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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtsignalanlage gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu deren Steuerung nachs
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
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Eine
solche Lichtsignalanlage ist aus dem alltäglichen Straßenverkehr
bekannt und umfasst mehreren Signalleuchten und eine Steuerungseinheit.
Die Signalleuchten signalisieren beispielsweise Kraftfahrzeugen,
dass sie eine Kreuzung überqueren können oder
vor der Kreuzung halten müssen.
Die Signalleuchten werden entweder nach einem vorgegebenen Zeitplan
oder nach einem variablen Zeitplan, der vom tatsächlichen Verkehrsaufkommen
abhängt,
gesteuert. Ein solcher variabler Zeitplan ermöglicht es, flexibel auf das
tatsächliche
Verkehraufkommen zu reagieren.
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Die
DE 101 42 250 A1 beschreibt
eine Möglichkeit
zur Steuerung eins Systems von mehreren Verkehrssignalen zur Regelung
des Verkehrs von Fahrzeugen.
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In
der
US 6 281 808 B1 ist
ein System und Verfahren beschrieben, dass die Zeitdauer des Rot-Signals
wahlweise verlängert
werden kann, um eine Kollision mit einem anderen Fahrzeug zu verhindern,
welches ein Rot-Signal missachtet hat.
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Die
CA 2 232 739 A1 beschreibt
ein Geschwindigkeit aktiviertes Zeitverzögerungssystem, dass bei zu
schnell annähenden
Fahrzeugen die Zeitdauer des Rot-Signals verlängert, um den Verkehr nicht
zu gefährden.
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Ein
Nachteil liegt jedoch darin, dass die Signalanlage nicht aktiv die
Verkehrssicherheit erhöhen kann,
indem sie dazu beiträgt,
Unfälle
zu vermeiden, die zum Beispiel dadurch entstehen, dass ein Kraftfahrzeug,
das vor der Kreuzung hätte
halten müssen, die
Kreuzung durchquert.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtsignalanlage,
ein Verfahren zu deren Steuerung und eine Steuerungseinheit zu schaffen,
welche die Verkehrssicherheit erhöhen können.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Lichtsignalanlage
gemäß dem Patentanspruch
1 und ein Verfahren zu deren Steuerung nach Patentanspruch 4 gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtsignalanlage, wobei eine
Empfangseinheit vorgesehen ist, und wobei die Steuerungseinheit
eingerichtet ist, abhängig
von durch die Empfangseinheit empfangenen Kraftfahrzeugdaten eine
Anschaltzeit einer der Signalleuchten, die dafür vorgesehen ist, eine Nichtfreigabe
zu signalisieren, zu steuern.
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Vorteilhafterweise
können
Unfälle
verhindert werden, die zum Beispiel dadurch entstehen, dass ein
Kraftfahrzeug, das gemäß einem
Signal einer Lichtsignalanlage vor der Kreuzung hätte halten müssen, die
Kreuzung durchquert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Kraftfahrzeugdaten Positionsdaten und Geschwindigkeitsdaten,
und ist die Steuerungseinheit eingerichtet, abhängig von durch die Empfangseinheit
empfangenen Positionsdaten und Geschwindigkeitsdaten eine Anschaltzeit
der einen der Signalleuchten, die dafür vorgesehen ist, eine Nichtfreigabe zu
signalisieren, zu steuern.
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Vorteilhafterweise
können
Gefahrensituationen an Kreuzungen frühzeitig durch Verwendung der Geschwindigkeitsdaten
erkannt werden.
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In
einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Kraftfahrzeugdaten
Beschleunigungsdaten, und ist die Steuerungseinheit eingerichtet,
abhängig
von durch die Empfangseinheit empfangenen Beschleunigungsdaten eine
Anschaltzeit der einen der Signalleuchten, die dafür vorgesehen
ist, eine Nichtfreigabe zu signalisieren, zu steuern.
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Vorteilhafterweise
kann aufgrund der Beschleunigungsdaten auf ein Verhalten des Kraftfahrzeugfahrers
vor einer Kreuzung geschlossen werden und die Lichtsignalanlage
dementsprechend geschaltet werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung
einer Lichtsignalanlage, die mehrere Signalleuchten umfasst, mit
den folgenden Schritten: Empfangen von Kraftfahrzeugdaten eines Kraftfahrzeugs über eine
Empfangseinheit; und Steuern der Anschaltzeit einer der Signalleuchten,
die dafür
vorgesehen ist, eine Nichtfreigabe zu signalisieren, in Abhängigkeit
von den Kraftfahrzeugdaten durch eine Steuerungseinheit.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Kraftfahrzeugdaten Positionsdaten und Geschwindigkeitsdaten
des Kraftfahrzeugs, und wird die Anschaltzeit der einen der Signalleuchte,
die dafür
vorgesehen ist, eine Nichtfreigabe zu signalisieren, außerdem in
Abhängigkeit
von den Positionsdaten und den Geschwindigkeitsdaten durch die Steuerungseinheit
gesteuert.
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In
einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Kraftfahrzeugdaten
Beschleunigungsdaten des Kraftfahrzeugs, und wird die Anschaltzeit
der einen der Signalleuchten, die dafür vorgesehen ist, eine Nichtfreigabe
zu signalisieren, außerdem
in Abhängigkeit
von den Beschleunigungsdaten durch die Lichtsignalanlage gesteuert.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Steuerungseinheit, die
eingerichtet ist, abhängig
von durch die Empfangseinheit empfangenen Kraftfahrzeugdaten eine
Anschaltzeit der einen der Signalleuchten, die eine Nichtfreigabe
signalisiert, zu steuern.
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Im
Folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
Straßenkreuzung
mit vier Lichtsignalanlagen; und
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2 einen
Freigabezeitplan für
die vier Lichtsignalanlagen aus 1.
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1 zeigt
eine Straßenkreuzung
mit vier Lichtsignalanlagen. Jede der Lichtsignalanlagen 1, 2, 3, 4 weist
drei Lichtsignalleuchten R, Y und G in den Farben rot, gelb bzw.
grün auf.
Während
einer Freigabezeit ist ausschließlich eine grüne Signalleuchte G
an, die anzeigt, dass Kraftfahrzeuge auf einer zugehörigen Fahrspur
die Straßenkreuzung
passieren dürfen.
Während
einer Nichtfreigabezeit ist ausschließlich eine rote Signalleuchte
R an, die anzeigt, dass Kraftfahrzeuge auf einer zugehörigen Fahrspur die
Straßenkreuzung
nicht passieren dürfen.
In einer Übergangszeit
zwischen der Freigabezeit und der Nichtfreigabezeit ist die gelbe
Signalleuchte Y an. Sämtliche
Lichtsignalleuchten werden durch eine Steuerungseinheit 5 in
Abhängigkeit
von Kraftfahrzeugdaten, die von der Sendeeinheit eines Kraftfahrzeugs 9 an
eine WLAN-Empfangseinheit 6 gesendet werden, über Steuerungsleitungen 12 gesteuert.
Solche Systeme aus Kraftfahrzeugen und straßenseitige Infrastruktur werden
allgemein als kooperative Verkehrssysteme bezeichnet. Die Steuerungseinheit 5 und
die WLAN-Empfangseinheit 6 sind gemeinsam in einem Gehäuse 7 untergebracht.
Die Kraftfahrzeugdaten umfassen Positionsdaten, Geschwindigkeitsdaten
und Beschleunigungsdaten eines Kraftfahrzeugs B. Das Kraftfahrzeug 8 weist
eine WLAN-Sendeeinheit 9, eine GPS-Einheit 10 und eine Navigationseinheit 11 auf.
Die GPS-Einheit 10 bestimmt die Position und Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs 8 über
ein Satellitensystem zur weltweiten Navigation (GNSS). Die GPS-Einheit
gibt diese Daten an die WLAN-Sendeeinheit
weiter, welche die Daten aussendet. Alternativ können die Geschwindigkeitsdaten
und Beschleunigungsdaten auch über eine
Verbindung mit dem Tachometer an die WLAN-Sendeeinheit weitergegeben werden. Die
Daten werden dann von der WLAN-Empfangseinheit 6 empfangen
und an die Steuerungseinheit 5 weitergegeben, welche die
Lichtsignalanlagen 1, 2, 3 und 4 abhängig von
den empfangenen Positionsdaten, Geschwindigkeitsdaten und/oder Beschleunigungsdaten
schaltet. Wenn die Steuerungseinheit 5 anhand der Positionsdaten,
Geschwindigkeitsdaten und/oder Beschleunigungsdaten entscheidet,
dass sich das Kraftfahrzeug 8 wahrscheinlich noch wäh rend der Nichtfreigabe
durch die Lichtsignalanlage 1 auf der Straßenkreuzung
befinden wird, steuert die Steuerungseinheit 5 die Lichtsignalanlagen
so, dass die Freigabezeit durch die Lichtsignalanlagen 1, 2, 3 und 4 hinausgezögert wird,
wobei insbesondere ein Zeitfenster, die sogenannte Zwischenzeit,
zwischen den Freigabezeiten (Grünzeiten)
der Lichtsignalanlagen 1 und 3 und den Lichtsignalanlagen 2 und 4 vergrößert wird.
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Allgemein
kann anhand der folgenden Kombinationen von Positionsdaten, Geschwindigkeitsdaten
und Beschleunigungsdaten eines Kraftfahrzeugs in der Zwischenzeit
kurz bevor (z. B. 2 Sekunden) der Verkehr für weitere Kraftfahrzeuge freigegeben
werden sollte, die sich auf einer Spur befinden, welche die Spur
kreuzt, auf der sich das Kraftfahrzeug befindet, erkannt werden,
dass sich ein Kraftfahrzeug wahrscheinlich noch während der
Freigabezeit auf der Straßenkreuzung
befinden wird:
- a) nur anhand der Positionsdaten:
wenn sich das Kraftfahrzeug beispielsweise auf einer Spur im Straßenkreuzungsbereich
befindet, folgt daraus auch, dass sich das Kraftfahrzeug noch nach
der Freigabe auf der Kreuzung befinden wird.
- b) anhand der Positionsdaten und der Geschwindigkeitsdaten:
wenn sich ein Kraftfahrzeug beispielsweise eine kurze Strecke vor
der Straßenkreuzung
befindet und eine Geschwindigkeit aufweist, die es dem Kraftfahrzeug
nicht ermöglicht, vor
der Kreuzung zu bremsen, folgt daraus auch, dass sich das Kraftfahrzeug
noch nach der Freigabe auf der Kreuzung befinden wird.
- c) anhand der Positionsdaten und der Beschleunigungsdaten: wenn
ein Kraftfahrzeug vor der Kreuzung beschleunigt, kann allgemein
darauf geschlossen werden, dass der Führer des Kraftfahrzeugs die
Absicht hat, noch nach der Freigabe die Kreuzung zu durchqueren.
- d) anhand der Positionsdaten, der Geschwindigkeitsdaten und
der Beschleunigungsdaten: wenn ein Kraftfahrzeug, dass sich unweit
vor der Kreuzung befindet und eine normale Geschwindigkeit hat,
nicht abgebremst wird, des Kraftfahr zeugs die Absicht hat, noch
nach der Freigabe die Kreuzung zu durchqueren.
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Dabei
stehen Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung in einer wechselseitigen
Beziehung. Entscheidungskriterien können zu einem gewissen Grad
willkürlich
gewählt
werden.
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2 zeigt
einen Freigabezeitplan für
die vier Lichtsignalanlagen aus 1. Die gegenüberliegenden
Lichtsignalanlagen 1 und 3 bzw. 2 und 4 steuern
den Verkehr auf der gleichen Verkehrsstraße jeweils synchron. Normalerweise
dauert ein Schaltzyklus für
die vier Lichtsignalanlagen 1, 2, 3 und 4 80 Sekunden.
In einem solchen ersten Schaltzyklus (0 bis 80 Sekunden) zeigen
die Lichtsignalanlagen 2 und 4 während der
Zeit 0 Sekunden bis 30 Sekunden ein Freigabezeichen an, d. h. ausschließlich die
grünen
Signalleuchten G der Lichtsignalanlagen 2 und 4 sind
angeschaltet, während
die roten Signalleuchten R der Lichtsignalanlagen 1 und 2 angeschaltet
sind. Von 30 bis 40 Sekunden zeigt keine der Lichtsignalanlagen
ein Freigabezeichen an. In diesem Zeitraum, der als Zwischenzeit
bekannt ist, sind entweder die Lichtsignalanlagen 1, 2, 3, 4 die
roten oder gelben Signalleuchten Y, G angeschaltet. Im Zeitraum
von 40 bis 70 Sekunden zeigen die Lichtsignalanlagen 1 und 3 ein
Freigabezeichen an, während
die roten Signalleuchten R der Lichtsignalanlagen 2 und 4 angeschaltet
sind. Im Zeitraum 70 bis 80 Sekunden zeigt wiederum keine der Ampeln
ein Freigabezeichen an. Der zweite Schaltzyklus (80 bis 165 Sekunden)
ist mit dem ersten Schaltzyklus fast vollständig identisch. In der Zwischenzeit
werden jedoch Positionsdaten und Geschwindigkeitsdaten von der WLAN-Sendeeinheit 9 des
Kraftfahrzeugs 8 an die WLAN-Empfangseinheit 6 gesendet,
die anzeigen, dass sich das Kraftfahrzeug 8 während einem
vorgesehenen Freigabezeitpunkt der Lichtsignalanlagen 2 und 4 wahrscheinlich
noch auf der Kreuzung befinden würde,
zu dem der Verkehr für
andere Kraftfahrzeuge freigegeben worden wäre, wenn sich das Kraftfahrzeug
voraussichtlicht nicht auf der Kreuzung befinden würde. Daher
wird die Zwischenzeit um 5 Sekunden auf 15 Sekunden verlängert, so
dass die Freigabezeit erst nach 165 Sekunden beginnt. Dies ist beispielsweise der
Fall, wenn sich das Kraftfahrzeug 5 Meter vor der Lichtsignalanlage 1 befindet
und eine Geschwindigkeit von 50 km/h hat. Statt die Zwischenzeit
um ein vorgegebenes Zeitintervall zu verlängern, kann sie auch abhängig von
der Position des Kraftfahrzeugs verlängert werden und beendet werden,
wenn das Kraftfahrzeug die Kreuzung verlassen hat.