DE102017209887A1

DE102017209887A1 - Konzept zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage

Info

Publication number: DE102017209887A1
Application number: DE102017209887.2A
Authority: DE
Inventors: Werner Fischer; Dieter Höfer; Alexander John
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Yunex GmbH
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2018-12-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Konzept zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage. Es ist vorgesehen, dass für die aktuell laufende Phase ein frühest- und ein spätestmöglicher Start- respektive Endzeitpunkt bestimmt werden. Anschließend werden diese Zeitpunkte auf die Zeiten für die einzelnen Signalgruppen umgerechnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage. Die Erfindung betrifft ferner eine Lichtsignalanlage. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogramm.
Die Patentschrift DE 10 2010 052 702 B4 zeigt ein Verfahren zur Steuerung einer Lichtsignalanlage und eine zugehörige Lichtsignalanlage.
Die Patentschrift DE 10 2012 110 099 B3 beschreibt eine Prädiktionseinheit einer Lichtsignalanlage zur Verkehrssteuerung.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2012 006 706 A1 beschreibt ein Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs zum Nutzen von Grünphasen an Lichtzeichenanlagen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, ein effizientes Konzept zum effizienten Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage bereitgestellt, wobei die Lichtsignalanlage basierend auf einem Signalprogramm gesteuert wird, welches für eine Umlaufzeit mehrere Phasen und für jede der mehreren Phasen einen eigenen Phasenerlaubnisbereich vorgibt, wobei für unmittelbar aufeinander folgende Phasen sich die zugehörigen Phasenerlaubnisbereiche lückenlos aneinander anschließen oder sich überlappen, so dass die Phasenerlaubnisbereiche die gesamte Umlaufzeit abdecken, wobei ein Phasenübergang zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Phasen jeweils mittels eines Phasenfolgeplans vorgeben ist, wobei das Signalbild durch eine aktuell laufende Phase des Signalprogramms vorgegeben ist, umfassend die folgenden Schritte:

Ermitteln einer minimalen Phasenrestzeitdauer und einer maximalen Phasenrestzeitdauer der aktuell laufenden Phase für einen aktuellen Umlaufzeitpunkt der Umlaufzeit basierend auf dem Phasenerlaubnisbereich der aktuell laufenden Phase und auf dem Phasenerlaubnisbereich derjenigen Phase, die der aktuell laufenden Phase unmittelbar folgt,
Ermitteln einer minimalen und einer maximalen Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe für den aktuellen Umlaufzeitpunkt basierend auf der minimalen Phasenrestzeitdauer, auf der maximalen Phasenrestzeitdauer und auf dem jeweiligen Phasenfolgeplan, der den Phasenübergang zwischen der aktuell laufenden Phase und der unmittelbar folgenden Phase vorgibt.

Nach einem anderen Aspekt wird eine Vorrichtung zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage bereitgestellt, umfassend:

einen Speicher, in welchem ein Signalprogramm zum Steuern der Lichtsignalanlage gespeichert ist, welches für eine Umlaufzeit mehrere Phasen und für jede der mehreren Phasen einen eigenen Phasenerlaubnisbereich vorgibt, wobei für unmittelbar aufeinander folgende Phasen sich die zugehörigen Phasenerlaubnisbereiche lückenlos aneinander anschließen oder sich überlappen, so dass die Phasenerlaubnisbereiche die gesamte Umlaufzeit abdecken, wobei ein Phasenübergang zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Phasen jeweils mittels eines Phasenfolgeplans vorgeben ist, wobei das Signalbild durch eine aktuell laufende Phase des Signalprogramms vorgegeben ist,
einen Prozessor zum Ermitteln einer minimalen Phasenrestzeitdauer und einer maximalen Phasenrestzeitdauer der aktuell laufenden Phase für einen aktuellen Umlaufzeitpunkt der Umlaufzeit basierend auf dem Phasenerlaubnisbereich der aktuell laufenden Phase und auf dem Phasenerlaubnisbereich derjenigen Phase, die der aktuell laufenden Phase unmittelbar folgt, und zum Ermitteln einer minimalen und einer maximalen Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe für den aktuellen Umlaufzeitpunkt basierend auf der minimalen Phasenrestzeitdauer, auf der maximalen Phasenrestzeitdauer und auf dem jeweiligen Phasenfolgeplan, der den Phasenübergang zwischen der aktuell laufenden Phase und der unmittelbar folgenden Phase vorgibt.

Nach einem anderen Aspekt wird eine Lichtsignalanlage bereitgestellt, welche die Vorrichtung zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Programmcode zur Durchführung des Verfahrens zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage umfasst, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere auf dem Prozessor der Vorrichtung zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage, ausgeführt wird.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass die Phasenerlaubnisbereiche der Phasen verwendet werden, um einen frühesten und einen spätesten Start- respektive Endzeitpunkt für die aktuell laufende Phase zu bestimmen. Aus diesen bestimmten Zeitpunkten wird dann unter Verwendung des entsprechenden Phasenfolgeplans die minimale respektive maximale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe für den aktuellen Umlaufzeitpunkt bestimmt.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die Restzeitdauer des Signalbilds effizient prognostiziert werden kann, insofern sich diese zwischen der ermittelten minimalen und der maximalen Restzeitdauer des Signalbilds befinden wird. Anders als komplexe stochastische Prognoseverfahren werden gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept somit keine Wahrscheinlichkeitswerte berechnet und einem Anwender, beispielsweise Verkehrsteilnehmern, zur Verfügung gestellt. Vielmehr beruht das erfindungsgemäße Konzept unter anderem auf der Verwendung von Parametern (Phasenerlaubnisbereiche) sowie der Verwendung von Phasenfolgeplänen, die aber zum Zeitpunkt der Prognose bekannt sind.
Dadurch, dass das erfindungsgemäße Konzept in vorteilhafter Weise von Eigenschaften bereits bestehender phasenbasierter verkehrsabhängiger Steuerungsverfahren Gebrauch macht, kann das erfindungsgemäße Konzept einfach und effizient in bereits bestehende Steuerungen für Lichtsignalanlagen implementiert werden, ohne dass eine aufwändige Neu-Programmierung vorgenommen werden muss.
Dadurch, dass das erfindungsgemäße Konzept minimale und maximale Werte für die Restzeitdauer des Signalbilds bereitstellt, können diese ermittelten Werte effizient beispielsweise durch einen Verkehrsingenieur aus einer Steuerungslogik heraus kontrolliert werden. Dies bietet beispielsweise den Vorteil, dass für bestimmte Anwendungsfälle die ermittelten Werte für die Restzeitdauern des Signalbilds entsprechend gefiltert und beispielsweise zur Anzeige an einen Bildschirm oder an eine Anzeige weitergeleitet werden können.
Dadurch, dass die Phasenerlaubnisbereiche lückenlos aneinander anschließen oder sich überlappen, wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die minimale respektive maximale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe effizient berechnet respektive ermittelt werden können. Hier würden Lücken zwischen den Erlaubnisbereichen zu einer fehlerhaften Berechnung der Restzeitdauern des Signalbilds führen.
Nach allem wird somit insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein effizientes Konzept zum effizienten Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage bereitgestellt ist.
Die im Rahmen dieser Beschreibung verwendeten Begriffe wie beispielsweise Signalprogramm, Signalgruppe, Phase, Phasenfolgeplan sind beispielsweise unter anderem in den „Richtlinien für Lichtsignalanlagen“, Ausgabe 2010, der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Arbeitsgruppe Verkehrsmanagement, beschrieben. Diese Richtlinien für Lichtsignalanlagen gehören zum Wissen des Fachmannes.
Insofern wird unter einem Signalprogramm im Sinne der Beschreibung die hinsichtlich Dauer und Zuordnung festgelegten Signalzeiten einer Lichtsignalanlage verstanden.
Das Signalprogramm umfasst gemäß einer Ausführungsform Programmcode für ein phasenbasiertes verkehrsabhängiges Steuerungsverfahren zum Steuern der Lichtsignalanlage. Das heißt also insbesondere, dass die Lichtsignalanlage basierend auf einem phasenbasierten verkehrsabhängigen Steuerungsverfahren gesteuert wird.
Unter einer Signalgruppe im Sinne der Beschreibung wird ein oder werden mehrere Signalgeber verstanden, die bestimmte Verkehrsströme gemeinsam steuern und zu jeder Zeit das gleiche Signalbild zeigen.
Eine Phase im Sinne der Beschreibung ist derjenige Teil eines Signalprogramms, währenddessen ein bestimmter Grundzustand der Signalisierung unverändert bleibt. Die Freigabezeiten für die freigegebenen Verkehrsströme können zu verschiedenen Zeitpunkten beginnen oder enden.
Das heißt also, dass die Phasen durch die Signalbilder für alle Signalgruppen eines Verkehrsknotens respektive eines Teilknotens definiert werden. Hierbei bleibt also die Signalisierung für die Dauer einer Phase unverändert.
Ein Wechsel zwischen den Phasen wird im Phasenübergang dargestellt. Der Phasenübergang ist die Zeit zwischen dem Freigabezeitende derjenigen Signalgruppe der endenden Phase, deren Freigabezeit zuerst endet, und dem Freigabezeitbeginn derjenigen Signalgruppe in der beginnenden Phase, deren Freigabezeit zuletzt beginnt.
Das heißt also, dass in den Phasenübergängen die Sequenzen von erforderlichen Signalbildern für die Wechsel zwischen den Phasen definiert werden. Dabei werden nur die Phasenübergänge für die erlaubten Wechsel von einer Ausgangs- in eine Zielphase betrachtet. Zum Auslösen eines Phasenwechsels werden beispielsweise bestimmte zeitlich-logische Bedingungen durch eine verkehrsabhängige Steuerung der Lichtsignalanlage abgeprüft.
Die Sequenz aus Phasen und Phasenübergängen wird im Rahmen der Beschreibung als Phasenfolge bezeichnet. Die erlaubten möglichen Phasenfolgen werden durch den Phasenfolgeplan definiert respektive vorgegeben. Insbesondere bei einer verkehrsabhängigen Steuerung der Lichtsignalanlage variiert die angesteuerte Phasenfolge und die daraus abgeleitete Signalisierung von Umlauf zu Umlauf, das heißt insbesondere pro Durchlauf einer Phasenfolge.
Durch einen Phasenerlaubnisbereich wird ein Zeitbereich innerhalb der Umlaufzeit definiert, indem eine Aktion (zum Beispiel Verlängern einer Phase, Starten eines Phasenübergangs, Anwurf einer Signalgruppe) zugelassen wird.
Die mehreren Phasenerlaubnisbereiche sind beispielsweise von einem Rahmenplan umfasst. Ein Rahmenplan kann auch als ein Erlaubnisplan, Phasenerlaubnisplan oder Strukturplan bezeichnet werden. Ein Rahmenplan wird beispielsweise bei verkehrsabhängigen koordinierten Steuerungen verwendet.
Die Phasenerlaubnisbereiche stellen also die zeitlichen Bedingungen für die verkehrsabhängige Steuerung dar, durch die die Koordinierung gewährleistet wird.
In einer Steuerungslogik einer Steuerungseinrichtung der Lichtsignalanlage erfolgt dann beispielsweise jeweils vor Durchführung einer Aktion die Abfrage, ob der aktuelle Umlaufzeitpunkt innerhalb des zur Aktion zugehörigen Erlaubnisbereichs liegt, das heißt, ob die Aktion zu diesem Umlaufzeitpunkt zulässig ist.
Sofern die Aktion zu diesem Umlaufzeitpunkt zulässig ist, wird sie ausgeführt. Sofern die Aktion zu diesem Umlaufzeitpunkt nicht zulässig ist, wird davon abgesehen, diese auszuführen.
Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass basierend auf dem Phasenfolgeplan eine Reaktionszeit ermittelt wird, die vorgibt, ab wann nach einem Starten des Phasenübergangs sich das Signalbild der Signalgruppe gemäß dem Phasenfolgeplan ändert, wobei die minimale und die maximale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe für den aktuellen Umlaufzeitpunkt basierend auf der Reaktionszeit ermittelt werden.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die minimale und die maximale Restzeitdauer des Signalbilds effizient ermittelt werden können.
Üblicherweise ist es beispielsweise so, dass ein Signalbild nicht sofort beim Starten des Phasenübergangs wechselt, sondern noch eine vorbestimmte Zeit, die Reaktionszeit, unverändert bleibt. Da aber diese Reaktionszeit aus dem Phasenfolgeplan bekannt ist, kann unter Verwendung dieser Reaktionszeit und unter Verwendung der ermittelten minimalen und maximalen Phasenrestzeitdauer die minimale und die maximale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe ermittelt respektive berechnet werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Signalprogramm mehrere parallele Phasen umfasst, die der aktuell laufenden Phase unmittelbar folgen können, wobei für jede der mehreren parallelen Phasen die minimale und die maximale Phasenrestzeitdauer der aktuellen laufenden Phase für den aktuellen Umlaufzeitpunkt ermittelt werden, so dass eine erste Menge aus minimalen Phasenrestzeitdauern ermittelt wird und so dass eine zweite Menge aus maximalen Phasenrestzeitdauern ermittelt wird, wobei das Minimum aus der ersten Menge ermittelt wird und wobei das Maximum aus der zweiten Menge ermittelt wird und wobei für das Ermitteln der minimalen Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe festgelegt wird, dass das Minimum die minimale Phasenrestzeitdauer der aktuell laufenden Phase ist, und wobei für das Ermitteln der maximalen Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe festgelegt wird, dass das Maximum die maximale Phasenrestzeitdauer der aktuell laufenden Phase ist.
Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass die minimale und die maximale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe effizient ermittelt werden können.
Parallele Phasen sind insbesondere dann vorgesehen, wenn auf unterschiedliche konkret vorliegende Situationen reagiert werden muss.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Fall, dass der jeweilige Phasenfolgeplan, der den Phasenübergang zwischen der aktuell laufenden Phase und der unmittelbar folgenden Phase für die Signalgruppe vorgibt, keinen Wechsel des Signalbilds vorgibt, sukzessive in Phasenfolgeplänen, die dem jeweiligen Phasenfolgeplan folgen, nach einem Wechsel des Signalbilds der Signalgruppe gesucht wird, bis ein Wechsel in einem der folgenden Phasenfolgepläne gefunden wird, wobei die Schritte des Ermittelns einer minimalen Phasenrestzeitdauer und einer maximalen Phasenrestzeitdauer für den aktuellen Umlaufzeitpunkt der Umlaufzeit für jede der Phasen bis zum Wechsel des Signalbilds wiederholt werden, wobei eine erste Summe aus allen ermittelten minimalen Phasenrestzeitdauern berechnet wird und wobei eine zweite Summe aus allen ermittelten maximalen Phasenrestzeitdauern berechnet wird, wobei die minimale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe basierend auf der ersten Summe und auf demjenigen Phasenfolgeplan ermittelt wird, in welchem der Wechsel des Signalbilds gefunden wurde, und wobei die maximale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe basierend auf der zweiten Summe und auf demjenigen Phasenfolgeplan ermittelt wird, in welchem der Wechsel des Signalbilds gefunden wurde.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass auch dann effizient die minimale respektive maximale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe ermittelt werden kann, auch wenn der jeweilige Phasenfolgeplan noch keinen Wechsel des Signalbilds vorgibt.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zumindest eine Signalgruppe eine Kraftfahrzeugsignalgruppe umfasst, wobei, wenn das Signalbild der Kraftfahrzeugsignalgruppe eine Sperrung signalisiert, die minimale Restzeitdauer des Signalbilds der Kraftfahrzeugsignalgruppe Verkehrsteilnehmern bereitgestellt wird.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass den Verkehrsteilnehmern effizient mitgeteilt werden kann, wie lange mindestens noch das Signalbild eine Sperrung signalisiert.
Die minimale Restzeitdauer des Signalbilds, welches eine Sperrung signalisiert, entspricht hier also einer Wartezeit der Kraftfahrzeuge. Jede Verkürzung einer tatsächlichen Dauer wird üblicherweise von Fahrern der Kraftfahrzeuge als negativ wahrgenommen. Insofern ist es gemäß dieser Ausführungsform besonders vorteilhaft und sinnvoll, nur die minimale Restzeitdauer des Signalbilds der Kraftfahrzeugsignalgruppe, welche eine Sperrung signalisiert, den Verkehrsteilnehmern bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass, wenn sich die Erlaubnisbereiche der aktuell laufenden Phase und der unmittelbar folgenden Phase in einem Überlappungsbereich überlappen, der einen Startzeitpunkt und einen Endzeitpunkt aufweist, die minimale Phasenrestzeitdauer gleich dem Startzeitpunkt minus dem aktuellen Umlaufzeitpunkt ist, und die maximale Phasenrestzeitdauer gleich dem Endzeitpunkt minus dem aktuellen Umlaufzeitpunkt ist, wenn der aktuelle Umlaufzeitpunkt vor dem Startzeitpunkt liegt, wobei, wenn der aktuelle Umlaufzeitpunkt innerhalb des Überlappungsbereichs liegt, die minimale Phasenrestzeitdauer gleich Null ist, und die maximale Phasenrestzeitdauer gleich dem Endzeitpunkt minus dem aktuellen Umlaufzeitpunkt ist.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die minimale Phasenrestzeitdauer und die maximale Phasenrestzeitdauer effizient ermittelt werden können.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zumindest eine Signalgruppe eine Kraftfahrzeugsignalgruppe umfasst, wobei, wenn das Signalbild der Kraftfahrzeugsignalgruppe eine Freigabe signalisiert, die minimale Restzeitdauer des Signalbilds der Kraftfahrzeugsignalgruppe Verkehrsteilnehmern bereitgestellt wird.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass den Verkehrsteilnehmern effizient mitgeteilt werden kann, wie lange noch das Signalbild der Kraftfahrzeugsignalgruppe eine Freigabe signalisiert. Die hier ermittelte minimale Restzeitdauer entspricht also der minimalen Zeit, die noch zum Überqueren der Kreuzung für die Kraftfahrzeuge bleibt. Jede Verkürzung der tatsächlichen Dauer wird von den Fahrern der Kraftfahrzeuge üblicherweise als stark negativ wahrgenommen.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zumindest eine Signalgruppe eine Fußgängersignalgruppe umfasst, wobei, wenn das Signalbild der Fußgängersignalgruppe eine Sperrung signalisiert, die maximale Restzeitdauer des Signalbilds der Fußgängersignalgruppe Verkehrsteilnehmern bereitgestellt wird.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass den Verkehrsteilnehmern effizient mitgeteilt werden kann, wie lange das Signalbild der Fußgängersignalgruppe noch eine Sperrung signalisiert.
Hier entspricht also die mitgeteilte Zeit die maximale Wartezeit für Fußgänger. Jede Verkürzung der tatsächlichen Dauer wird von Fußgängern üblicherweise als positiv wahrgenommen.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zumindest eine Signalgruppe eine Fußgängersignalgruppe umfasst, wobei, wenn das Signalbild der Fußgängersignalgruppe eine Freigabe signalisiert, die minimale Restzeitdauer des Signalbilds der Fußgängersignalgruppe Verkehrsteilnehmern bereitgestellt wird.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die minimale Restzeitdauer den Verkehrsteilnehmern effizient mitgeteilt werden kann.
Hier entspricht also die bereitgestellte minimale Restzeitdauer der Zeit, die minimal noch zum Überqueren der Fußgängerfurt für die Fußgänger bleibt. Jede Verkürzung der tatsächlichen Dauer wird von Fußgängern üblicherweise als stark negativ wahrgenommen.
Das vorstehend beschriebene Bereitstellen der minimalen respektive maximalen Restzeitdauer umfasst beispielsweise nach einer Ausführungsform ein Anzeigen der bereitgestellten minimalen respektive maximalen Restzeitdauer mittels einer Anzeigeeinrichtung.
Die Anzeigeeinrichtung ist nach einer Ausführungsform von der Lichtsignalanlage umfasst.
Die Anzeigeeinrichtung ist nach einer weiteren Ausführungsform von der Vorrichtung umfasst.
Das Bereitstellen umfasst beispielsweise ein Senden der minimalen respektive maximalen Restzeitdauer über ein Kommunikationsnetzwerk. Teilnehmer des Kommunikationsnetzwerks können somit über das Kommunikationsnetzwerk die minimale respektive maximale Restzeitdauer empfangen.
Beispielsweise wird die minimale respektive maximale Restzeitdauer an eine oder mehrere Endgeräte, beispielsweise Mobiltelefone, über das Kommunikationsnetzwerk gesendet. Beispielsweise sind solche Endgeräte von Kraftfahrzeugen umfasst, sodass hier die minimale respektive maximale Restzeitdauer über das Kommunikationsnetzwerk an Kraftfahrzeuge gesendet wird.
Beispielsweise führen die Verkehrsteilnehmer, beispielsweise die Fußgänger, jeweils ein Endgerät mit sich, welches über das Kommunikationsnetzwerk die minimale respektive maximale Restzeitdauer empfängt respektive empfangen kann.
Ein Kommunikationsnetzwerk im Sinne der Beschreibung umfasst beispielsweise ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk. Ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk umfasst beispielsweise ein WLAN-Kommunikationsnetzwerk und/oder ein Mobilfunknetz.
Die Formulierung „zumindest einer Signalgruppe“ umfasst insbesondere die Formulierung „eine oder mehrere Signalgruppen“. Das heißt also beispielsweise, dass gemäß einer Ausführungsform mehrere Signalgruppen vorgesehen sind.
Eine Signalgruppe ist beispielsweise eine Fußgängersignalgruppe. Eine weitere Signalgruppe ist beispielsweise eine Kraftfahrzeugsignalgruppe.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, die Lichtsignalanlage basierend auf dem Signalprogramm zu steuern.
Nach einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung von der Vorrichtung zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage umfasst.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung von der Lichtsignalanlage umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Prozessor ausgebildet ist, die Lichtsignalanlage basierend auf dem Signalprogramm zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Lichtsignalanlage zumindest eine Signalgruppe, also insbesondere eine oder mehrere Signalgruppen.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage ausgebildet oder eingerichtet ist, das Verfahren zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage aus- oder durchzuführen.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage mittels der Vorrichtung zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage aus- oder durchgeführt wird.
Technische Funktionalitäten des Verfahrens ergeben sich analog aus entsprechenden technischen Funktionalitäten der Vorrichtung und umgekehrt. Das heißt also insbesondere, dass sich Vorrichtungsmerkmale aus entsprechenden Verfahrensmerkmalen und umgekehrt ergeben.
Die Formulierung „respektive“ umfasst insbesondere die Formulierung „und/oder“.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei

1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage,
2 eine Vorrichtung zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage,
3 eine Lichtsignalanlage,
4 einen Phasenfolgeplan,
5 zwei Phasenerlaubnisbereiche,
6 mehrere Phasenerlaubnisbereiche und
7 schematisch eine Berechnung einer minimalen und maximalen Restzeitdauer eines Signalbilds einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage

1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage, wobei die Lichtsignalanlage basierend auf einem Signalprogramm gesteuert wird, welches für eine Umlaufzeit mehrere Phasen und für jede der mehreren Phasen einen eigenen Phasenerlaubnisbereich vorgibt, wobei für unmittelbar aufeinander folgende Phasen sich die zugehörigen Phasenerlaubnisbereiche lückenlos aneinander anschließen oder sich überlappen, so dass die Phasenerlaubnisbereiche die gesamte Umlaufzeit abdecken, wobei ein Phasenübergang zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Phasen jeweils mittels eines Phasenfolgeplans vorgeben ist, wobei das Signalbild durch eine aktuell laufende Phase des Signalprogramms vorgegeben ist, umfassend die folgenden Schritte:

Ermitteln 101 einer minimalen Phasenrestzeitdauer und einer maximalen Phasenrestzeitdauer der aktuell laufenden Phase für einen aktuellen Umlaufzeitpunkt der Umlaufzeit basierend auf dem Phasenerlaubnisbereich der aktuell laufenden Phase und auf dem Phasenerlaubnisbereich derjenigen Phase, die der aktuell laufenden Phase unmittelbar folgt,
Ermitteln 103 einer minimalen und einer maximalen Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe für den aktuellen Umlaufzeitpunkt basierend auf der minimalen Phasenrestzeitdauer, auf der maximalen Phasenrestzeitdauer und auf dem jeweiligen Phasenfolgeplan, der den Phasenübergang zwischen der aktuell laufenden Phase und der unmittelbar folgenden Phase vorgibt.

2 zeigt eine Vorrichtung 201 zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage, umfassend:

einen Speicher 203, in welchem ein Signalprogramm zum Steuern der Lichtsignalanlage gespeichert ist, welches für eine Umlaufzeit mehrere Phasen und für jede der mehreren Phasen einen eigenen Phasenerlaubnisbereich vorgibt, wobei für unmittelbar aufeinander folgende Phasen sich die zugehörigen Phasenerlaubnisbereiche lückenlos aneinander anschließen oder sich überlappen, so dass die Phasenerlaubnisbereiche die gesamte Umlaufzeit abdecken, wobei ein Phasenübergang zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Phasen jeweils mittels eines Phasenfolgeplans vorgeben ist, wobei das Signalbild durch eine aktuell laufende Phase des Signalprogramms vorgegeben ist,
einen Prozessor 205 zum Ermitteln einer minimalen Phasenrestzeitdauer und einer maximalen Phasenrestzeitdauer der aktuell laufenden Phase für einen aktuellen Umlaufzeitpunkt der Umlaufzeit basierend auf dem Phasenerlaubnisbereich der aktuell laufenden Phase und auf dem Phasenerlaubnisbereich derjenigen Phase, die der aktuell laufenden Phase unmittelbar folgt, und zum Ermitteln einer minimalen und einer maximalen Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe für den aktuellen Umlaufzeitpunkt basierend auf der minimalen Phasenrestzeitdauer, auf der maximalen Phasenrestzeitdauer und auf dem jeweiligen Phasenfolgeplan, der den Phasenübergang zwischen der aktuell laufenden Phase und der unmittelbar folgenden Phase vorgibt.

3 zeigt eine Lichtsignalanlage 301.
Die Lichtsignalanlage 301 umfasst zwei Signalgruppen 303, 305. Die Lichtsignalanlage 301 umfasst ferner die Vorrichtung 201 gemäß 2.
4 zeigt zwei nacheinander folgende Phasen 401, 407 (erste Phase 401 und zweite Phase 407) mit zugehörigem Phasenfolgeplan 405, der einen Phasenübergang zwischen der ersten Phase 401 und der zweiten Phase 407, die der ersten Phase 401 unmittelbar folgt, vorgibt.
Gemäß der ersten Phase 401 gibt es einen freigegebenen Verkehrsstrom, was symbolisch mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 403 gekennzeichnet ist. Die Signalgruppe, die diesen Verkehrsstrom steuert, signalisiert also eine Freigabe.
Dieser Verkehrsstrom ist gemäß der zweiten Phase 407 nicht mehr freigegeben, sondern gesperrt. In der zweiten Phase 407 signalisiert die Signalgruppe entsprechend einer Sperrung. Ein Phasenübergang zwischen diesen beiden Phasen wird durch den Phasenfolgeplan 405 vorgegeben.
Der Phasenfolgeplan definiert eine Zeitachse 409. Auf der Zeitachse 409 sind mehrere Zeitpunkte 411, 419, 421 und 423 zeitlich nacheinander eingezeichnet.
Zum ersten Zeitpunkt 411 endet die erste Phase 401 und es beginnt der Phasenübergang.
Bis zum ersten Zeitpunkt 411 entspricht somit die Signalisierung einer Freigabe, was symbolisch durch ein nicht ausgefülltes Rechteck mit dem Bezugszeichen 413 in dem Phasenfolgeplan 405 eingezeichnet ist.
Der Phasenfolgeplan 405 gibt vor, dass nach dem Start des Phasenübergangs, der dem Ende der ersten Phase 401 entspricht, also dem ersten Zeitpunkt 411, die Signalgruppe weiter eine Freigabe signalisiert, der entsprechende Verkehrsstrom ist also weiter freigegeben. Dies ist symbolisch mit einem Rechteck mit dem Bezugszeichen 415 in dem Phasenfolgeplan 405 eingezeichnet.
Das heißt also, dass die entsprechende Signalgruppe weiter beispielsweise ein grünes Lichtsignal ausgibt.
Dieses grüne Lichtsignal endet dann aber zum zweiten Zeitpunkt 419, wenn die Signalgruppe beispielsweise von „grün auf gelb“ umspringt, wenn die Signalgruppe dann ein gelbes Lichtsignal aussendet respektive ausgibt.
Die Zeit zwischen dem ersten Zeitpunkten 411 und dem zweiten Zeitpunkt 419 ist vom Phasenfolgeplan 405 vorgegeben.
Somit ist also bekannt, wann nach einem Starten des Phasenübergangs das Signalisieren des grünen Lichtsignals endet. Das Signalisieren des gelben Lichtsignals ist im Phasenfolgeplan 405 mittels eines dem Fachmann bekannten Symbols mit dem Bezugszeichen 417 schematisch eingezeichnet. Das entsprechende Signalisieren dauert bis zum dritten Zeitpunkt 421.
Dem Signalisieren des gelben Lichtsignals schließt sich dann ein Signalisieren eines roten Signals an, also ein Signalisieren einer Sperrung, was gemäß dem Phasenfolgeplan 405 symbolisch mit einem Strich mit dem Bezugszeichen 425 gekennzeichnet ist.
Zum vierten Zeitpunkt 423 endet der Phasenübergang und es beginnt die zweite Phase 407, gemäß welcher die Signalgruppe weiter rot signalisiert, was hier symbolisch mit einem Strich mit dem Bezugszeichen 427 dargestellt ist.
Gemäß der zweiten Phase 407 ist also eine Sperrung des gemäß der ersten Phase 401 freigegebenen Verkehrsstroms 403 vorgesehen.
Bei einem verkehrsabhängigen phasenbasierten Steuerverfahren ist aber das Ende der ersten Phase 401 üblicherweise nicht fest vorgegeben. Ferner ist auch der Beginn der zweiten Phase 407 bei einem verkehrsabhängigen phasenbasierten Steuerverfahren üblicherweise nicht fest vorgegeben.
Allerdings kann basierend auf den den Phasen 401, 407 zugehörigen Phasenerlaubnisbereichen ermittelt werden, wann die erste Phase 401 frühestens endet und wann die erste Phase 401 spätestens enden wird.
Das heißt also, dass basierend auf den Phasenerlaubnisbereichen der ersten und zweiten Phase 401, 407 eine minimale Phasenrestzeitdauer und eine maximale Phasenrestzeitdauer der ersten Phase 401 ermittelt werden können.
Das heißt also, dass der erste Zeitpunkt 411, also der Start des Phasenübergangs, zwischen der ermittelten minimalen Phasenrestzeitdauer und der ermittelten maximalen Phasenrestzeitdauer liegen wird.
Die Zeit, nach welcher das Signalbild der Signalgruppe wechselt, ist gemäß dem Phasenfolgeplan 405 vorgegeben. Vorliegend wechselt das Signalbild, also die Signalisierung, von grün auf gelb zum zweiten Zeitpunkt 419.
Das heißt also, dass die Zeit zwischen den Zeitpunkten 419 und 411 bekannt ist. Diese Zeit wird auch als eine Reaktionszeit bezeichnet.
Somit entspricht vorliegend die minimale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe der minimalen Phasenrestzeitdauer der ersten Phase 401 plus der Reaktionszeit.
Entsprechend entspricht die maximale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe der maximalen Phasenrestzeitdauer der ersten Phase 401 plus der Reaktionszeit. Diese Zeiten sind natürlich relativ zum aktuellen Umlaufzeitpunkt der Umlaufzeit der Lichtsignalanlage zu sehen.
Somit kann also in effizienter Weise eine Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage prognostiziert werden.
5 zeigt eine Zeitachse 501 mit zwei Phasenerlaubnisbereichen 503, 505, die von einer Steuerungseinrichtung einer Lichtsignalanlage für die Steuerung verwendet werden.
Der erste Phasenerlaubnisbereich 503 ist einer ersten Phase zugeordnet. Der zweite Phasenerlaubnisbereich 505 ist einer zweiten Phase zugeordnet.
Die beiden Phasenerlaubnisbereiche 503, 505 überlappen sich in einem Überlappungsbereich, der symbolisch mit einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 507 gekennzeichnet ist.
Ein Beginn des Überlappungsbereichs 507 ist auf der Zeitachse 501 mit dem Bezugszeichen 509 gekennzeichnet. Ein Ende des Überlappungsbereichs 507 ist auf der Zeitachse 501 mit dem Bezugszeichen 511 gekennzeichnet.
Ein Abschnitt des ersten Phasenerlaubnisbereichs 503 vor dem Zeitpunkt 509 ist symbolisch mit einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 513 gekennzeichnet.
Der zeitliche Abschnitt zwischen den beiden Zeitpunkten 509, 511 ist symbolisch mit einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 515 gekennzeichnet.
Ein Abschnitt des zweiten Phasenerlaubnisbereichs 505 nach dem Zeitpunkt 511 ist symbolisch mit einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 517 gekennzeichnet.
Innerhalb des Überlappungsbereichs 507 kann die Steuerungseinrichtung der Lichtsignalanlage jederzeit von der ersten Phase in die zweite Phase gemäß einem durch einen Phasenfolgeplan vorgegebenen Phasenübergang wechseln.
Das heißt also, dass das frühestmögliche Ende der ersten Phase 503 der Zeitpunkt 509 ist.
Das heißt also, dass das spätestmögliche Ende der ersten Phase der Zeitpunkt 511 ist.
Abhängig davon, wo sich der aktuelle Umlaufzeitpunkt auf der Zeitachse 501 befindet, kann die minimale respektive maximale Phasenrestzeitdauer der ersten Phase wie folgt berechnet werden:

Sofern sich der aktuelle Umlaufzeitpunkt innerhalb des Abschnitts 513 befindet, kann die erste Phase 503 frühestens zum Zeitpunkt 509 abgebrochen werden und endet spätestens bei Erreichen des Zeitpunkts 511.

Die minimale Phasenrestzeitdauer der ersten Phase 503 für den aktuellen Umlaufzeitpunkt ist also gleich dem Zeitpunkt 509 minus dem aktuellen Umlaufzeitpunkt.
Die maximale Phasenrestzeitdauer der ersten Phase 503 ist dann gleich dem Zeitpunkt 511 minus dem aktuellen Umlaufzeitpunkt.
Sofern sich der aktuelle Umlaufzeitpunkt innerhalb des Überlappungsbereichs 507, also innerhalb des Abschnitts 515, befindet, kann die erste Phase 503 jederzeit beendet werden. Das spätestmögliche Phasenende ist der Zeitpunkt 511.
Somit beträgt also dann die minimale Phasenrestzeitdauer der ersten Phase 503 für den aktuellen Umlaufzeitpunkt null.
Die maximale Phasenrestzeitdauer der ersten Phase 503 ist dann gleich dem Zeitpunkt 511 minus dem aktuellen Umlaufzeitpunkt.
Sofern sich der aktuelle Umlaufzeitpunkt innerhalb des Abschnitts 517 befindet und unter der Voraussetzung, dass beide Phasenerlaubnisbereiche 503, 505 noch für den dem aktuellen Umlauf nachfolgenden Umlauf weiter aktiv sind, können der frühest- und spätestmögliche Abbruch der ersten Phase analog zu der Berechnung gemäß dem Abschnitt 513 berechnet werden:

Die minimale Phasenrestzeitdauer ist dann gleich dem Zeitpunkt 509 plus der Umlaufzeit minus dem aktuellen Umlaufzeitpunkt.

Die maximale Phasenrestzeitdauer ist dann gleich dem Zeitpunkt 511 plus der Umlaufzeit minus dem aktuellen Umlaufzeitpunkt.

Aus den minimalen und maximalen Phasenrestzeitdauern der ersten Phase können dann die entsprechenden minimalen und maximalen Restzeitdauern der entsprechenden Signalbilder der entsprechenden Signalgruppen unter Verwendung des zugehörigen Phasenfolgeplans abgeleitet werden.
6 zeigt eine Zeitachse 601 mit mehreren Phasenerlaubnisbereichen 609, 611, 613, 615.
Auf der Zeitachse 601 sind zeitlich nacheinander zwei Zeitpunkte 603, 605 eingezeichnet.
Der Zeitpunkt 603 kennzeichnet einen Beginn eines Umlaufs. Der Zeitpunkt 605 kennzeichnet ein Ende eines Umlaufs.
Die Umlaufzeit, also die Zeit zwischen den beiden Zeitpunkten 603, 605, ist symbolisch mit einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 607 gekennzeichnet.
Die Phasenerlaubnisbereiche 609, 611, 613, 615 decken vorliegend die gesamte Umlaufzeit 607 lückenlos ab.
Hierbei ist vorgesehen, dass sich der erste Phasenerlaubnisbereich 609 und der zweite Phasenerlaubnisbereich 611 in einem Überlappungsbereich 617 überlappen.
Der zweite Phasenerlaubnisbereich 611 und der dritte Phasenerlaubnisbereich 613 schließen lückenlos aneinander an, überlappen sich also nicht.
Der dritte Phasenerlaubnisbereich 613 und der vierte Phasenerlaubnisbereich 615 überlappen sich innerhalb eines Überlappungsbereichs 619.
7 zeigt eine Zeitachse 701, auf welcher nacheinander mehrere Zeitpunkte 703, 705, 707 und 709 eingezeichnet sind.
Der erste Zeitpunkt 703 kennzeichnet einen Start einer ersten Phase. Der zweite Zeitpunkt 705 kennzeichnet ein Ende der ersten Phase und somit auch einen Beginn eines Phasenübergangs.
Die Zeit zwischen den beiden Zeitpunkten 703, 705 ist symbolisch mittels einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 711 dargestellt. Die Zeit 711 kennzeichnet also eine Dauer der ersten Phase.
Der Phasenübergang startet also zum zweiten Zeitpunkt 705 und endet zum dritten Zeitpunkt 707. Eine Zeit zwischen den beiden Zeitpunkten 705, 707 ist symbolisch mit einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 713 gekennzeichnet.
Nach dem Ende des Phasenübergangs, also nach dem dritten Zeitpunkt 707, beginnt eine zweite Phase. Das heißt also, dass die zweite Phase zum dritten Zeitpunkt 707 startet. Die zweite Phase endet zum vierten Zeitpunkt 709.
Eine Zeit zwischen den beiden Zeitpunkten 707, 709 ist symbolisch mittels einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 715 gekennzeichnet.
Ein aktueller Umlaufzeitpunkt ist durch das Bezugszeichen 717 gekennzeichnet.
Der aktuelle Umlaufzeitpunkt 717 befindet sich vorliegend innerhalb der Zeit 711.
Es ist ein Block mit dem Bezugszeichen in der 7 gezeigt, welches schematisch ein bestimmtes Signalbild einer Signalgruppe gemäß der ersten Phase darstellen soll. Beispielsweise signalisiert die Signalgruppe eine Freigabe. Ein zugehöriger verkehrstechnischer Zustand (VT-Zustand) für die erste Phase ist symbolisch mit einem Block mit dem Bezugszeichen 735 gekennzeichnet.
Analog ist das Signalbild während des Phasenübergangs, also während der Zeit 713, durch einen Block mit dem Bezugszeichen 731 gekennzeichnet. Der zugehörige VT-Zustand ist symbolisch mit einem Block mit dem Bezugszeichen 737 gekennzeichnet. Analog ist für die zweite Phase das Signalbild mit einem Block mit dem Bezugszeichen 733 gekennzeichnet. Der VT-Zustand für die zweite Phase ist symbolisch mit einem Block mit dem Bezugszeichen 739 gekennzeichnet.
Weiter kennzeichnet eine geschweifte Klammer mit dem Bezugszeichen 719 eine Zeit zwischen dem aktuellen Umlaufzeitpunkt 717 und dem zweiten Zeitpunkt 705, also dem Ende der ersten Phase.
Ferner ist auf der Zeitachse 701 ein fünfter Zeitpunkt mit dem Bezugszeichen 721 eingezeichnet, zu welchem ein Signalbild gemäß dem Phasenfolgeplan wechselt. Dieser Zeitpunkt ist relativ zum Startzeitpunkt des Phasenübergangs, also zum zweiten Zeitpunkt 705, durch den Phasenfolgeplan fest vorgegeben. Beispielsweise wechselt das Signalbild von einem grünen Lichtsignal auf ein gelbes Lichtsignal.
Der zweite Zeitpunkt 705 kann wie vorstehend beschrieben, insofern ermittelt werden, als dass basierend auf den Phasenerlaubnisbereichen der ersten und zweiten Phase die minimale Phasenrestzeitdauer und die maximale Phasenrestzeitdauer der ersten Phase ermittelt werden kann.
Das heißt also, dass der zweite Zeitpunkt 705 je nach Berechnung entweder das frühestmögliche Ende oder das spätestmögliche Ende der ersten Phase kennzeichnet.
Die Zeit 719 kennzeichnet also je nach Berechnung die minimale oder maximale Phasenrestzeitdauer der ersten Phase.
Eine Zeit zwischen dem fünften Zeitpunkt 721 und dem aktuellen Umlaufzeitpunkt 717 ist gemäß 7 mit einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 725 gekennzeichnet. Diese Zeit entspricht also je nach Berechnung der minimalen oder maximalen Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe für den aktuellen Umlaufzeitpunkt 717.
Weiter ist auf der Zeitachse 701 ein sechster Zeitpunkt mit dem Bezugszeichen 723 eingezeichnet.
Zu diesem sechsten Zeitpunkt 723 ändert sich dann ein verkehrstechnischer Zustand. Beispielsweise ist zu diesem sechsten Zeitpunkt 723 vorgesehen, dass die Signalisierung von einem gelben Lichtsignal auf ein rotes Lichtsignal wechselt.
Dieser sechste Zeitpunkt 723 ist relativ zum Start des Phasenübergangs, also zum Startzeitpunkt 705, bekannt.
Entsprechend kann dann je nach Berechnung eine minimale respektive maximale Zeit bis zum verkehrstechnischen Zustandswechsel relativ zum aktuellen Umlaufzeitpunkt 717 berechnet werden.
Die Zeit vom aktuellen Umlaufzeitpunkt 717 bis zum Zeitpunkt 723, also bis zum Zustandswechsel, ist mit einer geschweiften Klammer mit dem Bezugszeichen 727 symbolisch dargestellt.
Zusammenfassend verwendet das erfindungsgemäße Konzept spezielle Eigenschaften phasenbasierter verkehrsabhängiger Steuerungen: die Phasenerlaubnisbereiche. Zunächst ist also insbesondere vorgesehen, dass für die aktuell laufende Phase der früheste und der späteste Start- respektive Endzeitpunkt ermittelt wird. Dieses Bestimmen respektive Ermitteln wird insbesondere unter Verwendung der Phasenerlaubnisbereiche der aktuell laufenden Phase und der unmittelbar anschließenden Phase durchgeführt.
In einem folgenden Schritt werden dann diese Zeitpunkte auf die Zeiten für die einzelnen Signalgruppen umgerechnet.
Die Berechnung für die Restdauern von Signalbildern und von verkehrstechnischen Zuständen basiert also insbesondere auf den im Vorfeld konfigurierten Phasenerlaubnisbereichen, die auch als Phasenerlaubnisrahmen bezeichnet werden können.
Ein eventuell vorhandener Überlappungsbereich zweier Phasenerlaubnisbereiche bestimmt dabei das frühest- und spätestmögliche Ende der aktuell laufenden Phase (vgl. 5).
Die minimale und maximale Phasenrestzeitdauer sind dabei abhängig von dem aktuellen Umlaufzeitpunkt (vgl. die zu 5 zugehörigen Berechnungen).
Aus den minimalen und maximalen Phasenrestzeitdauern können dann die entsprechenden Werte für die Signalbilder und die verkehrstechnischen Zustände abgeleitet werden. Die Zeitpunkte für den frühest- und spätestmöglichen Phasenwechsel dienen dabei insbesondere als Ausgangszeitpunkt. Ab diesen Zeitpunkten startet dann der Übergang in die nächste Phase, es startet also dann der Phasenübergang.
Dabei können sich der verkehrstechnische Zustand und das zugehörige Signalbild ändern. Die entsprechenden Zeiten ergeben sich gemäß dem Phasenfolgeplan. Zusammen mit der minimalen und maximalen Restdauer der laufenden Phase können so die minimalen und maximalen Restzeitdauern der Signalbilder und der verkehrstechnischen Zustände berechnet werden.
Abhängig vom konkret vorliegenden Phasenfolgeplan muss im Phasenübergang kein Wechsel des Signalbildes und/oder des verkehrstechnischen Zustands stattfinden. Dies gilt beispielsweise bei Phasenübergängen mit der Dauer 0. In einem solchen Fall wird das Verfahren schrittweise wiederholt. Ausgehend vom frühest- oder spätestmöglichen Phasenende wird dann in der nächsten Phase nach einem Wechsel gesucht. Findet auch dort kein Wechsel statt, so erfolgt eine Prüfung des nächsten Phasenübergangs respektive der nächsten Phasenübergänge, bis ein Wechsel gefunden wurde.
Sofern beispielsweise ein Phasenwechselwunsch für die Restzeitenberechnung bekannt ist, sind beispielsweise die Restzeitdauern der Signalbilder der Signalgruppen beispielsweise gegebenenfalls genau bekannt. Dies ist insbesondere daran zu erkennen, dass die minimale und die maximale Restzeitdauer für das Signalbild und den verkehrstechnischen Zustand jeweils den gleichen Wert annehmen. Eine Grundvoraussetzung hierfür ist insbesondere, dass sich im Phasenübergang das Signalbild oder der verkehrstechnische Zustand der Signalgruppe ändert.
Das erfindungsgemäße Konzept basiert insbesondere auf einem Einhalten von bestimmten Randbedingungen. Hierbei ist beispielsweise vorgesehen, dass grundsätzlich bei jedem Durchlauf der Restzeitdauerberechnung eine eindeutige Folge von Phasenerlaubnisbereichen vorliegen muss. Dies führt insbesondere zu folgenden Voraussetzungen.
Zum einen müssen die vorgegebenen Phasenerlaubnisbereiche befolgt werden. Dies deshalb, da diese die Basis für die Berechnung der minimalen und maximalen Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe bilden. Weichen die tatsächlich verwendeten Phasenerlaubnisbereiche von den vorgegebenen ab, so führt dies zu fehlerhaft ermittelten Restzeitdauern.
Ferner müssen sich die Phasenerlaubnisbereiche mindestens nahtlos, also lückenlos, aneinander anschließen. Sie können, müssen aber nicht, sich überlappen. Lücken zwischen den Phasenerlaubnisbereichen führen hingegen insbesondere zu einer fehlerhaften Berechnung der minimalen und maximalen Restzeitdauer des Signalbilds.
Ferner ist eine Eindeutigkeit nur bedingt erforderlich. Das heißt also beispielsweise, dass im Fall einer Überlappung diese eindeutig sein sollte, nicht aber muss. Sind beispielsweise parallele Phasen vorgesehen, so müssen diese für die Restzeitenberechnung beispielsweise durch die Verwendung der entsprechenden TL-Befehle in der Anwenderlogik unsichtbar gemacht werden. Diese Forderung nach einer strengen Eindeutigkeit kann allerdings auch aufgeweicht werden. Dazu werden einfach alle in einem bestimmten Zeitbereich existierenden Phasenerlaubnisbereiche in die Betrachtung der minimalen und maximalen Phasenrestzeitdauer respektive Restzeitdauer des Signalbilds mit einbezogen.
Damit sinnvolle Restzeitdauern des Signalbilds berechnet werden können, ist es insbesondere notwendig, dass die Phasenerlaubnisbereiche der aktuellen Phasenfolge den gesamten Umlauf abdecken respektive überdecken. Das Auslassen von Phasen bei der Restzeitdauerberechnung sollte daher keine Lücken erzeugen.
Bei einem Signalprogrammwechsel oder einer Signalprogrammsynchronisation mittels definiertem Umschaltzeitpunkt müssen beispielsweise diese Sondersituationen entsprechend mit einberechnet werden. Dies ist allerdings grundsätzlich ab dem Zeitpunkt möglich, ab dem der Signalplan-Wechselwunsch bekannt ist.
Das vorstehend beschriebene Konzept zeichnet sich insbesondere in vorteilhafter Weise durch beispielsweise die folgenden Eigenschaften aus und bietet dadurch einen Mehrwert im Vergleich zu bisher bekannten Ansätzen:
Verwendbarkeit:
Das beschriebene Verfahren macht von Eigenschaften bereits bestehender phasenbasierten verkehrsabhängigen Steuerungsverfahren Gebrauch. Es kann daher für bestehende Steuerungen verwendet werden, ohne dass eine aufwändige Neu-Programmierung vorgenommen werden muss. Es sind lediglich die beiden nicht-optionalen Vorbedingungen (Befolgen der vorgegebenen Phasenerlaubnisbereiche und keine Lücken zwischen den Phasenerlaubnisbereichen) einzuhalten. Diese stellen eine gewisse, aber nicht wesentliche, Einschränkung der Anwendbarkeit dar.
Transparenz:
Anders als komplexe stochastische Prognoseverfahren werden erfindungsgemäß keine Wahrscheinlichkeitswerte berechnet und dem Anwender zur Verfügung gestellt. Damit werden zwei wesentliche Probleme umgangen. Wahrscheinlichkeitsaussagen müssen erst in eine für den Verkehrsteilnehmer verständliche Form umgewandelt werden. Die Berechnung der Werte selber ist zusätzlich wenig transparent und daher für den Verkehrsingenieur meist nur schwer nachvollzieh- oder beeinflussbar.
Kontrollierbarkeit:
Das hier beschriebene Verfahren liefert minimale und maximale Werte für Signalisierungsdauern (Restzeitdauern). Diese Dauern können durch den Verkehrsingenieur aus der Steuerungslogik heraus kontrolliert werden. Dies bietet den Vorteil, dass für bestimmte Anwendungsfälle die prognostizierten Werte entsprechend gefiltert und zur Anzeige weitergeleitet werden können, was durch folgende Beispiele weiter erläutert wird:
Fußgängersignalgruppe: Dauer-Rest-Rot
Die Dauer des Rest-Rot entspricht hier der Wartezeit des Fußgängers. Hier ist die Anzeige der maximalen Wartedauer (maximale Restzeitdauer) sinnvoll und beispielsweise vorgesehen. Jede Verkürzung der tatsächlichen Dauer wird als positiv wahrgenommen.
Fußgängersignalgruppe: Dauer-Rest-Grün
Die Dauer des Rest-Grün entspricht hier der Zeit, die zum Überqueren der Fußgängerfurt bleibt. Hier ist die Anzeige der minimalen Dauer (minimale Restzeitdauer) sinnvoll und beispielsweise vorgesehen. Jede Verkürzung der tatsächlichen Dauer wird als stark negativ wahrgenommen.
Kraftfahrzeugsignalgruppe: Dauer-Rest-Rot
Die Dauer des Rest-Rot entspricht hier der Wartezeit der Kraftfahrzeuge. Hier ist die Anzeige der minimalen Wartedauer (minimale Restzeitdauer) sinnvoll und beispielsweise vorgesehen. Jede Verkürzung der tatsächlichen Dauer wird als negativ wahrgenommen.
Kraftfahrzeugsignalgruppe: Dauer-Rest-Grün
Die Dauer des Rest-Grün entspricht hier der Zeit, die zum Überqueren der Kreuzung bleibt. Hier ist die Anzeige der minimalen Dauer (minimale Restzeitdauer) sinnvoll und beispielsweise vorgesehen. Jede Verkürzung der tatsächlichen Dauer wird als stark negativ wahrgenommen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010052702 B4 [0002]
DE 102012110099 B3 [0003]
DE 102012006706 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe (303, 305) einer Lichtsignalanlage (301), wobei die Lichtsignalanlage (301) basierend auf einem Signalprogramm gesteuert wird, welches für eine Umlaufzeit mehrere Phasen (401, 407) und für jede der mehreren Phasen (401, 407) einen eigenen Phasenerlaubnisbereich vorgibt, wobei für unmittelbar aufeinander folgende Phasen (401, 407) sich die zugehörigen Phasenerlaubnisbereiche (503, 505) lückenlos aneinander anschließen oder sich überlappen, so dass die Phasenerlaubnisbereiche (503, 505) die gesamte Umlaufzeit (607) abdecken, wobei ein Phasenübergang zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Phasen (401, 407) jeweils mittels eines Phasenfolgeplans (405) vorgeben ist, wobei das Signalbild durch eine aktuell laufende Phase (401) des Signalprogramms vorgegeben ist, umfassend die folgenden Schritte: Ermitteln (101) einer minimalen Phasenrestzeitdauer und einer maximalen Phasenrestzeitdauer der aktuell laufenden Phase (401) für einen aktuellen Umlaufzeitpunkt (717) der Umlaufzeit (607) basierend auf dem Phasenerlaubnisbereich (503) der aktuell laufenden Phase (401) und auf dem Phasenerlaubnisbereich (505) derjenigen Phase (407), die der aktuell laufenden Phase (401) unmittelbar folgt, Ermitteln (103) einer minimalen und einer maximalen Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe (303, 305) für den aktuellen Umlaufzeitpunkt (717) basierend auf der minimalen Phasenrestzeitdauer, auf der maximalen Phasenrestzeitdauer und auf dem jeweiligen Phasenfolgeplan (405), der den Phasenübergang zwischen der aktuell laufenden Phase (401) und der unmittelbar folgenden Phase (407) vorgibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei basierend auf dem Phasenfolgeplan (405) eine Reaktionszeit ermittelt wird, die vorgibt, ab wann nach einem Starten des Phasenübergangs sich das Signalbild der Signalgruppe (303, 305) gemäß dem Phasenfolgeplan (405) ändert, wobei die minimale und die maximale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe (303, 305) für den aktuellen Umlaufzeitpunkt (717) basierend auf der Reaktionszeit ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Signalprogramm mehrere parallele Phasen umfasst, die der aktuell laufenden Phase (401) unmittelbar folgen können, wobei für jede der mehreren parallelen Phasen die minimale und die maximale Phasenrestzeitdauer der aktuellen laufenden Phase (401) für den aktuellen Umlaufzeitpunkt (717) ermittelt werden, so dass eine erste Menge aus minimalen Phasenrestzeitdauern ermittelt wird und so dass eine zweite Menge aus maximalen Phasenrestzeitdauern ermittelt wird, wobei das Minimum aus der ersten Menge ermittelt wird und wobei das Maximum aus der zweiten Menge ermittelt wird und wobei für das Ermitteln der minimalen Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe (303, 305) festgelegt wird, dass das Minimum die minimale Phasenrestzeitdauer der aktuell laufenden Phase (401) ist, und wobei für das Ermitteln der maximalen Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe (303, 305) festgelegt wird, dass das Maximum die maximale Phasenrestzeitdauer der aktuell laufenden Phase (401) ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei im Fall, dass der jeweilige Phasenfolgeplan (405), der den Phasenübergang zwischen der aktuell laufenden Phase (401) und der unmittelbar folgenden Phase (407) für die Signalgruppe (303, 305) vorgibt, keinen Wechsel des Signalbilds vorgibt, sukzessive in Phasenfolgeplänen, die dem jeweiligen Phasenfolgeplan (405) folgen, nach einem Wechsel des Signalbilds der Signalgruppe (303, 305) gesucht wird, bis ein Wechsel in einem der folgenden Phasenfolgepläne gefunden wird, wobei die Schritte des Ermittelns (101) einer minimalen Phasenrestzeitdauer und einer maximalen Phasenrestzeitdauer für den aktuellen Umlaufzeitpunkt (717) der Umlaufzeit (607) für jede der Phasen bis zum Wechsel des Signalbilds wiederholt werden, wobei eine erste Summe aus allen ermittelten minimalen Phasenrestzeitdauern berechnet wird und wobei eine zweite Summe aus allen ermittelten maximalen Phasenrestzeitdauern berechnet wird, wobei die minimale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe (303, 305) basierend auf der ersten Summe und auf demjenigen Phasenfolgeplan ermittelt wird, in welchem der Wechsel des Signalbilds gefunden wurde, und wobei die maximale Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe (303, 305) basierend auf der zweiten Summe und auf demjenigen Phasenfolgeplan ermittelt wird, in welchem der Wechsel des Signalbilds gefunden wurde.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei, wenn sich die Erlaubnisbereiche der aktuell laufenden Phase (401) und der unmittelbar folgenden Phase (407) in einem Überlappungsbereich überlappen, der einen Startzeitpunkt und einen Endzeitpunkt aufweist, die minimale Phasenrestzeitdauer gleich dem Startzeitpunkt minus dem aktuellen Umlaufzeitpunkt ist, und die maximale Phasenrestzeitdauer gleich dem Endzeitpunkt minus dem aktuellen Umlaufzeitpunkt ist, wenn der aktuelle Umlaufzeitpunkt vor dem Startzeitpunkt liegt, wobei, wenn der aktuelle Umlaufzeitpunkt innerhalb des Überlappungsbereichs liegt, die minimale Phasenrestzeitdauer gleich Null ist, und die maximale Phasenrestzeitdauer gleich dem Endzeitpunkt minus dem aktuellen Umlaufzeitpunkt ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Signalgruppe (303, 305) eine Kraftfahrzeugsignalgruppe umfasst, wobei, wenn das Signalbild der Kraftfahrzeugsignalgruppe eine Sperrung signalisiert, die minimale Restzeitdauer des Signalbilds der Kraftfahrzeugsignalgruppe Verkehrsteilnehmern bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Signalgruppe (303, 305) eine Kraftfahrzeugsignalgruppe umfasst, wobei, wenn das Signalbild der Kraftfahrzeugsignalgruppe eine Freigabe signalisiert, die minimale Restzeitdauer des Signalbilds der Kraftfahrzeugsignalgruppe Verkehrsteilnehmern bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Signalgruppe (303, 305) eine Fußgängersignalgruppe umfasst, wobei, wenn das Signalbild der Fußgängersignalgruppe eine Sperrung signalisiert, die maximale Restzeitdauer des Signalbilds der Fußgängersignalgruppe Verkehrsteilnehmern bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Signalgruppe (303, 305) eine Fußgängersignalgruppe umfasst, wobei, wenn das Signalbild der Fußgängersignalgruppe eine Freigabe signalisiert, die minimale Restzeitdauer des Signalbilds der Fußgängersignalgruppe Verkehrsteilnehmern bereitgestellt wird.
Vorrichtung (201) zum Prognostizieren einer Restzeitdauer eines Signalbilds zumindest einer Signalgruppe einer Lichtsignalanlage (301), umfassend: einen Speicher (203), in welchem ein Signalprogramm zum Steuern der Lichtsignalanlage (301) gespeichert ist, welches für eine Umlaufzeit (607) mehrere Phasen (401, 407) und für jede der mehreren Phasen (401, 407) einen eigenen Phasenerlaubnisbereich (503. 505) vorgibt, wobei für unmittelbar aufeinander folgende Phasen (401, 407) sich die zugehörigen Phasenerlaubnisbereiche (503, 505) lückenlos aneinander anschließen oder sich überlappen, so dass die Phasenerlaubnisbereiche (503, 505) die gesamte Umlaufzeit (607) abdecken, wobei ein Phasenübergang zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Phasen (401, 407) jeweils mittels eines Phasenfolgeplans (405) vorgeben ist, wobei das Signalbild durch eine aktuell laufende Phase (401) des Signalprogramms vorgegeben ist, einen Prozessor (205) zum Ermitteln einer minimalen Phasenrestzeitdauer und einer maximalen Phasenrestzeitdauer der aktuell laufenden Phase (401) für einen aktuellen Umlaufzeitpunkt (717) der Umlaufzeit (607) basierend auf dem Phasenerlaubnisbereich (503) der aktuell laufenden Phase (401) und auf dem Phasenerlaubnisbereich (505) derjenigen Phase (407), die der aktuell laufenden Phase (401) unmittelbar folgt, und zum Ermitteln einer minimalen und einer maximalen Restzeitdauer des Signalbilds der Signalgruppe (303, 305) für den aktuellen Umlaufzeitpunkt (717) basierend auf der minimalen Phasenrestzeitdauer, auf der maximalen Phasenrestzeitdauer und auf dem jeweiligen Phasenfolgeplan (405), der den Phasenübergang zwischen der aktuell laufenden Phase (401) und der unmittelbar folgenden Phase (407) vorgibt.
Lichtsignalanlage (301), umfassend die Vorrichtung (201) nach Anspruch 10.
Computerprogramm, umfassend Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.