EP2381413A1

EP2381413A1 - Method and determination system for automatic determination of emission varieties, and method based on this method and traffic management system for immissions-dependent traffic management

Info

Publication number: EP2381413A1
Application number: EP11152413A
Authority: EP
Inventors: Sebastian Althen; Paul Mathias
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2011-10-26
Also published as: US8903646B2; DE102010002348A1; US20110208414A1

Abstract

The method involves inputting values regarding emission substances. A spatial backtracing of emission substances is performed based on the input values using predefined rules, in order to perform propagation determination of emission substances. Independent claims are included for the following: (1) method for immission-dependent traffic control in traffic sector; (2) determination system of emission substances; and (3) traffic control system.

Description

Verfahren und Ermittlungssystem zur automatischen Ermittlung von Emissionsorten, sowie darauf basierendes Verfahren und Verkehrssteuerungssystem zur immissionsabhängigen VerkehrssteuerungMethod and determination system for automatic determination of emission locations, and method based thereon and traffic control system for immission-dependent traffic control

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Ermittlung von Emissionsorten ausgewählter Emissionsstoffe ausgehend von einem ausgewählten Immissionsort und damit verbunden ein Ermittlungssystem für denselben Zweck. Außerdem betrifft sie ein Verfahren und ein Verkehrssteuerungssystem zur immissionsabhängigen Verkehrssteuerung in einem Verkehrsbereich, bei denen das vorgenannte Verfahren zum einen und das vorgenannte Ermittlungssystem zum anderen einsetzbar sind.The present invention relates to a method for the automatic determination of emission locations of selected emission substances starting from a selected immission location and, associated therewith, a determination system for the same purpose. In addition, it relates to a method and a traffic control system for immissions-dependent traffic control in a traffic area, in which the aforementioned method on the one hand and the aforementioned detection system can be used on the other.

Verkehrsbedingt entstehende Emissionen haben je nach Art der Stoffe einen großen Anteil an den durch Verbrennung erzeugten umweltrelevanten Schadstoffen. Die Emissionen von Feinstaubund Russpartikeln beispielsweise stammten 1999 in Deutschland zu etwa 90% aus dem Verkehr, die der Stickoxide zu über 50%. Die Auswirkungen dieser Emissionen sind als Immissionen oftmals an anderen Orten, den Immissionsorten, zu verzeichnen als an den Emissionsorten, an denen sie emittiert wurden.Depending on the nature of the substances, traffic-related emissions account for a large proportion of the environmentally relevant pollutants produced by incineration. Emissions of particulate matter and soot particles, for example, came to about 90% in Germany in 1999 and over 50% to nitrogen oxides. The effects of these emissions are often recorded as immissions in other places, the immission sites, than at the emission sites where they were emitted.

Die Ausbreitung von Schadstoffen, insbesondere von Luftschadstoffen erfolgt in Abhängigkeit von der Art der Stoffe und von den Wind- und Wetterverhältnissen sowie vom Relief einer Landschaft inklusive der vorhandenen Bebauung und Bepflanzung. Mit Hilfe von komplexen Ausbreitungsmodellen kann die Immissionssituation auf Basis der Emissionssituation und ggf. weiteren komplexen Einflussfaktoren berechnet werden. Es lässt sich also eine Immissionslandkarte erstellen, wenn die Ausstoßmengen und Orte von Emissionen bekannt sind. Auf dieser Landkarte sind dann für verschiedene Schadstoffe sogenannte Hotspots, d. h. Brennpunkte mit einer besonders hohen Konzentration der jeweiligen Schadstoffe auszumachen.The spread of pollutants, in particular of air pollutants, takes place depending on the type of substances and on the wind and weather conditions as well as on the relief of a landscape including the existing development and planting. With the aid of complex propagation models, the immission situation can be calculated on the basis of the emission situation and possibly other complex influencing factors. It is therefore possible to create an immission map, if the discharge quantities and locations of emissions are known. On this map are then for various pollutants so-called hotspots, ie to identify focal points with a particularly high concentration of the respective pollutants.

Eine andere Art der Ermittlung solcher Hotspots ist die Emissionsmessung mittels Messgeräten. Diese Geräte werden über ein Messgebiet verteilt und ermitteln lokal die Schadstoffkonzentrationen. Ein bekannter solcher Hotspot ist beispielsweise in Deutschland eine Messstelle an der Landshuter Allee in München, an der oftmals Übertretungen der zulässigen Feinstaubkonzentrationen gemessen werden.Another way of detecting such hotspots is to measure emissions with gauges. These devices are distributed over a measuring area and locally determine the pollutant concentrations. A well-known hotspot in Germany, for example, is a measuring point on Landshuter Allee in Munich, where violations of permissible fine dust concentrations are often measured.

Bei Überschreitung von Grenzwerten entsteht ein Handlungsbedarf zum Schutz der Bevölkerung und Umwelt. Es werden daher heute verkehrsregelnde Maßnahmen eingesetzt, etwa in Deutschland die Einführung der Feinstaubplakette in sogenannten Umweltzonen. Diese Maßnahmen greifen jedoch nur sehr diffus an der Ursache der Immissionen an, denn es können bisher nur pauschal Eingriffe durchgeführt werden, von denen erhofft wird, dass sie die Immissionssituation am Hotspot lindern. Um eine zielgerichtete und effektivere Möglichkeit der Entgegenwirkung von grenzwertüberschreitenden Immissionssituationen zu bewirken, müsste erkannt werden, woher die Emissionen rühren, die die Immissionssituation hervorrufen.Exceeding limit values creates a need to protect the population and the environment. Therefore, traffic-regulating measures are used today, for example in Germany the introduction of the fine dust sticker in so-called environmental zones. These measures, however, only very diffusely attack the cause of the immissions, because so far only lump-sum interventions can be carried out, which are hoped to alleviate the immission situation at the hotspot. In order to achieve a more targeted and effective way of counteracting transboundary emission situations, it would be necessary to identify where the emissions that cause the immission situation come from.

Eine solche Methode ist jedoch bisher weder im Einsatz noch bekannt, weshalb es Aufgabe der Erfindung ist, Möglichkeiten zur Durchführung einer solchen Methode bereitzustellen und in der Folge auch, eine verbesserte umweltdatenabhängige Verkehrssteuerung zu ermöglichen.However, such a method is so far neither in use nor known, which is why the object of the invention is to provide possibilities for carrying out such a method and, as a consequence, to enable improved environmental data-dependent traffic control.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Ermittlungssystem gemäß Anspruch 13 sowie durch ein Verkehrssteuerungsverfahren gemäß Anspruch 10 und ein Verkehrssteuerungssystem gemäß Anspruch 14 gelöst.These objects are achieved by a method according to claim 1 and a determination system according to claim 13 and by a traffic control method according to claim 10 and a traffic control system according to claim 14.

Entsprechend erfolgt bei einem Verfahren zur automatischen Ermittlung von Emissionsorten ausgewählter Emissionsstoffe ausgehend von einem ausgewählten Immissionsort auf Basis von Eingangswerten, die sich direkt oder indirekt auf die Emissionsstoffe beziehen, unter Anwendung von definierten Regeln eines zu einer Ausbreitungsermittlung der Emissionsstoffe geeigneten Ausbreitungsmodells eine räumliche Rückverfolgung der Emissionsstoffe unter Angabe von Verteilungswerten.Accordingly, in a method for automatically determining emission locations of selected emission materials from a selected immission location based on input values directly or indirectly related to the emissions, using defined rules of emission propagation determination appropriate Propagation model a spatial traceability of the emission materials, indicating distribution values.

Sowohl Emissions- als auch Immissionsorte werden in diesem Kontext generell als Ortsangaben beliebig wählbarer Erstreckung definiert. Dies bedeutet, dass es sich bei solchen Orten um Punkte, beispielsweise Messpunkte, handeln kann, aber auch beispielsweise um Straßenabschnitte, sogenannte Netzlinks, oder gar um Stadtviertel.In this context, both emission and immission locations are generally defined as locations of arbitrarily selectable extent. This means that such places can be points, for example measuring points, but also, for example, road sections, so-called network links, or even neighborhoods.

Als Emissionen bzw. Immissionen werden im Kontext der Erfindung bevorzugt umweltrelevante Schadstoffe definiert. Schadstoffe wiederum sind all jene Stoffe und/oder Stoffgemische, die nach wissenschaftlicher, aber auch nach subjektiver Meinung dazu angetan sind, Schaden an Mensch und/oder Natur und/oder Gebäuden und/oder für die Entwicklung der Erdatmosphäre zu bewirken. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf den Schadstoffen, die solche Schäden am Immissionsort verursachen können. Das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt dabei bevorzugt solche Schadstoffe, die von Verkehrsmitteln ausgestoßen werden, besonders von Landverkehrsmitteln und hier insbesondere von solchen, die von Verbrennungsmotoren angetrieben werden. Ein ganz besonderes Augenmerk fällt dabei auf den Individual-Landverkehr. Diese Konzentration rührt einerseits daher, dass der landgebundene Individualverkehr zum Einen ein Hauptverursacher für Immissionen ist, die an Immissionsorten in Bodennähe gemessen werden können und die daher die oben genannten Schäden verursachen können. Andererseits kann Schadstoffausstößen gerade dieser Verkehrsmittel durch geeignete Verkehrssteuerungsmaßnahmen besonders effektiv begegnet werden. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Ermittlungsverfahren auch bei industriell bedingten Emissionen angewendet werden bzw. kann das Verfahren solche Emissionen berücksichtigen.In the context of the invention, emissions or immissions are preferably defined as environmentally relevant pollutants. Pollutants, in turn, are all those substances and / or mixtures of substances which, according to scientific opinion but also according to subjective opinion, are likely to cause damage to humans and / or nature and / or buildings and / or to the development of the earth's atmosphere. A special focus is on the pollutants that can cause such damage to the immission. In this case, the method according to the invention preferably takes into account such pollutants which are emitted by means of transport, in particular of land transport means and in particular of those which are driven by combustion engines. A special focus is on the individual land transport. This concentration stems, on the one hand, from the fact that land-based private transport is, on the one hand, a major cause of immissions that can be measured at immissions near the ground and that can therefore cause the above-mentioned damage. On the other hand, pollutant emissions of precisely this means of transport can be counteracted particularly effectively by means of suitable traffic control measures. In principle, the determination method according to the invention can also be applied to industrially induced emissions or the method can take into account such emissions.

Als Eingangswerte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Vielzahl von Daten verwendet werden. Als direkt auf die Emissionsstoffe bezogen werden solche Eingangswerte aufgefasst, die Emissions- und/oder Immissionsangaben umfassen. Hierbei kann es sich sowohl um Messwerte als auch um Werte aus Simulationen bzw. Modellen handeln. Indirekt auf Emissionsstoffe bezogen sind all jene Eingangswerte, aus denen sich durch Berechnungsverfahren, beispielsweise anhand von Emissionsmodellen und/oder Emissionsangaben ableiten lassen. Insbesondere wird bevorzugt, dass diese Eingangswerte mindestens teilweise verkehrsbezogen sind. Sie können daher Emissionswerte umfassen, die mindestens teilweise auf verkehrsbedingte Schadstoffe zurückzuführen sind, und/oder beispielsweise Verkehrs-Zähl- und/oder Schätzwerte wie Autozahlen oder Geschwindigkeitsverteilungen umfassen.As input values for carrying out the method according to the invention, a multiplicity of data can be used. With reference to the emission substances, such input values are understood, the emission and / or immission data include. These can be measured values as well as values from simulations or models. Indirectly related to emissions are all those input values from which can be derived by calculation methods, for example based on emission models and / or emission data. In particular, it is preferred that these input values are at least partially traffic-related. They may therefore include emission levels that are at least partially due to traffic-related pollutants and / or include, for example, traffic counts and / or estimates such as car numbers or speed distributions.

Die Erfindung verwendet diese Eingangswerte und wendet Regeln eines geeigneten Ausbreitungsmodells für die Emissionsstoffe an, auf die Bezug genommen wird. Die Regeln dieses Ausbreitungsmodells werden jedoch nicht zwangsläufig zur Ermittlung einer Emissionsausbreitung verwendet. Sie können stattdessen auch in einer Art Zurück-Rechnung verwendet werden, um vom Wirkungsort des Schadstoffe, dem Immissionsort, aufgrund der Logik des Modells auf den Ort ihrer Verursachung, also den Emissionsort rückzuschließen. Dies kann beispielsweise durch eine Umkehr der Regeln erfolgen, d. h. die Verwendung der inversen Regeln dieses Ausbreitungsmodells, ggf. ergänzt durch weitere Regeln, die der Verfeinerung des Ermittlungsverfahrens dienen. Alternativ oder ergänzend kann eine Markierung von Emissionsstoffen in Abhängigkeit von ihrer Herkunft erfolgen (siehe unten), so dass nach Anwendung des Ausbreitungsmodells aufgrund der Markierungen erkannt werden kann, woher die Emissionen ursprünglich stammen.The invention uses these input values and applies rules of a suitable propagation model for the emitters to which reference is made. However, the rules of this propagation model are not necessarily used to determine emission spread. Instead, they can also be used in a kind of back calculation in order to infer the place of their causation, ie the place of emission, from the place of action of the pollutant, the place of immission, on the basis of the logic of the model. This can be done, for example, by reversing the rules, ie. H. the use of the inverse rules of this propagation model, supplemented if necessary by further rules that serve to refine the investigation procedure. Alternatively or additionally, emission substances can be marked depending on their origin (see below), so that after application of the dispersion model, it is possible to detect, based on the labels, where the emissions originated from.

Eine dritte Variante, die ebenfalls alternativ oder ergänzend zu den vorgenannten Varianten zum Einsatz kommen kann, besteht darin, Emissionswerte an Emissionsorten und Immissionswerte an mindestens einem Immissionsort durch Messung und/oder Simulation zu ermitteln und dann ein Ausbreitungsmodell auszuwählen, das die Ausbreitung der ermittelten Emissionen in Richtung der Immissionsorte abbildet. Dadurch kann zumindest mit relativ hoher Wahrscheinlichkeit eine richtige Zuordnung von Emissions- und Immissionsorten erfolgen.A third variant, which can likewise be used as an alternative or in addition to the aforementioned variants, is to determine emission values at emission locations and immission values at at least one immission location by measurement and / or simulation and then to select a propagation model which determines the propagation of the determined emissions in the direction of the immission places. This can at least with relatively high probability, a correct assignment of emission and immission sites done.

Es existiert eine Vielzahl von Ausbreitungsmodellen, deren Regeln zur Verwendung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens angewandt werden können. Beispiele hierfür sind:

das Modell MISKAM, das neben anderen ebenfalls nutzbaren Modellen in dem Artikel Lohmeyer, A. et al: Modelle zur Berechnung der Luftqualität und ihre Anwendung, erhältlich unter http://www.lohmeyer.de/aireia/models/modelleindeutschland.htm näher beschrieben ist.
das dem Programm WinKFZ zugrunde liegende Modell, dessen Funktionen beispielsweise unter http://www.schorling.net/en/data/media/docs/winkfz_72_ov erview-de.pdf detaillierter aufgeführt sind.
das Modell IMMIS, näher beschrieben unter http://www.ivu-umwelt.de/front_content.php?idcat=80 und den damit verbundenen Unterseiten.

There are a variety of propagation models whose rules can be applied for use in the method of the invention. Examples for this are:

the model MISKAM, which in addition to other also usable models in the article Lohmeyer, A. et al: Air quality calculation models and their application, available at http://www.lohmeyer.de/aireia/models/modelleindeutschland.htm is described in more detail.
the model underlying the WinKFZ program, whose functions are listed in greater detail, for example, at http://www.schorling.net/en/data/media/docs/winkfz_72_ov erview-en.pdf.
the model IMMIS, described in more detail under http://www.ivu-umwelt.de/front_content.php?idcat=80 and the associated subpages.

Diese Referenzen sollen als Teil der Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung gelten. Solche Modelle können eine Vielzahl von Faktoren für die Ausbreitung von durch Luftströme transportierten Schadstoffen berücksichtigen. Hierzu zählen unter anderem Faktoren der Meteorologie (Windrichtung und -geschwindigkeit, Temperatur, Inversionswetterlagen uvm.), der Straßen (Relief, Straßenkategorie uvm.), der Emissionen selbst (beispielsweise gemäß dem HBEFA - Handbuch für Emissionsfaktoren des Umweltbundesamts), von baulichen Elementen (Gebäude, Lärmschutzmassnahmen uvm., die die Ausbreitung von Schadstoffen beeinflussen, uvm.), der Topografie im Untersuchungsbereich, sowie der Rezeptoren und der zu berechnenden Schadstoffe selbst. An dieser zusammenfassenden Aufzählung ist ersichtlich, dass die Modellbildung in diesem Anwendungsbereich eine gewisse Feinheit erreicht hat, die die Erfindung nun zur Rückverfolgung nutzt.These references are intended to be part of the disclosure of the present application. Such models can take into account a variety of factors for the propagation of airborne pollutants. These include, among others, meteorological factors (wind direction and speed, temperature, inversion weather conditions, etc.), roads (relief, street category, etc.), emissions themselves (for example, according to the HBEFA manual for emission factors of the Federal Environmental Agency), structural elements ( Buildings, noise abatement measures, etc., which influence the spread of pollutants, etc.), the topography in the study area, as well as the receptors and the pollutants to be calculated. This summary list shows that modeling in this area of application has reached a certain fineness which now uses the invention for tracing.

Allgemein wird im Rahmen der Erfindung der Begriff des Modells von dem des Berechnungs- bzw. Simulationsverfahrens dadurch abgegrenzt, dass ein Modell die logischen Grundlagen zur Durchführung eines Berechnungs- bzw. Simulationsverfahrens bereitstellt. Es basiert hierfür auf Regeln, mit Hilfe derer Eingangsdaten, beispielsweise Emissionswerte oder - im Falle eines Emissionsmodells - Verkehrsdaten, weiterverarbeitet werden können. Zusätzlich können bereits im Modell Grundannahmen hinterlegt sein, etwa Angaben zur Topologie eines Untersuchungsgebiets uvm. Im Falle eines Ausbreitungsmodells werden als Eingangsdaten zum Beispiel die oben erwähnten Einflussfaktoren im Modell verwendet.Generally, in the context of the invention, the term model is distinguished from that of the calculation or simulation method in that a model provides the logical basis for carrying out a calculation or simulation method. For this purpose, it is based on rules with the aid of which input data, for example emission values or, in the case of an emission model, traffic data, can be further processed. In addition, basic assumptions can already be made in the model, such as information on the topology of a study area and much more. In the case of a propagation model, for example, the above-mentioned influencing factors are used in the model as input data.

Die Emissionsstoffe werden räumlich zurückverfolgt. Dabei werden Verteilungswerte ermittelt und angegeben, die einen Benutzer darüber informieren, zu wie viele Emissionsstoffe, die an einem definitierten Immissionsort ermittelbar sind, von einem bestimmten Emissionsort herstammen. Solche Verteilungswerte können beispielsweise als Wahrscheinlichkeitsangaben vorgelegt werden, aus denen hervorgeht, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Schadstoffpartikel oder eine Gruppe solcher Partikel, von dem Emissionsort herstammt. Alternativ und/oder ergänzend können absolute Werte in Form einer Mengenangabe zu Schadstoffen aus einem Emissionsort und/oder relative Werte im Sinne von Mengenanteilsangaben vorgelegt werden. Die Wahl des untersuchten Parameters (Wahrscheinlichkeit, absolute oder relative Angaben etc.) hängt dabei vor allem vom gewählten Ausbreitungsmodell und dem benutzten konkreten Rückverfolgungsverfahren ab, wie weiter unten noch gezeigt werden wird.The emissions are traced spatially. In this process, distribution values are determined and indicated which inform a user about how many emission substances, which can be determined at a defined immission location, originate from a specific emission location. Such distribution values can, for example, be presented as probability statements which show the probability with which a pollutant particle or a group of such particles originates from the point of emission. Alternatively and / or additionally, absolute values in the form of a quantity specification for pollutants from an emission location and / or relative values in the sense of quantitative information can be provided. The choice of the examined parameter (probability, absolute or relative information etc.) depends mainly on the selected propagation model and the concrete traceability method used, as will be shown below.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nun also möglich, in Abhängigkeit von einem Immissionsort einen oder mehrere Emissionsorte auszumachen, von denen eine messtechnisch ermittelte und/oder durch Simulation berechnete Immission bzw. Emission herrührt. Das Verfahren bedient sich dabei einer bereits vorliegenden Logik, nämlich der des jeweils gewählten Ausbreitungsmodells, so dass keine komplett neue Modellbildung notwendig ist, um zu den gewünschten Erkenntnissen zu gelangen. Es ist daher relativ einfach und kostengünstig bereitzustellen und kann bei entsprechender Programmierung auch ebenso einfach durchgeführt werden. Die Verlässlichkeit der generierten Ermittlungsdaten hängt im Wesentlichen von der Genauigkeit des gewählten Ausbreitungsmodells ab; sie kann also bei Verwendung eines hochgenauen Ausbreitungsmodells mindestens ähnlich hoch sein wie das Ausbreitungsmodell selbst. Zudem bewirkt eine weitere Verfeinerung eines gewählten Ausbreitungsmodells praktisch automatisch eine Erhöhung der Genauigkeit der Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens.With the aid of the method according to the invention, it is now possible, depending on an immission location, to identify one or more emission locations, from which a measured emission and / or emission calculated by simulation originates. The method makes use of an already existing logic, namely that of the respectively selected propagation model, so that no completely new model formation necessary to arrive at the desired findings. It is therefore relatively easy and inexpensive to provide and can also be easily performed with appropriate programming. The reliability of the generated discovery data depends essentially on the accuracy of the chosen propagation model; Thus, when using a high-precision propagation model, it can be at least as high as the propagation model itself. In addition, a further refinement of a selected propagation model practically automatically results in an increase in the accuracy of the results of the method according to the invention.

Die Erfindung umfasst zudem ein Verfahren zur immissionsabhängigen Verkehrssteuerung in einem Verkehrsbereich, bei dem Steuersignale zur Steuerung eines Verkehrs an einem Emissionsort generiert werden, die automatisch ausgehend von einem Immissionsort ermittelt werden, an dem Emissionsstoffe dieses Emissionsorts als Immissionen ermittelbar sind.The invention also encompasses a method for immission-dependent traffic control in a traffic area, in which control signals for controlling a traffic at an emission location are generated, which are automatically determined on the basis of an immission location at which emission substances of this emission location can be determined as immissions.

Das Novum dieses Verkehrssteuerungsverfahrens besteht also ganz prinzipiell darin, ausgehend von einem Immissionsort die entsprechenden Emissionsorte zu ermitteln und nicht wie bisher Verkehrssteuerungsmaßnahmen entweder am Immissionsort oder unspezifisch in einem großräumigen Verkehrsbereich durchzuführen. Die Verkehrssteuerung geschieht stattdessen mindestens prioritär, d. h. schwerpunktmäßig am ermittelten Emissionsort, bei mehreren ermittelten Emissionsorten bevorzugt an diesen mehreren Orten, besonders bevorzugt mit einer Gewichtung in Abhängigkeit von ermittelten Verteilungswerten der Emissionen auf die einzelnen Emissionsorte. Zusätzlich kann vorgesehen sein, die Verkehrssteuerung schwerpunktmäßig oder ausschließlich an ausgewählten ermittelten Emissionsorten durchzuführen, insbesondere dann, wenn nur in diesen Bereichen ausreichende Mittel zur entsprechenden Verkehrssteuerung vorhanden sind.The novelty of this traffic control procedure is thus quite fundamentally to determine, starting from an immission location, the corresponding emission locations and not, as hitherto, to carry out traffic control measures either at the immission location or unspecifically in a large-scale traffic area. Instead, the traffic control takes place at least with priority, ie primarily at the determined emission location, at several determined emission locations, preferably at these multiple locations, particularly preferably with a weighting as a function of determined distribution values of the emissions to the individual emission locations. In addition, it may be provided to carry out the traffic control mainly or exclusively at selected determined emission locations, in particular if there are sufficient means for corresponding traffic control only in these areas.

Besonders bevorzugt wird der Emissionsort im Rahmen des erfindungsgemäßen Verkehrssteuerungsverfahrens durch Anwendung eines erfindungsgemäßen Ermittlungsverfahrens ermittelt, da, wie oben erläutert, die Logik dieses Verfahrens einfach und genau die notwendigen Daten zum Emissionsort zur Verfügung stellt.Particularly preferably, the emission location is determined in the context of the traffic control method according to the invention by applying a determination method according to the invention, since, as explained above, the logic of this method provides the data required for the emission location simply and accurately.

Ein erfindungsgemäßes Ermittlungssystem zur automatischen Ermittlung von Emissionsorten ausgewählter Emissionsstoffe ausgehend von einem ausgewählten Immissionsort umfasst mindestens

eine Eingangsschnittstelle für Eingangswerte der oben erwähnten Art, die sich direkt oder indirekt auf die Emissionsstoffe beziehen, und
eine Ermittlungseinheit, die im Betrieb Regeln eines zu einer Ausbreitungsermittlung der Emissionsstoffe geeigneten Ausbreitungsmodells dazu verwendet, auf Basis der Eingangswerte eine räumliche Rückverfolgung der Emissionsstoffe unter Angabe von Verteilungswerten durchzuführen,
bevorzugt eine Ausgangsschnittstelle zur Aufgabe der Verteilungswerte und/oder von Ortsangaben zu den ermittelten Emissionsorten.

A determination system according to the invention for the automatic determination of emission locations of selected emission substances starting from a selected immission location comprises at least

an input interface for input values of the type mentioned above that relate directly or indirectly to the emission materials, and
a determination unit which, during operation, uses rules of a propagation model suitable for a determination of the propagation of the emission substances to carry out a spatial traceability of the emission materials on the basis of the input values, stating distribution values,
preferably an output interface for the task of distribution values and / or location information to the determined emission locations.

Zusätzlich hierzu kann das Ermittlungssystem auch eine Auswahldaten-Eingangsschnittstelle zur Einspeisung von Auswahldaten zu ausgewählten Emissionsstoffen umfassen. Diese kann als Benutzereingangsschnittstelle realisiert sein, jedoch auch als Eingangsschnittstelle für Auswahldaten aus einer Datenbank, in der etwa vorgehalten ist, dass für einen bestimmten Untersuchungsbereich bestimmte Emissionsstoffe abgeprüft werden sollen. Die Datenbank kann auch innerhalb des Ermittlungssystems angeordnet sein, beispielsweise in Form eines Datenspeichers.In addition to this, the determination system may also include a selection data input interface for feeding selection data on selected emission substances. This can be realized as a user input interface, but also as an input interface for selection data from a database, which is held about that for a particular study area certain emissions are to be checked. The database can also be arranged within the detection system, for example in the form of a data memory.

Weiterhin kann das Ermittlungssystem eine Immissionsort-Auswahleinheit zur Auswahl eines Immissionsorts aufweisen, die bevorzugt automatisch einen geeigneten Immissionsort, etwa einen Hotspot der oben ausgeführten Art, auswählt, auf Basis dessen die Ermittlung des Emissionsorts erfolgen soll.Furthermore, the determination system can have an immission location selection unit for selecting an immission location, which preferably automatically has a suitable immission location, for example a hotspot of the kind set out above, on the basis of which the determination of the emission location is to take place.

Ein erfindungsgemäßes Verkehrssteuerungssystem zur immissionsabhängigen Verkehrssteuerung in einem Verkehrsbereich weist eine Steuerungseinheit auf, die im Betrieb Steuersignale zur Steuerung eines Verkehrs an einem Emissionsort generiert, und ein Ermittlungssystem, das so ausgebildet ist, dass es im Betrieb automatisch den Emissionsort ausgehend von einen Immissionsort ermittelt, an dem Emissionsstoffe vom Emissionsort als Immissionen messbar sind.A traffic control system according to the invention for immission-dependent traffic control in a traffic area has a control unit which generates control signals for controlling traffic at an emission location during operation, and a detection system which is designed to automatically determine the emission location from an immission location during operation where emissions from the point of emission are measurable as immissions.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verkehrssteuerungsverfahrens wird daher auch bevorzugt ein Computerprogrammprodukt verwendet, welches direkt in einen Prozessor einer Rechnereinrichtung ladbar ist, mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines solchen Verkehrssteuerungsverfahrens auszuführen.For carrying out the traffic control method according to the invention, therefore, a computer program product which can be loaded directly into a processor of a computer device is also preferably used, with program code means in order to carry out all the steps of such a traffic control method.

Besonders bevorzugt gilt, dass das erfindungsgemäße Verkehrssteuerungssystem ein erfindungsgemäßes Ermittlungssystem umfasst.It is particularly preferred that the traffic control system according to the invention comprises a determination system according to the invention.

Sowohl in einem erfindungsgemäßen Ermittlungssystem als auch in einem erfindungsgemäßen Verkehrssteuerungssystem kann insbesondere die Ermittlungseinheit sowohl als allein stehende Einzelkomponente hardware- und/oder softwaretechnisch ausgeführt als auch gemeinsam mit anderen Einheiten innerhalb eines elektronischen Prozessorbausteins integriert sein. Sie kann ganz oder teilweise auf einem Rechner des Verkehrssteuerungssystems realisiert werden. Außerdem können die Eingangsschnittstelle und ggf. weitere Schnittstellen sowohl als Hardware in Form von Eingangs- bzw. Ausgangsbuchsen bzw. drahtlose Schnittstellen eines Geräts ausgebildet sein als auch in Form von Software bzw. als Kombination von Hard- und Software-Komponenten. Schnittstellen können beispielsweise in Form von reinen Software-Schnittstellen auch direkt Daten vom Verkehrssteuerungssystem oder vom Ermittlungssystem übernehmen, wenn beispielsweise das Ermittlungssystem auf dem gleichen Rechner wie das Verkehrssteuerungssystem angeordnet ist. Die Schnittstellen können weiterhin kombiniert als Input-/Output-Schnittstelle ausgebildet sein.Both in a determination system according to the invention and in a traffic control system according to the invention, in particular the determination unit can be designed both as a standalone individual component hardware and / or software technology as well as integrated with other units within an electronic processor module. It can be implemented in whole or in part on a computer of the traffic control system. In addition, the input interface and, if appropriate, further interfaces can be embodied as hardware in the form of input or output sockets or wireless interfaces of a device as well as in the form of software or as a combination of hardware and software components. Interfaces, for example, in the form of pure software interfaces also directly from the data Traffic control system or take over from the detection system, for example, if the detection system is arranged on the same computer as the traffic control system. The interfaces can continue to be combined as an input / output interface.

Ein Aufbau des Ermittlungssystems und/oder des Verkehrssteuerungssystems in Form von Software hat den Vorteil einer schnellen und kostengünstigen Realisierung. Daher wird zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt ein Computerprogrammprodukt verwendet, welches direkt in einen Prozessor einer Rechnereinrichtung ladbar ist, mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines jeweiligen solchen Verfahrens auszuführen.A structure of the determination system and / or the traffic control system in the form of software has the advantage of a quick and cost-effective implementation. Therefore, a computer program product which can be loaded directly into a processor of a computer device, with program code means in order to carry out all the steps of a respective such method, is preferably used to carry out the methods according to the invention.

Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Dabei können die erfindungsgemäßen Verfahren auch entsprechend den abhängigen Ansprüchen zum den Systemen weitergebildet sein und umgekehrt, wobei auch die Merkmale der Verfahren zur Weiterbildung der beiden Systeme verwendet werden können und umgekehrt, außer wenn explizit anders verlautbart ist.Further particularly advantageous embodiments and developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description. In this case, the inventive method can also be developed according to the dependent claims for the systems and vice versa, whereby the features of the method for the development of the two systems can be used and vice versa, unless explicitly stated otherwise.

Bevorzugt wird der Immissionsort aus einer Aufstellung einer Mehrzahl von bestimmten Immissionsorten ausgewählt, deren zugeordnete Immissionswerte auf Grundlage einer Anwendung desselben Ausbreitungsmodells ermittelt wurden. Das Ausbreitungsmodell dient also sowohl der Bestimmung von Immissionsorten und zur Ermittlung von an diesen Immissionsorten vorliegenden Immissionswerten als auch der Ermittlung der mit diesen Immissionsorten korrespondierenden Emissionsorte. Die Immissionswerte beziehen sich dabei auf Mengen-, Volumen- bzw. Anteilsangaben zu bestimmten Emissionsstoffen, wie sie am Immissionsort ermittelbar, d. h. durch Messung oder geeignete Berechnungsverfahren herleitbar sind.Preferably, the immission location is selected from a list of a plurality of specific immission locations whose associated immission values were determined on the basis of an application of the same propagation model. Thus, the propagation model is used both for the determination of immission locations and for the determination of immission values present at these immission locations as well as for the determination of the emission locations corresponding to these immission locations. The immission values refer to quantities, volumes or proportions of certain emission substances, as can be determined at the place of immission, ie can be deduced by measurement or suitable calculation methods.

Wie erwähnt, liegt einer der Vorteile der Erfindung darin begründet, dass ein bereits existentes Ausbreitungsmodell dazu verwendet werden kann, Emissionsorte zu ermitteln. Die Verwendung ein und desselben Modells dient nicht nur der Einsparung von Ressourcen, sondern trägt vor allem entscheidend dazu bei, eine hohe Konsistenz und Stringenz in den Aussagen zu erzielen. Dabei werden besonders bevorzugt bei der Anwendung des Ausbreitungsmodells als Eingangswerte basierend auf Messdaten ermittelte und/oder simulierte örtlich zugeordnete Emissionswerte verwendet. Solche Emissionswerte können direkt auf realen Messungen an den Emissionsquellen basieren. Sie können aber auch aus anderen Messdaten, im Straßenverkehr etwa Verkehrs-Messdaten wie der Verkehrsdichte unter Verwendung von Emissions-Simulationsverfahren hergeleitet werden. Ein hierfür verwendbares Simulationsmodell bietet beispielsweise das oben erwähnte HBEFA:As mentioned, one of the advantages of the invention lies in the fact that an already existing propagation model can be used to determine emission locations. The use of one and the same model not only saves resources, but above all contributes significantly to achieving a high degree of consistency and rigor in the statements. In this case, in the application of the propagation model, it is particularly preferred to use as input values based on measured data determined and / or simulated locally assigned emission values. Such emission levels can be based directly on real measurements at the emission sources. However, they can also be derived from other measurement data, in traffic such as traffic measurement data such as traffic density using emission simulation methods. A simulation model that can be used for this purpose offers, for example, the HBEFA mentioned above:

Das Umweltbundesamt veröffentlicht in regelmäßigen Abständen das Handbuch für Emissionsfaktoren. Diese umfangreiche Datenbank zu den Emissionen von Luftschadstoffen des Straßenverkehrs stellt Emissionsfaktoren von Kraftfahrzeugen für die wichtigsten Luftschadstoffe und den Kraftstoffverbrauch zusammen. Die Daten sind nach zahlreichen technischen und verkehrlichen Parametern wie Fahrzeugart (Pkw, Lkw, Bus etc.), Abgasreinigung (geregelter, ungeregelter Katalysator etc.), Antriebsart (Otto, Diesel) sowie Verkehrssituationen (Stadtverkehr, Landstraße, Autobahn etc.) gegliedert. Zudem können die unterschiedlichen Anteile von Güter- und Personenverkehr an den Schadstoffemissionen nachvollzogen werden. Darüber hinaus kann mit der Version für Deutschland auch der Flottenmix auf deutschen Straßen graphisch oder tabellarisch angezeigt werden.The Federal Environment Agency publishes the handbook for emission factors at regular intervals. This comprehensive database of emissions from road traffic pollutants compiles emission factors of motor vehicles for the most important air pollutants and fuel consumption. The data are structured according to numerous technical and traffic parameters such as vehicle type (car, truck, bus, etc.), exhaust gas purification (regulated, uncontrolled catalyst, etc.), drive mode (petrol, diesel), and traffic situations (city traffic, highway, motorway, etc.). In addition, the different shares of freight and passenger traffic can be traced back to the pollutant emissions. In addition, with the version for Germany, the fleet mix on German roads can be displayed graphically or in tabular form.

Als besonders vorteilhaft, weil von der Datenbasis her besonders verlässlich, hat es sich erwiesen, wenn die Eingangswerte real ermittelte Verkehrs-Messdaten einer Verkehrssituation umfassen. Diese Verkehrs-Messdaten, beispielsweise Angaben zur Anzahl und/oder Geschwindigkeit von Fahrzeugen, zu Stauungen uvm., werden bevorzugt aus aktuellen Verkehrsmessungen bezogen. Alternativ oder ergänzend können auch in Datenbanken gespeicherte reale Messdaten verwendet werden, insbesondere solche, die in möglichst zahlreichen Bezugsparametern (z. B. Tageszeit, Wochentag, Wetterlage) deckungsgleich mit der aktuellen Situation zum Zeitpunkt der Ermittlung des Emissionsorts sind. Aus den Verkehrs-Messdaten wird dann eine Emissionssituation abgeleitet und daraus mittels des Ausbreitungsmodells eine Immisionssituation. Aus dieser Immissionssituation ergeben sich für einen Benutzer und/oder eine Erkennungsautomatik die Immissionsorte, für die eine Ermittlung der zugehörigen Emissionsorte besonders wichtig ist.It has proved to be particularly advantageous, since it is particularly reliable from the data base, for the input values to comprise real traffic measurement data of a traffic situation. These traffic metrics, such as information on the number and / or speed of vehicles, congestion and much more, are preferably obtained from current traffic measurements. Alternatively or additionally, real measured data stored in databases can also be used, in particular those which are congruent with the current situation at the time of determining the emission location in as many reference parameters as possible (eg time of day, day of the week, weather conditions). An emission situation is then derived from the traffic measurement data and from this an immission situation by means of the propagation model. From this immission situation arise for a user and / or automatic recognition the immissions places, for which a determination of the associated emission locations is particularly important.

Bei der Anwendung des Ausbreitungsmodells wird bevorzugt eine Immissionskarte, d. h. insbesondere eine Immissionslandkarte, oder eine Immissionsmatrix erstellt, aus der jeweils die Immissionswerte an bestimmten Immissionsorten hervorgehen. Dies vereinfacht einem Benutzer die Auswahl eines für sein Erkenntnisinteresse geeigneten Immissionsorts und beschleunigt das Verfahren zudem. Insbesondere Immissionskarten sind intuitiv bedienbar und zeigen oft auf einen Blick, wo sich beispielsweise Hotspots der oben erwähnten Art finden.In the application of the propagation model, an immission map, i. H. in particular, an immission map, or created an immission matrix, from which emerge each of the immission levels at certain immission sites. This makes it easier for a user to select an immission location suitable for his / her knowledge of interest, and also speeds up the process. Immission maps, in particular, can be operated intuitively and often show at a glance where, for example, hotspots of the type mentioned above can be found.

Ein besonderer Erkenntnisvorteil ergibt sich dann, wenn die Auswahl eines Immissionsorts - bevorzugt automatisch - aufgrund von an diesem Immissionsort vorliegenden und/oder errechneten lokalen oder regionalen Belastungswerten einer Anzahl der Emissionsstoffe erfolgt. Diese Anzahl kann aus einem einzelnen Stoff bestehen oder aus einer Gruppe von Stoffen, die bevorzugt einer gemeinsamen Schadstoffgruppe zuzuordnen sind. Es werden also beispielsweise in Bezug auf einzelne zu berücksichtigende Immissionen Hotspots und/oder Orte ermittelt, an denen Belastungs-Grenzwerte überschritten werden. Ausgehend von solchen Orten mit hohen oder gar Spitzenbelastungen können Emissionsorte ermittelt werden, in denen ein Ausstoß von Schadstoffen erfolgt, der besonders stark zur Überschreitung von Grenzwerten und daher zu Schädigungen allgemein beiträgt.A special advantage in knowledge arises when the selection of an immission location - preferably automatically - is made on the basis of local and regional load values of a number of emission substances present and / or calculated at this immission location. This number may consist of a single substance or of a group of substances which are preferably assigned to a common pollutant group. Thus, for example, hotspots and / or locations are determined with respect to individual immissions to be considered, at which load limit values are exceeded. Starting from such places with high or even peak loads, emission sites can be identified in which an emission of pollutants takes place, which contributes particularly strongly to the exceeding of limit values and therefore to damages in general.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden bei Anwendung des Ausbreitungsmodells Emissionen gemäß ihrer Herkunft mit, besonders bevorzugt eindeutigen, Markierungen versehen. Diese können beispielsweise als Kennzahlen oder in Form von Identifikationsnummern, vorteilhafterweise ergänzt durch Angaben zum Zeitpunkt des Ausstoßes der Emissionen, vorgehalten werden. Sie können sich dabei auf Partikelwolken bzw. -cluster beziehen und auch nach Partikelart (Größe, Gewicht o.ä.) und/oder Partikelgruppe (insbesondere Stoffgruppe) aufgeschlüsselt sein. Besonders bevorzugt werden einzelner Partikel mit von ihrem Emissionsort abhängigen Herkunfts-Markern markiert. Somit ist jedes Partikel einfach auch wieder rückverfolgbar, was die Quantifizierung in Form der Verteilungswerte und die örtliche bzw. räumliche Zuordnungsgenauigkeit zu den Emissionsorten bedeutend erhöhen kann. Zudem ist die Rückverfolgbarkeit der Emissionen sehr einfach: Die Emissionen bzw. Partikel können in einem Histogramm nach Herkunftsort aufgetragen werden.According to a preferred embodiment of the invention, when the propagation model is used, emissions are provided according to their origin with, more preferably unambiguous, markings. These can be stored, for example, as codes or in the form of identification numbers, advantageously supplemented by information at the time of emission of the emissions. You can refer to particle clouds or clusters and also be broken down by particle type (size, weight or similar) and / or particle group (especially substance group). Particular preference is given to marking individual particles with origin markers which are dependent on their emission location. Thus, each particle is easily traceable again, which can significantly increase the quantification in terms of distribution values and the spatial or spatial assignment accuracy to the emission sites. In addition, the traceability of emissions is very simple: the emissions or particles can be plotted in a histogram by place of origin.

Ein positiver Zusatzeffekt kann außerdem erzielt werden, wenn zusätzlich zu den Emissionsorten Klassen von Emittenden der ausgewählten Emissionsstoffe ermittelt werden. Diese Klassen können sich beispielsweise auf Fahrzeugklassen des Kraftfahrtbundesamts beziehen, bzw. auf Antriebs- bzw. Motorenklassen oder gar heruntergebrochen auf einzelne Fahrzeugtypen, ggf. sogar gestaffelt nach Zulassungsdaten uvm. Mit einer solchen Verfeinerung der Zuordnung von Emissionen wird die Datenbasis bereitgestellt, die beispielsweise zu einer noch zielgerichteteren Verkehrssteuerung genutzt werden kann. Zur Ermittlung von Fahrzeugklassen ist die Verwendung eines Ausbreitungsmodells auf Basis der oben erwähnten Herkunftsmarkierungen besonders vorteilhaft, da auch die Herkunft nach Fahrzeugen in einer Markierung kodiert werden kann.In addition, a positive additional effect can be achieved if, in addition to the emission locations, classes of emitters of the selected emission materials are determined. These classes can refer, for example, to vehicle classes of the Federal Motor Vehicle Office, or to drive or engine classes or even broken down to individual vehicle types, possibly even staggered according to approval data and much more. Such a refinement of the allocation of emissions provides the data base, which can be used, for example, for even more targeted traffic control. For the determination of vehicle classes, the use of a propagation model on the basis of the above-mentioned origin marks is particularly advantageous since the origin of vehicles can also be coded in a tag.

Außerdem können zusätzlich zu den Emissionsorten und ggf. den Fahrzeugklassen Emissionszeiten der ausgewählten Emissionsstoffe ermittelt werden. Dies führt zu einer Darstellbarkeit des zeitlichen Emissionsverlaufs, was vor allem für Einschätzung der Effektivität verkehrssteuernder Massnahmen eine bedeutende Rolle spielen kann. So können Schadstoffe zum Beispiel bei Windstille an einem Immissionsort zu einem Zeitpunkt gemessen werden, der lange nach dem Verursachungszeitpunkt liegt. Ein aktueller Eingriff in die Verkehrssituation am Emissionsort kann daher ggf. überhaupt keinen Sinn machen. Andererseits können auch Zeitkurven ermittelt werden, aus denen im Vorgriff auf mögliche Grenzwertüberschreitungen zu einem späteren Zeitpunkt schon vorbeugende verkehrssteuerende Maßnahmen abgeleitet werden können.In addition, in addition to the emission locations and possibly the vehicle classes, emission times of the selected emission substances can be determined. This leads to a representation of the temporal emission process, which is above all for assessment the effectiveness of traffic control measures can play an important role. For example, pollutants can be measured in a calm spot at an immission location at a time long after the time of causation. A current intervention in the traffic situation at the point of emission may therefore make no sense whatsoever. On the other hand, it is also possible to determine time curves from which preemptive traffic control measures can be derived in anticipation of possible limit value exceedances at a later point in time.

Was die ermittelten Emissionsorte betrifft, so können diese vorteilhafterweise grafisch auf einer Landkarte hervorgehoben werden, bevorzugt durch die Farb- bzw. Kontrastgebung in Abhängigkeit von ihrem Anteil an den Gesamtimmissionen am Immissionsort kodiert. In Kombination mit der Darstellung von mehreren Immissionsorten auf einer solchen Landkarte kann daraus eine übersichtliche Darstellung für einen Benutzer abgeleitet werden, aus der er zum Beispiel erkennen kann, welche Emissionsorte eine hohe Relevanz für mehrere Immissionsorte besitzen. Eine solche Landkarte kann auch über eine Benutzerschnittstelle interaktiv ausgebildet sein, etwa dadurch, dass ein Benutzer mit einem Mauszeiger einen Immissionsort auf der Karte markiert und hierzu automatisch Informationen zu den korrespondierenden Emissionsorten dargestellt erhält.As far as the determined emission locations are concerned, they can advantageously be graphically highlighted on a map, preferably coded by the color or contrasting function as a function of their share of the total immissions at the immission location. In combination with the representation of several immissions on such a map a clear representation for a user can be derived, from which he can recognize, for example, which emission locations are highly relevant for several immission places. Such a map can also be configured interactively via a user interface, for example by a user marking a location on the map with a mouse pointer and automatically receiving information about the corresponding emission locations.

Zudem kann es im Rahmen des Verfahrens vorteilhaft sein, eine Mehrzahl an Immissionsorten auszuwählen und wie einen einzelnen Immissionsort für die Ermittlung von Emissionsorten zu behandeln. Das Ergebnis ist dann eine Aufstellung, welche Emissionsorte dieser Mehrzahl von Immissionsorten zugeordnet werden können, so dass eine Verkehrssteuerung nicht nur zur Abmilderung der Immissionsituation an einem einzelnen ausgewählten Hotspot erfolgt. Eine Verkehrssteuerung mit globaleren und dennoch gezielt wirkenden Maßnahmen kann hieraus resultieren.In addition, it may be advantageous within the scope of the method to select a plurality of immission locations and to treat them as a single immission location for the determination of emission locations. The result is then a list of which emission locations of this plurality of immission locations can be assigned, so that a traffic control is not only to mitigate the immission situation at a single selected hotspot. Traffic control with more global and nevertheless targeted measures can result from this.

Was das erfindungsgemäße Verkehrssteuerungsverfahren angeht, so ist es bevorzugt, dass die Steuersignale auch zusätzliche Informationen an durch die Verkehrssteuerung betroffene Verkehrsteilnehmer, vorzugsweise am Emissionsort, und/oder Anwohner, vorzugsweise am Immissionsort, betreffend eine Quantifizierung und/oder eine Ausbreitungsdarstellung auf Basis einer räumlichen Rückverfolgung der Emissionsstoffe umfassen. Die Verkehrsteilnehmer erhalten so Informationen, die ihnen den Sinn der verkehrstechnischen Steuerungsmaßnahme plausibel macht, was zu einer Erhöhung des Befolgungsgrads der Verkehrsregeln führen dürfte. Die Anwohner bekommen vermittelt, welche Maßnahmen gezielt für sie ergriffen werden, beispielsweise um eine momentane Verschmutzungssituation schnell zu beseitigen.As far as the traffic control method according to the invention is concerned, it is preferred that the control signals also contain additional information to traffic participants affected by the traffic control, preferably at the emission location, and / or residents, preferably at the immission location, concerning a quantification and / or a propagation representation based on a spatial traceability of emissions. The road users thus receive information that makes the meaning of the traffic control measures plausible, which should lead to an increase in the degree of compliance with traffic regulations. Residents get an idea of which measures are taken specifically for them, for example to quickly eliminate a current pollution situation.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:

FIG 1 eine schematische Landkarte einer Siedlung mit zwei sich kreuzenden Straßen mit grauwertkodierter Darstellung von Schadstoffbelastungen,
FIG 2 eine schematische Landkarte eines Ballungsgebiets mit Darstellung von Emissionsorten und Richtungsanzeigern eines Ausbreitungsmodells,
FIG 3 eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ermittlungsverfahrens,
FIG 4 eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verkehrssteuerungsverfahrens,
FIG 5 eine schematische Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verkehrssteuerungssystems mitsamt einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ermittlungssystems,
FIG 6 eine schematische Blockdarstellung von Abläufen innerhalb eines Verkehrsmanagementsystems unter Zuhilfenahme der erfindungsgemäßen Ermittlungs- und Verkehrssteuerungssysteme.

The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying figures with reference to embodiments. The same components are provided with identical reference numerals in the various figures. Show it:

FIG. 1 a schematic map of a settlement with two intersecting streets with gray-value-coded representation of pollutant loads,
FIG. 2 a schematic map of an agglomeration with representation of emission locations and direction indicators of a propagation model,
FIG. 3 1 is a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a determination method according to the invention,
FIG. 4 1 is a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a traffic control method according to the invention,
FIG. 5 1 is a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a traffic control system according to the invention, together with an exemplary embodiment of a determination system according to the invention,
FIG. 6 a schematic block diagram of processes within a traffic management system with the aid of the determination and traffic control systems according to the invention.

FIG 1 zeigt einen Landkartenausschnitt, in dem der Tagesmittelwert einer Feinstaubkonzentration, gemessen in µg/m², grauwertkodiert (vgl. die schematische Grauwertskala an der Seite) dargestellt ist. Die Landkarte 13 ist in Nord-Süd-Ausrichtung dargestellt. Die Windrichtung ist durch einen Richtungspfeil 7 dargestellt. Sie verläuft hier von West nach Ost. Zu erkennen sind drei Straßen 5a, 5b, 5c von denen die erste Straße 5a und die dritte Straße 5c in etwa in Ost-West-Richtung verlaufen und die zweite Straße 5b in etwa in Nord-Süd-Richtung, so dass sich zwei Kreuzungen ergeben, eine der ersten Straße 5a mit der zweiten Straße 5b und eine der dritten Straße 5c mit der zweiten Straße 5b. Oberhalb der dritten Straße 5c, beidseits der zweiten Straße 5b befindet sich eine Siedlung, bestehend aus mehreren Gebäuden 3. FIG. 1 shows a map section in which the daily mean value of a fine dust concentration, measured in μg / m ² , gray value coded (see the schematic gray scale on the side) is shown. The map 13 is shown in north-south orientation. The wind direction is represented by a directional arrow 7. It runs here from west to east. Three roads 5a, 5b, 5c are visible, of which the first road 5a and the third road 5c run approximately in an east-west direction and the second road 5b approximately in a north-south direction, so that two intersections result , one of the first road 5a with the second road 5b and one of the third road 5c with the second road 5b. Above the third street 5c, on both sides of the second street 5b, there is a settlement consisting of several buildings 3.

Schadstoffe wie Kohlenmonoxid, Stickoxide, Feinstaubpartikel, Ruß, Schwefeldioxid uva., die durch den Verkehr auf den beiden Straßen 5a, 5b, 5c hervorgerufen werden, breiten sich aus. Dies erfolgt aufgrund einer Ausbreitungslogik, die in Form einer Anzahl von Ausbreitungsregeln in einem Ausbreitungsmodell abbildbar ist. Die Schadstoffe können mittels Schadstoffsensoren 1, 1a, 1b ermittelt werden, die entlang der Straßen 5a, 5b, 5c platziert sind. In der Regel wird nur eine deutlich geringere Anzahl solcher Sensoren in einem solch kleinen Verkehrsbereich aufgestellt sein. Ein entscheidender Faktor für die an einem Schadstoffsensor 1, 1a, 1b messbare Schadstoffmenge ist sein Aufstellungsort. Dies ist erkennbar am Beispiel der beiden Schadstoffsensoren 1a, 1b, die an der zweiten Straße 5b gegenüberliegend an den beiden Straßenseiten aufgestellt sind. Der weiter westlich aufgestellte Schadstoffsensor 1a steht im Windschatten eines Gebäudes 3 und misst in der hier vorliegenden Windsituation nur eine sehr geringe Feinstaubkonzentration. Hingegen ermittelt der weiter östlich aufgestellte Schadstoffsensor 1b nur einige Meter entfernt vom Schadstoffsensor 1a eine Feinstaubkonzentration von mindestens 50 µg/m², also mehr als zehnmal so viel wie auf der gegenüberliegenden Straßenseite.Pollutants such as carbon monoxide, nitrogen oxides, fine dust particles, soot, sulfur dioxide, etc., which are caused by the traffic on the two roads 5a, 5b, 5c, are spreading. This is done on the basis of a propagation logic which can be mapped in the form of a number of propagation rules in a propagation model. The pollutants can be determined by means of pollutant sensors 1, 1a, 1b, which are placed along the roads 5a, 5b, 5c. As a rule, only a significantly smaller number of such sensors will be installed in such a small traffic area. A decisive factor for the amount of pollutants measurable at a pollutant sensor 1, 1a, 1b is its installation site. This can be seen from the example of the two pollutant sensors 1a, 1b, which are set up on the second road 5b opposite to the two sides of the road. The pollution sensor 1a positioned further to the west is in the lee of a building 3 and measures only a very small concentration of fine dust in the wind situation present here. On the other hand determined the further east established pollutant sensor 1b only a few meters away from the pollutant sensor 1a a fine dust concentration of at least 50 micrograms / m ² , that is more than ten times as much as on the opposite side of the street.

Dieses instruktive Beispiel veranschaulicht, warum die Ermittlung von Schadstoffkonzentrationen heute nicht mehr ausschließlich von Sensorsystemen durchgeführt wird. Oftmals werden stattdessen oder ergänzend Ausbreitungsmodelle, die beispielsweise einen durch ein Gebäude 3 verursachten Windschatten, bei der Zuweisung von virtuellen Schadstoffmesswerten mitberücksichtigen, eingesetzt.This instructive example illustrates why determination of pollutant concentrations is no longer performed exclusively by sensor systems today. Often, instead of or in addition, propagation models that, for example, take into account a slipstream caused by a building 3, when assigning virtual pollutant readings, are used.

FIG 2 zeigt eine schematische Landkarte eines Verkehrsbereichs 15 eines Ballungsraums, in der mehrere Straßenabschnitte als Emissionsorte 19a, 19b, ..., 19n hervorgehoben sind. Zudem sind Richtungspfeile 17 aufgetragen, die schematisch die Logik eines Ausbreitungsmodells für Emissionen repräsentieren. Aufgrund dieses simulatorisch ermittelten Ausbreitungsverhaltens ergibt sich eine besondere hohe Schadstoffkonzentration an einem Hotspot 11. Dieser Hotspot 11 kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Ermittlungsverfahrens als Ausgangspunkt verwendet werden, um die Emissionsorte zu bestimmen, von denen her mit (bestimmten bzw. zu bestimmenden) Anteilen die als Immissionen am Hotspot 11 messbaren Schadstoffe herkommen. FIG. 2 shows a schematic map of a traffic area 15 of a conurbation, in which several road sections are highlighted as emission locations 19a, 19b, ..., 19n. In addition, directional arrows 17 are plotted, which represent schematically the logic of a propagation model for emissions. Because of this simulatively determined propagation behavior, a particularly high concentration of pollutants at a hotspot 11 results. This hotspot 11 can be used as a starting point in the determination method according to the invention in order to determine the emission locations, from which with (certain or to be determined) shares as Pollution at the hotspot 11 measurable pollutants come from.

Dies erfolgt bei einer Variante der Erfindung durch eine Rückverfolgung der Schadstoffströme mit derselben Logik wie der des verwendeten Ausbreitungsmodells. Bildhaft gesprochen verfolgt diese Logik die dargestellten Pfeile in umgekehrter Richtung bis sie auf den dazugehörigen Emissionsort 19a, 19b, ..., 19n stößt. Im Endeffekt kann mit Hilfe des Ausbreitungsmodells und seiner Anwendung in umgekehrter Richtung zu jedem als Immissionsort auf der Landkarte definierten Ort eine Anzahl von Emissionsorten zugeordnet werden. Zusätzlich dazu können die Anteile, prozentual und/oder absolut der Emissionen von einem bestimmten Emissionsort bestimmt und angezeigt werden, die für die Gesamtimmissionen am Immissionsort verantwortlich sind. Eine andere Variante der Rückverfolgung von Schadstoffen stellt die oben beschriebene Markierung von Emissionen gemäß ihrer Herkunft und die nachträgliche Aufstellung dieser Emissionen in einem Histogramm dar.This is done in a variant of the invention by tracing the pollutant streams with the same logic as that of the propagation model used. Figuratively speaking, this logic pursues the illustrated arrows in the reverse direction until it encounters the associated emission location 19a, 19b, ..., 19n. Ultimately, a number of emission locations can be assigned using the propagation model and its application in the reverse direction to each location defined as the location of the immigration on the map. In addition, the proportions, percentages and / or absolute of emissions from a particular emission location may be determined and displayed who are responsible for the total emissions at the place of immission. Another variant of the traceability of pollutants is the above-described marking of emissions according to their origin and the subsequent listing of these emissions in a histogram.

In einem Visualisierungsbeispiel kann einem Benutzer eine Immissionskarte auf einer graphischen Benutzerschnittstelle dargestellt werden. Bei Platzierung eines Markierungsinstruments wie einem Computermauszeiger an einem beliebigen Ort, etwa einem Hotspot, auf der Benutzerschnittstelle würden all jene Straßenabschnitte, d. h. Emissionsorte hervorgehoben, die einen relevanten Anteil an der Immissionsbelastung an diesem Immissionsort beisteuern. Je nach Anteil an der Gesamtbelastung kann eine Farb- bzw. Kontrastkodierung der Emissionsorte durchgeführt werden, beispielsweise auf einer grün-gelb-rot-Skala.In a visualization example, a user can be presented with an immission map on a graphical user interface. When placing a marking instrument such as a computer mouse pointer anywhere, such as a hotspot, on the user interface, all those road sections, i. H. Emissive emission points that contribute a relevant share of the pollution load at this immission location. Depending on the proportion of the total load, a color or contrast coding of the emission locations can be carried out, for example on a green-yellow-red scale.

Aus der Erkenntnis, von welchen Emissionsorten Immissionen an einem bestimmten Hotspot herrühren, können für die Emissionsorte Verkehrssteuerungsmaßnahmen abgeleitet werden, etwa:

eine Verflüssigung des Verkehrsflusses auf den entsprechenden Strecken durch Minimierung der Fahrzeughalte, etwa durch entsprechende Lichtsignalsteuerung, und/oder
eine Verschiebung von Verkehrsflüssen von einer Strecke in andere, für die Schadstoffbelastung des Hotspots weniger kritische Bereiche durch Lichtsignalanlagen, variable Beschilderung und Verkehrsinformationsdienste.

Based on the knowledge of which emission locations emissions originate at a certain hotspot, traffic control measures can be derived for the emission locations, such as:

a liquefaction of the traffic flow on the corresponding routes by minimizing the vehicle stops, such as by appropriate light signal control, and / or
a shift of traffic flows from one route to another, less critical areas for the hotspot's pollution by means of traffic lights, variable signage and traffic information services.

Aus der Kenntnis der Emissionsorte lassen sich also sehr gezielte Abstellmaßnahmen gegen eine Überschreitung von Schadstoffkonzentrationen an bestimmten Immissionsorten bewirken. Wird bereits zur Ermittlung der Immissionsorte ein feines Ausbreitungsmodell verwendet, so kann zudem sichergestellt werden, dass die Untersuchung tatsächlich die richtigen Hotspots ermittelt und nicht solche, die in Wirklichkeit nicht das volle Ausmaß einer Immissionssituation in einem Verkehrsbereich wiedergeben.From the knowledge of the emission sites can thus be very targeted remedial action against exceeding of pollutant concentrations at certain immission sites cause. If a fine dispersion model is already used to determine the immission sites, it can also be ensured that the investigation actually determines the correct hotspots and not those that actually exist do not reflect the full extent of an immission situation in a traffic area.

FIG 3 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm den Ablauf eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens F zur Ermittlung von Emissionsorten 19a, 19b, ... 19n. In einem Schritt A werden Eingangswerte in das Verfahren eingebracht, beispielsweise in Form von Verkehrsdaten. Optional kann in einem Schritt B zusätzlich eine Auswahl getroffen werden, welche Emissionsstoffe bei dem Verfahren berücksichtigt werden sollen. Schritt C beinhaltet die Eingabe bzw. Definition eines Immissionsorts 11, beispielsweise eines Hotspots, zu dem im Folgenden Emissionsorte 19a, 19b, ... 19n ermittelt werden sollen. Diese Definition kann automatisiert erfolgen oder durch eine Benutzereingabe. In Schritt D werden auf Basis der Regeln eines geeigneten Emissions-Ausbreitungsmodells durch Rückverfolgung die Emissionsorte 19a, 19b, ... 19n ermittelt, von denen die Immissionen am Immissionsort 11 herstammen. Diese werden in einem Schritt E an einen Benutzer ausgegeben. FIG. 3 shows a schematic block diagram of the sequence of an embodiment of a method F according to the invention for determining emission locations 19a, 19b, ... 19n. In a step A, input values are introduced into the method, for example in the form of traffic data. Optionally, in a step B, a selection can additionally be made as to which emission substances should be taken into account in the method. Step C includes the input or definition of an immission location 11, for example a hotspot, to which emission locations 19a, 19b,... 19n are to be determined in the following. This definition can be automated or by user input. In step D, the emission locations 19a, 19b,... 19n are determined on the basis of the rules of a suitable emission propagation model by traceability, from which the immissions originate at the immission location 11. These are output to a user in a step E.

FIG 4 zeigt schematisch den Ablauf eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verkehrssteuerungsverfahrens. Dabei werden zunächst in einem Schritt F Emissionsorte 19a, 19b, ... 19n ermittelt, die einem ausgewählten Immissionsort zuzuordnen sind. Für diese Emissionsorte 19a, 19b, ... 19n, mindestens aber für einen der Emissionsorte 19a, 19b, ... 19n werden in Schritt G Steuersignale generiert und ausgegeben, durch die dort in den Verkehr steuernd eingegriffen wird. FIG. 4 schematically shows the sequence of an embodiment of a traffic control method according to the invention. Initially, in a step F emission locations 19a, 19b,... 19n are determined, which are to be assigned to a selected immission location. For these emission locations 19a, 19b,... 19n, but at least for one of the emission locations 19a, 19b,... 19n, control signals are generated and output in step G, by means of which control is intervened in the traffic.

FIG 5 zeigt eine schematische Blockdarstellung von Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Verkehrssteuerungssystems 21 und eines erfindungsgemäßen Ermittlungssystems 23. Das Ermittlungssystem 23 bildet zusammen mit einer Steuerungseinheit 25 das in Form von Softwaremodulen auf einem Prozessor realisierte Verkehrssteuerungssystem 21. FIG. 5 1 shows a schematic block diagram of exemplary embodiments of a traffic control system 21 according to the invention and of a determination system 23 according to the invention. The determination system 23, together with a control unit 25, forms the traffic control system 21 realized in the form of software modules on a processor.

Das Ermittlungssystem 23 weist eine Eingangsschnittstelle 27 zur Einspeisung von Eingangswerten EW auf sowie eine Eingangsschnittstelle 29 zur Einspeisung von Schadstoffdaten SD. Die Schadstoffdaten SD beinhalten Informationen darüber, welche Schadstoffarten in einer Untersuchung berücksichtigt werden sollen. Eine dritte Eingangsschnittstelle 31 dient der Einspeisung von Auswahldaten IO zu zu untersuchenden Immissionsorten. In einer Ermittlungseinheit 35 werden auf Basis dieser Eingaben EW, SD, IO und unter Verwendung von in einem Speichermedium 39 vorgehaltenen Regeln eines Emissions-Ausbreitungsmodells Emissionsortangaben EO generiert. Diese Angaben beinhalten Informationen darüber, welche Emissionsorte dem jeweils ausgewählten Immissionort zugeordnet werden können und mit welchen Verteilungswerten. Über eine Ausgangsschnittstelle 37 werden die Emissionsortangaben EO an die Steuerungseinheit 25 weitergeleitet, die darauf basierend für einen oder mehrere der ermittelten Emissionsorte Steuerungssignale SB ableitet, die der gezielten Verkehrssteuerung in diesem Bereich dienen.The determination system 23 has an input interface 27 for the input of input values EW and an input interface 29 for feeding pollutant data SD. The pollutant data SD contain information about which types of pollutants should be considered in a study. A third input interface 31 is used to feed selection data IO to immissions sites to be examined. In a determination unit 35 emission location data EO are generated on the basis of these inputs EW, SD, IO and using rules of an emission propagation model held in a storage medium 39. This information includes information about which emission locations can be assigned to the selected immission location and with which distribution values. Via an output interface 37, the emission location information EO is forwarded to the control unit 25, which derives control signals SB based thereon for one or more of the determined emission locations, which serve the targeted traffic control in this area.

FIG 6 zeigt eine Ablauflogik innerhalb eines Verkehrsmanagamentsystems unter Zuhilfenahme der erfindungsgemäßen Verfahren. Verkehrsdetektoren generieren Verkehrsdetektor-Messwerte DW, aus denen über ein Verkehrsumlegungsmodell oder einen Verkehrszuständsschätzer VZ Verkehrsdaten VD abgeleitet werden. Die Verkehrsdaten VD repräsentieren einen Verkehrszustand in einem Verkehrsbereich, z. B. auf einem Straßenabschnitt. Auf Basis der Verkehrsdaten VD werden mit Hilfe eines geeigneten Emissionsmodells EM Schadstoffkonzentrationen SK an bestimmten Immissionsorten, z. B. den Hotspots, im Endeffekt also Immissionsdaten generiert. Diese fließen in die Ermittlung von Emissionsorten ein, woraus Emissionsortsangaben EO resultieren, die Angaben beinhalten, wie wieviele Anteile der Schadstoffkonzentrationen SK an einem Immissionsort von einem bestimmten Emmissionsort herrühren. Diese finden Eingang in die Erarbeitung einer übergeordneten Verkehrsmanagementstrategie VStrat. Hieraus entsteht eine Wechselwirkung, da die Verkehrsmanagementstrategie VStrat Auswirkungen auf die Emissionsorte zeitigt. Die Umsetzung der Strategien wird durch Steuersignale SB durchgeführt. FIG. 6 shows a flow logic within a traffic management system with the aid of the method according to the invention. Traffic detectors generate traffic detector measurements DW, from which traffic data VD are derived via a traffic assignment model or a traffic condition estimator VZ. The traffic data VD represent a traffic condition in a traffic area, e.g. B. on a street section. On the basis of the traffic data VD pollutant concentrations SK at certain immission locations, eg. As the hotspots, in the end so immission data generated. These flow into the determination of emission locations, from which emission location data EO results, which contain information on how many percentages of the contaminant concentrations SK originate at an immission location from a specific emission location. These are used in the development of a superordinate traffic management strategy VStrat. This creates an interaction, since the traffic management strategy VStrat has an impact on the emission sites. The implementation of the strategies is carried out by control signals SB.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei den dargestellten Systemen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel "ein" bzw. "eine" nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Außerdem können "Einheiten" aus einer oder mehreren, auch räumlich verteilt angeordneten, Komponenten bestehen.It is finally pointed out once again that the methods described above in detail as well as in the illustrated systems are merely exemplary embodiments which can be modified in many different ways by the person skilled in the art without departing from the scope of the invention. Furthermore, the use of the indefinite article "on" or "one" does not exclude that the characteristics in question may also be present multiple times. In addition, "units" can consist of one or more, even spatially distributed, components.

Claims

Method (F) for automatically determining emission locations (19a, 19b, ..., 19n) of selected emission substances from a selected immission location (11), based on input values (EW) which relate directly or indirectly to the emission substances, by applying defined rules (R) of a propagation model suitable for determining the dispersion of the emission materials, a spatial tracing of the emission materials is carried out, stating distribution values.

Method according to claim 1,
characterized in that the immission location (11) is selected from a list of a plurality of specific immission locations whose associated immission values were determined on the basis of an application of the same propagation model.

Method according to claim 2,
characterized in that in the application of the propagation model as input values (EW) based on measured data determined and / or simulated locally assigned emission values are used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the input values (EW) comprise traffic data based on measured data of a traffic situation.

Method according to one of the preceding claims, characterized by the selection of an immission location (11) based on local and regional load values of a number of the emission substances present and / or calculated at this immission location (11).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that when applying the propagation model emissions are provided according to their origin with markings.

Method according to claim 6,
characterized by the marking of individual particles with origin markers depending on their emission location (19a, 19b, ..., 19n).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in addition to the emission locations (19a, 19b, ..., 19n), classes of emitters of the selected emission substances are determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in addition to the emission sites (19a, 19b, ..., 19n), emission times of the selected emission substances are determined.

Method for immission-dependent traffic control in a traffic area (15), in which control signals (SB) for controlling traffic at an emission location (19a, 19b, ..., 19n) are generated, which are determined automatically from an immission location (11), on which emission substances of this emission location (19a, 19b, ..., 19n) can be determined as immissions.

Traffic control method according to Claim 10, characterized in that the emission location (19a, 19b, ..., 19n) is determined by applying a determination method (F) according to one of Claims 1 to 10.

Traffic control method according to claim 10 or 11, characterized in that the control signals (SB) information to traffic participants affected by the traffic control and / or residents concerning a quantification and / or a propagation representation based on spatial traceability of the emission materials.

Determination system (23) for automatically determining emission locations (19a, 19b, ..., 19n) of selected emission substances starting from a selected immission location (11) at least an input interface (27) for input values (EW) relating directly or indirectly to the emissions, and

- a determination unit (35), which uses in operation rules (R) of a propagation determination of the emission substances suitable propagation model to perform on the basis of the input values, a spatial traceability of the emission materials, stating distribution values.

Traffic control system (21) for immission-dependent traffic control in a traffic area (15) comprising a control unit (25) which in operation generates control signals (SB) for controlling traffic at an emission location (19a, 19b, ..., 19n) and a detection system (23), which is designed such that, during operation, it automatically determines the emission location (19a, 19b,..., 19n) starting from an immission location (11) at which emission substances from the emission location can be measured as immissions.

Traffic control system according to claim 14,
characterized in that the traffic control system comprises a detection system (23) according to claim 13.