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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur prognosegestützten Stauüberwachung
in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In
der Offenlegungsschrift
DE
198 35 979 A1 werden ein Verfahren zur Verkehrszustandsüberwachung
und ein Verfahren zur Fahrzeugflusssteuerung in einem Straßenverkehrsnetz
beschrieben. Das beschriebene Verfahren zur Verkehrszustandsüberwachung
bestimmt für
eine oder mehrere Stellen des Verkehrsnetzes den aktuellen oder
einen zukünftig zu
erwartenden Verkehrszustand, wobei zwischen den drei Verkehrszustandsarten „freier
Verkehr", „synchronisierter
Verkehr" und „Stau" unterschieden wird.
Das beschriebene Verfahren zur Verkehrszustandsüberwachung ist so ausgelegt,
dass Phasenübergänge zwischen
freiem und synchronisiertem Verkehr und/oder Stauzustände anhand
spezieller Kriterien erkannt bzw. prognostiziert werden können. Das beschriebene
Verfahren zur Fahrzeugflusssteuerung überwacht den Verkehrszustand
eines Verkehrsabschnittes und steuert den Fahrzeugfluss in Abhängigkeit
vom erkannten Verkehrszustand.
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In
der Offenlegungsschrift
DE
199 44 077 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Verkehrszustandsüberwachung
beschrieben. Das beschriebene Verfahren wertet an Messstellen aufgenommene
Verkehrsdaten, welche wenigstens Informationen über die Verkehrsstärke und/oder
die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen, zur Bestimmung des
Verkehrszustands aus, wobei der Verkehrszustand zur Auswertung wenigstens
in verschiedene Zustandsphasen klassifiziert wird, welche mindestens
die Phasen „freier
Verkehr" und „synchronisierter
Verkehr" umfassen.
Das beschriebene Verfahren nimmt laufend eine Ermittlung der aktuellen
Position und/oder eine Prognose der zukünftigen Position der Flanke
zwischen einem Bereich freien Verkehrs und einem Bereich synchronisierten
Verkehrs vor, wobei als Eingangsgrößen zumindest der zeitliche
Verkehrsstärkeverlauf
und/oder der zeitliche Verlauf der mittleren Fahrgeschwindigkeit
im entsprechenden Zeitraum einerseits an einer Messstelle im Bereich
des freien Verkehrs und andererseits an einer Messstelle im Bereich
synchronisierten Verkehrs herangezogen werden.
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Durch
den Einsatz von bereits heute durch die Anmelderin im prototypischen
Betrieb verwendeten Verfahren zur Verkehrsprognose auf Schnellstraßen, z.B.
Verfahren zur Staudynamikanalyse und zur Verfolgung des synchronisierten
Verkehrs mit ASDA/FOTO, welche auf der Drei-Phasen-Theorie des Verkehrs
nach Kerner basieren, lassen sich die möglichen Verkehrsmuster an effektiven
Engstellen sehr gut erkennen, klassifizieren und vorhersagen.
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In
der Patentschrift
EP
0 915 445 B1 wird ein System zur Ermittlung von Verkehrsinformationen beschrieben.
Das beschriebene System stellt unterschiedliche Arten und Qualitäten von
Verkehrsinformationsdaten zur Verfügung, wobei die Daten für den Kraftfahrzeugführer so
aufbereitet werden, dass eine zweckmäßige Information bereitgestellt
wird. Die Informationen betreffen beispielsweise Reisezeitanzeigen,
Routenanzeigen, Verkehrsflussprognosen und Stauanzeigen. In den
Fahrzeugen werden beispielsweise Informationsdisplays angeordnet,
welche die geplanten Routen und die Reisezeitinformationen anzeigen.
Zusätzlich
oder alternativ können
Hinweise auf Stauentwicklungen und/oder Wahrscheinlichkeiten in
Bezug auf die weitere Entwicklung auf dem bevorstehenden Streckenabschnitt
angezeigt werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zur prognosegestützten Stauüberwachung
in einem Fahrzeug anzugeben, welches die Wahrscheinlichkeiten der
erstellten Verkehrsprognosen in geeigneter Weise berücksichtigt.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch Bereitstellung eines Verfahrens zur prognosegestützten Stauüberwachung
in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß werden
für mindestens eine
ausgewählte
Route Verkehrsprognosen erstellt, wobei zur Stauüberwachung für jede der
erstellten Verkehrsprognosen eine Wahrscheinlichkeit für das Eintreffen
der Verkehrsprognose und ein zugehöriger Gültigkeitszeitraum der Verkehrsprognose
ermittelt und angezeigt werden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise,
dass verschiedene Vorhersagestufen zur Ausgabe der Verkehrsprognosen
für mindestens eine
Route erzeugt werden. Die Anzahl der Vorhersagestufen kann in Abhängigkeit
von der Verfügbarkeit von
Verkehrsprognosen mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten dynamisch
gestaltet werden. Durch die Ermittlung und Zuordnung des zugehörigen Gültigkeitszeitraums
können
die verschiedenen Wahrscheinlichkeiten von Verkehrsprognosen in
geeigneter Weise berücksichtigt
werden.
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Zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur prognosegestützten
Stauüberwachung
umfasst das Fahrzeug beispielsweise eine Ortungseinheit, eine digitale
Straßenkarte,
eine Kommunikationseinheit und eine Anzeigeeinheit zur Darstellung
von Verkehrsprognosen. Die Verkehrsprognosen können beispielsweise mit Verfahren
zur aktuellen Verkehrslagerekonstruktion und/oder mit Verfahren
und Systemen zur Verkehrsprognose im Fahrzeug und/oder in einer
Zentrale erstellt werden, wobei Ganglinien und/oder historische
Informationen zur Verkehrsprognose verwendet werden. Zudem können im
Fahrzeug und/oder in der Zentrale angeordnete Verarbeitungseinheiten
zur Datenanalyse von erfassten Verkehrszustandsdaten verwendet werden.
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In
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden für
die Verkehrsprognose Verfahren zur Ganglinienauswahl ausgeführt, welche
eine passende Ganglinie auf Basis der verschiedenen Prognosewahrscheinlichkeiten
und/oder auf Basis einer Anpassung der Verkehrsprognose aufgrund
aktuell gemessener Verkehrszustandsdaten auswählen.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden für die mindestens
eine ausgewählte
Route verschiedene Verkehrsprognosen mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten
und zugehörigen
Gültigkeitszeiträumen in
Abhängigkeit von
der Datenqualität
und deren Statistik ermittelt und ausgegeben.
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Dadurch
können
in vorteilhafter Weise verschiedene Vorhersagestufen realisiert
werden.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die
Darstellung der Verkehrsprognose auf der Anzeigeinheit des jeweiligen Fahrzeugs
beispielsweise ein zeitlich-räumliches Verkehrsmuster,
die jeweilige zugehörige
Wahrscheinlichkeit der Verkehrsprognose einer Verkehrskenngröße und deren
Gültigkeitszeitraum.
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Das
zeitlich-räumliche
Verkehrsmuster wird beispielsweise als Abfolge von „synchronisiertem Verkehr" und/oder „sich bewegenden
breiten Staus" dargestellt.
Alternativ kann das zeitlich-räumliche Verkehrsmuster
zu einer Verkehrsstörung
zusammengefasst und dargestellt werden.
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Die
Daten für
die prognosegestützte
Stauüberwachung
können
im Fahrzeug und/oder in der Zentrale erzeugt werden. Werden die
Daten in der Zentrale erzeugt, dann überträgt die Zentrale diese Daten
zur Darstellung an das jeweilige Fahrzeug, welches die zugehörigen Verkehrsprognosen
mit den ermittelten zugehörigen
Wahrscheinlichkeiten und Gültigkeitszeiträumen darstellt.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Daten
für die
prognosegestützte
Stauüberwachung
für weitere
Anwendungen verwendet, welche eine Informationsdarstellung auf der
Anzeigeeinheit und/oder Fahrerassistenzfunktionen und/oder eine
Navigationsfunktion mit Routenführung
und/oder Komfortsysteme umfassen. Die Parameter der weiteren Anwendungen
werden beispielsweise unter Berücksichtigung
von Wahrscheinlichkeiten der Verkehrprognose eingestellt.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend
beschrieben.
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Dabei
zeigen:
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1 ein
schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs mit einer prognosegestützten Stauüberwachung,
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2 eine
schematische erste Darstellungsform einer prognostizierten Verkehrsstörung, und
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3 eine
schematische zweite Darstellungsform einer prognostizierten Verkehrsstörung.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein Fahrzeug 40 zur
Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur prognosegestützten
Stauüberwachung
eine Verarbeitungseinheit 50 mit einer Stauüberwachungsfunktion 52,
eine Kommunikationseinheit 41, eine Sensoreinheit 42,
eine Speichereinheit 43, eine Ortungseinheit 44,
eine digitale Straßenkarte 45 und
eine Anzeigeeinheit 46 zur Darstellung von Verkehrsprognosen.
Die Sensoreinheit 42, die digitale Straßenkarte 45 und die
Ortungseinheit 44 werden zur Erfassung bzw. Ermittlung
von Verkehrszustandsdaten und/oder zur Positionsbestimmung des Fahrzeugs 40 und
zur Bestimmung des aktuellen Streckenabschnitts benutzt. Über die
Kommunikationseinheit 41 tauscht das jeweilige Fahrzeug 40 Informationen,
welche z.B. Verkehrszustandsdaten, FCD-Daten, Verkehrsprognosedaten, Daten
für die
prognosegestützte
Stauüberwachung 52 umfassen,
mit anderen Fahrzeugen 70 oder mit einer Zentrale 60 aus.
In der Speichereinheit 43 sind beispielsweise zeitlich-räumliche
Verkehrsmuster und/oder andere Ganglinien als historische Muster gespeichert,
welche der Verarbeitungseinheit 50 zur Verkehrsprognose
für mindestens
eine Route zur Verfügung
gestellt werden, welche beispielsweise ein Prognose über Geschwindigkeitsprofile,
Verkehrsdichteprofile, Verkehrsflussprofile, Staus usw. umfasst.
Die Verarbeitungseinheit 50 wertet die vorhandenen im Fahrzeug 40 erzeugten
oder von extern empfangenen Verkehrszustandsdaten aus und führt die
Verkehrsprognosen mit bekannten Verfahren zur aktuellen Verkehrslagerekonstruktion
und/oder mit bekannten Verfahren zur Verkehrsprognose aus, wobei
eine passende Ganglinie auf Basis der verschiedenen Prognosewahrscheinlichkeiten
und/oder auf Basis einer Anpassung der Verkehrsprognose aufgrund
aktuell gemessener Verkehrszustandsdaten aus den gespeicherten historischen
Mustern ausgewählt
wird. Zudem ermittelt die Verarbeitungseinheit 50 erfindungsgemäß für die Stauüberwachung
jeweils eine Wahrscheinlichkeit und einen zugehörigen Gültigkeitszeitraum für das Eintreffen
der erstellten Verkehrsprognosen auf der mindestens einen ausgewählten Route.
Anschließend
gibt die Verarbeitungseinheit 50 die für die mindestens eine ausgewählte Route
erstellten Verkehrsprognosen mit den jeweiligen Wahrscheinlichkeiten
und zugehörigen
Gültigkeitszeiträumen über die
Anzeigeeinheit 46 aus. Zusätzlich können die Daten für die prognosegestützte Stauüberwachung 52 für weitere
Anwendungen verwendet werden, welche eine Informationsdarstellung auf
der Anzeigeeinheit 46 und/oder Fahrerassistenzfunktionen 48 und/oder
eine Navigationsfunktion 47 mit Routenführung und/oder Komfortsysteme 49 umfassen.
Die Daten für
die prognosegestützte
Stauüberwachung 52 werden
vorzugsweise zur Einstellung von Parametern der weiteren Anwendungen
unter Berücksichtigung
der Prognosewahrscheinlichkeiten verwendet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden
die Daten für
die prognosegestützte
Stauüberwachung 52 im
Fahrzeug 40 erzeugt.
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Bei
einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform können die
Daten für
die prognosegestützte
Stauüberwachung
in der Zentrale 60 erzeugt und zur Anzeige an das Fahrzeug 40 übertragen
werden.
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2 und 3 zeigen
jeweils eine Darstellungsform der ausgeführten Verkehrsprognosen mit drei
vorhandenen Stufen mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten und
Gültigkeitszeiträumen, welche mit
der Anzeigeeinheit 46 ausgegeben werden. Die Anzeigeeinheit 46 kann
beispielsweise als Teil eines Navigationssystems und/oder eines
Bedien- und Anzeigesystems ausgeführt sein.
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2 zeigt
eine erste Darstellungsform der ausgeführten Verkehrsprognosen A),
B), C) für
die mindestens eine ausgewählte
Route 1. Die Darstellung der Verkehrsprognosen A), B),
C) auf der Anzeigeinheit 46 umfasst jeweils ein zu einer
Verkehrsstörung 10 zusammengefasstes
zeitlich-räumliches
Verkehrsmuster mit der Ausgabe einer Verkehrskenngröße, z.B.
eines Reisezeitverlustes TRV. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
werden drei verschiedene Verkehrsprognosen A), B), C) mit unterschiedlichen
Wahrscheinlichkeiten 80%, 60%, 40% und zugehörigen Gültigkeitszeiträumen bis
18:30h, bis 19:15h, bis 20:00h in Abhängigkeit von der Datenqualität und deren
Statistik ermittelt und entsprechend ihrer Lage auf der mindestens
einen Route 1 über
die Anzeigeeinheit 46 ausgegeben.
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3 zeigt
eine zweite Darstellungsform der ausgeführten Verkehrsprognosen A),
B), C) für
die mindestens eine ausgewählte
Route 1. Die Darstellung der Verkehrsprognosen auf der
Anzeigeinheit 46 umfasst jeweils ein zeitlich-räumliches Verkehrsmuster, welches
nach der 3-Phasen-Theorie von Kerner als Abfolge von Bereichen „synchronisiertem
Verkehr" 20 und/oder „sich bewegenden
breiten Staus" 30 dargestellt
ist, mit der Ausgabe einer Verkehrskenngröße, z.B. des Reisezeitverlustes
TRV. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
werden analog zur 2 ebenfalls drei verschiedene
Verkehrsprognosen A), B), C) mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten
80%, 60%, 40% und zugehörigen
Gültigkeitszeiträumen bis
18:30h, bis 19:15h, bis 20:00h in Abhängigkeit von der Datenqualität und deren
Statistik ermittelt und entsprechend ihrer Lage auf der mindestens
einen Route 1 über
die Anzeigeeinheit 46 ausgegeben.