DE102011018821B4

DE102011018821B4 - Verfahren und Vorrichtung zur verkehrsabhängigen Steuerung einer Lichtsignalanlage

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Publication number: DE102011018821B4
Application number: DE201110018821
Authority: DE
Inventors: Dr. Wagner Peter; Julia Ringel
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: DE102011018821A1

Abstract

Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung einer Lichtsignalanlage (1), wobei die Steuerung einen zeitlichen Ablauf von mindestens zwei verschiedenen Phasen der Lichtsignalanlage (1) steuert, wobei jede Phase durch eine phasenspezifische minimale Freigabezeit und eine phasenspezifische maximale Freigabezeit charakterisiert ist, wobei für jede Phase die phasenspezifische maximale Freigabezeit in Abhängigkeit einer phasenspezifischen Freigabezeit bestimmt wird, wobei eine Verteilung von phasenspezifischen Freigabezeiten in Abhängigkeit einer Gesamtfreigabezeit erfolgt, wobei die phasenspezifische Freigabezeit in Abhängigkeit von einer Verkehrssituation bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die phasenspezifische Freigabezeit in Abhängigkeit von mindestens einer phasenspezifischen Verkehrsstromdichte bestimmt wird, wobei ein Verkehrsstrom ein in der jeweiligen Phase freizugebender oder freigegebener Verkehrsstrom oder ein in mindestens einer korrespondierenden früheren Phase freigegebener Verkehrsstrom ist, wobei die phasenspezifische Freigabezeit als Division eines Zählers durch einen Nenner berechnet wird, wobei der Zähler aus einem Produkt der pro Umlaufzeit zur Verfügung stehenden Gesamtfreigabezeit und der maximalen phasenspezifischen Verkehrsstromdichte und der Nenner als Summe aller phasenspezifischen Verkehrsstromdichten berechnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur verkehrsabhängigen Steuerung einer Lichtsignalanlage.
Lichtsignalanlagen, beispielsweise Verkehrsampeln, dienen zur Steuerung von Verkehrsströmen an Verkehrsknotenpunkten, z. B. Kreuzungen. Eine Lichtsignalanlage umfasst hierbei i. d. R. mehrere Signalgruppen, wobei eine Signalgruppe eine Zufahrt eines Verkehrsknotenpunkts oder eine Spur einer Zufahrt eines Verkehrsknotenpunkts steuert. Es existieren unterschiedliche Verfahren zur Steuerung der Lichtsignalanlagen. Diese Verfahren steuern in der Regel eine Abfolge von Phasen der Lichtsignalanlage. Eine Phase bezeichnet hierbei den Zustand (Freigabe, Sperren, Übergang) aller Signalgruppen einer Lichtsignalanlage. In der Regel entspricht eine Freigabe einem Signalisierungszustand Grün, ein Sperren einem Signalisierungszustand Rot und ein Übergang einem Signalisierungszustand Gelb. Umfasst z. B. die Lichtsignalanlage vier Signalgruppen, so bezeichnet eine Phase z. B. jeweiligen Zustände der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten Signalgruppe, z. B. also Rot-Grün-Rot-Grün oder Grün-Rot-Grün-Rot. Hierbei werden üblicherweise nur diejenigen Signalgruppen in einer Phasenbeschreibung angeführt, die in der Phase Freigabe erhalten. Die verbleibenden Signalgruppen sind in diesem Fall gesperrt, aber nicht separat in der Phasenbeschreibung angeführt.
Steuert die Lichtsignalanlage z. B. Verkehrsströme in einer ersten und einer zweiten Zufahrt eines Verkehrsknotenpunktes, so steuert das Verfahren zur Steuerung in einer ersten Phasen beispielsweise eine Freigabe oder Freigabezeit für den Verkehrsstrom in dieser ersten Zufahrt (Grün), wobei ein Verkehrsstrom der zweiten Zufahrt gesperrt ist (Rot) und in einer zweiten Phase eine Freigabe für den Verkehrsstrom in dieser zweiten Zufahrt (Grün) während der Verkehrsstrom in der ersten Zufahrt gesperrt ist (Rot).
Einzelne Phasen eines Signalprogramms der Lichtsignalanlage, insbesondere Freigabezeiten einer Freigabe einzelner Zufahrten oder Spuren in dieser Phase, können u. a. durch eine minimale Phasendauer (minimale Freigabezeit) und eine maximale Phasendauer (maximale Freigabezeit) charakterisiert werden. Für jede Signalgruppe, die Freigabe erhält, ist hierbei eine minimale Freigabezeit gemäß den Richtlinien für Lichtsignalanlagen (RiLSA-Lichtzeichenanlagen für Straßenverkehr – Ausgabe 2010, herausgegeben von der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Verkehrsführung und Verkehrssicherheit) zwingend vorgegeben. Deshalb wird üblicherweise eine minimale Freigabezeit für die Phase festgelegt, in der die Signalgruppe Freigabe erhält. Weiter kann die Summe aller derart verstandenen Phasendauern zuzüglich der Dauer des Umschaltens zwischen den Phasen (Phasenübergänge) eine Umlaufzeit eines Signalprogramms festlegen, innerhalb derer eine Abfolge aller Phasen erfolgt sein muss, bevor das Signalprogramm wiederholt wird. Ein Signalprogramm beschreibt somit einen sich wiederholenden zeitlichen Ablauf aller zu dem jeweiligen Signalprogramm gehörigen Phasen.
Verfahren zur Steuerung von Lichtsignalanlagen lassen sich überblicksweise in drei Klassen unterteilen: Festzeitsteuerung, adaptive (modellbasierte) Steuerung und regelbasierte Steuerung.
Die einfachsten Steuerungen sind Festzeitsteuerungen. Diese reagieren nicht auf ein aktuelles Verkehrsgeschehen und sind hierdurch nur für ganz bestimmte Belastungssituationen geeignet. Eine Anpassung an verschiedene Verkehrssituationen kann hierbei z. B. nur durch das Festlegen verschiedener Festzeitprogramme für typisierte Verkehrssituationen, z. B. Berufsverkehr, Wochenende, erfolgen. Adaptive oder auch als modellbasierte bekannte Steuerverfahren, wie beispielsweise das so genannte MOTION-Verfahren oder BALANCE-Verfahren, werden in der Praxis derzeit nur in einigen Pilotinstallationen eingesetzt.
Regelbasierte Steuerungen erlauben eine so genannte verkehrsabhängige Steuerung von Lichtsignalanlagen. Regelbasierte Steuerungen basieren hierbei auf einer Verknüpfung mehrerer logischer, zeitlicher und/oder sonstiger Bedingungen, um eine Anpassung der Steuerung an eine aktuelle Verkehrssituation zu erreichen. In den RiLSA sind hierbei Verfahren beschrieben, die mit Hilfe von Verkehrsdetektoren Zeitlücken, Belegungsgrade oder Staulängen in den Zufahrten zu einer Kreuzung messen und daraus eine Freigabezeitanpassung bestimmen. In einer standardisierten Darstellungsart B gemäß RiLSA sind einzelne Bedingungen der regelbasierten Steuerung in einer Reihenfolge Zustand – zeitliche Bedingung – logische Bedingung – Aktion darzustellen. Hierbei kann z. B. geprüft werden, ob eine aktuelle Freigabezeit z. B. einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage in einer Phase größer oder gleich einer Mindestfreigabezeit dieser Phase ist. Ist dies der Fall, so kann in einem zweiten Schritt geprüft werden, ob die aktuelle Freigabezeit der Phase kleiner als eine maximale Freigabezeit der Phase ist. Ist dies wiederum der Fall, so kann eine so genannte Zeitlückenbedingung überprüft werden. Hierbei wird geprüft, ob die an geeigneten Detektoren erfasste Nettozeitlücke einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Ein Phasenübergang zu einer auf die Phase folgenden Phase der Lichtsignalanlage erfolgt, wenn die maximale Freigabezeit erreicht oder die Zeitlückenbedingung erfüllt ist.
Die vorhergehend erläuterten Verfahren zur Steuerung von Lichtsignalanlagen weisen die im Folgenden grob skizzierten Nachteile auf.
Adaptive, modellbasierte Verfahren berechnen oft ein optimales Programm, z. B. auf Grundlage einer Prognose einer Verkehrsstärke. Durch die Nutzung einer Prognose steht zwar Wissen um ein Verkehrsaufkommen einer nächsten Umlaufzeit zur Verfügung, allerdings nur auf Basis einer Vorhersage und mit den damit verbundenen Unsicherheiten. Eine Anpassung von optimierten Signalprogrammen (Verfahren zur Steuerung) an eine aktuelle Verkehrssituation erfolgt in der Regel nicht. Zusätzlich verwenden adaptive Verfahren oft komplizierte Optimierungsstrategien, Heuristiken oder selbstlernende Systeme, die rechenzeitintensiv und nur schwer nachvollziehbar sind.
In regelbasierten Steuerungen erfolgt die Festlegung der maximalen Phasendauer, also z. B. der maximalen Freigabezeit, bereits beim Entwurf der Steuerung und damit unabhängig von der tatsächlichen Verkehrssituation. Aus einer Differenz zwischen maximaler und minimaler Freigabezeit einer Phase lässt sich die so genannte phasenspezifische Dehnzeit bestimmen. Die phasenspezifische Dehnzeit bezeichnet eine Zeitdauer zwischen der minimalen und der maximalen Phasendauer, also z. B. auch einer minimalen und einer maximalen Freigabezeit. Die Summe aller phasenspezifischen Dehnzeiten aller Phasen eines Signalprogramms ergibt somit eine Gesamtdehnzeit. Hierbei ist zu beachten, dass für alle Phasen, z. B. alle Phasen eines Signalprogramms eine Höchstdauer der Umlaufzeit festgelegt sein kann und folglich auch nur ein gewisses Gesamtbudget an einer Dehnzeit (vorbestimmte Gesamtdehnzeit) zur Verfügung steht. Durch die Festlegung der maximalen Phasendauer beim Entwurf der Steuerung ist somit auch die maximale phasenspezifische Dehnzeit einer Phase fest vorgegeben. Hierbei kann es jedoch durchaus vorkommen, dass bei einer hohen Auslastung eines Verkehrsknotenpunktes die phasenspezifische Dehnzeit einer entsprechenden Phase nicht ausreichend ist, während in anderen Phasen verfügbare phasenspezifische Dehnzeiten nicht genutzt werden. Hierdurch wird eine Flexibilität der Verfahren zur Steuerung zur Anpassung an eine aktuelle Verkehrssituation gemindert. Ein oftmals in regelbasierten Steuerungen verwendetes Verfahren ist die so genannte Zeitlückensteuerung. Der Grundgedanke der Zeitlückensteuerung besteht darin, dass alle in einer Zufahrt befindlichen oder gerade ankommenden Fahrzeuge während einer aktuellen Freigabe abfließen können, sofern die maximale Freigabezeit in dieser Phase nicht erreicht ist. Durch das Erfassen einer Zeitlücke (Zeitlückendauer) kann jedoch nur vermutet werden, ob sich ein Fahrzeug zwischen einer Haltlinie der Lichtsignalanlage und einem Detektor zur Erfassung der Zeitlücke befindet. Hierbei kann es vorkommen, dass ein Fahrzeug die Haltlinie in einer kürzeren Zeit passiert als von der Zeitlückensteuerung prädiktiv angenommen. Da in diesem Fall die Zeitlückenbedingung für den Abbruch der Freigabezeit noch nicht erfüllt ist, wird Freigabezeit verschenkt. Ebenso kann der umgekehrte Fall eintreten. Ein Fahrzeug benötigt also länger vom Detektor bis zur Haltlinie als die geschätzte Zeitlücke.
Auch andere Bedingungen, wie beispielsweise der Abbruch einer Freigabe bereits nach dem vorletzten Fahrzeug, lassen sich hierbei nicht umsetzen. Die Zeitlückensteuerung wird zumeist mit Hilfe von Induktionsschleifen in der Fahrbahn realisiert. Hierbei ergibt sich nachteilig, dass ein Abstand des Detektors (Induktionsschleife) zur Haltlinie sich ohne baulichen Aufwand nicht ändern lässt.
Die DE 198 41 457 A1 offenbart ein Verfahren zur Ermittlung eines verkehrsabhängigen Signalprogramms für Signalgruppen von Lichtsignalanlagen. Hierbei ist das Signalprogramm durch eine Abfolge von Freigabezeiten für die unterschiedlichen Signalgruppen charakterisiert. Das Verfahren erfolgt mittels einer Kombination folgender Schritte:

a) es werden m Signalprogramme erster Ordnung mit jeweils einem aus Abschnitten bestehenden Zeitverlauf aus zufällig gewählten Freigabezeiten gebildet,
b) es werden aus jeweils zwei Signalprogrammen erster Ordnung durch wechselseitiges Vertauschen der Abschnitte der jeweiligen Zeitverläufe daraus insgesamt k abgeleitete Signalprogramme zweiter Ordnung gebildet,
c) den m + k Signalprogrammen der ersten und der zweiten Ordnung wird jeweils ein Qualitätswert zugeordnet, der aktuell ermittelte Verkehrsdaten berücksichtigt,
d) aus den m + k Signalprogrammen werden die m Signalprogramme mit den besten Qualitätswerten ausgewählt, als Signalprogramme erster Ordnung interpretiert und die Schritte b) bis d) solange zyklisch wiederholt, bis sich der Qualitätswert des am höchsten bewerteten Signalprogramms über eine vorgegebene Anzahl von Wiederholungen nicht mehr ändert und
e) mit dem am höchsten bewerteten Signalprogramm wird die Lichtsignalanlage betrieben.

Hierbei offenbart die Druckschrift auch, dass in einem ersten Schritt erforderliche Freigabezeiten aufgrund von Belastungen und Auslastungsgraden berechnet werden können. Liegen keine Belastungen vor, so wird die erforderliche Freigabe zeitgleich der minimalen Freigabezeit gesetzt. Nun werden die Freigabezeiten der einzelnen Signalgruppen so berechnet, dass ihre Verhältnisse untereinander möglichst genau den gegenseitigen Verhältnissen der zugehörigen erforderlichen Freigabezeiten entsprechen. Dieses Verfahren wird in der Druckschrift als Strategie der maximalen Freigabezeit bezeichnet.
Die DE 19 07 817 A offenbart ein System zur Steuerung von Verkehrssignalen an einer Straßenkreuzung, bei dem die Grünanzeige für jeweils eine Straße in Abhängigkeit vom Verkehr um mindestens eine Verlängerungszeiteinheit bis zu einer Verlängerungszeitgrenze ausdehnbar ist. Hierbei ist die Verlängerungszeiteinheit und/oder die Verlängerungszeitgrenze in Abhängigkeit vom Grad der Verkehrsstauung auf mindestens einer der Straßen steuerbar. Nachteilig ergibt sich hierbei, dass das offenbarte System die Verlängerungszeiteinheit und/oder die Verlängerungszeitgrenze nicht in Abhängigkeit einer Gesamtfreigabezeit bestimmt, die für ein aus mehreren Phasen bestehendes Signalprogramm einer Lichtsignalanlage zur Verfügung steht. Insbesondere bezieht sich das offenbarte System ausschließlich auf eine Änderung einer Freigabezeit einer einzigen Phase einer einzigen Signalgruppe. Weiter nachteilig ergibt sich, dass in dem in der Druckschrift vorgeschlagenen Verfahren eine gemäß den RiLSA vorgeschriebene maximale Sperrzeit überschritten werden kann, nämlich dann, wenn über längere Zeit kein Weiterschalten zur nächsten Phase erfolgt.
Die DE 10 2009 033 431 A1 offenbart ein Verfahren zur dynamischen Steuerung einer Signalanlage, wobei die mindestens eine Steuereinheit Phasen einer Signalanlage auf Grundlage von mindestens einer Verlustzeit mindestens eines Fahrzeugs steuert. Die Verlustzeit bezeichnet dabei die Zeit, die ein Fahrzeug an einer Signalanlage gegenüber einem Idealfall verliert, wobei das Fahrzeug im Idealfall die Signalanlage ohne Geschwindigkeitsreduktion passieren kann. Hierbei kann ein Steuergerät eine aktuelle Phase abbrechen und in eine nächste Phase schalten, falls die Verlustzeiten den Wert Null erreichen oder einen vorbestimmten kleinen Wert unterschreiten.
Die US 2002/0008637 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines Verkehrsflusses und von Lichtsignalanlagen. Hierbei wird Fuzzy-Logik genutzt, um eine optimale Phaseneinteilung von Lichtsignalanlagen in Abhängigkeit von Verkehrsinformationen von Verkehrsinformationseinheiten zu bestimmen.
Die US 3,920,967 A offenbart eine Vorrichtung zur Steuerung eines Verkehrsflusses durch ein Netz von Kreuzungen. Detektoren in der Nähe der Kreuzungen erzeugen elektrische Signale, die ein Beginn und ein Ende einer Fahrzeugpräsenz repräsentieren. Ein oder mehrere Präprozessoren empfangen diese Signale und generieren sekundäre Signale, die eine Fahrzeuganzahl und -geschwindigkeit repräsentieren. Diese sekundären Signale werden an einen Computer übertragen, der diese analysiert und ein Steuersignal generiert, welches zu Lichtsignalanlagen übertragen wird und welches eine sequentielle Steuerung dieser Lichtsignalanlagen an den Kreuzungen regelt.
Die DE 10 2005 053 461 B4 offenbart eine Vorrichtung zur Verkehrssteuerung, die zwei Kamera-Rechnersysteme umfasst, die räumlich getrennten Signalanlagen zugeordnet sind. Hierbei offenbart die Druckschrift, dass mit Videodetektoren in einem bestimmten Ortsbereich vor einer Lichtsignalanlage Verkehrsdaten gewonnen werden können.
Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Lichtsignalanlagen zu schaffen, welche eine verbesserte verkehrsabhängige Steuerung der Lichtsignalanlage erlauben, insbesondere eine verbesserte Reduktion oder Minimierung von Verlustzeiten von Fahrzeugen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich aus den Gegenständen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 5. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung einer Lichtsignalanlage. Die Lichtsignalanlage dient hierbei zur Steuerung von Verkehrsströmen eines Verkehrsknotens, z. B. in Zufahrten der Lichtsignalanlage. Die Steuerung steuert einen zeitlichen Ablauf von mindestens zwei verschiedenen Phasen der Lichtsignalanlage, insbesondere von zwei oder mehr als zwei verschiedenen Phasen eines Signalprogramms der Lichtsignalanlage. Jede Phase ist durch eine phasenspezifische minimale Freigabezeit und eine phasenspezifische maximale Freigabezeit charakterisiert. Eine Freigabezeit bezeichnet eine Zeitdauer, in welcher ein Verkehrsstrom in mindestens einer Zufahrt oder Spur des durch die Lichtsignalanlage gesteuerten Verkehrsknotens durch mindestens eine Signalgruppe der Lichtsignalanlage freigegeben wird. In der Freigabezeit gibt also eine vorbestimmte Anzahl von Signalgruppen der Lichtsignalanlage die von ihnen geregelten Verkehrsströme frei, während z. B. die verbleibenden Signalgruppen die von ihnen geregelten Verkehrsströme sperren.
Hierbei wird davon ausgegangen, dass für jede Phase eines Umlaufs eine phasenspezifische minimale Freigabezeit zwingend vorgeschrieben ist. Somit sind die Erfordernisse der RiLSA erfüllt. Eine phasenspezifische maximale Freigabezeit ist aber nicht zwingend vorgeschrieben sondern kann, wie nachfolgend näher beschrieben, bestimmt werden. Steuert die Steuerung also einen zeitlichen Ablauf von genau zwei Phasen der Lichtsignalanlage, so existiert eine vorgeschriebene minimale Freigabezeit der ersten Phase (erste minimale Freigabezeit) und eine maximale Freigabezeit der ersten Phase (erste maximale Freigabezeit). Weiter existiert eine vorgeschriebene minimale Freigabezeit der zweiten Phase (zweite minimale Freigabezeit) und eine maximale Freigabezeit der zweiten Phase (zweite maximale Freigabezeit).
Selbstverständlich ist vorstellbar, dass das Verfahren zur Steuerung einen zeitlichen Ablauf von drei oder mehr Phasen der Lichtsignalanlage steuert, wobei entsprechend weitere minimale und maximale Freigabezeiten existieren. Die Gesamtzahl der Phasen kann hierbei in einem so genannten Signalprogramm der Lichtsignalanlage festgelegt sein.
Hierbei wird für jede Phase die phasenspezifische maximale Freigabezeit in Abhängigkeit einer phasenspezifischen Freigabezeit oder in Abhängigkeit einer phasenspezifischen Dehnzeit bestimmt. Eine Verteilung dieser phasenspezifischen Freigabezeiten oder dieser phasenspezifischen Dehnzeiten auf die mindestens zwei Phasen erfolgt hierbei in Abhängigkeit einer Gesamtfreigabezeit. Hierbei kann eine Gesamtfreigabezeit derart gewählt und verteilt werden, dass maximale Sperrzeiten der Phasen nicht überschritten werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine verbesserte Verteilung der Gesamtfreigabezeit für alle Phasen einer Lichtsignalanlage auf Freigabezeiten einzelner Phasen der Lichtsignalanlage. Im Vergleich mit der DE 19 07 817 A ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass eine flexible Verteilung von Freigabezeiten erfolgen kann, hierbei jedoch keine beliebige Verlängerung einer einzelnen phasenspezifischen Freigabezeit erfolgen und auch eine maximale Sperrzeit immer eingehalten werden kann. Insbesondere ist gewährleistet, dass eine vorgeschriebene Umlaufzeit, die nachfolgend definiert wird, eingehalten werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform wird für jede Phase, also z. B. die erste und die zweite Phase, eine phasenspezifische Freigabezeit bestimmt. Für die erste Phase kann also eine erste Freigabezeit und für die zweite Phase eine zweite Freigabezeit bestimmt werden. Eine Summe der phasenspezifischen Freigabezeiten entspricht einer vorbestimmten Gesamtfreigabezeit oder weicht um weniger als ein vorbestimmtes Maß von der vorbestimmten Gesamtfreigabezeit ab. Hierdurch wird das Verfahren tolerant gegenüber z. B. Rundungsfehlern. Die Summe der ersten Freigabezeit und der zweiten Freigabezeit entspricht also einer vorbestimmten Gesamtfreigabezeit, wobei die vorbestimmte Gesamtfreigabezeit beim Entwurf des Verfahrens zur Steuerung fest parametrisiert wird.
Weiter wird die phasenspezifische Freigabezeit mit der (vorgeschriebenen) phasenspezifischen minimalen Freigabezeit verglichen. Die erste Freigabezeit wird also mit einer phasenspezifischen minimalen Freigabezeit der ersten Phase und die zweite Freigabezeit mit einer phasenspezifischen minimalen Freigabezeit der zweiten Phase verglichen.
Die phasenspezifische Freigabezeit wird als die phasenspezifische minimale Freigabezeit angenommen, falls die bestimmte phasenspezifische Freigabezeit kürzer als die phasenspezifische minimale Freigabezeit ist. Insbesondere wird die erfindungsgemäß bestimmte phasenspezifische Freigabezeit auf die phasenspezifische minimale Freigabezeit gesetzt, falls die erfindungsgemäß bestimmte phasenspezifische Freigabezeit kürzer als die phasenspezifische minimale Freigabezeit ist.
Die phasenspezifische maximale Freigabezeit ist somit also gleich der erfindungsgemäß bestimmten phasenspezifischen Freigabezeit. Ist die bestimmte phasenspezifische Freigabezeit kürzer als die phasenspezifische minimale Freigabezeit, so ist also die phasenspezifische maximale Freigabezeit gleich der phasenspezifischen minimalen Freigabezeit.
Insbesondere kann die vorbestimmte Gesamtfreigabezeit eine pro Umlaufzeit der Steuerung zur Verfügung stehende Freigabezeit sein, wobei die Steuerung pro Umlaufzeit genau einen zeitlichen Ablauf von den mindestens zwei verschiedenen Phasen der Lichtsignalanlage steuert. Die Umlaufzeit bezeichnet weiter eine Zeitdauer eines Umlaufs bzw. eine Zeitdauer eines Signalprogramms der Lichtsignalanlage.
Wird die phasenspezifische Freigabezeit als die phasenspezifische minimale Freigabezeit angenommen, so kann vorzugsweise eine erneute Bestimmung der phasenspezifischen Freigabezeiten für die verbliebenen Phasen erfolgen. Insbesondere kann eine erneute Bestimmung der phasenspezifischen Freigabezeiten für diejenigen Phasen erfolgen, denen nicht die jeweilige phasenspezifische minimale Freigabezeit zugeordnet ist. Eine aktualisierte Gesamtfreigabezeit wird dann als Differenz der ursprünglichen Gesamtfreigabezeit und der bereits zugeordneten Freigabezeiten oder der bereits zugeordneten phasenspezifischen minimalen Freigabezeiten berechnet.
In der vorgeschlagenen Ausführungsform wird also erst eine phasenspezifische Freigabezeit bestimmt, die dann mit einer phasenspezifischen minimalen Freigabezeit verglichen wird. Somit wird die phasenspezifische Freigabezeit zuerst ohne Berücksichtigung einer phasenspezifischen minimalen Freigabezeit bestimmt. Das Einhalten einer vorgeschriebenen phasenspezifischen minimalen Freigabezeit wird dann aber durch den nachträglichen Vergleich gewährleistet. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine verbesserte Verteilung von Freigabezeiten auf die einzelnen Phasen. Insbesondere wird gewährleistet, dass phasenspezifische minimale Freigabezeiten eingehalten werden, eine Phasendauer jedoch nicht unnötigerweise länger als die zugeordnete phasenspezifische minimale Freigabezeit ist.
Alternativ kann für jede Phase eine phasenspezifische Dehnzeit bestimmt werden, wobei eine Summe der phasenspezifischen Dehnzeiten einer vorbestimmten Gesamtdehnzeit entspricht oder um weniger als ein vorbestimmtes Maß von der vorbestimmten Gesamtdehnzeit abweicht.
Nunmehr berechnet sich die phasenspezifische maximale Freigabezeit als die Summe der minimalen phasenspezifischen Freigabezeit und der phasenspezifischen Dehnzeit. Die Gesamtdehnzeit ist fest vorgebbar. Insbesondere kann die vorbestimmte Gesamtdehnzeit eine pro Umlaufzeit der Steuerung zur Verfügung stehende Dehnzeit sein, wobei die Steuerung pro Umlaufzeit genau einen zeitlichen Ablauf von den mindestens zwei verschiedenen Phasen der Lichtsignalanlage steuert. Die Umlaufzeit bezeichnet wie vorhergehend beschrieben eine Zeitdauer eines Umlaufs bzw. eine Zeitdauer eines Signalprogramms der Lichtsignalanlage.
Auch kann sich die die Gesamtdehnzeit als Differenz der Gesamtfreigabezeit und der Summe aller phasenspezifischen minimalen Freigabezeiten ergeben.
Insgesamt darf eine Summe aus Gesamtdehnzeit und allen phasenspezifischen minimalen Freigabezeiten die Gesamtfreigabezeit nicht überschreiten.
Somit wird für jede Phase, also z. B. die erste und die zweite Phase, eine phasenspezifische Dehnzeit bestimmt. Für die erste Phase wird also eine erste Dehnzeit und für die zweite Phase eine zweite Dehnzeit bestimmt. Eine Summe der phasenspezifischen Dehnzeiten entspricht einer vorbestimmten Gesamtdehnzeit oder weicht um weniger als ein vorbestimmtes Maß von der vorbestimmten Gesamtdehnzeit ab. Hierdurch wird das Verfahren tolerant gegenüber z. B. Rundungsfehlern. Die Summe der ersten Dehnzeit und der zweiten Dehnzeit entspricht also einer vorbestimmten Gesamtdehnzeit, wobei die vorbestimmte Gesamtdehnzeit beim Entwurf des Verfahrens zur Steuerung fest parametrisiert werden kann.
Die phasenspezifische maximale Freigabezeit berechnet sich als die Summe der minimalen phasenspezifischen Freigabenzeit und der phasenspezifischen Dehnzeit. Die erste maximale Freigabezeit berechnet sich somit als die Summe der ersten minimalen Freigabezeit und der ersten Dehnzeit. Analog berechnet sich die zweite maximale Freigabezeit als die Summe der zweiten minimalen Freigabezeit und der zweiten Dehnzeit.
Anstelle der maximalen Freigabezeit je Phase kann somit also nur noch die insgesamt verfügbare Dehnzeit (vorbestimmte Gesamtdehnzeit) als Parameter beim Steuerungsentwurf festgelegt werden, falls für jede Phase eines Umlaufs eine phasenspezifische minimale Freigabezeit vorgegeben ist. Da die phasenspezifische maximale Freigabezeit als Summe von phasenspezifischer minimaler Freigabezeit und phasenspezifischer Dehnzeit bestimmt wird, ist die Einhaltung der phasenspezifischen minimalen Freigabezeit stets gewährleistet. Insbesondere ist kein Vergleich mit der minimalen phasenspezifischen Freigabezeit mehr notwendig. Es ist aber zu beachten, dass bei dieser Ausführungsform im Regelfall die erfindungsgemäß bestimmte phasenspezifische Freigabezeit länger als die phasenspezifische minimale Freigabezeit sein wird, auch wenn eine Differenz zwischen der erfindungsgemäß bestimmten phasenspezifischen Freigabezeit und der phasenspezifischen minimalen Freigabezeit vernachlässigbar ist. Hierdurch kann in bestimmten Fällen der nachträgliche Vergleich der phasenspezifischen Freigabezeit mit der phasenspezifischen minimalen Freigabezeit und das eventuelle Anpassen der phasenspezifischen Freigabezeit an genau die phasenspezifische minimale Freigabezeit zu einer besseren Verteilung von Freigabezeiten auf die einzelnen Phasen führen.
Insgesamt kann eine Aufteilung der Gesamtfreigabezeit oder der Gesamtdehnzeit auf die einzelnen Phasen, insbesondere auf die Freigabezeiten von einzelnen Signalgruppen der Lichtsignalanlage, dann zur Laufzeit des Verfahrens erfolgen. Insbesondere kann die Aufteilung der Gesamtfreigabezeit oder der Gesamtdehnzeit in Abhängigkeit einer aktuellen Verkehrssituation erfolgen, wie nachfolgend später erläutert wird. Somit ist die maximale Freigabezeit kein fest vorgegebener Parameter für eine Phase mehr, sondern kann als z. B. verkehrsabhängige Kenngröße angepasst werden. Hierbei kann die maximale Freigabezeit pro Phase z. B. für jeden einzelnen Umlauf aktualisiert werden und somit ständig der aktuellen Verkehrssituation angepasst werden. Der Umlauf bezeichnet hierbei eine Abfolge aller Phasen eines Signalprogramms der Lichtsignalanlage, also von mindestens zwei verschiedenen Phasen, wobei sich die Abfolge sich nach Ablauf des Umlaufs wiederholt. Hierbei ist zu beachten, dass sich Parameter der verschiedenen Phasen erfindungsgemäß in verschiedenen Umläufen ändern können. Durch das vorgeschlagene Verfahren ergibt sich eine verbesserte Anpassung der Steuerung der Lichtsignalanlage an eine aktuelle Verkehrssituation. Des Weiteren ist keine aufwendige Speicherung von einer maximalen Freigabezeit pro Phase notwendig, sondern nur noch die Speicherung einer Gesamtfreigabezeit oder Gesamtdehnzeit.
Weiter vorteilhaft ergibt sich, dass bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens in Kombination mit weiteren, z. B. logischen, Bedingungen, z. B. einer Zeitlückenbedingung, weiterhin eine Anpassung an eine aktuelle Verkehrssituation möglich ist. Im Vergleich zu adaptiven Steuerverfahren geht das erfindungsgemäße Verfahren nicht von einer vorab getroffenen Vorhersage bezüglich der Verkehrssituation zur Festlegung des Signalprogramms aus, sondern kann unmittelbar zur Laufzeit auf die tatsächlich vorliegende Verkehrssituation reagieren. Insbesondere geht das erfindungsgemäße Verfahren nicht wie die adaptiven Verfahren zur Verkehrssteuerung allein von einer vorab getroffenen Vorhersage bezüglich der Verkehrssituation zur Festlegung des Signalprogramms aus, sondern kann durch Kombination mit einem regelbasierten Ansatz wie beispielsweise einer üblichen Zeitlückensteuerung oder der in der DE 10 2009 033 431 A1 beschriebenen Verlustzeitsteuerung oder der nachfolgend beschriebenen Dichtesteuerung zusätzlich unmittelbar zur Laufzeit auf die tatsächlich vorliegende Verkehrssituation reagieren.
Insbesondere ermöglicht das Verfahren in vorteilhafter Weise eine verbesserte Freigabezeitbemessung über die zur Laufzeit bestimmte und somit anpassbare maximale Freigabezeit pro Phase unter Einhaltung von Randbedingungen einer regelbasierten Steuerung. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, regelbasierte Steuerungen, insbesondere regelbasierte Steuerungen nach RiLSA, mit den erfindungsgemäßen Verfahren zu kombinieren.
Weiter wird die die phasenspezifische Freigabezeit oder die phasenspezifische Dehnzeit in Abhängigkeit von einer Verkehrssituation bestimmt. Insbesondere kann mindestens eine Kenngröße der Verkehrssituation ermittelt werden, wobei die phasenspezifische Freigabezeit oder die phasenspezifische Dehnzeit in Abhängigkeit der mindestens einen Kenngröße bestimmt wird. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass das Verfahren zur Laufzeit auf eine sich ändernde Verkehrssituation, insbesondere auf ein sich veränderndes Verkehrsaufkommen, reagieren kann. Hierdurch können durch die Lichtsignalanlage bedingte Verlustzeiten von Fahrzeugen über eine Laufzeit der Lichtsignalanlage minimiert werden.
Erfindungsgemäß wird die phasenspezifische Freigabezeit oder die phasenspezifische Dehnzeit in Abhängigkeit von einer phasenspezifischen Verkehrsstromdichte, vorzugsweise einer maximalen phasenspezifischen Verkehrsstromdichte, bestimmt. Der für die Verkehrsstromdichte maßgebliche Verkehrsstrom ist ein in einer Phase freizugebender oder freigegebener Verkehrsstrom oder ein in mindestens einer korrespondierender früheren Phase freigegebener Verkehrsstrom. Wie nachfolgend erläutert, kann eine phasenspezifische Verkehrsstromdichte aus einer Anzahl von Fahrzeugen in einem vorbestimmten Erfassungsbereich bestimmt werden, wobei im Erfassungsbereich zumindest ein Teil des durch die jeweilige Phase freizugebenden Verkehrsstroms erfasst wird. Beispielsweise kann die Verkehrsstromdichte ermittelt werden, indem für einen Erfassungsbereich, der sich z. B. von einer Haltelinie bis zu einem vorbestimmten Abstand hinter der Haltelinie erstreckt, alle in diesem Erfassungsbereich befindlichen Fahrzeuge gezählt werden, wodurch eine Verkehrsstromdichte, beispielsweise in Fahrzeugen pro Meter, berechnet werden kann. Wird in einer Phase durch eine Signalgruppe der Lichtsignalanlage z. B. ein Verkehrsstrom auf einer Spur freigegeben, so bezieht sich der Erfassungsbereich auf diese Spur. Wird ein Verkehrsstrom auf zwei Spuren freigegeben, so bezieht sich der Erfassungsbereich auf diese beiden Spuren. Hierbei kann also jeder Signalgruppe der Lichtsignale ein Erfassungsbereich zugeordnet sein. Ebenso ist es möglich bei Freigabe mehrerer Spuren durch eine Signalgruppe für jede der Spuren einen gesonderten Erfassungsbereich festzulegen.
Wird für jede Signalgruppe, die in einer Phase die ihr zugeordnete Spur oder Zufahrt freigibt, oder jeden einer derartigen Spur oder Zufahrt zugeordneten Erfassungsbereich eine Verkehrsstromdichte bestimmt, so ist die maximale phasenspezifische Verkehrsstromdichte die höchste Verkehrsstromdichte aus der Gruppe der derart bestimmten Verkehrsstromdichten.
Die Verkehrsstromdichte kann hierbei unmittelbar vor oder nach dem Beginn der jeweiligen Phase geschätzt werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ausgenutzt, dass eine maximale Verkehrsstromdichte in einer in der Phase freizugegebenden Spur oder Zufahrt i. d. R. unmittelbar vor oder nach, vorzugsweise jedoch genau zum Beginn der Phase vorliegt. Hierbei bezeichnet „unmittelbar” eine vorbestimmte (geringe) Zeitdauer, z. B. eine Sekunde, vor oder nach dem Zeitpunkt des Beginns der Phase. Wird die aktuelle Phase, in der ein Verkehrsstrom oder Verkehrsströme durch Signalgruppen der Lichtsignalanlage freigegeben werden, beispielsweise nach einer Phase eingeleitet, in welcher die durch die beteiligten Signalgruppen zu regelnden Verkehrsströme gesperrt waren, so kann eine Verkehrsstromdichte während, vorzugsweise am Ende, dieser vorhergehenden Phase, besonders vorzugsweise genau zu Beginn, aber auch unmittelbar nach Beginn der Phase in der die Verkehrsströme Freigabe erhalten, geschätzt werden. Auch ist vorstellbar, zur Schätzung oder Bestimmung einer Verkehrsstromdichte eine in einer oder mehreren vorhergehenden Phasen ermittelte Verkehrsstromdichte zur Schätzung oder Bestimmung der Verkehrsstromdichte der aktuellen Phase zu verwenden. Beispielsweise kann eine in einer vorhergehenden Umlaufzeit in der zur aktuellen Phase korrespondierenden Phase des vorhergehenden Umlaufs ermittelte Verkehrsstromdichte zur Schätzung oder Bestimmung der Verkehrsstromdichte der aktuellen Phase, vorzugsweise zusätzlich, verwendet werden.
Die Verkehrsstromdichte stellt hierbei eine Kenngröße einer Verkehrssituation innerhalb eines Streckenabschnitts und nicht nur eines lokalen Messquerschnitts, wie z. B. bei einer Zeitlückenerfassung durch eine Induktionsschleife, dar. Hierdurch ist die Verkehrsstromdichte als Kenngröße in vorteilhafter Weise besonders geeignet, um eine aktuelle Verkehrssituation umfassend zu beschreiben. Hierdurch ist es möglich, sowohl auf eine Prognose mit den entsprechenden Unsicherheiten als auch auf eine unsichere Ermittlung von Zeitlücken zu verzichten. Selbstverständlich können jedoch alternativ oder kumulativ weitere Kenngrößen der Verkehrssituation im erfindungsgemäßen Verfahren genutzt werden.
Weiter vorteilhaft ergibt sich, dass eine Verkehrsstromdichte lokal bestimmt werden kann. Hierdurch ist keine permanente Datenübertragung zwischen der Lichtsignalanlage und z. B. einem zentralen Rechner notwendig. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine lokale Steuerung der Lichtsignalanlage.
Da sich die phasenspezifische Freigabezeit oder die phasenspezifische Dehnzeit in Abhängigkeit einer phasenspezifischen Verkehrsstromdichte bestimmt, bestimmt sich auch die maximale Freigabezeit pro Phase verkehrsabhängig, insbesondere in Abhängigkeit der Verkehrsstromdichte. Hierbei wird die z. B. je Umlauf verfügbare Gesamtfreigabezeit oder Gesamtdehnzeit auf die einzelnen Phasen des Umlaufs verteilt. Die maximale Freigabezeit pro Phase ergibt sich dann aus den einzelnen bestimmten phasenspezifischen Freigabezeiten oder durch Addition der phasenspezifischen Dehnzeit zur phasenspezifischen minimalen Freigabezeit.
Alternativ lässt sich das Einhalten der Gesamtfreigabezeit oder der Gesamtdehnzeit auch direkt im Ablaufdiagramm umsetzen.
Nachfolgend wird eine beispielhafte Möglichkeit einer Freigabezeit- oder Dehnzeitverteilung auf Grundlage der Verkehrsstromdichte beschrieben. Die Verteilung der Freigabezeit- oder Gesamtdehnzeit auf die einzelnen Phasen erfolgt hierbei jeweils zu Beginn eines Umlaufs nach folgender Gleichung: ΔTp = (T_ges·D_max(p))/Σ(D_max(p)) Formel 1.
Hierbei bezeichnet ΔTp die phasenspezifische Freigabezeit oder die phasenspezifische Dehnzeit für die Phase p, z. B. in Sekunden. T_ges bezeichnet hierbei je Umlauf verfügbare Gesamtfreigabezeit oder Gesamtdehnzeit, z. B. in Sekunden. D_max(p) bezeichnet hierbei eine maximale Verkehrsstromdichte der Phase p, z. B. in Kraftfahrzeugen pro Kilometer. Der Term Σ(D_max(p)) bezeichnet hierbei eine Summe aller maximalen Verkehrsstromdichten über alle Phasen p.
Da die zu verteilende Gesamtfreigabezeit oder Gesamtdehnzeit auf ganzzahlige Werte zu runden ist, kann, bedingt durch Rundungsfehler, eine Summe der phasenspezifischen Freigabezeiten oder der phasenspezifische Dehnzeiten von der insgesamt verfügbaren Gesamtfreigabezeit oder Gesamtdehnzeit abweichen. Da es sich hierbei um geringe Beträge von ein oder zwei Sekunden handelt, ist dies zumeist unerheblich. Ist jedoch eine konstante Umlaufzeit zu gewährleisten, so kann z. B. die phasenspezifische Freigabezeit einer letzten Phase eines Umlaufs als Differenz zwischen der Gesamtfreigabezeit und der Summe aller, bis auf die letzte, phasenspezifischen Freigabezeiten berechnet werden. Analog kann auch die phasenspezifische Dehnzeit für die letzte im Umlauf erfolgende Phase als Differenz zwischen der Gesamtdehnzeit und der Summe aller, bis auf die letzte, phasenspezifischen Dehnzeiten berechnet werden. Alternativ kann ab einer zweiten Phase anstatt der insgesamt verfügbaren Gesamtfreigabezeit oder Gesamtdehnzeit die für die verbliebenen Phasen verbleibende Gesamtfreigabezeit oder Gesamtdehnzeit und anstatt der Summe der maximalen Verkehrsstromdichten aller Phasen die Summe der maximalen Verkehrsstromdichten der verbleibenden Phasen verwendet werden.
Die maximale Verkehrsstromdichte einer Phase kann, wie vorhergehend erläutert, z. B. unmittelbar nach, vor oder genau zu Beginn der Einleitung der jeweiligen Phase ermittelt werden. Hierdurch ergibt sich vorteilhaft, dass für alle Phasen jeweils die aktuellste Verkehrsstromdichte zur Berechnung der phasenspezifischen Dehnzeit herangezogen wird. Werden z. B. Linksabbieger im Nachlauf geführt, wird es zumeist günstig sein, den Beginn der gesicherten Freigabe als Beginn der Phase anzusehen. Die gesicherte Freigabe bezeichnet hierbei eine Zeitdauer, in welcher durch die Lichtsignalanlage oder eine Signalgruppe der Lichtsignalanlage ein Linksabbiegen freigegeben ist, ein Gegenverkehr jedoch gesperrt oder angehalten ist. Analog hierzu kann es günstig sein, bei Linksabbiegern im Vorlauf den Beginn und das Ende der gesicherten Freigabe als Beginn und Ende der Phase für Linksabbieger anzusehen.
Um starke Schwankungen bei der Berechnung von phasenspezifischen Freigabezeiten oder Dehnzeiten zu vermeiden, kann neben dem zuletzt ermittelten Wert der Verkehrsstromdichte auch der im unmittelbar vorangegangenen Umlauf bestimmte Wert der Verkehrsstromdichte oder die in weiteren vorangegangenen Umläufen bestimmte Verkehrsstromdichte in die Berechnung eingehen. Aus den jeweiligen Verkehrsstromdichten aller Verkehrsströme, die in der jeweiligen Phase freigegeben werden, kann eine maximale Verkehrsstromdichte der jeweiligen Phase wie folgt bestimmt werden: D_max(p) = 0,5·[max(k1·D1, k2·D2, ..., kn·Dn) + D_max(p)^U-1] Formel 2.
Hierbei bezeichnet D_max(p) die maximale Verkehrsstromdichte einer Phase in z. B. Kraftfahrzeugen pro Kilometer und Spur, D1, D2, ..., Dn die Verkehrsstromdichte der einzelnen freigegebenen Verkehrsströme dieser Phase in z. B. Kraftfahrzeugen pro Kilometer und Spur, k1, k2, ..., kn einen Gewichtungsfaktor, z. B. mit dem Standardwert 1, und D_max(p)^U-1 eine im vorhergehenden Umlauf ermittelte maximale Verkehrsstromdichte der Phase p in z. B. Kraftfahrzeugen pro Kilometer und Spur.
Insbesondere kann eine Verkehrsstromdichte in Abhängigkeit eines Fahrzeugzuflusses und eines Fahrzeugabflusses bezüglich eines vorbestimmten Erfassungsbereiches bestimmt werden. Eine Messung eines Fahrzeugzuflusses und eines Fahrzeugabflusses kann hierbei analog zu einer üblichen Erfassung einer Verkehrsstärke erfolgen, wobei im Unterschied eine Fahrzeuganzahl zur Bestimmung der Verkehrsstärke nicht auf vorgegebene Zeitintervalle bezogen sondern absolut aufsummiert wird. Stattdessen wird aus dem Fahrzeugzufluss und dem Fahrzeugabfluss die Fahrzeuganzahl im Erfassungsbereich wie folgt bestimmt: D = D^U-1 + (N_zu – N_ab)/L Formel 3.
Hierbei bezeichnet D eine Fahrzeug- oder Verkehrsstromdichte im Erfassungsbereich, D^U-1 eine Fahrzeug- oder Verkehrsstromdichte einer zuletzt durchgeführten Berechnung, z. B. im letzten Umlauf, N_zu den Fahrzeugzufluss, N_ab den Fahrzeugabfluss während eines vorbestimmten Zeitintervalls und L eine Länge eines Erfassungsbereichs. Hierbei kann D^U-1 z. B. vor Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem plausiblen Wert initialisiert werden.
Aufgrund von Erfassungsfehlern lässt sich nicht ausschließen, dass sich unplausible Werte ergeben. Diese können z. B. durch die nachfolgend beschriebene Plausibilitätsprüfung ausgeschlossen werden. Ist z. B. D < 0, dann kann D = 0 gesetzt werden. Ist D > D_max, dann kann D = D_max gesetzt werden. Hierbei bezeichnet D_max eine maximale Verkehrsstromdichte, die aufgrund von lokalen Randbedingungen, z. B. einer Spuranzahl, einer Länge L des Erfassungsbereichs und einer mittleren Fahrzeuglänge bestimmt werden kann.
Einbiegende Fahrzeuge aus Nebenstraßen sollten ebenfalls als Zufluss zum Erfassungsbereich betrachtet und erfasst werden. Günstig ist hierbei eine Erfassung von Fahrzeugen in einer Nebenstraße in ausreichendem Abstand zur Einbiegung, so dass auch wartende Fahrzeuge, die gerade nicht einbiegen können und in der Nebenstraße warten, als Zufluss erfasst werden. Hierbei muss eine Größe eines Erfassungsbereiches der Nebenstraße nicht unbedingt berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann einem Sachverhalt Rechnung getragen werden, dass aufgrund von dichtem Verkehr auf der Hauptstraße wartende Fahrzeuge in der Nebenstraße mit zur Verkehrsstromdichte beitragen. Falls Abbiegeranteile, also ein Anteil von Fahrzeugen, der pro Zeiteinheit von der Nebenstraße in die Hauptstraße abbiegt, bekannt sind, können diese selbstverständlich bei der Berechnung gemäß Formel 3 berücksichtigt werden.
Eine Berechnung der Fahrzeugdichte oder Verkehrsstromdichte kann wiederholt, z. B. jede Sekunde, durchgeführt werden. Auch kann die gemäß Formel 3 berechnete Verkehrsstromdichte, wie nachfolgend näher beschrieben, korrigiert werden.
Zur Bestimmung einer Verkehrsstromdichte in Abhängigkeit eines Fahrzeugzuflusses und eines Fahrzeugabflusses bezüglich des vorbestimmten Erfassungsbereiches ist hierbei ein Detektionssystem erforderlich, das eine Anzahl von Fahrzeugen, die zu- und abfließen, als Einzelwerte misst. Eine derartige Erfassung entspricht im Wesentlichen einer Erfassung einer lokalen Verkehrsstärke, wobei jedoch die Anzahl an zu- und abfließenden Fahrzeugen absolut aufsummiert wird. Hierfür geeignete Detektoren sind beispielsweise Induktionsschleifen, Magnetfeldsensoren, Kameras, Infrarotsensoren und/oder Ultraschallsensoren. Hierbei können derartige Detektoren, z. B. Kameras, ebenfalls zur Erfassung einer Fahrzeuglänge für eine Berechnung einer Zufahrtsbelegung des Erfassungsbereiches geeignet sein.
Alternativ kann eine Verkehrsstromdichte in Abhängigkeit eines Fahrzeugzuflusses innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, in welcher ein Fahrzeug den vorbestimmten Erfassungsbereich durchfährt, bestimmt werden. Ist z. B. ein Erfassungssystem verfügbar, welches spezifische Fahrzeuge wiedererkennt, kann eine Verkehrsstromdichte in Abhängigkeit einer Anzahl von in den Erfassungsbereich während einer Zeitspanne zufließenden Fahrzeugen in den Erfassungsbereich ermittelt werden, wobei die Zeitspanne die Reisezeit ist, in der das spezifische Fahrzeug den Erfassungsbereich durchfahren oder passiert hat. Die Anzahl an zufließenden Fahrzeugen innerhalb dieser Zeitspanne entspricht einer Verkehrsstromdichte zu dem Zeitpunkt, an dem das wiedererkannte spezifische Fahrzeug den Erfassungsbereich verlässt.
Auch bei einer derartigen Bestimmung der Verkehrsstromdichte können z. B. durch Parken des wieder zu erkennenden Fahrzeugs oder Überholvorgänge Fehler auftreten. Zur Reduktion von derartigen Fehlereinflüssen kann zumindest eine der folgenden Plausibilitätsprüfungen durchgeführt werden.
Erstens kann geprüft werden, ob eine bestimmte Reisezeit eines Fahrzeuges zum Durchfahren oder Passieren des Erfassungsbereichs eine vorgegebene maximale Schwelle nicht überschreitet. Wird diese Schwelle überschritten, so kann z. B. die Verkehrsstromdichte, die anhand dieses wiedererkannten Fahrzeuges berechnet wurde, verworfen und nicht berücksichtigt werden.
Zweitens kann überprüft werden, ob die Summe aller Fahrzeuge des Fahrzeugzuflusses während der Zeitspanne einen vorbestimmten Grenzwert, beispielsweise den vorhergehend erwähnten Grenzwert D_max, nicht überschreitet. Auch in diesem Fall kann eine berechnete Verkehrsstromdichte verworfen und nicht berücksichtigt werden.
Weiter können einbiegende Fahrzeuge aus Nebenstraßen zwar als Fahrzeugzufluss, nicht jedoch zur Wiedererkennung berücksichtigt werden.
Zur Bestimmung einer Verkehrsstromdichte in Abhängigkeit eines Fahrzeugzuflusses innerhalb einer Zeitspanne, in welcher ein Fahrzeug den vorbestimmten Erfassungsbereich durchfährt, ist ein Detektionssystem erforderlich, das zumindest für einzelne Fahrzeuge eine Wiedererkennung ermöglicht. Hierbei können z. B. folgende Arten von Systemen verwendet werden.
In einer ersten Alternative können z. B. Magnetfeldsensoren verwendet werden, die eine Wiedererkennung von Fahrzeugen in Abhängigkeit von Eigenschaften eines Magnetfeldes oder Änderungen eines Magnetfeldes ermöglichen, wobei das Magnetfeld während einer Vorbeifahrt des Fahrzeugs an den Magnetfeldsensoren erzeugt oder verändert wird.
In einer zweiten Alternative kann mindestens ein Kamerasystem verwendet werden, welches z. B. über eine Nummernschildanalyse Fahrzeuge zwischen zwei Messpunkten wiedererkennt.
In einer dritten Alternative kann eine Erkennung von Endgeräten mit einer Bluetooth^TM-Schnittstelle erfolgen, wobei z. B. Bluetooth^TM-Endgeräte detektiert und identifiziert werden, die in Fahrzeugen mitgeführt werden. Sind die Bluetooth^TM-Endgerate einem Fahrzeug zuordenbar, so ist mittels der Detektion und Identifikation auch das Fahrzeug detektier- und identifzierbar.
In einer vierten Alternative können Induktionsschleifen verwendet werden. Hierbei kann eine Signatur eines Fahrzeuges erfasst und ausgewertet werden, wobei eine Signatur eine Funktion einer Magnetfeldänderung über diejenige Zeit ist, in der ein Fahrzeug eine Induktionsschleife überquert. Eine derartige Signatur ist für ein individuelles Fahrzeug eindeutig.
Auch ist es möglich, eine Verkehrsstromdichte, die in Abhängigkeit eines Fahrzeugzuflusses und eines Fahrzeugabflusses bezüglich eines vorbestimmten Erfassungsbereichs berechnet wurde, mittels einer Verkehrsstromdichte, die in Abhängigkeit eines Fahrzeugzuflusses innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, in welcher ein Fahrzeug den vorbestimmen Erfassungsbereich durchfährt, zu korrigieren.
Durch eine Kombination dieser beiden Verfahren wird in vorteilhafter Weise eine Auswirkung von Fehlern bei den einzelnen Verfahren, beispielsweise durch fehlerhafte Messung einer Fahrzeuganzahl, aber auch durch Park- oder nicht erfasste Ab- und Einbiegevorgänge, reduziert. Beispielsweise können die Verkehrsstromdichten, die mittels der beiden Verfahren bestimmt wurden, wie folgt verknüpft werden: D = k × D_b1 + (1 – k) × D_b2 Formel 4.
Hierbei bezeichnet D_b1 eine Verkehrsstromdichte, die in Abhängigkeit eines Fahrzeugzuflusses und eines Fahrzeugabflusses bezüglich eines vorbestimmten Erfassungsbereichs bestimmt wurde. D_b2 bezeichnet eine Verkehrsstromdichte, die in Abhängigkeit eines Fahrzeugzuflusses innerhalb einer Zeitspanne bestimmt wurde, in welcher ein Fahrzeug den vorbestimmten Erfassungsbereich durchfährt. k bezeichnet hierbei einen Parameter zur Gewichtung beider Ausgangsmesswerte, z. B. in Abhängigkeit der Gegebenheiten vor Ort. Auch kann k eine Genauigkeit der beiden Verfahren bewerten. Hierbei ist k größer als 0, jedoch kleiner als 1.
Werden auch Fahrzeuglängen erfasst, so können die vorhergehend genannten Verfahren auch für eine Bestimmung einer Zufahrtsbelegung des Erfassungsbereiches verwendet werden. Auf diese Weise kann in vorteilhafter Weise berücksichtigt werden, dass z. B. ein LKW einen höheren Freigabezeitbedarf als ein PKW erfordert. Eine Zufahrtsbelegung ist wie die Verkehrsstromdichte ebenfalls als Eingangsgröße für das vorhergehend beschriebene Verfahren geeignet.
Können mittels einer Fahrzeugerfassung Fahrzeuge in PKW- und LKW-ähnliche Fahrzeugklassen unterteilt werden oder ermöglicht eine Fahrzeugerfassung eine Zuordnung von erfassten Fahrzeugen zu mehreren Fahrzeugklassen, so lässt sich beispielsweise nach einer Anwendung von Korrekturfaktoren zur Berücksichtigung des Schwerlastverkehrs (LKW-ähnliche Fahrzeuge) eine Verkehrsstromdichte auch in PKW-Einheiten bestimmen und nutzen. Auf diese Weise kann ein unterschiedlicher Freigabezeitbedarf einzelner Fahrzeugtypen berücksichtigt werden.
Weiter berechnet sich die phasenspezifische Freigabezeit oder phasenspezifische Dehnzeit als Division eines Zählers durch einen Nenner, wobei der Zähler aus einem Produkt der pro Umlaufzeit zur Verfügung stehenden Gesamtfreigabezeit oder Gesamtdehnzeit und der phasenspezifischen Verkehrsstromdichte und der Nenner als Summe aller phasenspezifischen Verkehrsstromdichten berechnet wird (siehe Formel 1).
In einer weiteren Ausführungsform wird während einer Phase eine Zeitlücke und/oder eine aktuelle Verkehrsstromdichte und/oder eine Zufahrtsbelegung bestimmt, wobei die Phase beendet wird, falls eine vorbestimmte Zeitlückenbedingung und/oder eine vorbestimmte Bedingung der Verkehrsstromdichte und/oder eine vorbestimmte Bedingung einer Zufahrtsbelegung erfüllt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Lichtsignalanlage lässt sich hierdurch also in vorteilhafter Weise mit bekannten regelbasierten Verfahren der Zeitlückensteuerung kombinieren. Ist eine vorbestimmte Zeitlückenbedingung erfüllt, wenn die phasenspezifische minimale Freigabezeit, nicht aber die phasenspezifische maximale Freigabezeit, überschritten ist, so kann die aktuelle Phase beendet werden.
Alternativ oder kumulativ kann eine so genannte Dichtesteuerung erfolgen. Hierbei wird eine aktuelle Phase beendet, falls die phasenspezifische minimale Freigabezeit, nicht aber die phasenspezifische maximale Freigabezeit, überschritten ist, und eine vorbestimmte Bedingung der Verkehrsstromdichte erfüllt ist. Beispielsweise kann die aktuelle Phase dann beendet werden, wenn die in einem vorbestimmten Erfassungsbereich erfasste Anzahl von Fahrzeugen kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Beispielsweise kann die Bedingung wie folgt ausgedrückt werden: n(DK11) < 1 und n(DK12) < 2 Formel 5.
Hierbei bezeichnet n(DK11) die in einem ersten Erfassungsbereich von beispielsweise 30 m mittels eines ersten Detektors DK11 gemessene Anzahl von Fahrzeugen und n(DK12) die in einem zweiten Erfassungsbereich von z. B. 50 m mittels eines zweiten Detektors DK12 erfasste Anzahl von Fahrzeugen. Selbstverständlich können hierbei unterschiedliche Grenzwerte für die Anzahl von Fahrzeugen sowie die Größe des Erfassungsbereiches z. B. ebenfalls phasenspezifisch und/oder zufahrtsspezifisch und/oder detektorspezifisch verschieden sein. Natürlich können diese Grenzwerte auch gleich sein.
Weiter alternativ oder kumulativ kann eine vorbestimmte Bedingung einer Zufahrtsbelegung ausgewertet werden. Hierbei wird eine von Fahrzeugen belegte Länge in einer in der jeweiligen Phase freigegebenen Zufahrt des Verkehrsknotens ausgewertet. Eine vorbestimmte Bedingung einer Zufahrtsbelegung kann beispielsweise wie folgt ausgedrückt werden: L_belegt(DK11) < 5 und L_belegt(DK12) < 10 Formel 6, wobei wiederum DK11 und DK12 jeweils Detektoren mit Erfassungsbereichen gleicher oder unterschiedlicher Länge bezeichnen können. Ein Vorteil der belegungsabhängigen Steuerung gegenüber der dichteabhängigen Steuerung besteht darin, dass sich ein höherer Zeitbedarf von LKW oder Bussen gegenüber PKW zum Passieren des Verkehrsknotens, beispielsweise der Kreuzung, berücksichtigen lässt. Beispielsweise führt die Bedingung L_belegt(DK12) < 10 sowohl für 2 PKW als auch für einen LKW zur Freigabezeitverlängerung.
Wird eine aktuelle Phase beendet, obwohl noch nicht die maximale phasenspezifische Freigabezeit ausgeschöpft wurde, so kann eine erneute Bestimmung der phasenspezifischen Freigabezeiten für die verbliebenen Phasen erfolgen, wobei eine aktualisierte Gesamtfreigabezeit als Differenz der ursprünglichen Gesamtfreigabezeit und der bereits verbrauchten Freigabezeit berechnet wird. Analog kann in diesem Fall kann eine erneute Bestimmung der phasenspezifischen Dehnzeiten für die verbliebenen Phasen erfolgen, wobei eine aktualisierte Gesamtdehnzeit als Differenz der ursprünglichen Gesamtdehnzeit und der bereits verbrauchten Dehnzeit berechnet wird.
Somit ergibt sich in vorteilhafter Weise eine während eines Umlaufs mögliche Anpassung von Freigabe- oder Dehnzeiten.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine phasenspezifische Verkehrsstromdichte aus einer Anzahl von Fahrzeugen in einem vorbestimmten Erfassungsbereich bestimmt, wobei im Erfassungsbereich zumindest ein Teil des in der jeweiligen Phase freizugebenden Verkehrsstroms erfasst wird. Hierzu wird auf die vorhergehend erläuterten Ausführungen zur Bestimmung der Verkehrsstromdichte verwiesen. Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der Verkehrsstromdichte für die dichteabhängige Freigabezeitsteuerung jedoch nicht unmittelbar vor oder nach dem Beginn der jeweiligen Phase sondern zur Laufzeit der Phase, z. B. mit einer vorbestimmten Frequenz. Um alle zur Bestimmung der phasenspezifischen Verkehrsstromdichte relevanten Verkehrsströme in gleichem Maße zu berücksichtigen, sollte für alle diese Verkehrsströme ein annähernd einheitlicher Erfassungsbereich verwendet werden. Ebenso sollte darauf geachtet werden, dass der Erfassungsbereich ausreichend groß gewählt wird, um auch bei höheren Auslastungen unterschiedliche Verkehrsstromdichten in den einzelnen Zufahrten zu erkennen. Fahrzeuge in einer Zufahrt des durch die Lichtsignalanlage gesteuerten Verkehrsknotens aus einer Nebenstraße vor dem Verkehrsknoten innerhalb des vorbestimmten Abstandes zur Haltelinie können hierbei direkt (ohne Berücksichtigung einer Länge der Nebenstraße) in die Bestimmung der Verkehrsstromdichte der Zufahrt einbezogen werden. In diesem Fall wird zwar für die Verkehrsstromdichte ein zu hoher Wert berechnet, bezüglich der Steuerung spiegelt dieser hohe Wert jedoch die aktuelle Verkehrssituation besser wider.
Weiter kann eine Größe eines Erfassungsbereichs zur Bestimmung der phasenspezifischen Freigabezeit oder phasenspezifischen Dehnzeit gleich oder ungleich einer Größe eines Erfassungsbereichs zur Bestimmung der Verkehrsstromdichte zur Auswertung der vorbestimmten Bedingung der Verkehrsstromdichte sein. Hierbei kann also die für die Bestimmung der phasenspezifischen Freigabezeit oder phasenspezifischen Dehnzeit notwendige phasenspezifische Verkehrsstromdichte, insbesondere die maximale Verkehrsstromdichte, mit z. B. einem größeren Erfassungsbereich bestimmt werden als die für die dichteabhängige Freigabezeitsteuerung notwendige Verkehrsstromdichte. Wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine erste, insbesondere maximale, phasenspezifische Verkehrsstromdichte zur Bestimmung der phasenspezifischen Freigabezeit oder phasenspezifischen Dehnzeit und eine zweite, insbesondere zur Laufzeit der Phase ermittelte, phasenspezifische Verkehrsstromdichte zur Evaluierung der vorbestimmten Bedingung der Verkehrsstromdichte verwendet, so können sich die erste und die zweite Verkehrsstromdichte prinzipiell gleichartig bestimmen lassen. Hierbei können die Verkehrsstromdichten z. B. über kamerabasierte Verfahren (Videodetektion) als auch durch Auswertung einer so genannten Car-to-Car- oder Car-to-Infrastructure-Kommunikation ermittelt werden.
Zur Bestimmung der phasenspezifischen Freigabezeit oder phasenspezifischen Dehnzeit ist es wichtig, die Verkehrsstromdichte in einem größeren Erfassungsbereich in der jeweiligen Zufahrt des Verkehrsknotens zu erfassen. Dies kann jedoch nach örtlichen Begebenheiten mit Hilfe von kamerabasierten Verfahren schwierig sein. Vorzugsweise ist also zur Bestimmung der ersten maximalen Verkehrsstromdichte eine Auswertung der Car-to-Car- oder Car-to-Infrastructure-Kommunikation zu bevorzugen. Hierbei ist zu erwarten, dass auch bei Ausstattungsraten unter 100% zuverlässige Ergebnisse bei der Schätzung der Verkehrsstromdichte und somit der phasenspezifischen Freigabezeit oder phasenspezifischen Dehnzeit erreicht werden. Hierbei bezeichnet die Ausstattungsrate ein Verhältnis von Fahrzeugen mit Mitteln zur Car-to-Car- oder Car-to-Infrastructure-Kommunikation zu einer Gesamtanzahl von im Erfassungsbereich vorhandenen Fahrzeugen. Hierbei kann die auch bei Ausstattungsraten unter 100% ermittelte Verkehrsstromdichte für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, indem z. B. mittels geeigneter Schätzverfahren, z. B. unter Annahme einer vorbestimmten Ausstattungsrate, eine Gesamtzahl von Fahrzeugen und somit eine korrespondierende Verkehrsstromdichte im Erfassungsbereich geschätzt werden kann.
Dahingegen ist bei der Ermittlung der zweiten Verkehrsstromdichte die Genauigkeit der Bestimmung der Erfassung gegenüber einem größeren Erfassungsbereich vorzuziehen. Dies bedeutet, dass bei einer Auswertung von Car-to-Car- oder Car-to-Infrastructure-Kommunikation eine hohe Ausstattungsrate vorhanden sein muss, um eine möglichst genaue Bestimmung der Verkehrsstromdichte zu ermöglichen. Daher scheint die kamerabasierte Ermittlung der Verkehrsstromdichte geeigneter, auch wenn nur ein kleinerer Erfassungsbereich abgedeckt werden kann.
Weiter beschrieben wird ein Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung einer Lichtsignalanlage, wobei die Steuerung einen zeitlichen Ablauf von mindestens einer Phase der Lichtsignalanlage steuert. Die Phase kann hierbei mindestens durch eine phasenspezifische minimale Freigabezeit und eine phasenspezifische maximale Freigabezeit charakterisiert sein. Hierbei wird während der Phase eine Verkehrsstromdichte und/oder eine Zufahrtsbelegung der Lichtsignalanlage bestimmt, wobei eine Phase beendet wird, falls eine vorbestimmte Bedingung der Verkehrsstromdichte und/oder eine vorbestimmte Bedingung einer Zufahrtsbelegung erfüllt ist. Wie vorhergehend erläutert wird eine Verkehrsstromdichte und/oder Zufahrtsbelegung vorzugsweise zur Laufzeit der Phase für die durch Signalgruppen der Lichtsignalanlage freigegebenen Zufahrten oder Spuren bestimmt. Beispielsweise wird die Phase beendet, falls die Verkehrsstromdichte in diesen freigegebenen Zufahrten oder Spuren kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert der Verkehrsstromdichte und/oder die Zufahrtsbelegung kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert der Zufahrtsbelegung ist. Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise eine Reduktion der Verlustzeit erreichen. Wird eine aktuelle Phase beendet, obwohl noch nicht die maximale phasenspezifische Freigabezeit ausgeschöpft wurde, so kann, wie vorhergehend beschrieben, eine erneute Bestimmung der phasenspezifischen Freigabezeiten für die verbliebenen Phasen in Abhängigkeit einer noch verfügbaren Gesamtfreigabezeit oder noch verfügbaren Gesamtdehnzeit erfolgen.
Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur verkehrsabhängigen Steuerung einer Lichtsignalanlage. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Steuereinheit, wobei mittels der Steuereinheit ein zeitlicher Ablauf von mindestens zwei verschiedenen Phasen der Lichtsignalanlage steuerbar ist. Mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise eines der vorhergehend erläuterten Verfahren durchführen.
Beispielsweise kann die Vorrichtung mindestens eine Einheit zur Ermittlung einer phasenspezifischen Verkehrsstromdichte umfassen. Hierbei kann die Vorrichtung beispielsweise eine Kamera zur kamerabasierten Ermittlung einer phasenspezifischen Verkehrsstromdichte umfassen. Alternativ oder kumulativ kann die Vorrichtung Mittel zum Senden und Empfangen von Signalen von Fahrzeugen umfassen. Hierdurch kann die Vorrichtung in vorteilhafter Weise Signale aus einer Car-to-Car- oder Car-to-Infrastructure-Kommunikation auswerten, um eine Verkehrsstromdichte zu bestimmen.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer Lichtsignalanlage und
2 eine schematische Darstellung eines Verkehrsknotens.
In 1 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer z. B. in 2 dargestellten Lichtsignalanlage 1 dargestellt. Während einer ersten Phase 2 werden eine z. B. in 2 dargestellte erste und zweite Spur 11-1, 11-2 einer nördlichen Zufahrt 11 eines Verkehrsknotens durch eine erste und zweite Signalgruppe 1-1, 1-2 der Lichtsignalanlage 1 sowie eine erste und zweite Spur 12-1, 12-2 einer südlichen Zufahrt 12 des Verkehrsknotens durch eine dritte und vierte Signalgruppe 1-3, 1-4 der Lichtsignalanlage 1 gesperrt. Unmittelbar vor oder genau am Übergang zu einer zweiten Phase 5 wird mittels einer nicht dargestellten Auswerteeinheit in einem ersten Schritt 3 des Verfahrens eine maximale Verkehrsstromdichte geschätzt. Hierbei bezieht sich die Schätzung der maximalen Verkehrsstromdichte auf einen Verkehrsstrom, der in der der ersten Phase 2 nachfolgenden zweiten Phase 5 von den Signalgruppen 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 der Lichtsignalanlage 1 freigegeben wird. Die maximale Verkehrsstromdichte ist hierbei die höchste der für jede Spur 11-1, 11-2, 12-1, 12-2 geschätzten Verkehrsstromdichten.
Weiter werden mittels der Auswerteeinheit phasenspezifische maximale Freigabezeiten gemäß Formel 1 bestimmt. Die Bestimmung der phasenspezifischen maximalen Freigabezeiten kann auch schon vor Beginn der ersten Phase 2 erfolgen.
In einer ersten Alternative wird mittels der Auswerteeinheit für jede Phase eine phasenspezifische Freigabezeit bestimmt, wobei eine Summe der phasenspezifischen Freigabezeiten einer vorbestimmten verfügbaren Gesamtfreigabezeit entspricht oder um weniger als ein vorbestimmtes Maß von der vorbestimmten Gesamtfreigabezeit abweicht. Weiter wird die phasenspezifische Freigabezeit mit der phasenspezifischen minimalen Freigabezeit verglichen, wobei die phasenspezifische Freigabezeit als die phasenspezifischen minimalen Freigabezeit angenommen wird, falls die bestimmte phasenspezifische Freigabezeit kürzer als die phasenspezifische minimale Freigabezeit ist. Die phasenspezifische maximale Freigabezeit ist somit gleich der mittels der Auswerteeinheit bestimmten phasenspezifischen Freigabezeit.
In einer zweiten Alternative wird für jede Phase eine phasenspezifische Dehnzeit bestimmt, wobei eine Summe der phasenspezifischen Dehnzeiten einer vorbestimmten Gesamtdehnzeit entspricht oder um weniger als ein vorbestimmtes Maß von der vorbestimmten Gesamtdehnzeit abweicht. Die phasenspezifische maximale Freigabezeit berechnet sich als die Summe der minimalen phasenspezifischen Freigabezeit und der phasenspezifischen Dehnzeit, wobei die Gesamtdehnzeit fest vorgebbar ist oder sich als Differenz der Gesamtfreigabezeit und der Summe aller phasenspezifischen minimalen Freigabezeiten ergibt.
Nach dem ersten Schritt 3 beginnt mit dem zweiten Schritt 4 die zweite Phase 5. Während der zweiten Phase 5 wird in einem dritten Schritt 6 überprüft, ob eine aktuelle Dauer der Phase 5 kleiner oder gleich einer minimalen Freigabezeit dieser zweiten Phase ist. Ist dies der Fall, so wird die zweite Phase 5 um eine vorbestimmte Zeitdauer, beispielsweise 1 Sekunde, fortgesetzt. Ist dies nicht der Fall, so wird in einem vierten Schritt 7 überprüft, ob die aktuelle Dauer der zweiten Phase 5 kleiner oder gleich einer maximalen Freigabezeit der zweiten Phase 5 ist. Die maximale Freigabezeit wird hierbei in einem Schritt 8 z. B. mittels einer Auswerteeinheit aus den geschätzten Verkehrsstromdichten berechnet. Hierbei ist dargestellt, dass die maximale Freigabezeit jeweils direkt vor dem Übergang in die jeweilige Phase berechnet wird. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, die maximalen Freigabezeiten jeder Phase eines Umlaufs zu Beginn des jeweiligen Umlaufs gemeinsam zu bestimmen.
Ist die aktuelle Dauer der zweiten Phase 5 kleiner als die maximale Freigabezeit der zweiten Phase 5, so wird in einem fünften Schritt 9 geprüft, ob eine vorbestimmte Bedingung der Verkehrsstromdichte erfüllt ist. Hierbei wird z. B. überprüft, ob eine zu Beginn im Schritt 3 und/oder zur Laufzeit der zweiten Phase 5 bestimmte Verkehrsstromdichte kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert der Verkehrsstromdichte ist. Ist die zur Laufzeit der zweiten Phase 5 bestimmte Verkehrsstromdichte kleiner als der vorbestimmte Schwellwert der Verkehrsstromdichte, so wird in einem sechsten Schritt 10 die zweite Phase 5 beendet. Die zweite Phase 5 wird auch beendet, falls im vierten Schritt 7 festgestellt wird, dass die maximale Freigabezeit der zweiten Phase 5 erreicht wurde. Ist im fünften Schritt 9 die vorbestimmte Bedingung der Verkehrsstromdichte nicht erfüllt, so wird die zweite Phase 5 um einen vorbestimmten Zeitbetrag, beispielsweise 1 Sekunde, fortgesetzt. Hierbei ist in 1 dargestellt, dass bei nicht erfüllter Bedingung der Verkehrsstromdichte und Fortsetzung der Freigabephase erneut überprüft wird, ob eine aktuelle Dauer der Phase 5 kleiner oder gleich einer minimalen Freigabezeit dieser zweiten Phase ist (Schritt 6). Selbstverständlich ist auch möglich, dass bei nicht erfüllter Bedingung der Verkehrsstromdichte und Fortsetzung der Freigabephase die Überprüfung des Schritt 6 unterbleibt und sofort überprüft wird, ob die aktuelle Dauer der zweiten Phase 5 kleiner oder gleich einer maximalen Freigabezeit der zweiten Phase 5 ist (Schritt 7).
In 2 ist eine schematische Darstellung eines Verkehrsknotens dargestellt, dessen Verkehrsfluss mittels einer Lichtsignalanlage 1 gesteuert wird. Die Lichtsignalanlage 1 wird hierbei mittels des in 1 dargestellten Verfahrens gesteuert. Der Verkehrsknoten umfasst eine nördliche Zufahrt 11, die aus einer ersten Spur 11-1 und einer zweiten Spur 11-2 besteht. Weiter umfasst der Verkehrsknoten eine südliche Zufahrt 12, die ebenfalls über eine erste Spur 12-1 und eine zweite Spur 12-2 verfügt. Des Weiteren verfügt der Verkehrsknoten über eine östliche Zufahrt 13, die nur über eine Spur verfügt. Weiter ist eine westliche Abfahrt 14 dargestellt, deren Verkehrsstrom nur von dem Verkehrsknoten weg fließt und nicht mittels der Lichtsignalanlage 1 gesteuert wird. Die Lichtsignalanlage umfasst hierbei mehrere Signalgruppen 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5. Hierbei ist der ersten Spur 11-1 der nördlichen Zufahrt 11 eine erste Signalgruppe 1-1 zugeordnet. Der zweiten Spur 11-2 der nördlichen Zufahrt 11 ist eine zweite Signalgruppe 1-2 zugeordnet. Der ersten Spur 12-1 der südlichen Zufahrt 12 ist eine dritte Signalgruppe 1-3 zugeordnet. Der zweiten Spur 12-2 der südlichen Zufahrt 12 ist eine vierte Signalgruppe 1-4 zugeordnet. Der östlichen Zufahrt 13 ist eine fünfte Signalgruppe 1-5 zugeordnet. Hierbei steuert die erste Signalgruppe 1-1 einen Verkehrsstrom der ersten Spur 11-1 der nördlichen Zufahrt 11. Analog steuern die weiteren Signalgruppen die jeweils korrespondierenden Spuren. Weiter sind schematisch Erfassungsbereiche 15 dargestellt. Ein erster Erfassungsbereich 15-1 dient zur Erfassung von Fahrzeugen 16 in der ersten Spur 11-1 der nördlichen Zufahrt 11. Analog dient ein zweiter Erfassungsbereich 15-2 zur Erfassung von Fahrzeugen 16 in der zweiten Spur 11-2 der nördlichen Zufahrt 11. Weiter dargestellt sind ein dritter Erfassungsbereich 15-3, ein vierter Erfassungsbereich 15-4 und ein fünfter Erfassungsbereich 15-5. Hierbei ist dargestellt, dass der fünfte Erfassungsbereich 15-5, der zur Erfassung von einer Anzahl von Fahrzeugen 16 in der östlichen Zufahrt 13 dient, kürzer ist als die Erfassungsbereiche 15-1, 15-2, 15-3, 15-4. Über eine Länge der Erfassungsbereiche 15 und eine Anzahl der in diesen Erfassungsbereichen ermittelten Fahrzeuge 16 lässt sich hierbei eine Verkehrsstromdichte für die jeweilige Spur 11-1, 11-2, 12-1, 12-2, 13 ermitteln. Die Bestimmung einer Anzahl von Fahrzeugen 16 kann hierbei z. B. mittels nicht dargestellten, an der Lichtsignalanlage 1 angeordneten Kameras erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Lichtsignalanlage
1-1: erste Signalgruppe
1-2: zweite Signalgruppe
1-3: dritte Signalgruppe
1-4: vierte Signalgruppe
1-5: fünfte Signalgruppe
2: erste Phase
3: erster Schritt
4: zweiter Schritt
5: zweite Phase
6: dritter Schritt
7: vierter Schritt
8: Bestimmung einer maximalen Freigabezeit
9: fünfter Schritt
10: sechster Schritt
11: nördliche Zufahrt
11-1: erste Spur der nördlichen Zufahrt
11-2: zweite Spur der nördlichen Zufahrt
12: südliche Zufahrt
12-1: erste Spur der südlichen Zufahrt
12-2: zweite Spur der südlichen Zufahrt
13: östliche Zufahrt
14: westliche Abfahrt
15: Erfassungsbereich
15-1: erster Erfassungsbereich
15-2: zweiter Erfassungsbereich
15-3: dritter Erfassungsbereich
15-4: vierter Erfassungsbereich
15-5: fünfter Erfassungsbereich
16: Fahrzeug

Claims

Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung einer Lichtsignalanlage (1), wobei die Steuerung einen zeitlichen Ablauf von mindestens zwei verschiedenen Phasen der Lichtsignalanlage (1) steuert, wobei jede Phase durch eine phasenspezifische minimale Freigabezeit und eine phasenspezifische maximale Freigabezeit charakterisiert ist, wobei für jede Phase die phasenspezifische maximale Freigabezeit in Abhängigkeit einer phasenspezifischen Freigabezeit bestimmt wird, wobei eine Verteilung von phasenspezifischen Freigabezeiten in Abhängigkeit einer Gesamtfreigabezeit erfolgt, wobei die phasenspezifische Freigabezeit in Abhängigkeit von einer Verkehrssituation bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die phasenspezifische Freigabezeit in Abhängigkeit von mindestens einer phasenspezifischen Verkehrsstromdichte bestimmt wird, wobei ein Verkehrsstrom ein in der jeweiligen Phase freizugebender oder freigegebener Verkehrsstrom oder ein in mindestens einer korrespondierenden früheren Phase freigegebener Verkehrsstrom ist, wobei die phasenspezifische Freigabezeit als Division eines Zählers durch einen Nenner berechnet wird, wobei der Zähler aus einem Produkt der pro Umlaufzeit zur Verfügung stehenden Gesamtfreigabezeit und der maximalen phasenspezifischen Verkehrsstromdichte und der Nenner als Summe aller phasenspezifischen Verkehrsstromdichten berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Phase eine phasenspezifische Freigabezeit bestimmt wird, wobei eine Summe der phasenspezifischen Freigabezeiten einer vorbestimmten verfügbaren Gesamtfreigabezeit entspricht oder um weniger als ein vorbestimmtes Maß von der vorbestimmten Gesamtfreigabezeit abweicht, wobei die phasenspezifische Freigabezeit mit der phasenspezifischen minimalen Freigabezeit verglichen wird, wobei die phasenspezifische Freigabezeit als die phasenspezifische minimale Freigabezeit angenommen wird, falls die bestimmte phasenspezifische Freigabezeit kürzer als die phasenspezifische minimale Freigabezeit ist, wobei die phasenspezifische maximale Freigabezeit gleich der phasenspezifischen Freigabezeit ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Phase eine Zeitlücke und/oder eine Verkehrsstromdichte und/oder eine Zufahrtsbelegung bestimmt wird, wobei die Phase beendet wird, falls eine vorbestimmte Zeitlückenbedingung und/oder eine vorbestimmte Bedingung der Verkehrsstromdichte und/oder eine vorbestimmte Bedingung einer Zufahrtsbelegung erfüllt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine phasenspezifische Verkehrsstromdichte aus einer Anzahl von Fahrzeugen (16) in einem vorbestimmten Erfassungsbereich (15, 15-1, 15-2, 15-3, 15-4, 15-5) bestimmt wird, wobei im Erfassungsbereich (15, 15-1, 15-2, 15-3, 15-4, 15-5) zumindest ein Teil des durch die jeweilige Phase freizugebenden Verkehrsstroms erfasst wird und/oder die Verkehrsstromdichte in Abhängigkeit eines Fahrzeugzuflusses und eines Fahrzeugabflusses bezüglich des vorbestimmten Erfassungsbereiches bestimmt wird und/oder die Verkehrsstromdichte in Abhängigkeit eines Fahrzeugzuflusses innerhalb einer Zeitspanne, in welcher eine Fahrzeug den vorbestimmten Erfassungsbereich durchfährt, bestimmt wird.
Vorrichtung zur verkehrsabhängigen Steuerung einer Lichtsignalanlage (1), wobei die Vorrichtung mindestens eine Steuereinheit umfasst, wobei mittels der Steuereinheit ein zeitlicher Ablauf von mindestens zwei verschiedenen Phasen der Lichtsignalanlage (1) steuerbar ist, wobei jede Phase durch eine phasenspezifische minimale Freigabezeit und eine phasenspezifische maximale Freigabezeit charakterisiert ist, wobei für jede Phase die phasenspezifische maximale Freigabezeit in Abhängigkeit einer phasenspezifischen Freigabezeit bestimmt wird, wobei eine Verteilung von phasenspezifischen Freigabezeiten in Abhängigkeit einer Gesamtfreigabezeit erfolgt, wobei die phasenspezifische Freigabezeit in Abhängigkeit von einer Verkehrssituation bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die phasenspezifische Freigabezeit in Abhängigkeit von mindestens einer phasenspezifischen Verkehrsstromdichte bestimmt wird, wobei ein Verkehrsstrom ein in der jeweiligen Phase freizugebender oder freigegebener Verkehrsstrom oder ein in mindestens einer korrespondierenden früheren Phase freigegebener Verkehrsstrom ist, wobei die phasenspezifische Freigabezeit als Division eines Zählers durch einen Nenner berechnet wird, wobei der Zähler aus einem Produkt der pro Umlaufzeit zur Verfügung stehenden Gesamtfreigabezeit und der maximalen phasenspezifischen Verkehrsstromdichte und der Nenner als Summe aller phasenspezifischen Verkehrsstromdichten berechnet wird.