DE10101652A1

DE10101652A1 - Verfahren zur verkehrsstörungsreduzierenden Beeinflussung des Fahrverhaltens von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE10101652A1
Application number: DE2001101652
Authority: DE
Inventors: Boris Kerner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2002-07-25
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: DE10101652B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens von Fahrzeugen zwecks Auflösung, Reduzierung und/oder Vermeidung von lokalen Verkehrsstörungsstrukturen an effektiven Engstellen und/oder verkehrsgeregelten Netzknoten eines Wegenetzes, wobei anhand von aufgenommenen Verkehrsdaten der aktuelle Verkehrszustand ermittelt und dann festgestellt wird, ob er eine Verkehrsstörungsstruktur beinhaltet und/oder die Entstehung einer Verkehrsstörungsstruktur zu erwarten ist, und bejahendenfalls entgegenwirkende Fahrzeugsteuerungsinformationen erzeugt werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß beinhalten die Fahrzeugsteuerungsinformationen zur entgegenwirkenden, kollektiven Beeinflussung des Fahrverhaltens betroffener Fahrzeuge eine Erhöhung des Fahrzeugabflusses aus dem betroffenen Wegenetzbereich und/oder eine Erhöhung der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine Verringerung des mittleren Fahrzeugabstands und/oder die Erteilung eines Überholverbots und/oder die Erteilung eines Spurwechselverbots und/oder eine fahrzeugartabhängige Fahrspurzuteilung. DOLLAR A Verwendung z. B. für Straßenverkehrsnetze.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens von Fahrzeugen zwecks Auflösung, Reduzie rung und/oder Vermeidung von lokalen Verkehrsstörungstrukturen an effektiven Engstellen und/oder verkehrsgeregelten Netzkno ten eines Wegenetzes, wobei anhand von aufgenommenen Verkehrs daten der aktuelle Verkehrszustand ermittelt und dann festge stellt wird, ob er eine Verkehrsstörungsstruktur beinhaltet und/oder die Entstehung einer Verkehrsstörungsstruktur zu er warten ist, und bejahendenfalls entgegenwirkende Fahrzeugsteu erungsinformationen erzeugt werden.

Derartige Verfahren sind in verschiedenen Ausprägungen von Verkehrsinformationssystemen oder Verkehrsleitsystemen für den Straßenverkehr bekannt. Durch geeignete Verkehrszustandserfas sungsmittel, die je nach Anwendungsfall streckenseitige Senso rik z. B. zur Messung von Geschwindigkeit und Anzahl passieren der Fahrzeuge, eine Fernüberwachung mittels Flugzeugen oder Satelliten und/oder eine Überwachung der Dichte fahrzeugseiti ger Mobiltelefone und/oder sich im Verkehr mitbewegende Mess fahrzeuge, sogenannte "Floating Cars", beinhalten, werden Ver kehrsdaten aufgenommen, anhand derer dann der aktuelle Ver kehrszustand ermittelt wird. Des weiteren kann der zukünftig zu erwartende Verkehrszustand durch geeignete Prognosealgo rithmen vorausgeschätzt werden. Auf der Basis des so ermittel ten aktuellen und prognostizierten zukünftigen Verkehrszu stands kann dann festgestellt werden, ob an gewissen Stellen des betrachteten Wegenetzes Verkehrsstörungsstrukturen vorlie gen oder deren Entstehung droht, in welchem Fall geeignete entgegenwirkende Fahrzeugsteuerungsinformationen erzeugt wer den.

Herkömmlicherweise werden hierbei als Verkehrsstörungsstruktu ren vor allem Stauzustände betrachtet, und die erzeugten, ent gegenwirkenden Fahrzeugsteuerungsinformationen bestehen aus entsprechenden Staumeldungen bzw. Stauwarnungen, siehe z. B. die Offenlegungsschriften DE 196 47 127 A1 und DE 197 25 556 A1 und die dort zitierte Literatur.

Theoretische Überlegungen von B. S. Kerner sowie experimentelle Auswertungen von Verkehrsflussmessungen durch B. S. Kerner und H. Rehborn haben gezeigt, dass neben dem Stauzustand, auch Zu stand "sich bewegender breiter Staus" genannt, weitere indivi dualisierbare lokale Verkehrsstörungsobjekte im realen Verkehr auftreten und beobachtet werden können, insbesondere die Zu standsphasen "synchronisierter Verkehr" und "gestauchter syn chronisierter Verkehr" (sogenannte "pinch regions") sowie sich aus solchen individualisierbaren Zustandsphasen aufbauende Muster dichten Verkehrs stromaufwärts von sogenannten effekti ven Engstellen insbesondere in Schnellstraßennetzen. Analog können Warteschlangen vor verkehrsgeregelten Netzknoten in Ballungsraum-Verkehrsnetzen behandelt werden. Zu diesen Grund lagen sei auf die Zeitschriftenaufsätze B. S. Kerner und H. Rehborn, Experimental properties of complexity in traffic flow, Physical Review E 53, R 4275, 1996 und B. S. Kerner, The physics of traffic, Physics World, August 1999, Seite 25 und die nicht vorveröffentlichten, älteren deutschen Patentanmel dungen Nr. 199 40 957, 199 44 075 und 199 44 077 sowie die dort jeweils zitierte Literatur verwiesen.

Als "effektive Engstellen" werden hierbei solche Stellen des Verkehrsnetzes bezeichnet, an denen sich bei entsprechendem Verkehrsaufkommen eine über einen gewissen Zeitraum lokali siert bleibende Grenze bzw. Flanke zwischen stromabwärtigem freiem Verkehr und stromaufwärtigem synchronisiertem Verkehr bildet. Die Bildung solcher effektiver Engstellen ist häufig, aber nicht ausschließlich durch entsprechende topografische Gegebenheiten des Verkehrsnetzes bedingt, wie durch eine Ver ringerung der Anzahl nutzbarer Fahrspuren, Baustellen, Fahr spurverengungen, durch eine Kurve, eine Steigung, ein Gefälle, durch einmündende Zufahrtsspuren oder eine Aufteilung einer Fahrbahn in mehrere Fahrbahnen oder durch Ausfahrten sowie durch beliebige Kombinationen hiervon. Effektive Engstellen können aber auch durch temporäre Verkehrsstörungen bedingt sein, wie durch sich im Vergleich zur mittleren Fahrzeugge schwindigkeit im freien Verkehr langsam bewegende Baustellen fahrzeuge oder durch Unfallstellen.

In der nicht vorveröffentlichten, älteren deutschen Patentan meldung 100 38 089 der Anmelderin ist ein Verfahren der ein gangs genannten Art beschrieben, das speziell auf die Erken nung synchronisierten Verkehrs und/oder sich bewegender brei ter Staus stromaufwärts vor einer effektiven Engstelle und darauf ausgelegt ist, bei einer erkannten Verkehrsstörungs struktur dieser Art abstandserhöhende und/oder geschwindig keitsverringernde Steuerungseingriffe bei wenigstens einem Teil der betroffenen Fahrzeuge vorzunehmen.

In der nicht vorveröffentlichten, älteren deutschen Patentan meldung 199 54 971 der Anmelderin ist ein weiteres gattungsge mäßen Verfahren beschrieben, bei dem eine Verkehrszentrale er fasste Verkehrsdaten auswertet und daraus die Amplituden von erkannten Verkehrsflussstörungen mindernde Fahrzeugsteuerungs informationen erzeugt, die beschleunigungs-, geschwindigkeits- und/oder abstandsbezogene Daten für die betroffenen Fahrzeuge beinhalten, speziell Daten über einzuhaltende Grenzwerte für die Beschleunigung, die Geschwindigkeit bzw. den Abstand des jeweiligen Fahrzeugs.

Als ein spezieller weiterer Typ von Verfahren der eingangs ge nannten Art sind solche bekannt, die eine Fahrzeugzuflusssteu erung beinhalten, auch Zuflussdosierung genannt, mit welcher der Fahrzeugzufluß an Zufahrten, d. h. Einfahrten, z. B. eines Schnellstraßennetzes abhängig vom erkannten Verkehrszustand geregelt, d. h. erforderlichenfalls begrenzt wird. In der Of fenlegungsschrift DE 198 35 979 A1 ist ein derartiges Verfah ren beschrieben, bei dem der Fahrzeugzufluß in Abhängigkeit von erkannten Phasenübergängen zwischen freiem Verkehr und synchronisiertem Verkehr gesteuert wird.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines neuartigen Verfahrens der eingangs genannten Art zugrun de, mit dem aktuelle und/oder drohende lokale Verkehrsstö rungsstrukturen an effektiven Engstellen und/oder verkehrsge regelten Wegenetzknoten erkannt und diesen in vorteilhafter Weise entgegengewirkt werden kann.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung ei nes Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Verfahren werden im Fall einer erkannten aktuellen oder zu künftig zu erwartenden Verkehrsstörungsstruktur zur entgegen wirkenden, kollektiven Beeinflussung des Fahrverhaltens be troffener Fahrzeuge Fahrzeugsteuerungsinformationen erzeugt, die eine Erhöhung des Fahrzeugabflusses aus dem betroffenen Wegenetzbereich und/oder eine Erhöhung der mittleren Fahrzeug geschwindigkeit und/oder eine Verringerung des mittleren Fahr zeugabstands und/oder die Erteilung eines Überholverbots und/oder die Erteilung eines Spurwechselverbots und/oder eine von der Fahrzeugart abhängige Spurzuteilung mit verschiedenen Sollgeschwindigkeiten und Sollabständen für die unterschiedli chen Fahrspuren beinhalten. Die letztgenannte Maßnahme ermög licht eine Aufteilung verschiedener Arten von Fahrzeugen, wie schnellere PKW, langsamere PKW und LKW, auf verschiedene Spu ren einer mehrspurigen Richtungsfahrbahn, wobei für jede Fahr spur und damit die entsprechende Fahrzeugart eine passende Sollgeschwindigkeit und ein passender Sollabstand vorgegeben werden können.

Diese Fahrzeugsteuerungsinformationen können insbesondere orts- und zeitabhängig vorgegebene, verschiedene Kombinationen von zuflussverringernden und abflußvergrößernden Maßnahmen für die erkannte Verkehrsstörungsstruktur umfassen, wie einen sich bewegenden breiten Stau, einen Bereich gestauchten synchroni sierten Verkehrs, sich bewegende enge Stauzonen innerhalb ei nes Bereichs gestauchten synchronisierten Verkehrs und/oder für einen Bereich synchronisierten Verkehrs, wobei die Fahr zeugsteuerungsinformationen so gewählt werden, dass eine maxi male Effizienz für die Aufrechterhaltung der Zustandsphase freien Verkehrs erreicht wird.

Es zeigt sich, dass durch diese speziellen Fahrzeugsteuerungs informationen, mit denen betroffene Fahrzeuge in ihrem Fahr verhalten geeignet aufeinander abgestimmt werden, aktuelle Verkehrsstörungsstrukturen aufgelöst oder jedenfalls reduziert und/oder zukünftige Verkehrsstörungsstrukturen vermieden oder jedenfalls reduziert werden können, die an effektiven Engstel len von Schnellstraßennetzen und/oder verkehrsgeregelten Netz knoten in Ballungsraum-Verkehrsnetzen auftreten.

Ein nach Anspruch 2 weitergebildetes Verfahren ermöglicht eine Unterscheidung erkannter aktueller oder zukünftiger Verkehrs störungsstrukturen danach, ob ihnen allein durch die im An spruch 1 erwähnten verkehrsflusssteuernden Fahrzeugsteuerungs informationen ausreichend entgegengewirkt werden kann oder zu sätzliche Umleitungsmaßnahmen zweckmäßig sind. Letztere können insbesondere aus erzeugten Fahrzeugsteuerungsinformationen be stehen, die zum Nichtausfahren, d. h. Vorbeifahren an einer Ausfahrt und/oder zum Nichteinfahren, d. h. Vorbeifahren an ei ner Zufahrt auffordern.

Eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 sieht ver schiedene vorteilhafte Möglichkeiten vor, die Fahrzeugsteue rungsinformationen in geeigneter Weise den betroffenen Fahr zeugen zwecks kollektiver Abstimmung ihres Fahrverhaltens zur Verfügung zu stellen.

Ein nach Anspruch 4 weitergebildetes Verfahren beinhaltet spe ziell geeignete Maßnahmen, einer drohenden Entstehung eines Musters dichten Verkehrs an einer effektiven Engstelle entge genzuwirken. Dieses könnte ansonsten durch eine stromabwärts der effektiven Engstelle erkannte, stromaufwärts probagierende Verkehrsstörungsstruktur verursacht werden, wenn letztere die effektive Engstelle erreicht. Dies kann eine unterscheidende Erkennung der stromabwärtigen Verkehrsstörungsstruktur danach umfassen, ob sie bei Erreichen der effektiven Engstelle die Entstehung einer zu vermeidenden Verkehrsstörungsstruktur aus lösen würde oder nicht.

Ein nach Anspruch 5 weitergebildetes Verfahren beinhaltet vor teilhafte Maßnahmen, einem erkannten Muster dichten Verkehrs an einer effektiven Engstelle entgegenzuwirken.

Ein nach Anspruch 6 weitergebildetes Verfahren beinhaltet ver schiedene vorteilhafte Maßnahmen, um einen sich bewegenden breiten Stau und/oder einen Bereich synchronisierten Verkehrs oder gestauchten synchronisierten Verkehrs aufzulösen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrie ben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens zur Beeinflussung des Fahrverhaltens von Fahrzeugen zwecks Auflösung, Reduzierung und Vermeidung von lo kalen Verkehrsstörungsstrukturen insbesondere an ef fektiven Engstellen,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer im Verfahren von Fig. 1 verwendbaren Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation,

Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm über einen typischen Datenaustausch zwischen verfahrensbeteiligten Fahr zeugen,

Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm über einen abstands regelnden Teil des Verfahrens von Fig. 1,

Fig. 5A und 5B Diagramme der Flussrate in Abhängigkeit von der Fahrzeugdichte im Fall einer mehrspurigen bzw. ein spurigen Fahrbahn,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer effektiven Engstelle in Form einer Zufahrt,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer effektiven Engstelle in Form einer Ausfahrt,

Fig. 8 ein schematisches Blockdiagramm für Fahrzeugsteue rungsmaßnahmen des Verfahrens von Fig. 1 mit Umlei tungsstrategie,

Fig. 9 bis 13 Darstellungen experimenteller Beobachtungen an Autobahnabschnitten mit Mustern dichten Verkehrs an effektiven Engstellen zur Erläuterung entsprechender Gegenmaßnahmen,

Fig. 14 eine schematische Darstellung der Auflösung eines Staus vor Erreichen einer Zufahrt,

Fig. 15 eine schematische Darstellung der Auflösung synchro nisierten Verkehrs vor Erreichen einer Zufahrt,

Fig. 16 eine schematische Darstellung der Auflösung eines Musters dichten Verkehrs an einer Zufahrt,

Fig. 17 eine schematische Darstellung der Zone zwischen syn chronisierten und freiem Verkehr zur Veranschauli chung der dortigen Steuerungsmaßnahmen im Fall von Fig. 16 und

Fig. 18 eine schematische Darstellung von Detailmaßnahmen zur Auflösung des Musters dichten Verkehrs gemäß Fig. 16.

Fig. 1 veranschaulicht ein Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens von Fahrzeugen derart, dass aktuell bestehende, lokale Verkehrsstörungsstrukturen, insbesondere an effektiven Engstellen eines Schnellstraßennetzes, alternativ oder zusätz lich auch an verkehrsgeregelten Netzknoten eines Ballungsraum- Wegenetzes, aufgelöst oder jedenfalls reduziert und die Bil dung prognostizierter Verkehrsstörungsstrukturen dieser Art vermieden oder jedenfalls reduziert wird, sowie die dazu ver wendeten Mittel. Durch Verkehrszustandserfassungsmittel 1 wer den laufend Verkehrsdaten aufgenommen. Die von diesen Mitteln 1 bewirkte Verkehrsmessung kann je nach Bedarf autonom im je weiligen Fahrzeug unter Zuhilfenahme von Messfahrzeugdaten (Floating Car Data) und/oder durch anderweitige bewegte Detek toren, streckenseitige stationäre Detektoren und/oder Fernde tektoren, wie Flugzeuge oder Satelliten etc., erfolgen, wie dies dem Fachmann bekannt und in verschiedenen älteren Pa tentanmeldungen der Anmelderin beschrieben ist, worauf verwie sen werden kann, und daher hier keiner näheren Erläuterung be darf. Bestandteil dieser Messung und Auswertung von Verkehrs daten ist insbesondere eine Bestimmung des Verkehrszustands hinsichtlich der oben erwähnten, verschiedenen individuali sierbaren Verkehrszustandsobjekte, wie der Zustände freien Verkehrs, synchronisierten Verkehrs, gestauchten synchroni sierten Verkehrs und sich bewegender breiter Staus.

Durch entsprechende Auswertemittel 2 werden Phasenübergänge zwischen solchen individuellen Verkehrszustandsobjekten und aus diesen gebildeten zeitlich-räumlichen Strukturen, wie ins besondere Muster dichten Verkehrs an effektiven Engstellen, erkannt. Des weiteren sind die Auswertemittel 2, die fahrzeug seitig und/oder in einer Verkehrszentrale angeordnet sein kön nen, darauf ausgelegt, den zukünftig zu erwartenden Verkehrs zustand zu prognostizieren, insbesondere den zeitlich-räumli chen Verlauf der verschiedenen Verkehrszustandsphasen und der aus ihnen gebildeten Muster. Hierfür geeignete Auswertemittel sind wiederum im Stand der Technik und in älteren Anmeldungen der Anmelderin beschrieben, worauf für weitere Details verwie sen werden kann. Speziell leistet ein entsprechender System teil 3 eine Erkennung effektiver Engstellen, an denen ein Mus ter dichten Verkehrs schon entstanden ist, soeben entsteht oder zukünftig wahrscheinlich entstehen wird.

Ein den vorgenannten Mitteln 1, 2, 3 nachgeschalteter System teil 4 leistet anhand der ihm zugeführten Eingangsdaten eine unterscheidende Erkennung, welche der aktuellen Eigenschaften der festgestellten Phasenübergänge und zeitlich-räumlichen Verkehrszustandsstrukturen durch eine Verkehrsflusssteuerung besonders effektiv beeinflusst werden können. Der Aufbau die ses Systemteils 4 wird weiter unten anhand einer ausführliche ren Beschreibung von dessen Funktionsweise deutlich werden. Er liefert dann entsprechende Informationen zur Steuerung des Verkehrsflusses mit dem Ziel, die Bildung von erkannten zu künftigen Verkehrsstörungsstrukturen zu verhindern und beste hende Verkehrsstörungsstrukturen aufzulösen bzw. zu reduzie ren, d. h. einzudämmen, so dass eine maximale Aufrechterhaltung der wünschenswerten Zustandsphase freien Verkehrs erzielt wird.

Hierbei handelt es sich insbesondere um Fahrzeugsteuerungsin formationen, mit denen das Fahrverhalten der jeweils betroffe nen Fahrzeuge kollektiv verkehrsstörungsmindernd beeinflusst werden kann. Je nach Anwendungsfall kann dies unter Benutzung von verschiedenen Steuerungshilfsmitteln 6 erfolgen, z. B. von dynamischer Fahrzeug-Zielführung, von Fahrzeug-Fahrzeug-Kommu nikation, von Fahrerassistenzsystemen, von stationären, stre ckenseitigen Steuerungssystemen, die Fahrzeugen in der Umge bung einer jeweiligen effektiven Engstelle Fahrverhaltensin formationen geben, und/oder von Steuerungssystemen aus dem All, die über optische oder Rundfunkkanäle die betreffenden Steuerungsinformationen an die Fahrzeuge übermitteln.

Fig. 2 veranschaulicht den Einsatz von Fahrzeug-Fahrzeug- Kommunikation in Verbindung mit der verfahrensgemäßen Erzeu gung von Fahrzeugsteuerungsinformationen, die Abstandsrege lungsinformationen beinhalten. Die verfahrens- bzw. systembe teiligten Fahrzeuge F1, F2, F3, . . . stehen über einen Fahr zeug-Fahrzeug-Kommunikationskanal 7 miteinander in Datenaus tauschverbindung. Ein abstandsregelndes Fahrerassistenzsystem 8 erzeugt geeignete, verkehrsstörungsmindernde Abstandsinfor mationen 9 über gewünschte Sollabstände zwischen aufeinander folgenden Fahrzeugen, deren Fahrverhalten abstandsregulierend beeinflusst werden soll, um einer erkannten aktuellen oder zu künftigen Verkehrsstörung entgegenzuwirken.

Fig. 3 zeigt genauer den Datenaustausch zwischen dem abstands regelnden Fahrerassistenzsystem 8 im Fahrzeug und den die ver kehrsstörungsmindernden Fahrzeugsteuerungsinformationen gene rierenden Mitteln unter Verwendung des Fahrzeug-Fahrzeug- Kommunikationskanals 7. Über letzteren werden Daten über den ermittelten aktuellen und prognostizierten Verkehrszustand und die zu wählende Verkehrssteuerungsstrategie, insbesondere hin sichtlich des örtlichen oder zeitlichen Abstands aufeinander folgender Fahrzeuge, an das abstandsregelnde Fahrerassistenz system 8 übermittelt, das umgekehrt Informationen über die ak tuelle ausgewählte Abstandsregelungsstrategie zurückübermit telt.

Fig. 4 zeigt detaillierter eine mögliche Einbindung des ab standsregelnden Fahrerassistenzsystems 8 in das verfahrens durchführende Verkehrsbeeinflussungssystem. Wie in Fig. 4 dar gestellt, werden die von den Verkehrszustandserfassungsmitteln 1 gewonnenen Verkehrsdaten dem abstandsregelnden Fahrerassis tenzsystem 8 und den fahrzeugseitig und/oder zentralenseitig angeordneten Verkehrszustandsprognosemitteln 2 zugeführt. Letztere übermitteln die generierten Prognosedaten dem ab standsregelnden Fahrerassistenzsystem 8 des eigenen Fahrzeugs sowie dem Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationskanal 7 zwecks Wei terleitung zu anderen Fahrzeugen.

Zum grundsätzlichen Verständnis des Ziels, eine maximale Effi zienz der Aufrechterhaltung des Zustands freien Verkehrs zu erreichen, sei die Fig. 5A für den Fall einer mehrspurigen Schnellstraße bzw. die Fig. 5B für den Fall einer einspurigen Schnellstraße betrachtet. Wie aus diesen Figuren ersichtlich, endet die Kennlinie F der Flussrate q in Abhängigkeit von der Dichte ρ für freien Verkehr bei einem maximalen mittleren Fahr zeugfluß q_max, der im freien Verkehr ohne Verkehrssteuerung er reichbar ist. In diesem Kennlinienpunkt ist die Wahrschein lichkeit eines Phasenübergangs vom freien zum synchronisierten Verkehr gleich eins. Die schraffierte Fläche entspricht syn chronisiertem Verkehr. Die Kennlinie J entspricht der Bewegung der stromabwärtigen Front eines sich bewegenden breiten Staus. Die Steigung der Kennlinie J entspricht somit der mittleren Geschwindigkeit der stromabwärtigen Front des sich bewegenden breiten Staus. Der Fluß q_out entspricht dem Fluß aus einem sich bewegenden breiten Stau, wenn keine Steuerung des aus dem Stau abfließenden Verkehrs existiert. Die punktierte Kennlinie v_min repräsentiert die mittlere Mindestgeschwindigkeit von Fahrzeu gen in einem Bereich synchronisierten Verkehrs. Der Wert ρ_max gibt die Fahrzeugdichte innerhalb sich bewegender breiter Staus an.

Durch die aufeinander abgestimmte Steuerung der abstandsre gelnden Fahrerassistenzsysteme z. B. über die Fahrzeug- Fahrzeug-Kommunikation kann die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht und/oder der mittlere örtliche oder zeitliche Abstand zwischen den Fahrzeugen verkürzt werden, ohne dass die Gefahr des Auf fahrens besteht, wenn das Fahrverhalten für mehrere Fahrzeuge zwecks Auflösung einer Verkehrsstörungsstruktur kollektiv ge steuert wird. Für die abstandsregelnden Fahrerassistenzsysteme können bekannte Abstandsregeleinrichtungen verwendet werden, z. B. solche mit einem Fuzzy-Regler, dem die Relativgeschwin digkeit zum relevanten Objekt und der Zeitabstand zu diesem Objekt als Eingangsgrößen zugeführt werden und bei dem als Re gelgröße die Fahrzeugbeschleunigung benutzt wird. Dabei werden die besagten Eingangsgrößen verkehrszustandsabhängig automatisch gewählt, wobei diese Auswahl z. B. über die Fahrzeug- Fahrzeug-Kommunikation gesteuert werden kann. Alternativ kann vorgesehen sein, über die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation die Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvorgänge des vorausfahrenden Fahrzeugs an nachfolgende Fahrzeuge zu übertragen und dadurch deren Bewegung in Abhängigkeit vom ermittelten Verkehrszustand automatisch zu steuern.

Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen zwei wichtige Typen effekti ver Engstellen. Speziell veranschaulicht Fig. 6 eine effektive Engstelle in Form einer Zufahrt oder Einfahrt, an der in Ver kehrs- bzw. Fahrtrichtung über eine Zufahrtstelle Fahrzeuge mit einem Fluß q_in in eine ein- oder mehrspurige Fahrbahn mit Fahrzeugfluß q₁ einfahren, so dass sich stromabwärts ein Ge samtfluß Q = q₁ + q_in ergibt. Über den entsprechenden Systemteil 4, siehe Fig. 1, wird festgestellt, ob der Gesamtfluß Q einen von der Kapazität der Fahrbahn stromabwärts vom Ort der effektiven Engstelle im freien Verkehr abhängig vorgegebenen Grenzwert überschreitet und/oder die Wahrscheinlichkeit eines Phasen übergangs zu synchronisiertem Verkehr an der effektiven Eng stelle einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Wenn dies nicht der Fall ist, kann der Zustand freien Verkehrs an der effektiven Engstelle bei Bedarf noch mittels einer Steuerung des Verkehrsflusses aufrechterhalten werden, die den Fahrzeu gen in einer Umgebung der effektiven Engstelle ein zu diesem Zweck anzustrebendes kollektives Fahrverhalten vorgibt.

Analog zeigt Fig. 7 den Fall, dass von einer ein- oder mehr spurigen Fahrbahn mit Fluß q₁ Fahrzeuge an einer Abfahrtstelle mit einem Fluß q_out,a ausfahren, was den verbleibenden Fahrzeug fluß Q = g₁ - q_out,a entsprechend vermindert. Der erwähnte System teil 4 stellt fest, ob der Fluß q_out auf der Abfahrt-Fahrbahn einen vorgegebenen Grenzwert, der die Kapazität dieser Ab fahrt-Fahrbahn repräsentiert, überschreitet und/oder die Wahr scheinlichkeit eines Phasenübergangs zu synchronisiertem Ver kehr an der effektiven Engstelle einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Solange dies nicht der Fall ist, kann der Zustand freien Verkehrs an dieser effektiven Engstelle bei Be darf noch allein mit einer Steuerung des Verkehrsflusses auf rechterhalten werden, die für die Fahrzeuge in einer Umgebung der effektiven Engstelle ein entsprechendes kollektives Fahr verhalten vorgibt.

Wenn in den Beispielen der Fig. 6 und 7 festgestellt wird, dass der Gesamtfluß Q = q₁ + q_in stromabwärts einer Zufahrt bzw. der ausfahrende Fluß q_out,a den jeweils vorgegebenen Grenzwert überschreitet, ist die Bildung einer Verkehrsstörung nicht mehr allein durch ein kollektives Fahrverhalten der beteilig ten Fahrzeuge erreichbar. In diesem Fall wird verfahrensgemäß eine Umleitungsstrategie angewandt. Dies ist in Fig. 8 veran schaulicht. Wie daraus ersichtlich, werden Parameter 10 aktu eller oder prognostizierter Verkehrsmuster bzw. der von einem Muster dichten Verkehrs ausgelösten, sich bewegenden Staus als Zeit- und ortsabhängige Funktionen dazu verwendet, davon ab hängige Steuerungsmaßnahmen 11 zur möglichst langen Aufrecht erhaltung freien Verkehrs durchzuführen, die umgekehrt wieder die Zeit- und ortsabhängige Verkehrsmusterparametrisierung 10 beeinflussen. Die Steuerungsmaßnahmen 11 umfassen eine kollek tive Beeinflussung des Fahrverhaltens betroffener Fahrzeuge, wobei ihnen die erwähnten Umleitungsstrategien 12, 13 zugeord net sind, um "überflüssige", d. h. "überschüssige" Fahrzeuge umzuleiten, die eine Ausfahrt passieren bzw. an einer Zufahrt einfahren wollen. Dieses Umleiten beinhaltet das Vorbeileiten der betreffenden Fahrzeuge an der Ausfahrt auf der Fahrbahn, um sie an einer anderen Ausfahrt ausfahren zu lassen, bzw. das Vorbeileiten an der überlasteten Zufahrt, um sie an einer an deren Zufahrt einfahren zu lassen.

Genauer gesagt wird der Verkehrszufluß so gesteuert, dass der maximale Fluß q_max für freien Verkehr gemäß den Diagrammen der Fig. 5A und 5B nicht überschritten wird, wobei der maximale Fluß q_max durch verfahrensgemäße Fahrzeugsteuerungsmaßnahmen zur kollektiven Beeinflussung des Fahrverhaltens beteiligter Fahrzeuge stark erhöht werden kann. Dazu können auf mehrspurigen Fahrbahnen ein Spurwechselverbot und/oder Fahrerassistenz systeme zusammen mit Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation einge setzt werden, um in einer Umgebung einer effektiven Engstelle vergleichsweise kleine Zeitabstände zwischen aufeinanderfol genden Fahrzeugen zu erlauben, d. h. die beteiligten Fahrzeuge sollten im Pulk mit sehr geringen Zeitabständen fahren. Ein Auffahren wird dadurch ausgeschlossen, dass alle beteiligten Fahrzeuge z. B. über die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation von der kollektiven Fahrzeugsteuerungsmaßnahme informiert werden und die Fahrzeugabstände ebenso wie Verzögerungs- und/oder Be schleunigungsvorgänge durch die abstandsregelnden Fahrerassis tenzsysteme geeignet eingestellt werden, die bei Bedarf auch automatisch z. B. über die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation ge steuert werden können. Überschüssige Fahrzeuge, die nicht mehr an diesem kollektiven Fahrverhalten teilnehmen können, werden umgeleitet. Die kollektive Beeinflussung des Fahrverhaltens aufeinanderfolgender Fahrzeuge lässt kurzfristig auch sehr kleine Zeitabstände zu, wodurch hohe Fahrzeugverzögerungen vermieden werden können, die bei Auftreten einer kleinen loka len Störung zum Aufschaukeln derselben führen könnten.

Soweit das verfahrensdurchführende System erkennt, dass beste hende oder prognostizierte lokale Verkehrsstörungsstrukturen, wie sich bewegende breite Staus, synchronisierter Verkehr, ge stauchter synchronisierten Verkehr und Muster dichten Verkehrs an effektiven Engstellen, durch eine Steuerung des Verkehrs flusses besonders effektiv beeinflusst werden können, beinhal tet die verfahrensgemäße Verkehrsflusssteuerung die Erzeugung einer Fahrzeugsteuerungsinformation, die das angestrebte kol lektive Fahrverhalten der beteiligten Fahrzeuge vorgibt, das zu einer Erhöhung der Abflüsse aus der Verkehrsstörungsstruk tur und/oder einer Erhöhung der mittleren Fahrzeuggeschwindig keit und/oder einer Verkürzung der mittleren Abstände zwischen den Fahrzeugen führt und/oder die Erteilung eines Überholver bots und/oder eines Spurwechselverbots und/oder eine von der Fahrzeugart abhängige Fahrspurzuteilung für die Fahrzeuge be inhaltet, insbesondere für die Fahrzeuge im Bereich der jeweiligen effektiven Engstelle in einem Schnellstraßennetz oder eines verkehrsgeregelten Netzknotens in einem Ballungsraum- Verkehrsnetz. Solche verkehrsflusssteuernde Fahrzeugsteue rungsinformationen werden zum einen für Fahrzeuge von schon bestehenden, erkannten Verkehrsstörungsstrukturen erzeugt, zum anderen aber auch für Fahrzeuge, die für eine noch nicht be stehende, prognostizierte zukünftige Verkehrsstörungsstruktur relevant sind.

Zweckmäßigerweise werden die entsprechenden Fahrzeugsteue rungsinformationen bezüglich prognostizierter zukünftiger Ver kehrsstörungsstrukturen nur dann generiert, wenn deren Progno se schon hinreichend sicher ist, d. h. wenn die durch die Prog nose ermittelte Wahrscheinlichkeit der Entstehung der Ver kehrsstörungsstruktur, z. B. eines Muster dichten Verkehrs an einer effektiven Engstelle, an der aktuell noch freier Ver kehr ist, einen vorgegebenen Wert überschritten hat. Auf diese Weise werden alle interessierenden effektiven Engstellen, an denen aktuelle zeitlich-räumliche Verkehrsstörungsstrukturen erkannt wurden oder an denen zwar aktuell noch freier Verkehr ist, die Verkehrszustandsprognose aber mit hinreichender Wahr scheinlichkeit die Bildung eines Muster dichten Verkehrs vor hergesagt hat, für die verkehrsflusssteuernden Maßnahmen be rücksichtigt und qualitativ danach unterschieden, ob der aktu ellen oder drohenden Verkehrsstörungsstruktur allein durch ein angestrebtes kollektives Fahrverhalten entgegengewirkt werden kann oder zusätzlich Methoden zur Verkehrsumleitung einzuset zen sind.

Die Fig. 9 bis 13 veranschaulichen verschiedene, an Autobahn abschnitten experimentell aufgenommene Beispielsituationen über die Bildung verschiedener Verkehrsstörungsstrukturen an effektiven Engstellen. An diesen Beispielen lassen sich die Kriterien gut veranschaulichen, wann und in welcher Weise der Entstehung von Verkehrsstörungsstrukturen an den effektiven Engstellen effektiv entgegengewirkt werden kann bzw. sollte. Die experimentellen Daten der Fig. 9 bis 12 wurden mit in Fahrtrichtung aufeinanderfolgenden, streckenseitigen Detekto ren D1 bis D24 an einem Autobahnabschnitt 11 aufgenommen. Als Messdaten wurden an jedem Detektor D1 bis D24 zeitabhängig die Fahrzeuggeschwindigkeit v und der Fahrzeugfluß q aufgenommen, wobei in den Fig. 9 bis 13 entsprechende Diagramme der gemes senen Fahrzeuggeschwindigkeit v und des gemessenen Flusses q orts- und zeitabhängig für einen gewissen Messzeitraum wieder gegeben sind.

Fig. 9 repräsentiert, wie aus den zugehörigen Diagrammen er sichtlich, eine Beispielsituation, bei der sich ein sich bewe gender breiter Stau j1 zunächst stromabwärts einer effektiven Engstelle am Ort des Detektors D16 befindet und stromaufwärts propagiert. Bei Erreichen der effektiven Engstelle löst er dort ein Muster dichten Verkehrs mit einem Bereich gestauchten synchronisierten Verkehrs p1 aus, d. h. es tritt ein durch den sich bewegenden breiten Stau j1 verursachter Phasenübergang FS1 von freiem zu synchronisiertem Verkehr auf. Davon unabhän gig tritt an einer stromabwärtigen Stelle ein weiterer Bereich gestauchten synchronisierten Verkehrs p2 auf.

Fig. 10 zeigt eine Beispielsituation, in der sich vor einer effektiven Engstelle, die im Bereich einer Ausfahrt und einer Zufahrt in der Umgebung des Detektors D6 liegt, ein Muster dichten Verkehrs gebildet hat, innerhalb welchem sich bewegen de breite Staus entstehen, die stromaufwärts propagieren.

Im Beispielfall von Fig. 11 befindet sich zunächst ein Bereich synchronisierten Verkehrs p3 stromabwärts der zum Ort des De tektors D16 gehörigen effektiven Engstelle. Sobald er durch stromaufwärtige Ausbreitung diese effektive Engstelle erreicht hat, führt er dort zur Auslösung eines Musters dichten Ver kehrs mit einem zugehörigen Bereich gestauchten synchronisier ten Verkehrs p4 und einem zugehörigen Phasenübergang FS2 von freiem zu synchronisiertem Verkehr. Eine analoge Situation mit einem Phasenübergang FS3 von freiem zu synchronisiertem Ver kehr und einem zugehörigen Bereich gestauchten synchronisierten Verkehrs p5 tritt an der zum Detektor D6 gehörigen effek tiven Engstelle auf. Des weiteren sind dem Diagramm zwei Be reiche sich bewegender breiter Staus j2 und j3 zu entnehmen.

In der Beispielsituation von Fig. 12 tritt an der zum Ort des Detektors D6 gehörigen effektiven Engstelle ein Phasenübergang FS4 von freiem zu synchronisiertem Verkehr auf, der zur strom aufwärtigen Bildung eines Muster dichten Verkehrs führt, das unter anderem einen Bereich gestauchten synchronisierten Ver kehrs p6 beinhaltet. Stromaufwärts entsteht dadurch ein typi scher Stop SG. Des weiteren sind zwei stromaufwärts propagierende Bereiche sich bewegender breiter Staus j4 und j5 zu erkennen.

Fig. 13 veranschaulicht eine Beispielsituation an einem ande ren Autobahnabschnitt 12, auf dem der Verkehrsstrom wiederum durch in Fahrtrichtung aufeinanderfolgende, streckenseitige Detektoren D1 bis D30 erfaßt wird. Aus dem zugehörigen Mess diagramm für die orts- und zeitabhängige mittlere Fahrzeugge schwindigkeit v ist die Bildung eines sogenannten übergrei fenden Muster dichten Verkehrs erkennbar, das sich von einer stromabwärtigen effektiven Engstelle E1, die sich am Ort des Detektors D19 befindet und auf eine Steigung mit Kurve zurück geht, stromaufwärts über eine zweite effektive Engstelle E2 an einer zum Detektor D15 gehörigen Ein-/Ausfahrtstelle und über eine weitere stromaufwärts anschließende effektive Engstelle E3 hinweg erstreckt.

Unter Berücksichtigung dieser verkehrsstörungsdynamischen Ge gebenheiten, wie sie oben anhand experimenteller Daten zu den Fig. 9 bis 13 an Beispielfällen exemplarisch erläutert wurden, sind verfahrensgemäß die schon oben erläuterten, der Bildung solcher Verkehrsstörungsstrukturen entgegenwirkenden Verkehrs flußsteuerungsmaßnahmen vorgesehen. Auf exemplarische Beispie le wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 18 eingegangen.

Fig. 14 illustriert speziell den Fall, dass sich ein stromauf wärts propagierender Stau ST1 einer effektiven Engstelle nä hert, an der aktuell noch freier Verkehr ist, der Stau ST1 dort aber mit entsprechender Wahrscheinlichkeit zur Entstehung eines Musters oder übergreifenden Muster dichten Verkehrs füh ren würde, wie dies oben zur Fig. 9 beschrieben wurde. Um dies zu vermeiden, werden für die betreffenden Fahrzeuge im sich bewegenden breiten Stau ST1 und dessen Umgebung stauauflösende Fahrzeugsteuerungsinformationen generiert, die so gewählt sind, dass der sich bewegende breite Stau ST1 möglichst vor Erreichen der effektiven Engstelle aufgelöst wird.

Dazu sind die Fahrzeugsteuerungsinformationen so gewählt, dass die Geschwindigkeit v_g,l, mit der sich die stromabwärtige Stau front stromaufwärts bewegt, um das notwendige Maß über die Geschwindigkeit v_g,r angehoben wird, mit der sich die stromauf wärtige Staufront stromaufwärts bewegt. Die Differenz dieser beiden Geschwindigkeitsbeträge v_g,l und v_g,r ist so groß zu wäh len, dass der Stau ST1 ausgehend vom aktuellen Zeitpunkt t₁ bis zu einem Zeitpunkt t₃ vollständig aufgelöst wird, zu dem er oh ne diese Fahrzeugsteuerungsmaßnahmen die effektive Engstelle erreichen würde. Die drei ortsgleich untereinanderliegenden, schematischen Streckendarstellungen zeigen die durch die ge eignet erzeugten Fahrzeugsteuerungsinformationen für die be treffenden Fahrzeuge erreichbare, sukzessive Verringerung der Ausdehnung des Staus stellvertretend anhand einer Momentauf nahme zu einem zukünftigen Zeitpunkt t₂ < t₁ bis hin zur voll ständigen Stauauflösung spätestens zum besagten Zeitpunkt t₃ < t₂.

Um den Betrag der Geschwindigkeit v_g,l der stromabwärtigen Front eines sich bewegenden breiten Staus zu erhöhen, wie im Beispiel von Fig. 14 beabsichtigt, wird durch entsprechende kollektive Beeinflussung des Fahrverhaltens der beteiligten Fahrzeuge die Wartezeit t_w verkürzt, die ein Fahrzeug, nachdem das vorausfahrende Fahrzeug den Stau verlassen hat, wartet, bis es auch den Stau verlässt. Hierbei gilt die aus der Literatur bekannte Beziehung v_g,l = -(ρ_maxt_w)^-1 zwischen der Geschwin digkeit v_g,l der stromabwärtigen Staufront, der Wartezeit t_w und der maximalen Fahrzeugdichte ρ_max. Eine derartige Wartezeitver kürzung lässt sich durch Erteilen eines Überhol- und/oder Spurwechselverbotes und/oder durch geeignete Anwendung einer automatischen Abstandsregeleinrichtung und/oder anderer Fah rerassistenzsysteme bzw. anderweitiger Fahrzeugsteuerungssys teme z. B. aus dem All über optische oder Rundfunkkanäle errei chen. Dazu kann für die betroffenen Fahrzeuge ein kollektives Fahrverhalten in Form eines gleichen vorgegebenen Beschleuni gungsvorgangs und/oder eines gleichen vorgegebenen zeitabhän gigen Verlaufs der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Ab stände zwischen den Fahrzeugen vorgesehen werden, speziell für alle Fahrzeuge, die den Stau verlassen, ab dem Zeitpunkt des Verlassens des Staus bis zum Zeitpunkt, zu dem die Fahrzeuge eine gewisse vorgegebene Geschwindigkeitsschwelle überschrit ten haben. Bei Bedarf kann vorgesehen sein, im Fall einer mehrspurigen Richtungsfahrbahn für die verschiedenen Fahrspu ren unterschiedliche Werte der Wartezeit t_w vorzugeben, was mit der Maßnahme verknüpft werden kann, eine fahrzeugartabhängige Spurzuteilung vorzunehmen, d. h. verschiedenen Fahrzeugarten unterschiedliche Fahrspuren zuzuordnen und die Fahrzeuge auf zufordern, sich in die entsprechende Fahrspur einzureihen.

Fig. 15 veranschaulicht einen zu Fig. 14 analogen Beispiel fall, bei dem es um die rechtzeitige Auflösung eines zum aktu ellen Zeitpunkt t₁ stromabwärts einer effektiven Engstelle vor liegenden Bereichs synchronisierten Verkehrs S1 rechtzeitig vor Erreichen der effektiven Engstelle geht, wenn ansonsten die Wahrscheinlichkeit, dass der Bereich synchronisierten Ver kehrs S1 an der effektiven Engstelle die Entstehung eines Mus ters oder übergreifenden Muster dichten Verkehrs auslösen wür de, einen vorgegebenen Wert übersteigt. In diesem Fall sind die entgegenwirkenden Fahrzeugsteuerungsinformationen zur kol lektiven Beeinflussung des Fahrverhaltens der beteiligten Fahrzeuge so gewählt, dass die mittlere Fahrzeuggeschwindig keit v_veh an der stromabwärtigen Front des Bereichs synchronisierten Verkehrs S1 so stark erhöht und/oder die Abstände zwi schen Fahrzeugen so stark verkleinert werden, dass der Bereich synchronisierten Verkehrs S1 bis spätestens zum Zeitpunkt t₃, zu dem er ohne Verkehrssteuerungsmaßnahmen die effektive Eng stelle erreichen würde, vollständig aufgelöst wird.

Fig. 16 veranschaulicht, wie verfahrensgemäß ein an einer zu fahrtbedingten Engstelle gebildetes Muster dichten Verkehrs M1 aufgelöst wird. Dazu werden entgegenwirkende Fahrzeugsteue rungsinformationen zur kollektiven Beeinflussung des Fahrver haltens der beteiligten Fahrzeuge dahingehend erzeugt, dass der Abfluß aus dem Muster dichten Verkehrs M1 erhöht und/oder die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit v_veh für Fahrzeuge an der stromabwärtigen Front des Musters dichten Verkehrs M1 erhöht und/oder der Abstand zwischen Fahrzeugen im Bereich dieser stromabwärtigen Front des Musters dichten Verkehrs M1 verklei nert werden, und zwar jeweils in ausreichend starkem Maß, um eine stromaufwärtige Bewegung der stromabwärtigen Front des Musters dichten Verkehrs M1 zu erzielen, siehe die Momentauf nahme zum Zeitpunkt t₂ im mittleren Diagramm von Fig. 16, und schließlich das Muster dichten Verkehrs M1 zu einem späteren Zeitpunkt t₃ < t₂ vollständig aufzulösen. Zusätzlich oder alter nativ zu den genannten Maßnahmen kann für die betreffenden Fahrzeuge ein Überholverbot und/oder ein Spurwechselverbot er teilt werden, wenn es sich um eine mehrspurige Fahrbahn han delt. Mit analogen Maßnahmen kann die Auflösung eines Bereichs gestauchten synchronisierten Verkehrs erreicht werden.

Fig. 17 zeigt detaillierter die Umgebung einer effektiven Eng stelle, deren effektive Lage punktiert wiedergegeben ist, mit stromabwärts anschließendem freiem Verkehr und stromaufwärts anschließendem synchronisierten Verkehr, wobei das ortsgleich darunterliegende Diagramm den Fahrzeugabfluß q_out,b und die ge gensätzlichen Verläufe von Fahrzeugdichte ρ und Fahrzeugge schwindigkeit v in dieser Übergangszone illustriert. Das zu Fig. 16 erwähnte, angestrebte kollektive Fahrverhalten zur Auflösung eines Musters dichten Verkehrs an einer effektiven Engstelle durch Erhöhung des Fahrzeugabflusses und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Verkürzung der mittleren Fahrzeugabstände und/oder Erteilung eines Überholverbots und/oder eines Spurwechselverbots und/oder eine von der Fahr zeugart abhängige Fahrspurzuteilung erfasst mindestens die Fahrzeuge innerhalb der stromabwärtigen Frontzone des synchro nisierten Verkehrs und einer vorgebbaren Umgebung dieser Front. Bei der von der Fahrzeugart abhängigen Fahrspurzutei lung werden die Fahrspuren einer mehrspurigen Richtungsfahr bahn verschiedenen Fahrzeugarten, wie schnelle PKW, langsame PKW und LKW, zugeordnet, und die Fahrzeugsteuerungsinformatio nen beinhalten eine Information für das jeweilige Fahrzeug, welche Fahrspur es aufgrund seiner Fahrzeugart wählen soll. Für jede Fahrspur wird dann eine geeignete Sollgeschwindigkeit und ein geeigneter Sollabstand vorgegeben, wobei die Sollge schwindigkeiten bzw. Sollabstände für die unterschiedlichen Fahrspuren verschieden sein können.

Fig. 18 veranschaulicht ein konkretes Beispiel für derartige geeignete Maßnahmen zur Bewirkung eines kollektiven Fahrver haltens von Fahrzeugen im Bereich der stromabwärtigen Front synchronisierten Verkehrs, die ohne Verkehrssteuerungsmaßnah men am Ort einer zufahrtbedingten effektiven Engstelle lokali siert bleiben würde. Für eine diese Verkehrsstörung auflösende Verkehrsflusssteuerung sind folgende Maßnahmen förderlich.

Erstens sollte ein vorgegebener Teil der Fahrzeuge, die auf der rechten Fahrspur vor der Einfahrt fahren, zur linken Fahr spur der zweispurigen Fahrbahn wechseln, um den Platz für Fahrzeuge frei zu machen, die über die Zufahrt einfahren. Da bei sollten Fahrzeuge auf der Nachbarspur der Einfahrt die einfahrenden Fahrzeuge mit gleicher Fahrzeuggeschwindigkeit einscheren lassen. Zweitens sollten die Abstände zwischen den Fahrzeugen auf der linken Fahrspur in der Umgebung der Zufahrt verkleinert und untereinander annähernd gleich gehalten wer den. Drittens sollten die Abstände zwischen den Fahrzeugen auf der Nachbarspur zur Zufahrt, d. h. auf der rechten Fahrspur, in der Umgebung der Zufahrt deutlich größer sein als auf der oder den weiter links liegenden Spuren, beispielsweise etwa doppelt so groß und/oder abhängig von der Art und insbesondere der Länge des bzw. der einscherenden Fahrzeuge so ausreichend groß, dass ein problemloses Einscheren ermöglicht wird. Vier tens sollten die Fahrzeuggeschwindigkeiten der Fahrzeuge auf einer jeweiligen Fahrspur und beim Einscheren annähernd gleich groß sein, wobei im Fall einer von der Fahrzeugart abhängigen Fahrspuraufteilung für verschiedene Fahrspuren unterschiedli che Geschwindigkeiten vorgegeben werden können. Fünftens soll ten die Fahrzeuggeschwindigkeiten so groß sein, dass die stro mabwärtige Front des synchronisierten Verkehrs stromaufwärts mit einer Geschwindigkeit läuft, deren Betrag größer als ein vorgegebner Schwellwert ist, so dass sich die stromabwärtige Front des Musters dichten Verkehrs vom Ort der effektiven Engstelle stromaufwärts ablöst, wie in Fig. 16 veranschau licht.

Die erwähnten Maßnahmen können je nach Bedarf einzeln oder in beliebiger Kombination angewandt werden. Eine Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit bei gleichzeitiger Verkürzung des mittleren Fahrzeugabstands lässt sich z. B. mit Hilfe einer herkömmlichen automatischen Abstandsregeleinrichtung realisie ren, wobei den Abstandsreglern der betroffenen Fahrzeuge die entsprechenden, zur Erzielung des gewünschten kollektiven Fahrverhaltens nötigen Fahrzeugsteuerungsinformationen zuge führt werden. Vorzugsweise sind die Abstände zwischen den Fahrzeugen und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeiten nicht klei ner als ein vorgebbares Maß gewählt, das als zeitabhängige Funktion vorgegeben werden kann.

Im Rahmen der Verfahrensdurchführung kann eine optische und/oder sprachliche Anzeige aller notwendigen Vorgänge, z. B. welche Fahrspur, welcher Funktionsverlauf des Abstands und/oder der Geschwindigkeit, welcher Beschleunigungsvorgang usw. zu wählen ist, individuell für das jeweilige Fahrzeug durchgeführt werden, dessen Fahrverhalten zu steuern ist. Die notwendigen Fahrzeugsteuerungsinformationen werden vorzugswei se automatisch generiert, und die davon beeinflussten Fahrer assistenzsysteme werden automatisch angeschaltet und/oder nach beendigtem Steuerungsvorgang automatisch ausgeschaltet. Alle durch ein jeweiliges Fahrzeug erkannten Verkehrsstörungsstruk turen werden bevorzugt automatisch zu anderen Fahrzeugen und/oder an eine Verkehrszentrale übermittelt, um diese Infor mationen zur kollektiven Beeinflussung des Fahrverhaltens meh rerer, von einer jeweiligen Verkehrsstörungsstruktur betroffe ner Fahrzeuge nutzen zu können.

Da sich bewegende breite Staus an effektiven Engstellen die Bildung von Mustern dichten Verkehrs auslösen können, wie oben anhand der experimentellen Ergebnisse der Fig. 9 bis 13 erläu tert wurde, und selbige eine signifikante Verkehrsstörung dar stellen, ist es zweckmäßig, der Auflösung bzw. Eindämmung sol cher Staus Priorität zu geben, die ansonsten gemäß dem prog nostizierten zukünftigen Verkehrszustand sehr wahrscheinlich die Bildung eines Muster dichten Verkehrs an einer effektiven Engstelle auslösen würden. Demgegenüber kann die Auflösung bzw. Eindämmung von Staus, die aller Wahrscheinlichkeit nach kein Muster dichten Verkehrs an einer effektiven Engstelle während des Prognosezeitraums auslösen werden, mit niedrigerer Priorität behandelt werden. Zu diesem Zweck wird verfahrensge mäß für jeden erkannten aktuellen oder prognostizierten, sich bewegenden breiten Stau festgestellt, ob durch ihn während des Prognosezeitraums die Auslösung eines Musters dichten Verkehrs an einer effektiven Engstelle droht oder nicht. So brauchen beispielsweise die sich bewegenden breiten Staus, die sich im Beispiel von Fig. 10 innerhalb des Musters dichten Verkehrs bilden und stromaufwärts propagieren, nicht unbedingt aufge löst bzw. reduziert werden, da dies die Ursache dieser Staus, nämlich das Muster dichten Verkehrs stromaufwärts der effekti ven Engstelle am Detektor D6, nicht beseitigt. Primär wird da her in einem solchen Fall zunächst versucht, das Muster dich ten Verkehrs an der effektiven Engstelle mit den hierzu oben beschriebenen Methoden aufzulösen. Nur wenn stromaufwärts eine weitere effektive Engstelle vorhanden ist, an der freier Ver kehr vorliegt, wird auch gleichzeitig den stromaufwärts propa gierenden Staus entgegengewirkt, um diese aufzulösen, bevor sie die stromaufwärtige effektive Engstelle erreichen und dort ein Muster dichten Verkehrs auslösen.

Im Beispiel von Fig. 9 stellt der Stau j1 einen solchen primär aufzulösenden Stau dar, da er ein Muster dichten Verkehrs am Ort des Detektors D16 auslöst. Hingegen besteht diese Gefahr bei den beiden Staus j2, j3 in Fig. 11 nicht, da diese schon durch existierende Muster dichten Verkehrs p4, p5 hindurchlau fen. Jedoch werden beide Staus j2, j3 spätestens dann be kämpft, wenn Maßnahmen zur Auflösung der Muster dichten Ver kehrs p4, p5 erfolgreich eingesetzt wurden. Denn dann könnten die Staus erneut die Auslösung von Mustern dichten Verkehrs verursachen, wenn sie die entsprechende effektive Engstelle erreichen. Analog brauchen die Staus j4 und j5 im Beispiel von Fig. 12 nicht primär bekämpft werden, da sie durch ein schon existierendes Muster dichten Verkehrs p6 hindurchlaufen.

Im Beispielfall von Fig. 13 ist es weniger zweckmäßig, zu ver suchen, die sich bewegenden Staus aufzulösen, die sich inner halb des übergreifenden Musters dichten Verkehrs gebildet ha ben, da dies die Ursache dieser Staus, nämlich das Muster stromaufwärts der effektiven Engstelle E1 am Detektor D19, nicht beseitigt. Zunächst wird daher das übergreifende Muster dichten Verkehrs mit den oben beschriebenen Methoden aufge löst. Nur wenn sich stromaufwärts der Staus eine weitere ef fektive Engstelle befindet, an der freier Verkehr vorliegt, wird gleichzeitig versucht, die Staus aufzulösen, bevor sie diese effektive Engstelle erreichen und dort ein Muster dich ten Verkehrs auslösen können. Im Fall eines übergreifenden Muster dichten Verkehrs, wie im Beispiel von Fig. 13, werden die musterauflösenden Fahrzeugsteuerungsmaßnahmen zweckmäßi gerweise primär auf die Fahrzeuge in der Umgebung der am wei testen stromabwärtigen effektiven Engstelle E1 angewandt, um die stromabwärtige Front des übergreifenden Muster dichten Verkehrs vom dortigen Engstellenort weg stromaufwärts zu ver schieben und so sukzessive das gesamte übergreifende Muster dichten Verkehrs aufzulösen. Demgegenüber würden entsprechende Fahrzeugsteuerungsmaßnahmen nur für die Fahrzeuge im Bereich einer oder mehrerer der stromaufwärtigen Engstellen E2, E3 die Ursache des übergreifenden Musters dichten Verkehrs nicht be seitigen und sind daher allein nicht geeignet, das übergrei fende Muster dichten Verkehrs zuverlässig aufzulösen.

Claims

1. Verfahren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens von Fahr zeugen zwecks Auflösung, Reduzierung und/oder Vermeidung von lokalen Verkehrsstörungsstrukturen an effektiven Engstellen und/oder verkehrsgeregelten Netzknoten eines Wegenetzes, bei dem
anhand von aufgenommenen Verkehrsdaten der aktuelle Ver kehrszustand ermittelt und dann festgestellt wird, ob er eine Verkehrsstörungsstruktur beinhaltet und/oder die Entstehung einer Verkehrsstörungsstruktur zu erwarten ist, und bejahen denfalls entgegenwirkende Fahrzeugsteuerungsinformationen er zeugt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die im Fall einer erkannten aktuellen oder zukünftigen Verkehrsstörungsstruktur erzeugten Fahrzeugsteuerungsinforma tionen zur entgegenwirkenden, kollektiven Beeinflussung des Fahrverhaltens betroffener Fahrzeuge eine Erhöhung des Fahr zeugabflusses aus dem betroffenen Wegenetzbereich und/oder ei ne Erhöhung der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder ei ne Verringerung des mittleren Fahrzeugabstands und/oder die Erteilung eines Überholverbots und/oder die Erteilung eines Spurwechselverbots und/oder eine von der Fahrzeugart abhängige Fahrspurzuteilung mit jeweils eigener Sollgeschwindigkeit und eigenem Sollabstand für die unterschiedlichen Fahrspuren bein halten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass festgestellt wird, ob der erkannten aktuellen oder zukünftigen Verkehrsstörungsstruktur durch kollektive Beeinflussung des Fahrverhaltens aller Fahrzeuge der Verkehrsstörungsstruktur entgegengewirkt werden kann oder überzählige Fahrzeuge verbleiben, für die dann Umleitungsmaßnahmen bereitgestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die kollektive Beeinflussung des Fahrverhaltens betroffener Fahrzeuge mit Hilfe von dynamischer Fahrzeug-Zielführung und/oder Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation und/oder Fahrerassis tenzsystemen und/oder stationären, streckenseitigen Fahrzeug steuerungssystemen und/oder flugzeug- oder satellitenbasierten Fahrzeugfernbeeinflussungssystemen erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass an einer effektiven Engstelle aktuell frei er Verkehr vorliegt, jedoch eine zukünftige Verkehrsstörungs struktur in Form eines stromabwärtigen Bereichs sich bewegen der breiter Staus, synchronisierten Verkehrs und/oder ge stauchten synchronisierten Verkehrs prognostiziert wird, der stromaufwärts propagiert, die Fahrzeugsteuerungsinformationen zur entgegenwirkenden, kollektiven Beeinflussung des Fahrverhaltens betroffener Fahrzeuge dann erzeugt werden, wenn die Prognosewahrscheinlichkeit dafür, dass der betreffende Verkehrsstörungsbereich durch seine stromaufwärtige Bewegung die effektive Engstelle erreicht und dort ein Muster dichten Verkehrs auslöst, einen vorgebbaren Schwellwert übersteigt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die kollektive Beeinflussung des Fahrverhaltens betroffener Fahrzeuge, um einer Verkehrsstörungsstruktur an einer ein fahrtbedingten effektiven Engstelle entgegenzuwirken, eine oder mehrere der nachstehenden Maßnahmen beinhaltet:

a) an der Einfahrt in eine mehrspurige Richtungsfahrbahn wird einem vorgegebenen Teil der auf der Richtungsfahrbahn vor der Einfahrtstelle fahrenden Fahrzeugen eine Spurwechselauf forderung zum Wechseln auf eine weiter links liegende Fahrspur erteilt, um Platz für einfahrende Fahrzeuge frei zu machen,
b) die Abstände zwischen Fahrzeugen auf einer linken Fahr spur einer mehrspurigen Richtungsfahrbahn werden in der Umge bung der Einfahrt verkleinert und untereinander näherungsweise gleich groß gehalten,
c) die Abstände zwischen den Fahrzeugen auf einer Nachbar spur zu der Einfahrt in eine mehrspurige Richtungsfahrbahn werden in der Umgebung der Einfahrt größer eingestellt als auf der oder den weiter links liegenden Fahrspuren,
d) die Fahrzeuggeschwindigkeiten werden für die Fahrzeuge auf der der Einfahrt benachbarten Fahrspur der Richtungsfahr bahn und für die an der Einfahrt einscherenden Fahrzeuge annä hernd gleich groß eingestellt,
e) die Fahrzeuggeschwindigkeiten der kollektiv gesteuerten Fahrzeuge werden so groß eingestellt, dass die stromabwärtige Front der an der effektiven Engstelle gebildeten Verkehrsstö rungsstruktur mit einer Geschwindigkeit stromaufwärts läuft, deren Betrag einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die kollektive Beeinflussung des Fahrverhaltens betroffener Fahrzeuge zum Auflösen oder Reduzieren eines sich bewegenden breiten Staus eine Verkürzung der Wartezeit beinhaltet, die ein Fahrzeug wartet, bis es den Staubereich verläßt, nachdem das vorausfahrende Fahrzeug den Stau verlassen hat, wobei die Wartezeitverkürzung mit Hilfe eines Überhol- und/oder Spur wechselverbots und/oder einer automatischen Abstandsregelung durchgeführt wird.