 below the future traffic situation that results from this. In this example, the front phase boundary 4 has moved to the left at the speed v front phase boundary and the rear phase boundary, that is to say the end of the traffic jam, has moved to the right at the speed V rear phase boundary .
Die Fahrzeuge B, C aus der Phase 6 in Fig. 2 oben sind in Fig. 2 unten bereits nach links aus dem Stau herausgefahren.The vehicles B, C from phase 6 in FIG. 2 above have already left to the left of the traffic jam in FIG. 2 below.
Obige Beispiele veranschaulichen, daß aufgrund des aktuellen Verkehrszustandes eine Prognose des künftigen Verkehrszustandes möglich ist, wenn die Geschwindigkeiten Vstau = Vvordere Phasengrenze und Vstau = Vhintere Phasengrenze berechnet werden, mit welchen sich jeweils eine Phase fortbewegt. Aus den berechneten Phasengrenzengeschwindigkeiten läßt sich dann zumindest längs einer Kante für eine Prognose der Ort der Phasengrenze zum Prognosezeitpunkt aus der Beziehung "Weg = Geschwindigkeit mal Zeit" und dem aktuellen Ort der Phasengrenze bestimmen. Mit der Berechnung der beiden prognostizierten Phasengrenzen ist die prognostizierte Phase definiert.The above examples illustrate that, based on the current traffic condition, a forecast of the future traffic condition is possible if the speeds V congestion = V front phase boundary and V congestion = V rear phase boundary are calculated, with each of which a phase travels. From the calculated phase boundary velocities, the location of the phase boundary at the time of the prognosis can be determined at least along an edge for a prediction from the relationship "path = velocity times time" and the current location of the phase boundary. The forecast phase is defined by calculating the two forecast phase limits.
Die Berechnung der Geschwindigkeit einer Phasengrenze hängt von der Art der vorliegenden Daten ab.The calculation of the speed of a phase boundary depends on the type of available data.
Liegen nur Daten von mobilen Detektoren (FCD) vor, so kann vvordere Phasengrenze und vhintere Phasengrenze z. B. durch lineare Regression aus den Positionen der Phasengrenzen zu verschiedenen Zeiten berechnet werden. Falls überdies Daten (Φ) von stationären Quellen vorliegen, können die Phasengrenzengeschwindigkeiten v aus der Beziehung v = ΔΦ/Δρ(ΔΦ = Abfluß von der Phasengrenze minus Zufluß zur Phasengrenze; Δρ = Dichte auf der Abflußseite der Phasengrenze minus Dichte auf der Zuflußseite der Phasengrenze) berechnet werden; hier kann mit je einem Detektor vor und hinter der Staufront die lokale Dichtedifferenz Δρ aus der Beziehung Δρ = ΦDetektor 1/uDetektor 1 - ΦDetektor 2/uDetektor 2 (u = mittlere Geschwindigkeit der Fahrzeug an dieser Position) berechnet werden.If only data from mobile detectors (FCD) are available, then v front phase boundary and v rear phase boundary z. B. can be calculated by linear regression from the positions of the phase boundaries at different times. In addition, if there are data (vorliegen) from stationary sources, the phase boundary velocities v can be determined from the relationship v = ΔΦ / Δρ (ΔΦ = outflow from the phase boundary minus inflow to the phase boundary; Δρ = density on the outflow side of the phase boundary minus density on the inflow side of the phase boundary ) be calculated; Here the local density difference Δρ can be calculated from the relationship Δρ = Φ detector 1 / u detector 1 - Φ detector 2 / u detector 2 (u = average speed of the vehicle at this position) with one detector in front and one behind the accumulation front.
Mit den zu erhaltenden Geschwindigkeiten v der Phasengrenzen ist damit, wie oben ausgeführt, eine Prognose der Phasen-Bewegung längs einer Kante möglich.With the velocities v to be obtained, the phase boundaries are as above executed, a prognosis of the phase movement along an edge is possible.
Jedoch kann sich aus dem wie oben berechneten Produkt der Geschwindigkeit der betrachteten Phasengrenze und der Zeitdifferenz zwischen jetzt und dem Prognosezeitpunkt, also aus dem derart prognostizierten Phasengrenzenort, auch ergeben, daß sich eine Phase über einen Knoten, also eine Kreuzung, einen Zufluß zur Straße oder einen Abfluß von der Straße hinwegbewegt. In diesem Falle ist eine Betrachtung der Kanten, welche mit dem Knoten verbunden sind, über welchen sich die betrachtete Phase hinwegbewegt, erforderlich.However, from the product calculated as above, the speed of the considered phase boundary and the time difference between now and that Forecast time, i.e. from the phase boundary location predicted in this way, too result in a phase over a node, i.e. an intersection, an inflow moved to the street or a drain from the street. In this case it is Examination of the edges, which are connected with the knot, over which there is moved the phase under consideration, required.
Fig. 3 zeigt dabei beispielhaft einen schraffiert dargestellten Stau in der oberen Kante k1, welcher die in (durch dicke Pfeile in den Kanten jeweils angedeuteter) Fahrtrichtung vordere Phasengrenze 4 und die hintere Phasengrenze 5 aufweist. Dabei bewegen sich die Fahrzeuge im Stau in Richtung des dicken Pfeiles in der schraffierten Fläche mit der Geschwindigkeit uFahrzeuge fort. Die hintere Staugrenze 5 bewege sich, weil beispielsweise mehr Fahrzeuge auf die Staugrenze von hinten auffahren (ΣΦzu in Fig. 4) als von der Staugrenze 5 nach vorne wegfahren können (ΣΦab in Fig. 4), entgegen der Richtung des dicken Pfeiles, also in Richtung des neben der oberen Kante 1 angedeuteten schmalen Pfeiles mit der Geschwindigkeit vhintere Phasengrenze auf die Kreuzung zu. Fig. 3 shows an example of a storage hatched in the upper edge of k 1, comprising in which the front (by thick arrows in the edges, respectively, indicated) direction phase boundary 4 and the rear phase boundary. 5 The vehicles move in a traffic jam in the direction of the thick arrow in the shaded area at the speed u vehicles . The rear stowage limit 5 moves because, for example, more vehicles can drive onto the stowage limit from behind (ΣΦ towards in FIG. 4) than can move away from the stowage limit 5 towards the front (ΣΦ down in FIG. 4), counter to the direction of the thick arrow, So in the direction of the narrow arrow indicated next to the upper edge 1 at the speed v rear phase boundary towards the intersection.
Bei Rückstau aus der Kante k1 in die Kreuzung hinein ist zu erwarten, daß in der unteren Kante k3 und der linken Kante k4, aus welchen sich Fahrzeuge auf die Kreuzung zubewegen, ebenfalls Rückstau in Form einer Bewegung einer hinteren Phasengrenze einer "Stau"-Phase entgegen der Fahrtrichtung in diesen Kanten ausbreitet.In the case of backwater from the edge k 1 into the intersection, it is to be expected that in the lower edge k 3 and the left edge k 4 , from which vehicles are moving towards the intersection, also backwater in the form of a movement of a rear phase boundary of a "traffic jam "Phase spreads against the direction of travel in these edges.
Hierzu soll nun wieder die Phasengrenzengeschwindigkeit der hinteren Phase 5 in
den Kanten 3 und 4 berechnet werden. Mit der oben angegebenen bekannten
Beziehung v = ΔΦ/Δρ und Φ = ρ.u ergibt sich somit für die Geschwindigkeit
vhintere Phasengrenze in den Kanten 3 und 4 folgende Beziehung, in welcher in einer Kante k
jeweils der auf die hintere Phasengrenze zufließende Fluß als Φk und der von der
hinteren Phasengrenze in Staurichtung abfließende Fluß als Φk s und die
Geschwindigkeit der Fahrzeuge in der Kante k vor dem Erreichen der hinteren
Phasengrenze als uk und die Geschwindigkeit der Fahrzeuge in der Kante k (also k3
oder k4) in Fahrtrichtung nach der hinteren Phasengrenze, also im Stau, als uk s
bezeichnet wird:
For this purpose, the phase boundary speed of the rear phase 5 in edges 3 and 4 is now to be calculated again. With the known relationship v = ΔΦ / Δρ and Φ = ρ.u given above, the following relationship thus results for the velocity v rear phase boundary in edges 3 and 4 , in which in each edge k the flow flowing to the rear phase boundary as Φ k and the flow flowing away from the rear phase boundary in the accumulation direction as Φ k s and the speed of the vehicles in the edge k before reaching the rear phase limit as u k and the speed of the vehicles in the edge k (i.e. k 3 or k 4 ) in the direction of travel after the rear phase boundary, i.e. in a traffic jam, is referred to as u k s :
vk = (Φk-Φk S)/(Φκ/uk-uk s/uk s), k = 3 oder 4.v k = (Φ k -Φ k S ) / (Φ κ / u k -u k s / u k s ), k = 3 or 4.
Dabei werden die Variablen in dieser Formel z. B. folgendermaßen bestimmt:
Φk, also der Fluß in einer Kante k (k3 oder k4) vor dem Erreichen des Staus, kann mit
stationären Detektoren gemessen werden, aus FCD geschätzt werden oder einer mit
unabhängigen Methoden geschätzten dynamischen OD-Matrix entnommen werden.
Ferner kann, wenn ausschließlich FCD-Daten vorliegen, ein Fluß Φ aus der
Beziehung Φ = ρ.u bestimmt werden, wobei die Dichte mittels der Geschwindigkeits-
Dichte-Beziehung des Fundamentaldiagramms ρ = ρ(u) aufgrund der mit mobilen
Detektoren gemessenen Geschwindigkeit uFahrzeug bestimmt werden kann.The variables in this formula are e.g. B. determined as follows:
Φ k , i.e. the flow in an edge k (k 3 or k 4 ) before reaching the traffic jam, can be measured with stationary detectors, estimated from FCD or taken from a dynamic OD matrix estimated using independent methods. Furthermore, if only FCD data are available, a flow Φ can be determined from the relationship Φ = ρ.u, the density using the speed-density relationship of the fundamental diagram ρ = ρ (u) due to the speed u measured with mobile detectors u Vehicle can be determined.
Der im Stau transportierte Restfluß Φs 1 kann mit der aus einer obigen Formel durch
Umformen erreichten folgenden Beziehung bestimmt werden.
The residual flow Φ s 1 transported in the traffic jam can be determined using the following relationship obtained from a formula above by shaping.
Φ1 s = Φ1.u1 s/u1.(u1 - v1)/(us 1 - v1).Φ 1 s = Φ 1 .u 1 s / u 1. (U 1 - v 1 ) / (u s 1 - v 1 ).
Der Fluß in einer Knoten-Zufluß-Kante k3 oder k4 kann bei Abwesenheit von Schockwellen im Bereich des Knotens aufgrund von Flußerhaltung (Φ1 + Φ2 = Φ3 + Φ4) berechnet werden. Mit der Annahme, daß Φs k = Φk (Φ1 s + Φ| 2)/(Φ3 + Φ4) entsprechend Φk s = Φk.(ΣΦab/ΣΦzu), k = 3 oder 4 ergibt sich der von den Zuflüssen in den Stau abgebbare Fluß. Φ'2 kann dabei kleiner als Φ2 ohne Stau sein und insbesondere auf Φ'2 = Φ2.Φ1 s/Φ1 sinken, wenn die Staufront den Knoten passiert. Es kann durch stauvermeidenden Abfluß auch größer als dieser Wert sein. Bei der Festlegung des konkreten Wertes können die lokale Netztopologie und mögliche Umleitungen in Betracht gezogen werden.The flow in a knot-inflow edge k 3 or k 4 can be calculated in the absence of shock waves in the area of the knot due to flow maintenance (Φ1 + Φ2 = Φ3 + Φ4). Assuming that Φ s k = Φ k (Φ 1 s + Φ | 2 ) / (Φ 3 + Φ 4 ) corresponds to Φ k s = Φ k . (ΣΦ ab / ΣΦ zu ), k = 3 or 4 the river that can be given off by the inflows into the traffic jam. Φ ' 2 can be smaller than Φ 2 without a traffic jam and in particular decrease to Φ' 2 = Φ 2 .Φ 1 s / Φ 1 when the traffic jam front passes the node. It can also be greater than this value due to congestion avoidance. When determining the specific value, the local network topology and possible diversions can be taken into account.
Die Geschwindigkeit der Fahrzeuge in der Kante k im Stau zu berechnen ist
schwieriger. Einerseits ist davon auszugehen, daß die Dichte im neuen Stau hinter
dem Knoten größer als im freien Verkehr in dieser Kante ist, andererseits ist eine
Staugeschwindigkeit uk s zur Berechnung erforderlich. Deshalb wird die
Geschwindigkeit uk s folgendermaßen angenommen:
It is more difficult to calculate the speed of the vehicles in the edge k in a traffic jam. On the one hand it can be assumed that the density in the new traffic jam behind the node is greater than in free traffic in this edge, on the other hand a traffic jam speed u k s is required for the calculation. Therefore the speed u k s is assumed as follows:
uk s = min (u1 s; αuk.(ΣΦab)/(ΣΦzu)),
u k s = min (u 1 s ; αu k . (ΣΦ ab ) / (ΣΦ zu )),
wobei α(0<α<1) phänomenologisch festlegbar ist.where α (0 <α <1) can be determined phenomenologically.
Damit ist auch eine Prognose der Bewegung von Phasengrenzen bei Rückstau einer hinteren Phasengrenze 5 über einen Knoten hinweg in andere Kanten möglich. In die Abflußkante k2 breitet sich zumindest ein Rückstau nicht aus.This also makes it possible to predict the movement of phase boundaries when a rear phase boundary 5 is backed up over a node into other edges. At least one backflow does not spread into the drainage edge k 2 .
Zur Berechnung der Ausbreitung von Phasen über Knoten hinweg ist die Einbeziehung insbesondere von phänomologischen Daten wie dem Abbiegeverhalten an Knoten ohne Stau und/oder bei Stau vorteilhaft.To calculate the spread of phases across nodes is the Inclusion in particular of phenomenological data such as the turning behavior advantageous at nodes without traffic jams and / or traffic jams.
Fig. 4 zeigt anhand eines Flußdiagramms die Berechnung einer Phasenprognose.
Nach Eintritt in das Programm an einer mit "Start" bezeichneten Stelle 6 werden
eventuell die aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeiten u (und eventuelle die
Fahrzeugpositionen pos) in Variablen als vorherige Fahrzeuggeschwindigkeiten und
Positionen gespeichert. Das weitere Verfahren hängt von der Art der praktizierten
Meßmethode ab:
Bei reiner FCD-Messung 7 werden von den Fahrzeugen an die Zentrale lediglich die
Geschwindigkeiten, und z. B. mit GPS meßbare Positionen der Fahrzeuge, übermittelt.
Bei FCD-Messung und zusätzlicher stationärer Erfassung werden zusätzlich zu den
FCD-Daten uFahrzeug von den stationären Detektoren jeweils die Flüsse Φ am Detektor
gemessen und an eine Zentrale übermittelt. Bei beiden Meßmethoden wird im
nächsten gemeinsamen Schritt 9 der aktuelle Verkehrszustand durch das Netz
überdeckende Phasen bestimmt, wobei eine Phase in einer Kante oder einem
Kantenabschnitt jeweils aufgrund der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeiten in dieser
Kante berechnet wird. Eventuell kann auch die Varianz der Fahrzeuggeschwindig
keiten u mit einbezogen werden. Hohe Geschwindigkeit (und eventuell zusätzlich
niedrige Varianz) der Geschwindigkeit kann beispielsweise als Phase "frei"
interpretiert werden. Fig. 4 shows the calculation of a phase prediction using a flow chart. After entering the program at a point 6 labeled "Start", the current vehicle speeds u (and possibly the vehicle positions pos) may be stored in variables as previous vehicle speeds and positions. The further procedure depends on the type of measurement method used:
In the case of pure FCD measurement 7 , only the speeds and, for. B. with GPS measurable positions of the vehicles transmitted. In the case of FCD measurement and additional stationary detection, in addition to the FCD data u vehicle , the fluxes Φ are measured by the stationary detectors at the detector and transmitted to a control center. In the next common step 9 , in both measurement methods, the current traffic condition is determined by the phases covering the network, a phase in an edge or an edge section being calculated in each case on the basis of the average vehicle speeds in this edge. The variance of the vehicle speeds u may also be included. High speed (and possibly additionally low variance) in speed can be interpreted as a "free" phase, for example.
Die Berechnung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit vs einer vorderen oder hinteren Phasengrenze innerhalb einer Kante hängt von der Art der vorliegenden Detektionsdaten ab.The calculation of the propagation speed v s of a front or rear phase boundary within an edge depends on the type of detection data available.
Liegen nur FCD-Daten, also Fahrzeuggeschwindigkeiten jetzt und zu mindestens einem früheren Zeitpunkt vor, kann die Fortpflanzungsgeschwindigkeit v einer Phasengrenze innerhalb einer Kante z. B. durch lineare Regression bestimmt werden. Ferner wäre sogar aus Daten eines einzelnen "Floating Car" die Bestimmung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit v einer Phasengrenze aus der Beziehung Fluß = Dichte mal Geschwindigkeit (Φ = ρ.u) und der Dichte-Geschwindigkeits-Korrelation des Phasendiagramms (ρ = ρ(u)) möglich. Falls Daten durch FCD und durch stationäre Detektoren erfaßt werden, kann die Fortpflanzungsgeschwindigkeit vs einer Phasengrenze innerhalb einer Kante aus den Flüssen in dieser Kante vor und hinter der Phasengrenze, also beispielsweise vor und hinter einem Stauende und der Fahrzeuggeschwindigkeit vor und hinter der Phasengrenze, also ebenfalls beispielsweise vor und hinter einem Stauende bestimmt werden.If only FCD data, that is to say vehicle speeds, are available now and at least at an earlier point in time, the propagation speed v of a phase boundary within an edge can, for example, B. can be determined by linear regression. Furthermore, even from data from a single "floating car", the determination of the propagation velocity v of a phase boundary would be determined from the relationship flow = density times velocity (Φ = ρ.u) and the density-velocity correlation of the phase diagram (ρ = ρ (u)) possible. If data is acquired by FCD and by stationary detectors, the propagation velocity v s of a phase boundary within an edge can be derived from the rivers in this edge in front of and behind the phase boundary, for example in front of and behind a traffic jam end and the vehicle speed in front of and behind the phase boundary can also be determined, for example, in front of and behind a traffic jam end.
Die Phasenausbreitungsprognose 12 innerhalb einer Kante (also zwischen Kreuzungen und Einmündungen) aufgrund der Phasengrenzengeschwindigkeit ergibt sich aus der Beziehung Weg = Geschwindigkeit mal Zeit und der aktuellen Phasengrenzen-Position (Positionaktuell). Damit lassen sich die neuen Phasengrenzen (PositionPhasengrenze) aus der Phasengrenzengeschwindigkeit (vPhasengrenze in dieser Kante) und der Zeitdifferenz zwischen dem Prognosezeitpunkt und der jetzigen Zeit bestimmen. Mit der Prognose der Phasengrenzen ist innerhalb der Kanten die Prognose der Phasen möglich.The phase spread forecast 12 within an edge (that is, between intersections and junctions) based on the phase boundary speed results from the relationship path = speed times time and the current phase boundary position ( current position). The new phase limits (position phase limit ) can be determined from the phase limit speed (v phase limit in this edge) and the time difference between the forecast time and the current time. With the forecast of the phase boundaries, the forecast of the phases is possible within the edges.
Es kann sich ein Phasengrenzen-Prognose-Ort jenseits eines Knotens, also eine
Phasenausbreitung über einen Konten hinweg, ergeben:
Die Phasenausbreitungsprognose über Knoten (Kreuzungen, Einmündungen,
Abfahrten) hinweg in an diesem Knoten anliegende Kanten ergibt sich mit der im
Kasten 13 angegebenen Formel.There may be a phase boundary forecast location beyond a node, i.e. a phase spread across an account:
The phase spread forecast over nodes (intersections, junctions, exits) in edges adjacent to this node results from the formula given in box 13 .
Hiermit ist die Ausgabe 14 der Phasenprognose für das gesamte Verkehrsnetz möglich, anhand derer sich der Verkehrszustand zum Prognosezeitpunkt im Verkehrsnetz beurteilen läßt.This makes it possible to output 14 of the phase forecast for the entire traffic network, on the basis of which the traffic condition at the time of the forecast in the traffic network can be assessed.
Bei zyklischem Durchlaufen des Verfahrens besteht der nächste Schritt 15 darin, wieder zum Start 6 zurückzukehren. Damit ist eine laufend aktualisierte Verkehrs prognose möglich.When the method is cycled through, the next step 15 is to return to the start 6 . This enables a continuously updated traffic forecast.
Das oben beschriebene Verfahren ist ein mögliches Ausführungsbeispiel. Weitere Optimierungen dieses Prognoseverfahrens sind möglich. Insbesondere kann die Meßmethode nicht nur FCD oder FCD/stationär, sondern auch eine komplexe orts-/zeitabhängige Mischung hiervon sein. Ferner kann es vorteilhaft sein, Knoten nach Abbiegequoten zu klassifizieren. Auch kann ein phänomenologisches Modell mit einbezogen werden. Die Dynamik von Phasengrenzen kann aus einem makro skopischen Modell oder phänomenologisch bestimmt werden. Die Prognose kann laufend oder auf Dienstanfrage, also Benutzeranfrage im Rahmen eines Verkehrstelematikdienstes, hin erfolgen.The method described above is a possible embodiment. Further This forecasting process can be optimized. In particular, the Measurement method not only FCD or FCD / stationary, but also a complex one location / time-dependent mixture of these. It may also be advantageous to knot to be classified according to turn rates. A phenomenological model can also be used be included. The dynamics of phase boundaries can be derived from a macro scopic model or phenomenologically determined. The forecast can ongoing or on service request, i.e. user request as part of a Traffic telematics service.
Fig. 5 zeigt als Blockschaltbild ein "floating car" (im Verkehr mitschwimmendes Fahrzeug) mit dem Bezugszeichen A, welches über eine drahtlose Kommunikations schnittstelle 20 mit einer Zentrale Z in Verbindung steht. Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 20 kann beispielsweise Mobilfunk sein. Fig. 5 shows a block diagram of a "floating car" (vehicle floating in traffic) with the reference symbol A, which is connected via a wireless communication interface 20 to a center Z. The wireless communication interface 20 can be, for example, mobile radio.
Im Fahrzeug A werden mit einer Sensorik 21 die Geschwindigkeit des Fahrzeuges und die Position des Fahrzeuges (z. B. anhand von GPS oder in anderer Weise) bestimmt. Eventuell kann eine Vorbearbeitung dieser Daten anhand einer z. B. durch Fernkonfiguration erstellten Voreinstellung und virtuellen Umgebung durch Vergleich und Auswertung möglich sein. Die unbearbeiteten oder bearbeiteten Daten u (und evtl. die Position) werden über eine Kommunikationsschnittstelle 22, also einen Sender, an den Empfänger 23 der Zentrale gesendet. In der Zentrale werden von einem Rechner 24 aufgrund dieser Daten Verkehrsphasen identifiziert (25) und die Bewegung der Phasengrenzen prognostiziert (26).In vehicle A, the speed of the vehicle and the position of the vehicle are determined using a sensor system 21 (for example, using GPS or in some other way). Possibly a preprocessing of this data using a z. B. by remote configuration created preset and virtual environment by comparison and evaluation. The unprocessed or processed data u (and possibly the position) are sent to the receiver 23 of the control center via a communication interface 22 , that is to say a transmitter. In the control center, traffic phases are identified by a computer 24 on the basis of this data ( 25 ) and the movement of the phase boundaries is forecast ( 26 ).
Aus der Identifikation von Verkehrsphasen (25) ist die Entwicklung von Verkehrsmel dungen und Berechnung von Reisezeiten (28) möglich. Die gewonnenen Phasen-Prog nosen können für eine Stauverlaufsprognose und/oder für eine Prognose von Reisezeiten (27) verwendet werden.The identification of traffic phases ( 25 ) enables the development of traffic reports and the calculation of travel times ( 28 ). The phase forecasts obtained can be used for a traffic jam prognosis and / or for a forecast of travel times ( 27 ).
Ferner ist es vorstellbar, aufgrund der identifizierten Verkehrsphasen (z. B. Stau) und der Prognose der Bewegung der Phasengrenzen von einer Steuerung 29 aus über die Kommunikationsschnittstelle 23 in Form eines Senders und Empfängers z. B. per Funk (20) ein Fahrzeug A über dessen Kommunikationsschnittstelle 22 in Form eines Senders und Empfängers von A vor Staus zu warnen und evtl. Umleitungsvorschläge zu geben. Auch ist eine Fernkonfiguration der virtuellen Umgebung im Fahrzeug A von der Zentrale aus möglich. Hier wäre in Fig. 5 noch ein Pfeil vom gestrichelten Kasten "Verkehrsinformation" zur Kommunikationseinheit der Zentrale und eine Dienstleistungskomponente im Fahrzeug A einzufügen.Furthermore, it is conceivable, based on the identified traffic phases (eg traffic jam) and the prognosis of the movement of the phase boundaries from a controller 29 via the communication interface 23 in the form of a transmitter and receiver, e.g. B. by radio ( 20 ) to warn a vehicle A via its communication interface 22 in the form of a transmitter and receiver from A of traffic jams and to give possible diversion suggestions. Remote configuration of the virtual environment in vehicle A is also possible from the control center. In FIG. 5, an arrow from the dashed box “traffic information” to the communication unit of the control center and a service component in vehicle A would have to be inserted.
Claims (16)
die Zentrale aus der Vielzahl der eingehenden Meldungen eine Beschreibung des aktuellen Verkehrszustandes des Verkehrsnetzes in Form das Verkehrsnetz überdeckender, jeweils den Zustand in einer Kante oder einem Kantenabschnitt repräsentierender Verkehrsphasen bestimmt
und wobei die Zentrale für einen künftigen Zeitpunkt eine Beschreibung des Verkehrszustandes des Verkehrsnetzes durch Berechnung zumindest der Bewegungen und der zukünftigen Positionen der Verkehrsphasen im Verkehrsnetz prognostiziert.1. A method for forecasting the traffic condition in a traffic network formed from a plurality of edges and nodes on the basis of detection data relating to the current traffic which are detected by detectors and which are transmitted from the detectors to a control center according to a set or adjustable reporting behavior, wherein
the control center determines from the large number of incoming messages a description of the current traffic condition of the traffic network in the form of traffic phases covering the traffic network, each representing the condition in an edge or an edge section
and the control center predicts a description of the traffic state of the traffic network by calculating at least the movements and the future positions of the traffic phases in the traffic network for a future point in time.
vk s = (Φk - Φk s/Φκ/uk - Φk s/uk s),
wobei vk die Geschwindigkeit der Fahrzeuge in der Kante k ohne Stau und Φk s die Geschwindigkeit der Fahrzeuge in der Kante bei Stau ist.12. The method according to claim 11, characterized in that the phase boundary speed v k is calculated in an edge according to the following relationship:
v k s = (Φ k - Φ k s / Φ κ / u k - Φ k s / u k s ),
where v k is the speed of the vehicles in the edge k without traffic jam and Φ k s is the speed of the vehicles in the edge when traffic jams.
uk s = min(u1 s, α.uk.Φab/Φzu), wobei Φab die Summe der Abflüsse vom Knoten, Φzu die Summe der Zuflüsse zum Knoten, v1 s die Geschwindigkeit der Fahrzeuge in der Kante, aus welcher sich ein Stau in den Knoten zurückstaut, und vk die Geschwindigkeit der Fahrzeuge in der Kante k ist.13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that for the speed u k s of the vehicles in the edge k is used by congestion:
u k s = min (u 1 s , α.u k .Φ ab / Φ zu ), where Φ ab the sum of the outflows from the node, Φ to the sum of the inflows to the node, v 1 s the speed of the vehicles in the Edge from which a traffic jam backs up into the node and v k is the speed of the vehicles in the edge k.
Φk s = Φk.Φab/Φzu. 14. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the flow Φ k s in an edge k in the event of traffic jam from the river Φ k in the edge without traffic jam and the inflows Φ to the node and the outflows Φ from the node is calculated to:
Φ k s = Φ k .Φ ab / Φ zu .
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