DE102018202909A1

DE102018202909A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Lichtsignalanlage

Info

Publication number: DE102018202909A1
Application number: DE102018202909.1A
Authority: DE
Inventors: Robert Oertel; Jan Trumpold
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-08-29
Also published as: WO2019166431A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Signalanlage, wobei mindestens eine Signalgruppe (SG1,...,SG4) der Signalanlage mindestens einen Verkehrsstroms steuert, wobei eine Rückstauinformation des Verkehrsstroms bestimmt wird, wobei der Verkehrsstrom in Abhängigkeit der Rückstauinformation gesteuert wird, wobei die Rückstauinformation in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten (FCD) bestimmt wird, wobei Fahrzeugdaten (FCD) im Fahrzeug erzeugte Daten sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Signalanlage.
Zur Steuerung von Verkehrsknoten kommen oft Lichtsignalanlagen (LSA) zum Einsatz. Diese haben als Aufgabe, die Warte- und Verlustzeiten für die Verkehrsteilnehmer durch eine geschickte Freigabezeitverteilung gering zu halten. Oft werden dafür in Deutschland etablierte Steuerungsverfahren wie klassische Festzeitsteuerungen oder verkehrsabhängig regelbasierte Verfahren auf Grundlage von Fahrzeugzeitlücken, - anforderungen oder -belegungsgraden eingesetzt.
In der LSA-Steuerung zur Veränderung der Phasenfolge werden im einfachsten Fall über einen Tagesablauf verteilt verschiedene Phasenfolgen geschaltet. Diese Phasenfolgen sind vordefiniert und unveränderlich und werden abhängig von der aktuellen Tageszeit aktiviert. So kann im morgendlichen Berufsverkehr eine andere feste Phasenfolge sinnvoller sein und aktiviert werden als im abendlichen Berufsverkehr. Die Auswahl erfolgt dabei ausschließlich tageszeitabhängig und nicht verkehrsabhängig. Dieses Vorgehen entspricht einer Festzeitsteuerung.
Bei der ausschließlich tageszeitabhängigen Festzeitsteuerung ist natürlich der offensichtliche Nachteil, dass diese nicht auf das aktuelle Verkehrsgeschehen reagieren kann, da dieses nicht für die Entscheidungsfindung erfasst und genutzt wird. Wenn aufgrund einer sich ändernden Verkehrslage die Phasenfolge nicht angepasst werden kann und starr ist, dann erhöhen sich die Verlust- und Reisezeiten für alle Verkehrsteilnehmer stark.
Häufig kommen in Deutschland die sogenannten verkehrsabhängig regelbasierten Steuerungsverfahren zum Einsatz, die anhand von ortsfesten Detektoren, z.B. Induktionsschleifen oder Infrarotsensoren, Messwerte zum aktuellen Verkehrsablauf bestimmen. Auf Grundlage dieser Messwerte und vorher definierter Regeln wird dann eine unmittelbare Steuerungsentscheidung getroffen. Auch für die Phasenfolge stehen hier verschiedene Ansätze bereit. Laut den Richtlinien für Lichtsignalanlagen (RILSA) kommen hier vor allem die Elemente der Phasenanforderung und des Phasentausches zur Anwendung, die einen Einfluss auf die Phasenfolge haben.
Daneben existieren noch sogenannte modellbasierte Steuerungsverfahren, die auf Grundlage eines Simulationsmodells den Verkehrsablauf für ein gesamtes Straßennetz zu optimieren versuchen. Hier wird eine im Modell hinterlegte Zielfunktion mit Verkehrsdaten aus dem Straßennetz gespeist und hinsichtlich verschiedener Kenngrößen minimiert. Dabei wird auch eine Phasenfolge für die einzelnen Knoten des Netzwerkes berechnet. Im Gegensatz zu den verkehrsabhängig regelbasierten Steuerungsverfahren werden diese Phaseneingriffe dann allerdings nicht zur Laufzeit vorgenommen, sondern für bestimmte Zeitintervalle von z.B. 5 bis 15 Minuten fest bestimmt und geschaltet.
Bei den modellbasierten Steuerungen kann zwar anhand einer Simulation die Phasenfolge verändert werden, allerdings ist hier der entscheidende Nachteil, dass dies nicht in Echtzeit passieren kann. Diese Simulation hat immer einen gewissen Zeitversatz, da diese für ganze Netze angewendet wird, sodass die Phasenfolge minimal aller 5 bis 15 Minuten verändert werden kann. Um mikroskopisch auf Schwanken im Ankunftsstrom innerhalb eines Umlaufs reagieren zu können, ist dies daher nicht geeignet.
Neben den bereits aufgezählten Nachteilen ist allerdings der wesentliche Nachteil, dass all diese Verfahren zur Beeinflussung der Phasenfolge nicht die aktuellen Verlustzeiten der Verkehrsteilnehmer an einem Knotenpunkt für die Auswahl der unmittelbar nächsten Phase in Betracht ziehen.
Die DE 10 2012 220 094 B3 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung einer Verlustzeit sowie ein Verfahren zur dynamischen Steuerung einer Signalanlage, wobei Phasen der Signalanlage auf Grundlage von der Verlustzeit gesteuert werden. Hierbei wird jedoch nur die Freigabezeitsteuerung in einer einzelnen Phase auf Grundlage der Verlustzeit offenbart. Bei diesem bisherigen verlustzeitbasierten Steuerungsverfahren steht somit die Anpassung der Freigabezeiten innerhalb der einzelnen Phasen im Mittelpunkt, nicht aber die Phasenfolge. Je nach Anzahl der Fahrzeuge mit angesammelter Verlustzeit in einer Knotenzufahrt wird die Freigabezeit der zugehörigen Phase verkürzt oder verlängert. Angewendet auf alle Phasen an einem Knotenpunkt lässt sich so ein Umlauf mit der Bedienung aller Knotenzufahrten abarbeiten. Dabei ist die Reihenfolge der Phasen bisher fest vorgegeben und unveränderlich. Nur die Freigabezeiten innerhalb der Phasen sind anpassbar.
Auch die DE 10 2009 033 431 A1 offenbart ein solches Verfahren zur dynamischen Steuerung einer Signalanlage, wobei mindestens eine Steuereinheit Phasen der Signalanlage auf Grundlage von mindestens einer Verlustzeit mindestens eines Fahrzeugs steuert.
Die DE 10 2015 202 434 A1 offenbart, dass sogenannte Floating-Car-Daten (FCD) genutzt werden können, um eine Verlustzeit zu bestimmen, wobei diese dann wiederum zur Steuerung der Lichtsignalanlage verwendet werden kann.
Die DE 10 2004 039 854 A1 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln von Verkehrsinformationen in einem Straßennetz mit mindestens einer Straßenkreuzung, an welcher der Verkehrsfluss mittels einer Lichtsignalanlage geregelt wird, die ein Steuergerät zum Anschalten von Lichtzeichen darstellenden Signalgebern aufweist, wobei mit dem Verkehrsfluss korrelierende Verkehrsdaten erfasst und daraus Verkehrsinformationen, insbesondere eine Verkehrsnachfrage, für zumindest einen Teil des Straßennetzes ermittelt werden.
Die DE 10 2015 215 605 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern einer Verkehrssteueranlage eines Straßennetzes, wobei die Verkehrssteueranlage anhand der empfangenen Ortspositionen z.B. eine Verkehrskenngröße ermittelt. Die Verkehrskenngröße kann beispielsweise eine Fahrttrajektorie eines Fahrzeuges und/oder eine Verkehrsstärke in einer Fahrrichtung und/oder ein Rückstau in einer Fahrrichtung und/oder eine Staulänge und/oder eine Abbiegerate an einer Kreuzung und/oder eine Information über eine freie Parkfläche sein. Die ermittelte Verkehrskenngröße wird bei der Steuerung der Verkehrssteueranlage berücksichtigt.
Es stellt sich das technische Problem, ein alternatives Verfahren und eine alternative Vorrichtung zur Steuerung der Lichtsignalanlage zu schaffen, die einfach implementierbar bzw. herstellbar sind und eine durchschnittliche Wartezeit von Fahrzeugen beim Passieren der Signalanlage reduzieren.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 12. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Steuerung einer Signalanlage. Die Steuerung kann insbesondere durch eine Freigabe und Sperrung eines Verkehrsstroms erfolgen. Der Verkehrsstrom kann ein Verkehrsstrom an einem Verkehrsknoten, beispielsweise einer Kreuzung, sein. Die Signalanlage kann mindestens eine, vorzugsweise jedoch mehrere, Signalgruppe(n) umfassen. Eine Signalgruppe kann beispielsweise eine Ampel sein. Insbesondere kann die Signalanlage eine Signalgruppe zur Steuerung von einem Verkehrsstrom, insbesondere in einer Zufahrt oder Fahrspur, oder zur Steuerung von mehreren Verkehrsströmen in mehreren Zufahrten oder Fahrspuren des Verkehrsknotens umfassen.
Die Signalanlage kann mit einer Sequenz, also einer zeitlichen Abfolge, von aufeinanderfolgenden Phasen der Signalanlage gesteuert werden. Eine Phase kann insbesondere einen Zustand aller Signalgruppen der Signalanlage bezeichnen. Der Zustand einer Signalgruppe kann insbesondere ein Freigabe-Zustand, ein Sperren-Zustand oder ein Übergang-Zustand zwischen dem Freigabe- und dem Sperren-Zustand sein. Verschiedene Phasen der Signalanlage können sich insbesondere in einem Zustand mindestens einer Signalgruppe der Signalanlage unterscheiden. Beispielsweise können in verschiedenen Phasen verschiedene Verkehrsströme des Verkehrsknotens der Signalanlage freigegeben werden. Ein in einer Phase freigegebener Verkehrsstrom kann somit Fahrzeuge umfassen, deren Fahrt durch mindestens eine Signalgruppe freigegeben ist.
Mindestens eine Signalgruppe der Signalanlage steuert, wie vorhergehend erläutert, mindestens einen Verkehrsstrom. Insbesondere kann mit der Signalgruppe der Verkehrsstrom freigegeben oder gesperrt werden. Der durch eine Signalgruppe gesteuerte Verkehrsstrom kann auch als signalgruppenspezifischer Verkehrsstrom bezeichnet werden.
Weiter wird eine Rückstauinformation des Verkehrsstroms bestimmt, also des signalgruppenspezifischen Verkehrsstroms. Die Rückstauinformation kann somit auch als verkehrsstromspezifische Rückstauinformation bezeichnet werden. Die Rückstauinformation kann beispielsweise eine Information darüber sein, ob ein Rückstau existiert oder nicht. Auch kann die Rückstauinformation eine Information sein, ob ein Rückstau mit einer vorbestimmten Rückstaulänge vorliegt oder nicht. Wie nachfolgend noch näher erläutert, kann die Rückstauinformation insbesondere auch eine Rückstaulängeninformation sein. Diese kann eine Information über eine Länge oder einen Längenbereich des Rückstaus sein. Der Längenbereich kann hierbei ein einseitig, insbesondere nach oben offener, Bereich oder ein geschlossener Bereich sein.
Steuert die Signalgruppe mehrere Verkehrsströme, beispielsweise in mehreren Fahrspuren oder mehreren Zufahrten, so kann die Rückstauinformation die verkehrsstromspezifischen Rückstauinformationen umfassen.
Weiter wird der mindestens eine Verkehrsstrom in Abhängigkeit der Rückstauinformation gesteuert. Dies kann insbesondere bedeuten, dass eine zeitliche Einstellung der Zustände der Signalgruppe in Abhängigkeit der Rückstauinformation erfolgt oder mindestens ein bei der Einstellung verschiedener Zustände verwendeter Parameter in Abhängigkeit der Rückstauinformation eingestellt, insbesondere verändert, wird.
Ein Rückstau kann hierbei einen stockenden oder zum Stillstand gekommenen Verkehrsstrom bezeichnen, insbesondere während eines Freigabe-Zustands oder während eines Zeitabschnitts des Freigabe-Zustands der Signalgruppe, die diesen Verkehrsstrom steuert. Ein stockender oder zum Stillstand gekommener Verkehrsstrom kann stockende oder zum Stillstand gekommene Fahrzeuge umfassen. Zum Stillstand gekommene Fahrzeuge können beispielsweise Fahrzeuge mit einer Geschwindigkeit kleiner als oder gleich 10 km/h bezeichnen. Stockende Fahrzeuge können beispielsweise eine Geschwindigkeit größer als 10 km/h und kleiner als 20 km/h bezeichnen.
Der Rückstau kann hierbei insbesondere auch ein fahrspurspezifischer oder zufahrtspezifischer Rückstau sein, insbesondere wenn durch die mindestens eine Signalgruppe ein Verkehrsstrom in mehreren Spuren oder Zufahrten gesteuert wird.
Eine Rückstaulänge kann insbesondere einen Abstand zwischen einem der mindestens einen Signalgruppe zugeordneten Referenzpunkt, beispielsweise einer Haltelinie, und dem von diesem Referenzpunkt entgegen der Fahrtrichtung des Verkehrsstroms am weitest entfernten Fahrzeug des stockenden oder zum Stillstand gekommenen Verkehrsstroms bezeichnen, vorzugsweise bis zu dessen Heck.
Steuert eine Signalgruppe den Verkehrsstrom in mehreren Spuren oder Zufahrten bzw. steuern mehrere Signalgruppen gleichzeitig Verkehrsströme in mehreren Spuren oder Zufahrten, so kann eine Rückstauinformation pro Spur oder pro Zufahrt bestimmt werden. Die Rückstaulänge kann hierbei eine fahrspur- oder zufahrtspezifische Rückstaulänge sein, also eine Länge des Rückstaus in dieser Spur oder dieser Zufahrt.
Weiter wird die Rückstauinformation in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten bestimmt, wobei Fahrzeugdaten im Fahrzeug erzeugte bzw. generierte Daten sind. Die Fahrzeugdaten können auch als sogenannte Floating-Car-Daten (FCD) bezeichnet werden.
Die Fahrzeugdaten können hierbei die Bestimmung einer Fahrzeugposition ermöglichen. Insbesondere können die Fahrzeugdaten Informationen über eine Position des Fahrzeugs, insbesondere zum Zeitpunkt der Erzeugung der Fahrzeugdaten, umfassen oder kodieren. Die Position kann in einem Referenzkoordinatensystem, beispielsweise einem globalen Referenzkoordinatensystem, codiert sein. Weiter können die Fahrzeugdaten eine Zeitinformation über den Zeitpunkt der Erzeugung der Fahrzeugdaten, beispielsweise in Form eines Zeitstempels umfassen. Die Zeitinformationen können auf ein Referenzzeitsystem, insbesondere ein globales Referenzzeitsystem, bezogen sein. In den Fahrzeugdaten kann weiter eine eindeutige Fahrzeugkennung kodiert sein.
Alternativ ist es möglich, die Position und gegebenenfalls auch den Zeitpunkt der Erzeugung aus Signaleigenschaften von empfangenen Fahrzeugdaten zu bestimmen, beispielsweise mit Hilfe von sogenannten gerichteten Antennen.
Fahrzeugdaten können hierbei von einem geeigneten Fahrzeug generiert und gesendet werden. Auch können Fahrzeugdaten von im Fahrzeug angeordneten Einrichtungen, z.B. fest oder lösbar angeordneten Einrichtungen, generiert und gesendet werden. Solche Einrichtungen können z.B. ein Navigationssystem oder ein Teil davon bilden. Dies kann beispielsweise mit einer vorbestimmten Frequenz, beispielsweise einer Frequenz von 0,2 Hz erfolgen. Ein Fahrzeug, welches derartige Fahrzeugdaten erzeugt und sendet bzw. erzeugen und senden kann, kann auch als FCD-Fahrzeug bezeichnet werden.
Der Verkehrsstrom kann hierbei derartige FCD-Fahrzeuge umfassen. Weiter kann der Verkehrsstrom selbstverständlich auch Fahrzeuge umfassen, die derartige Fahrzeugdaten nicht erzeugen und somit auch nicht übertragen, also nicht als FCD-Fahrzeuge ausgebildete Fahrzeuge. Ein Verhältnis zwischen diesen sogenannten FCD-Fahrzeugen zur Gesamtzahl von Fahrzeugen im Verkehrsstrom kann beispielsweise in einem Bereich von größer als 0 (ausschließlich) bis 5/100 (einschließlich) oder 10/100 (einschließlich) liegen, wobei bereits ein sehr geringer Anteil von FCD-Fahrzeugen für eine zuverlässige und gewünschte Durchführung des Verfahrens ausreicht.
Weiter wird mindestens ein Steuerparameter zur Steuerung des Verkehrsstroms bzw. der Signalanlage in Abhängigkeit der Rückstauinformation eingestellt, insbesondere verändert. Somit wird also der Verkehrsstrom in Abhängigkeit der Rückstaulänge gesteuert, indem ein Steuerparameter der Steuerung des Verkehrsstroms eingestellt, insbesondere verändert, wird.
Es ist möglich, dass der Steuerparameter nur dann eingestellt wird, wenn die Rückstauinformation nicht zeitlich älter als eine vorbestimmte Zeitdauer ist, z.B. eine Zeitdauer die 2 bis 3 Phasenumläufe der Signalanlage umfasst. Ein Phasenumlauf umfasst hierbei die Abfolge aller verschiedenen Phasen der Signalanlage bis zur erneuten Aktivierung der ersten Phase dieser Abfolge.
Der Steuerparameter kann ein Parameter eines Verfahrens zur Steuerung der Signalanlage sein. Hierbei können verschiedene Verfahren zur Steuerung des Verkehrsstroms angewendet werden, insbesondere die nachfolgend noch näher erläuterte Festzeitsteuerung oder verkehrsabhängige Steuerung. Diese Verfahren zur Steuerung können in Abhängigkeit von Steuerparametern durchgeführt werden, insbesondere einer nachfolgend noch näher erläuterten maximalen Freigabezeit. Andere Steuerparameter können beispielsweise Schwellwerte zur Auswertung von Steuerkriterien, beispielsweise Schwellwerte für eine Zeitlückensteuerung, sein. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache, insbesondere rechentechnisch einfache Integration der FCD-basierten Bestimmung einer Rückstauinformation zur Steuerung der Signalanlage in bestehende Verfahren zur Steuerung.
Erfindungsgemäß wird als Steuerparameter mindestens eine maximale Freigabezeit eingestellt, insbesondere verändert, z.B. verlängert. Die maximale Freigabezeit kann die maximale Freigabezeit der Signalgruppe sein, die den Verkehrsstrom mit dem Rückstau steuert.
Die maximale Freigabezeit kann insbesondere die maximale Freigabezeit des zeitlich nächstfolgenden Freigabezustands dieser Signalgruppe sein. Die maximale Freigabezeit bezeichnet hierbei einen Grenzwert für die Dauer der Freigabe des Verkehrsstroms durch die Signalgruppe. Somit ist es möglich, dass die tatsächliche Freigabezeit im zeitlich nächstfolgenden Freigabezustand nicht der maximalen Freigabezeit entspricht, insbesondere kürzer als diese maximale Freigabezeit ist. Allerdings kann die Freigabezeit nie länger als die maximale Freigabezeit sein.
Durch das Verfahren ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass FCD für eine zuverlässige und die durchschnittliche Wartezeit für Fahrzeuge reduzierende Steuerung der Signalanlage verwendet werden können. Weiter ergibt sich in vorteilhafter Weise eine besonders einfache Integration dieser FCD-basierten Steuerung in eine Vielzahl von existierenden Verfahren zur Steuerung von Signalanlagen, insbesondere in Festzeitsteuerungen und verkehrsabhängige Steuerungen.
Insbesondere ergibt sich durch die FCD-basierte Bestimmung der Rückstauinformation und der davon abhängigen Einstellung der maximalen Freigabezeit in vorteilhafter Weise eine besonders effiziente Kombination von der FCD-basierten
Rückstauinformationsbestimmung zur Steuerung sowie existierenden Verfahren zur dynamischen, verkehrsabhängigen Steuerung eines Freigabezustands, die den Freigabezustand (und nicht die maximalen Freigabezeit) in Abhängigkeit von aktuellen Eigenschaften des Verkehrsstroms, beispielsweise in Abhängigkeit von Zeitlücken oder Verlustzeiten, steuern. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise trotz eines niedrigen Anteils von FCD-Fahrzeugen im Verkehrsstrom eine zuverlässige Steuerung der Signalanlage erfolgen, die durchschnittliche Wartezeiten von Fahrzeugen reduziert.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Rückstauinformation in Abhängigkeit von Positionsinformationen über eine Fahrzeugposition bestimmt, wobei die Fahrzeugdaten die Positionsinformation umfassen bzw. kodieren. Dies und entsprechende Vorteile wurden vorhergehend bereits erläutert.
In einer weiteren Ausführungsform ist dem mindestens einen Verkehrsstrom, also dem mindestens einen signalgruppenspezifischen Verkehrsstrom, ein vorbestimmter Verkehrsbereich zugeordnet. Wird durch die Signalgruppe ein Verkehrsstrom in mehreren Spuren oder Zufahrten gesteuert, so kann der vorbestimmte Verkehrsbereich mehrere, insbesondere spur- oder zufahrtsspezifische, Teilbereiche umfassen.
Weiter wird die Rückstauinformation, insbesondere nur, in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten bestimmt, die von Fahrzeugen in diesem vorbestimmten Verkehrsbereich erzeugt werden. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob die Fahrzeugposition sich in dem vorbestimmten Verkehrsbereich befindet, insbesondere durch eine Auswertung der empfangenen Fahrzeugdaten. Diese kann beispielsweise durch eine nachfolgend noch näher erläuterte Steuer- und Auswerteeinrichtung einer vorgeschlagenen Vorrichtung durchgeführt werden.
Nur wenn dies der Fall ist, können diese Fahrzeugdaten genutzt werden, um die Rückstauinformation zu bestimmen. Andernfalls können die Fahrzeugdaten nicht bei der Bestimmung der Rückstauinformation berücksichtigt werden.
Der vorbestimmte Verkehrsbereich kann beispielsweise einen Bereich mindestens einer Fahrspur oder Zufahrt bezeichnen, der an dem vorhergehend erläuterten Referenzpunkt der Signalgruppe beginnt und sich entgegen der Fahrtrichtung des signalgruppenspezifischen Verkehrsstroms erstreckt, insbesondere mit einer vorbestimmten Länge, wobei sich der durch die Signalgruppe gesteuerte Verkehrsstrom in der mindestens einen Fahrspur oder Zufahrt bewegt.
Der vorbestimmte Verkehrsbereich kann hierbei ein geschlossener Bereich oder auch ein einseitig offener Bereich sein. Beispielsweise kann der vorbestimmte Verkehrsbereich eine vorbestimmte Länge entlang einer Spur aufweisen, in der sich Fahrzeuge des gesteuerten Verkehrsstroms bewegen. Es ist möglich, dass verschiedene Teilbereiche, insbesondere spurspezifische Teilbereiche, des vorbestimmten Verkehrsbereichs voneinander verschiedene Längen aufweisen. Weiter ist es möglich, dass sich der vorbestimmte Verkehrsbereich von der Haltelinie weg bis hin zum nächsten Verkehrsknoten erstreckt.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst hohe, insbesondere signalgruppenspezifische Bestimmung einer Rückstauinformation.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Rückstauinformation nur in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten bestimmt, die während eines gesperrten Zustands des Verkehrsstroms von Fahrzeugen, insbesondere von Fahrzeugen dieses gesperrten Verkehrsstroms, erzeugt wurden. In dem gesperrten Zustand kann der Verkehrsstrom durch die Signalgruppe, die diesen Verkehrsstrom steuert, gesperrt sein, wobei sich diese Signalgruppe insbesondere in einem Sperren-Zustand befindet. Somit ist eine Fahrt von Fahrzeugen eines derartig gesperrten Verkehrsstroms nicht freigegeben.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine möglichst zuverlässige und genaue Bestimmung einer Rückstauinformation, da davon ausgegangen werden kann, dass sich Fahrzeuge im gesperrten Zustand des Verkehrsstroms nicht oder nicht schneller als ein vorbestimmtes Maß bewegen und somit mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem Rückstau gehören.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Rückstauinformation nur in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten bestimmt, die von Fahrzeugen in einem stehenden Zustand oder in einem quasi-stehenden Zustand, beispielsweise dem vorhergehend erläuterten stockenden Zustand, erzeugt werden. Hierzu kann es notwendig sein, dass zumindest zwei zeitlich nacheinander erzeugte und gesendete Fahrzeugdaten desselben Fahrzeugs ausgewertet werden müssen, wobei in Abhängigkeit der entsprechenden Fahrzeugpositionen und der entsprechenden Zeitinformationen dann eine Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt und ein stehender oder ein quasi-stehender Zustand detektiert werden kann. In diesem Fall kann eine Empfangseinrichtung oder eine Steuer- und Auswerteeinrichtung die empfangenen Fahrzeugdaten speichern, insbesondere fahrzeugspezifisch. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässigere Bestimmung von Rückstauinformationen, da insbesondere die Gefahr einer Fehlbestimmung durch eine irrtümliche Auswertung von Fahrzeugdaten eines fahrenden Fahrzeugs reduziert wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Verkehrsstrom (insbesondere zusätzlich) durch eine Festzeitsteuerung gesteuert. Insbesondere können Freigabe-Zustände der Signalgruppe durch eine Festzeitsteuerung gesteuert werden. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine effektive, insbesondere eine rechentechnisch einfach zu implementierende und wenig Rechenaufwand benötigende Kombination von existierenden Verfahren zur Steuerung von Signalanlagen sowie der vorgeschlagenen rückstauinformationsbasierten Steuerung, die FCD benutzt.
In einer alternativen Ausführungsform wird der Verkehrsstrom (insbesondere zusätzlich) durch eine verkehrsabhängige Steuerung gesteuert. Insbesondere können Freigabe-Zustände der Signalgruppe(n), der/die den Verkehrsstrom steuern, durch eine verkehrsabhängige Steuerung gesteuert werden. Eine verkehrsabhängige Steuerung kann beispielsweise die in der eingangs erläuterten DE 10 2015 202 434 A1 erläuterte verlustzeitabhängige Steuerung sein. Alternativ kann die verkehrsabhängige Steuerung eine zeitlückenbasierte Steuerung sein. Eine solche zeitlückenbasierte Steuerung ist z.B. in der RiLSA - Richtlinien für Lichtsignalanlagen - Lichtzeichenanlagen für den Straßenverkehr [FGSV-Nr. 321], Herausgeber: FGSV, Ausgabe: 2015, ISBN 978-3-939715-91-7 beschrieben.
Bei einer verkehrsabhängigen Steuerung kann der Freigabe-Zustand in Abhängigkeit einer zur Laufzeit dieses Freigabe-Zustands ermittelten Größe, insbesondere einer Verkehrskenngröße, gesteuert werden. Insbesondere kann der aktuelle Freigabe-Zustand zeitlich vor dem Erreichen der maximalen Freigabezeit beendet werden, wenn ein verkehrskenngrößenabhängiges Kriterium erfüllt ist. Wird dieses Kriterium vor dem Erreichen der maximalen Freigabezeit nicht erfüllt, so wird der aktuelle Freigabe-Zustand beendet, wenn die maximale Freigabezeit erreicht wird. Weiter kann es möglich sein, dass die der Freigabe-Zustand nicht vor Erreichen einer minimalen Freigabezeit beendet wird. In diesem Fall kann die entsprechende Größe, insbesondere zur Laufzeit des Freigabe-Zustands, also während des Freigabe-Zustands, ermittelt werden, beispielsweise durch mindestens eine geeignete Einrichtung zur Erfassung oder Bestimmung der Größe. Diese Einrichtung kann Teil der nachfolgend noch beschriebenen Vorrichtung zur Steuerung der Signalanlage sein.
Die Verkehrskenngröße kann insbesondere eine von einer Verlustzeit von mindestens einem Fahrzeug des Verkehrsstroms abhängige Größe sein. Insbesondere kann die Verkehrskenngröße gleich dieser Verlustzeit sein oder einer mittleren oder akkumulierten Verlustzeit der Fahrzeuge entsprechen. Beispielsweise kann der aktuelle Freigabe-Zustand zeitlich vor dem Erreichen der maximalen Freigabezeit beendet werden, wenn die ermittelte verlustzeitabhängige Größe kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
Die Verkehrskenngröße kann auch abhängig von einer Zeitlücke zwischen zwei aufeinander folgenden Fahrzeugen des Verkehrsstroms sein. Insbesondere kann die Verkehrskenngröße gleich dieser Zeitlücke sein oder einer mittleren oder akkumulierten Zeitlücke zwischen Fahrzeugen des Verkehrsstroms entsprechen. Beispielsweise kann der aktuelle Freigabe-Zustand zeitlich vor dem Erreichen der maximalen Freigabezeit beendet werden, wenn die ermittelte zeitlückenabhängige Größe größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
Die Verkehrskenngröße kann auch eine Belegungsdauer sein. Die Belegungsdauer kann z.B. in Zeiteinheiten, in der mindestens ein Fahrzeug in einem Detektionsbereich eines Fahrzeugdetektors angeordnet ist, erfasst werden. Hierzu kann die Vorrichtung einen entsprechenden Fahrzeugdetektor umfassen. Beispielsweise kann der aktuelle Freigabe-Zustand zeitlich vor dem Erreichen der maximalen Freigabezeit beendet werden, wenn die ermittelte Belegungsdauer kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
Die Verkehrskenngröße kann auch ein Belegungsgrad sein. Der Belegungsgrad kann z.B. einen zeitlichen Anteil einer Detektorbelegung an einem vorbestimmten Zeitabschnitt bezeichnen, wobei die Detektorbelegung einen Zustand bezeichnet, in dem mindestens ein Fahrzeug in einem Detektionsbereich eines Fahrzeugdetektors angeordnet ist. Auch hierzu kann die Vorrichtung einen entsprechenden Fahrzeugdetektor umfassen. Beispielsweise kann der aktuelle Freigabe-Zustand zeitlich vor dem Erreichen der maximalen Freigabezeit beendet werden, wenn der ermittelte Belegungsgrad kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
Der Schwellwert kann ein fester Wert sein. Alternativ kann der Schwellwert selbst wiederum in Abhängigkeit der Rückstauinformation eingestellt werden. So kann z.B. der Schwellwert für eine Zeitlücke vergrößert werden, wenn eine Rückstaulänge größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Nach Beenden des Freigabe-Zustands kann ein Sperren-Zustand der Signalgruppe(n) aktiviert werden.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine effektive, insbesondere eine rechentechnisch einfach zu implementierende und wenig Rechenaufwand benötigende Kombination von existierenden Verfahren zur Steuerung von Signalanlagen sowie der vorgeschlagenen rückstauinformationsbasierten Steuerung, die FCD benutzt.
In einer weiteren Ausführungsform ist dem mindestens einen Verkehrsstrom ein vorbestimmter Rückstaubereich zugeordnet. Wird durch die Signalgruppe ein Verkehrsstrom in mehreren Spuren oder Zufahrten gesteuert, so kann der vorbestimmte Rückstaubereich mehrere, insbesondere spur- oder zufahrtsspezifische, Teilbereiche umfassen.
Weiter wird der mindestens eine Steuerparameter nur dann in Abhängigkeit der Rückstauinformation eingestellt, wenn sich mindestens ein Fahrzeug in dem Rückstaubereich befindet. Der Rückstaubereich kann hierbei von dem vorhergehend erläuterten vorbestimmten Verkehrsbereich verschieden sein. Allerdings kann der Rückstaubereich ein Teilbereich des vorhergehend erläuterten Verkehrsbereichs sein. Es ist aber auch möglich, dass der vorhergehend erläuterte Verkehrsbereich dem Rückstaubereich entspricht.
Der Rückstaubereich kann beispielsweise einen Bereich mindestens einer Fahrspur oder Zufahrt bezeichnen, der an einem Startpunkt beginnt und sich entgegen der Fahrtrichtung des signalgruppenspezifischen Verkehrsstroms erstreckt, insbesondere mit einer vorbestimmten Länge, wobei sich der durch die Signalgruppe gesteuerte Verkehrsstrom in der mindestens einen Fahrspur oder Zufahrt bewegt.
Die Lage eines Rückstaubereichs kann hierbei durch die Lage des Startpunkts festgelegt werden. Der Startpunkt kann hierbei durch einen Abstand des Startpunkts von dem erläuterten Referenzpunkt der Signalgruppe, beispielsweise der Haltelinie, entgegen der Fahrtrichtung des signalgruppenspezifischen Verkehrsstroms bestimmt werden. Die Größe des Rückstaubereichs kann insbesondere durch die Festlegung der Länge festgelegt werden.
Der Rückstaubereich kann hierbei ein geschlossener Bereich oder auch ein einseitig offener Bereich sein. Beispielsweise kann der Rückstaubereich eine vorbestimmte Länge entlang einer Spur aufweisen, in der sich Fahrzeuge des gesteuerten Verkehrsstroms bewegen.
Es ist möglich, dass verschiedene Teilbereiche, insbesondere spurspezifische Teilbereiche, des vorbestimmten Verkehrsbereichs voneinander verschiedene Startpunktlagen bzw. Startpunktabstände von dem spurspezifischen Referenzpunkt und/oder Längen aufweisen. Weiter ist es möglich, dass sich der Rückstaubereich von dessen Startpunkt bis hin zum nächsten Verkehrsknoten erstreckt.
Der Rückstaubereich kann ein geschlossener oder ein einseitig offener Bereich sein.
Weiter wird der Verkehrsstrom nur dann in Abhängigkeit der Rückstauinformation gesteuert, wenn sich mindestens ein Fahrzeug in diesem Rückstaubereich befindet. Beispielsweise kann der mindestens eine Steuerparameter nur dann in Abhängigkeit der Rückstauinformation eingestellt werden, wenn sich mindestens ein Fahrzeug in dem Rückstaubereich befindet, insbesondere ein FCD-Fahrzeug.
Beispielsweise kann bestimmt werden, ob die Fahrzeugposition sich in dem Rückstaubereich befindet, insbesondere durch eine Auswertung der empfangenen Fahrzeugdaten. Diese kann beispielsweise durch eine nachfolgend noch näher erläuterte Steuer- und Auswerteeinrichtung einer vorgeschlagenen Vorrichtung durchgeführt werden. Nur wenn dies der Fall ist, können diese Fahrzeugdaten genutzt werden, um die Rückstauinformation zu bestimmen. Andernfalls können die Fahrzeugdaten nicht bei der Bestimmung der Rückstauinformation berücksichtigt werden. Alternativ ist es möglich, Fahrzeugdaten zwar zur Bestimmung der Rückstauinformation zu nutzen, jedoch nur dann zur Steuerung zu verwenden, wenn diese von einem Fahrzeug aus dem Rückstaubereich erzeugt wurden.
Durch die Verwendung von Fahrzeugpositionen von Fahrzeugen, die sich ausschließlich im Rückstaubereich befinden, ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass damit sicher bekannt ist, dass der Rückstau eine gewisse kritische Länge aufweist. Dieser kann z.B. vom Referenzpunkt bis zum Startpunkt des Rückstaubereichs reichen und damit das Kriterium zur Anpassung der maximalen Freigabezeit erfüllen. Fahrzeugpositionen von Fahrzeugen, die sich in Fahrtrichtung vor dem Rückstaubereich befinden, müssen nicht ausgewertet werden, was in vorteilhafter Weise den benötigten Rechenaufwand verringert.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird eine Größe und/oder eine Lage des Rückstaubereichs verändert. Die Veränderung kann beispielsweise in Abhängigkeit einer Tageszeit erfolgen. Somit können zu verschiedenen Tageszeiten verschiedene Größen und/oder Lagen des Rückstaubereichs eingestellt werden.
Weiter kann die Größe und/oder die Lage des Rückstaubereichs auch in Abhängigkeit von einer Verlustzeit, einer Verkehrsstärke, einer Reisezeit verändert werden. So kann z.B. die Länge des Rückstaubereichs umso mehr vergrößert werden, je höher die Verlustzeit, die Verkehrsstärke oder die Reisezeit ist.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine verbesserte Anpassung der Steuerung an veränderte Verkehrsströme, insbesondere tageszeitabhängige Verkehrsströme. Hierdurch kann die durchschnittliche Wartezeit in vorteilhafter Weise weiter verringert werden.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird der Verkehrsstrom in Abhängigkeit einer Rückstaulängeninformation gesteuert. Insbesondere kann die Einstellung, insbesondere die Veränderung, des Steuerparameters zur Steuerung des Verkehrsstroms in Abhängigkeit der Rückstaulängeninformation, insbesondere der ermittelten Länge des Rückstaus, erfolgen. Beispielsweise kann der Steuerparameter gemäß einer vorbestimmten Zuordnung zwischen Rückstaulänge und Steuerparametern einer Menge von längenspezifischen Steuerparametern oder gemäß eines vorbestimmten Zusammenhangs, beispielsweise eines funktionellen Zusammenhangs, eingestellt werden.
Wird beispielsweise die maximale Freigabezeit in Abhängigkeit der Rückstaulängeninformation eingestellt, so kann diese maximale Freigabezeit oder die Änderung, insbesondere der Anstieg, der maximalen Freigabezeit proportional zur Länge des Rückstaus, beispielsweise linear proportional oder exponentiell proportional, eingestellt werden. Mit anderen Worten kann die Freigabezeit umso mehr verlängert werden, je länger der Rückstau ist. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine weitere Reduktion der durchschnittlichen Wartezeiten der Fahrzeuge, da die Freigabezeiten an Rückstaulängen angepasst werden können und hierdurch der Abbau des Rückstaus beschleunigt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Rückstauinformation zeitlich vor oder zu Beginn einer Freigabe des Verkehrsstroms bestimmt. Insbesondere kann die Rückstauinformation in einem der Freigabe vorhergehenden Sperren-Zustand der entsprechenden Signalgruppe bestimmt werden. Weiter wird der folgende Freigabezustand in Abhängigkeit der Rückstauinformation gesteuert. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine quasi-echtzeitfähige Steuerung der Signalanlage in Abhängigkeit von Rückstauinformationen, die FCD-basiert bestimmt wurden. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine sehr dynamische Steuerung und aufgrund der verbesserten Anpassung an die tatsächlichen Gegebenheiten eine verbesserte Reduktion der durchschnittlichen Wartezeit.
Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Steuerung einer Signalanlage. Die Vorrichtung dient zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer der in dieser Offenbarung offenbarten Ausführungsformen. Somit ist die Vorrichtung dementsprechend zur Durchführung ausgebildet. Die Signalanlage umfasst mindestens eine Signalgruppe zur Steuerung mindestens eines Verkehrsstroms, mindestens eine Steuer- und Auswerteeinrichtung und mindestens eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von Fahrzeugdaten, insbesondere den vorhergehend erläuterten FCD. Weiter ist mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung eine Rückstauinformation des Verkehrsstroms bestimmbar, wobei der Verkehrsstrom durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit der Rückstauinformation steuerbar ist.
Erfindungsgemäß ist die Rückstauinformation in Abhängigkeit von durch die Empfangseinrichtung empfangenen Fahrzeugdaten bestimmbar, wobei Fahrzeugdaten im Fahrzeug generierte/erzeugte Daten sind.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Auch beschrieben wird ein Programm, welches, wenn es auf oder durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlasst, einen, mehrere oder alle Schritte des in dieser Offenbarung dargestellten Verfahrens zur Steuerung einer Lichtsignalanlage durchzuführen. Alternativ oder kumulativ wird ein Programmspeichermedium beschrieben, auf oder in dem das Programm gespeichert ist, insbesondere in einer nicht vorübergehenden, z.B. in einer dauerhaften, Form. Alternativ oder kumulativ wird ein Computer beschrieben, der dieses Programmspeichermedium umfasst. Weiter alternativ oder kumulativ wird ein Signal beschrieben, beispielsweise ein digitales Signal, welches Informationen codiert, die das Programm repräsentieren und welches Code-Mittel umfasst, die adaptiert sind, einen, mehrere oder alle Schritte des in dieser Offenbarung dargestellten Verfahrens zur Steuerung einer Lichtsignalanlage durchzuführen. Das Signal kann ein physikalisches Signal, zum Beispiel ein elektrisches Signal sein, welches insbesondere technisch oder maschinell erzeugt wird.
Weiter kann das Verfahren zur Steuerung einer Lichtsignalanlage ein computerimplementiertes Verfahren sein. So können zum Beispiel ein, mehrere oder alle Schritte des Verfahrens durch einen Computer ausgeführt werden. Eine Ausführungsform für das computerimplementierte Verfahren ist die Benutzung des Computers zur Durchführung einer Datenverarbeitungsmethode. Der Computer kann zum Beispiel zumindest eine Recheneinrichtung, insbesondere ein Prozessor, und zum Beispiel zumindest eine Speichereinrichtung umfassen, um die Daten, insbesondere technisch, zu verarbeiten, zum Beispiel elektronisch und oder optisch. Ein Computer kann hierbei jede Art von Datenverarbeitungsgerät sein. Ein Prozessor kann ein halbleiterbasierter Prozessor sein.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform,
2 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform,
3a eine schematische Draufsicht auf einen Verkehrsknoten, ausgebildet für eine zeitlückenbasierte Steuerung der Signalanlage,
3b eine schematische Draufsicht auf einen Verkehrsknoten, ausgebildet für eine Festzeitsteuerung der Signalanlage
4a eine schematische Darstellung einer absoluten Verlustzeitreduktion für verschiedene Verkehrsnachfragen und FCD-Fahrzeuganteile am Verkehrsstrom in einer ersten Ausführungsform des Verfahrens,
4b eine schematische Darstellung einer prozentualen Verlustzeitreduktion für verschiedene Verkehrsnachfragen und FCD-Fahrzeuganteile am Verkehrsstrom in der ersten Ausführungsform des Verfahrens,
5a eine schematische Darstellung einer absoluten Verlustzeitreduktion für verschiedene Verkehrsnachfragen und FCD-Fahrzeuganteile am Verkehrsstrom in einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens,
5b eine schematische Darstellung einer prozentualen Verlustzeitreduktion für verschiedene Verkehrsnachfragen und FCD-Fahrzeuganteile am Verkehrsstrom in der weiteren Ausführungsform des Verfahrens,
6 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
7 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
In 1 ist ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung einer Signalanlage dargestellt. Die Signalanlage kann mehrere Signalgruppen SG1, SG2, SG3, SG4 (siehe z.B. 3a) umfassen. Diese Signalgruppen SG1, ..., SG4 können verschiedene Verkehrsströme steuern, insbesondere sperren oder freigeben.
Diese Verkehrsströme werden in Abhängigkeit einer Rückstauinformation gesteuert, wobei die Rückstauinformation in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten bestimmt wird, die im Fahrzeug erzeugte Daten (FCD) sind.
Nachfolgend wird das Verfahren für eine erste Signalgruppe SG1 beschrieben, die rein exemplarisch einen Verkehrsstrom in einer zuführenden Spur S11 einer ersten Zufahrt Z1 eines Verkehrsknotens 1 (siehe 3a) steuert. Dieser Verkehrsstrom bildet einen signalgruppenspezifischen Verkehrsstrom.
In einem ersten Schritt S1 beginnt eine Sperrzeit. Während dieser Sperrzeit wird der durch die Signalgruppe SG1, ..., SG4 gesteuerte Verkehrsstrom gesperrt.
In einem zweiten Schritt S2 werden Fahrzeugpositionen bestimmt. Hierzu können von Fahrzeugen erzeugte und gesendete Fahrzeugdaten empfangen und ausgewertet werden, insbesondere durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2 (siehe 7). Die Fahrzeugdaten können hierbei eine Fahrzeugposition, eine Fahrzeugkennung sowie einen Zeitstempel des Erzeugungszeitpunkts der Fahrzeugdaten umfassen. Eine Positionserfassung sowie Erzeugung entsprechender Fahrzeugdaten (FCD) durch solche FCD-Fahrzeuge kann mit einer vorbestimmten Frequenz, beispielsweise 0,2 s, erfolgen.
In einem dritten Schritt S3 erfolgt eine Rückstauermittlung. Diese kann die erfindungsgemäße Bestimmung der Rückstauinformation darstellen. Insbesondere kann bestimmt werden, ob ein Rückstau in dem signalgruppenspezifischen Verkehrsstrom vorhanden ist.
Hierzu können die im zweiten Schritt S2 ermittelten Positionsinformationen ausgewertet werden, um Informationen über einen Rückstau zu bestimmen. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob Fahrzeuge des signalgruppenspezifischen Verkehrsstroms einen Stau oder stockenden Verkehr in der ersten Spur S11 bilden, insbesondere mit einer vorbestimmten Mindestlänge. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn sich ein Fahrzeug in der ersten Spur S11 nicht schneller als mit einer vorbestimmte Maximalgeschwindigkeit bewegt.
Hierzu kann es möglich sein, einen vorbestimmten signalgruppenspezifischen Verkehrsbereich festzulegen. Dieser kann z.B. einen Bereich der zuführenden Spur S11 bezeichnen, der sich von einer spurspezifischen Haltelinie HL1 (siehe 3a) entgegen der Fahrtrichtung von Fahrzeugen des Verkehrsstroms in dieser Spur S11 von der entsprechenden Signalgruppe SG1 weg erstreckt. Dieser Verkehrsbereich kann eine vorbestimmte Länge aufweisen, beispielsweise eine Länge von 100 m bis 1.000 m. Es ist möglich, aber nicht zwingend, dass die Rückstauinformation nur in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten bestimmt wird, die von Fahrzeugen, also FCD-Fahrzeugen, in diesem vorbestimmten Verkehrsbereich erzeugt wurden.
Weiter ist es möglich, dass die Rückstauinformation nur dann in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten bestimmt wird, wenn diese während eines gesperrten Zustands des Verkehrsstroms von Fahrzeugen erzeugt wurden. Der gesperrte Zustand liegt vor, wenn die erste Signalgruppe SG1 sich in einem Sperren-Zustand befindet.
Weiter ist es möglich, dass die Rückstauinformation nur dann in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten bestimmt wird, wenn die Fahrzeuge, die diese Daten erzeugten, sich in einem stehenden Zustand oder in einem quasi-stehenden Zustand befinden.
In einem vierten Schritt S4 wird geprüft, ob die aktuelle Sperrzeit abgelaufen ist oder nicht. Ist die aktuelle Sperrzeit nicht abgelaufen, so wird diese um ein vorbestimmtes Zeitinkrement Δt verlängert und es wird erneut der zweite und dritte Schritt S2, S3 durchgeführt. Ist die Sperrzeit abgelaufen, so wird in einem fünften Schritt S5 die Sperrzeit beendet.
In einem sechsten Schritt S6 wird bestimmt, ob der ermittelte Rückstau bis in einen verkehrsstromspezifischen Rückstaubereich RSB1, RSB3 (siehe 3a) hineinreicht. Der Rückstaubereich kann einen Teilbereich des vorhergehend erläuterten Verkehrsbereichs bezeichnen und somit einen Abschnitt der ersten Spur S11 umfassen. Insbesondere kann ein Startpunkt des Rückstaubereichs RSB1 mit einem vorbestimmten Abstand entgegen der Fahrtrichtung von Fahrzeugen des Verkehrsstroms in der ersten Spur S11 beabstandet von der verkehrsstromspezifischen Haltelinie HL1 angeordnet sein, wobei sich der Rückstaubereich RSB1 von diesem Startpunkt aus mit einer vorbestimmten Länge entgegen der Fahrtrichtung von Fahrzeugen des Verkehrsstroms in der ersten Spur S11 erstreckt.
Beispielsweise kann im dritten Schritt S3 eine Länge des Rückstaus ermittelt werden und im sechsten Schritt S6 geprüft werden, ob diese Länge in den Rückstaubereich RSB1 hineinreicht.
Ist dies der Fall, so wird in einem Einstellschritt ES für die nachfolgende Freigabezeit der ersten Signalgruppe SG1 eine maximal zulässige Freigabezeit g_max, die beispielsweise auf einen vorab festgelegten Standardwert eingestellt ist, erhöht, insbesondere um einen vorab festgelegten Wert oder einen von der Länge des Rückstaus abhängigen Wert. Insbesondere kann ein solcher von der Rückstaulänge abhängiger Wert proportional zur Länge des Rückstaus sein.
In einem siebten Schritt S7 wird die Signalgruppe in einen Freigabezustand versetzt. Somit ist der Verkehrsstrom freigegeben.
An den siebten Schritt S7 kann sich nun ein bekanntes Verfahren zur Steuerung einer Signalanlage anschließen. Beispielsweise kann in einem achten Schritt S8 geprüft werden, ob die maximal zulässige Freigabezeit g_max bereits erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, so kann in einem neunten Schritt S9 geprüft werden, ob eine Grenzzeitlücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeugen in dem freigegebenen Verkehrsstrom erreicht ist. Dies kann, wie nachfolgend noch erläutert, mittels einer in der ersten Spur S11 angeordneten Induktionsschleife D1 zur Erfassung von Zeitlücken zwischen aufeinanderfolgenden Fahrzeugen des Verkehrsstroms erfolgen.
Ist dies nicht der Fall, so kann der aktuelle Freigabezustand um ein Zeitinkrement Δt verlängert werden. Wird im neunten Schritt S9 festgestellt, dass die Grenzzeitlücke erreicht ist, so kann der Freigabezustand beendet werden. Wird im achten Schritt S8 festgestellt, dass die maximal zulässige Freigabezeit g_max erreicht ist, so kann der Freigabezustand ebenfalls beendet werden. Vor dem Beenden des Freigabezustands kann in einem zehnten Schritt S10 die maximal zulässige Freigabezeit g_max auf den vorab festgelegten Standardwert gesetzt werden. Das Beenden des Freigabezustands kann in einem elften Schritt S11 erfolgen. Selbstverständlich kann der zehnte Schritt S10 auch nach dem elften Schritt S11 durchgeführt werden. Nach dem Beenden des Freigabezustands kann erneut das Verfahren beginnend mit dem ersten Schritt S1 durchgeführt werden.
In 2 ist ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Hierbei entspricht die Sequenz vom ersten Schritt S1 bis zum siebten Schritt S7 inklusive des Einstellschritts ES der in 1 dargestellten Sequenz dieser Schritten S1, ..., S7, ES. Diesbezüglich kann daher auf die Erläuterungen zu 1 verwiesen werden. Weiter kann in einem achten Schritt S8 geprüft werden, ob die maximal zulässige Freigabezeit g_max erreicht ist. Ist dies der Fall, so kann in einem neunten Schritt S9, der dem in 1 dargestellten zehnten Schritt S10 entspricht, die Rücksetzung auf den Standardwert erfolgen und in einem zehnten Schritt S10, der dem in 1 dargestellten elften Schritt S11 entspricht, der Freigabezustand beendet werden. Ist dies nicht der Fall, so kann der Freigabezustand für eine vorbestimmte Zeitdauer Δt verlängert werden. Im Unterschied zu den in 1 dargestellten Verfahren wird also keine Grenzzeitlückenprüfung vorgenommen.
In 3a ist eine schematische Draufsicht auf einen Verkehrsknoten 1 dargestellt, wobei Verkehrsströme dieses Verkehrsknotens 1 durch eine Signalanlage mit einer ersten Signalgruppe SG1, einer zweiten Signalgruppe SG2, einer dritten Signalgruppe SG3 und einer vierten Signalgruppe SG4 gesteuert werden. Insbesondere steuert die erste Signalgruppe SG1 einen Verkehrsstrom in einer ersten Spur S11 einer ersten Zufahrt Z1 des Verkehrsknotens 1. Entsprechend steuern die weiteren Signalgruppen SG2, ..., SG4 Verkehrsströme in ersten Spuren S12, S13, S14 in den weiteren Zufahrten Z2, Z3, Z4 des Verkehrsknotens 1. Eine Fahrtrichtung von Fahrzeugen dieser Verkehrsströme ist hierbei symbolisch durch Pfeile repräsentiert. In jeder zuführenden, ersten Fahrspur S11, ..., S14 der Zufahrten Z1, ..., Z4, die auch als Knotenarme bezeichnet werden können, ist eine Induktionsschleife D1, D2, D3, D4 angeordnet, die z.B. in einem Abstand von 30 m vor der entsprechenden Haltelinie HL1, HL2, HL3, HL4 angeordnet ist. Diese Induktionsschleifen D1, ..., D4 können zur Detektion einer Zeitlücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeugen in einem Verkehrsstrom in der entsprechenden Spur S11, ..., S14 dienen. Insbesondere kann damit eine Zeitlückeninformation für die in Zusammenhang mit 1 beschriebene Zeitlückensteuerung bestimmt werden. Eine Grenzzeitlücke kann beispielsweise 2 s betragen.
Dargestellt sind weiter Rückstaubereiche RSB1, RSB3 der zuführenden, ersten Spur S11 für einen durch die erste Signalgruppe SG1 gesteuerten Verkehrsstromes sowie der zuführenden, ersten Spur S13 der dritten Zufahrt Z3 für einen durch die dritte Signalgruppe SG3 gesteuerten Verkehrsstrom. Die Rückstaubereiche RSB1, RSB3 können beispielsweise 100 m in Fahrtrichtung der Verkehrsströme vor der entsprechenden Haltelinie HL1, HL3 beginnen und entgegen dieser Fahrtrichtung eine Länge von 200 m aufweisen.
Die von einem FCD-Fahrzeug erzeugten FCD können insbesondere dann zur Bestimmung der Rückstauinformation genutzt werden, wenn sich dieses Fahrzeug innerhalb dieses Rückstaubereichs RSB1, RSB3 mindestens einmal mit einer Geschwindigkeit kleiner als 10 km/h bewegt, insbesondere in einem Sperren-Zustand dieser verkehrsstromsteuernden Signalgruppe SG1, SG3.
In 3b ist eine schematische Draufsicht auf einen weiteren Verkehrsknoten 1 dargestellt, wobei Verkehrsströme dieses Verkehrsknotens 1 durch eine Signalanlage mit einer ersten Signalgruppe SG1, einer zweiten Signalgruppe SG2, einer dritten Signalgruppe SG3 und einer vierten Signalgruppe SG4 gesteuert werden. Dieser entspricht im Wesentlichen dem in 3a dargestellten Verkehrsknoten 1, wodurch auf die Erläuterungen zur 3a verwiesen werden kann. Im Unterschied zu 3a umfasst der Verkehrsknoten 1 keine Induktionsschleifen D1, D2, D3, D4. Während für den in 3a dargestellte Verkehrsknoten 1 eine zeitlückenbasierte Steuerung der Signalgruppen SG1, ..., SG4 der Signalanlage durchgeführt werden kann, kann für den in 3b dargestellte Verkehrsknoten 1 beispielsweise eine Festzeit-Steuerung der Signalgruppen SG1, ..., SG4 der Signalanlage durchgeführt werden.
Das in 1 dargestellte Verfahren wurde für den in 3a dargestellten Verkehrsknoten 1 simuliert. Ebenso wurde das in 2 dargestellte Verfahren für den in 3b dargestellten Verkehrsknoten 1 simuliert.
Für diese Simulationen wurden die erste Signalgruppe und die dritte Signalgruppe SG1, SG3 gemeinsam, also zeitgleich, in einen Freigabe-Zustand sowie in einen Sperren-Zustand versetzt. Somit wurden Freigabe-Zustände und Sperren-Zustände der ersten und der dritten Signalgruppe SG1, SG3 simultan eingestellt. Ebenso wurden Freigabe-Zustände und Sperren-Zustände der zweiten und vierten Signalgruppe SG2, SG4 simultan eingestellt. Weiter wurde angenommen, dass Abbiegeverbot besteht.
Weiter wurden die Simulationen durchgeführt, indem Fahrzeuge entsprechend einer Poisson-Verteilung in die ersten, zuführenden Spuren S11, ..., S14 emittiert wurden, wobei für die zuführenden Fahrspuren S11, S13 der ersten und dritten Zufahrt Z1, Z3 eine Fahrzeuganzahl zwischen 800 und 1.200 Fahrzeugen pro Stunden eingestellt wurde. Die Fahrzeuganzahl in den ersten, zuführenden Spuren S12, S14 der zweiten und vierten Zufahrt Z2, Z4 wurde auf 400 Fahrzeuge pro Stunde eingestellt.
Weiter wurden verschiedene Anteile von FCD-Fahrzeugen an der Gesamtzahl von Fahrzeugen in den entsprechenden Verkehrsströmen, insbesondere den Verkehrsströmen in den zuführenden Spuren S11, S13 der ersten und dritten Zufahrt Z1, Z3 eingestellt.
Weiter wurde eingestellt, dass eine minimale Freigabezeit 15 s beträgt. Eine maximale Freigabezeit g_max für die Freigabe-Zustände der ersten und dritten Signalgruppe SG1, SG3 wurde auf einen Standardwert von 30 s eingestellt.
Entsprechend den in 1 und 2 dargestellten Verfahren konnte diese maximale Freigabezeit g_max um ein Inkrement von 20 s erhöht werden, wenn ermittelt wurde, dass der Rückstau in die entsprechenden Rückstaubereiche RSB1, RSB3 hineinreichte.
Die maximale Freigabezeit g_max der Freigabe-Zustände der zweiten und vierten Signalgruppe SG2, SG4 lag für die Simulation bei 20 s und war unveränderlich.
In 4a ist schematisch eine Reduktion einer mittleren Verlustzeit der Fahrzeuge beim Passieren der Signalgruppen SG1, ..., SG4 des in 3a dargestellten Verkehrsknotens 1 dargestellt, wenn die Signalanlage mit dem in 1 dargestellten Verfahren gesteuert wurde, wobei diese Gewinne in Sekunden dargestellt sind.
In 4b ist schematisch eine Reduktion einer mittleren Verlustzeit der Fahrzeuge beim Passieren der Signalgruppen SG1, ..., SG4 des in 3a dargestellten Verkehrsknotens 1 dargestellt, wobei diese Gewinne relativ zu dem nachfolgend noch näher erläuterten Vergleichsmaßstab dargestellt sind.
In 5a ist entsprechend schematisch eine Reduktion einer mittleren Verlustzeit der Fahrzeuge beim Passieren der Signalgruppen SG1, ..., SG4 des in 3b dargestellten Verkehrsknotens 1 dargestellt, wenn die Signalanlage mit dem in 2 dargestellten Verfahren gesteuert wurde, wobei diese Gewinne in Sekunden dargestellt sind. In 5b ist schematisch eine Reduktion einer mittleren Verlustzeit der Fahrzeuge beim Passieren der Signalgruppen SG1, ..., SG4 des in 3b dargestellten Verkehrsknotens 1 dargestellt, wobei diese Gewinne relativ zu dem nachfolgend noch näher erläuterten Vergleichsmaßstab dargestellt sind.
In den 4a und 5a verdeutlicht ein schwarz gefüllter Bereich hierbei einen Gewinn im Bereich von 15 Sekunden bis 25 Sekunden. Ein schraffierter Bereich verdeutlicht hierbei einen Gewinn im Bereich von 5 Sekunden bis 15 Sekunden. Ein ungefüllter und unschraffierter Bereich verdeutlicht hierbei einen Gewinn im Bereich von -5 Sekunden bis 5 Sekunden. In den 4b und 5b verdeutlicht ein schwarz gefüllter Bereich hierbei einen Gewinn im Bereich von 35 Prozent bis 50 Prozent. Ein gepunkteter Bereich verdeutlicht hierbei einen Gewinn im Bereich von 20 Prozent bis 35 Prozent. Ein schraffierter Bereich verdeutlicht hierbei einen Gewinn im Bereich von 5 Prozent bis 20 Prozent. Ein ungefüllter und unschraffierter Bereich verdeutlicht hierbei einen Gewinn im Bereich von -10 Prozent bis 10 Prozent. Es ist zu beachten, dass die Darstellung durch verschieden gefärbte bzw. schraffierte Bereiche hierbei sehr schematisch ist.
Auf einer Abszisse ist ein Anteil von FCD-Fahrzeugen (FCD-Anteil), der auch als Erfassungsrate bezeichnet wird an der Menge der durch die Signalanlage gesteuerten Verkehrsströme dargestellt, wobei dieser Anteil von 0 % bis 10 % reicht. Auf einer Ordinate ist die Anzahl der Fahrzeuge pro Stunde in den ersten, zuführenden Fahrspuren S11, S13 der ersten und dritten Zufahrt Z1, Z3 dargestellt, die von 800 Fahrzeugen pro Stunde bis 1.200 Fahrzeugen pro Stunde reicht.
Vergleichsmaßstab für die Ergebnisse in 4a und 4b sind die Verlustzeiten von Fahrzeugen bei einer Zeitlückensteuerung gemäß dem Stand der Technik, also bei einer Steuerung der Signalanlage ohne die FCD-basierte Bestimmung der Rückstauinformation sowie die darauf basierende Veränderung der maximalen Freigabezeit g_max, mit anderen Worten also ohne die in 1 dargestellten zweiten Schritt S2, dritten Schritt S3, sechsten Schritt S6, Einstellschritt ES.
Vergleichsmaßstab für die Ergebnisse in 5a und 5b sind die Verlustzeiten von Fahrzeugen bei einer Festzeitsteuerung gemäß dem Stand der Technik, also bei einer Steuerung der Signalanlage ohne die FCD-basierte Bestimmung der Rückstauinformation sowie die darauf basierende Veränderung der maximalen Freigabezeit g_max, mit anderen Worten also ohne die in 2 dargestellten zweiten Schritt S2, dritten Schritt S3, sechsten Schritt S6, Einstellschritt ES.
Es ist in 4a und 4b ersichtlich, dass bereits mit sehr geringen FCD-Anteilen positive Effekte erzielbar sind. Beispielsweise kann bei einer Verkehrsnachfrage von 1.100 Fahrzeugen pro Stunde und einem Anteil von nur 1 % von FCD-Fahrzeugen bereits ein Gewinn von 5 s bzw. 9 % Verlustzeit pro Fahrzeug erzielt werden. Bei der gleichen Verkehrsnachfrage und einem Anteil von FCD-Fahrzeugen von 10 %, die in Großstädten heute durchaus gängig ist, liegt die Reduktion der mittleren Verlustzeit bei 36 % bzw. bei 19 s.
Entsprechend kann bei den in 5a und 5b dargestellten Ergebnissen festgestellt werden, dass gegenüber einer klassischen Festzeitsteuerung insbesondere eine maximale Reduktion von 38 % bzw. 21 s Verlustzeit pro Fahrzeug möglich ist.
6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung einer Signalanlage. Hierbei werden in einem ersten Schritt S1 Fahrzeugdaten, insbesondere FCD, empfangen und ausgewertet. In einem zweiten Schritt S2 werden in Abhängigkeit dieser empfangenen Fahrzeugdaten Rückstauinformationen bestimmt. In einem dritten Schritt S3 wird in Abhängigkeit der Rückstauinformationen die Steuerung der Signalanlage, insbesondere von deren Signalgruppen SG1, SG2, SG3, SG4 (siehe z.B. 3a) durchgeführt.
In 7 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 2 zur Steuerung einer Signalanlage dargestellt. Die Vorrichtung 2 umfasst eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 3 sowie eine Empfangseinrichtung 4 zum Empfangen von Fahrzeugdaten, insbesondere FCD. Schematisch dargestellt ist ein FCD-Fahrzeug, welches Fahrzeugdaten, insbesondere Positionsinformationen und Zeitinformationen, erzeugen und z.B. über eine Antenne aussenden kann. Weiter dargestellt sind Signalgruppen SG1, SG2, SG3, SG4, deren Zustände durch die Auswerte- und Steuereinrichtung gesteuert werden können. Hierzu sind die Signalgruppe SG1, ..., SG4 signal- und/oder datentechnisch mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung 3 verbunden. Weiter ist die Empfangseinrichtung 4 signal- und/oder datentechnisch mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung verbunden. Die Signalanlage, insbesondere deren Signalgruppen SG1, ..., SG4, können Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sein.
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 102012220094 B3 [0009]
DE 102009033431 A1 [0010]
DE 102015202434 A1 [0011, 0048]
DE 102004039854 A1 [0012]
DE 102015215605 A1 [0013]

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Signalanlage, wobei mindestens eine Signalgruppe (SG1,...,SG4) der Signalanlage mindestens einen Verkehrsstroms steuert, wobei eine Rückstauinformation des Verkehrsstroms bestimmt wird, wobei der Verkehrsstrom in Abhängigkeit der Rückstauinformation gesteuert wird, wobei die Rückstauinformation in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten (FCD) bestimmt wird, wobei Fahrzeugdaten (FCD) im Fahrzeug erzeugte Daten sind, wobei mindestens ein Steuerparameter zur Steuerung des Verkehrsstroms in Abhängigkeit der Rückstauinformation eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuerparameter mindestens eine maximale Freigabezeit (g_max) verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstauinformation in Abhängigkeit von Positionsinformationen über eine Fahrzeugposition bestimmt wird, wobei die Fahrzeugdaten (FCD) die Positionsinformationen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verkehrsstrom ein vorbestimmter Verkehrsbereich zugeordnet ist, wobei die Rückstauinformation in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten (FCD) bestimmt wird, die von Fahrzeugen in diesem Verkehrsbereich erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstauinformation nur in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten (FCD) bestimmt wird, die während eines gesperrten Zustands des Verkehrsstroms von Fahrzeugen erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstauinformation nur in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten (FCD) bestimmt wird, die von Fahrzeugen in einem stehenden Zustand oder in einem quasi-stehenden Zustand erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verkehrsstrom durch eine Festzeitsteuerung gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verkehrsstrom durch eine verkehrsabhängige Steuerung gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Verkehrsstrom ein vorbestimmter Rückstaubereich (RSB1, RSB3) zugeordnet ist, wobei der Verkehrsstrom nur dann in Abhängigkeit der Rückstauinformation gesteuert wird, wenn sich mindestens ein Fahrzeug in dem Rückstaubereich (RSB1, RSB3) befindet.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Größe und/oder Lage des Rückstaubereichs (RSB1, RSB3) zeitlich verändert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verkehrsstrom in Abhängigkeit einer Rückstaulängeninformation gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstauinformation zeitlich vor oder zum Beginn einer Freigabe des Verkehrsstroms bestimmt wird, wobei der folgende Freigabezustand in Abhängigkeit der Rückstauinformation gesteuert wird.
Vorrichtung zur Steuerung einer Signalanlage, wobei die Signalanlage mindestens eine Signalgruppe (SG1,..., SG4) zur Steuerung mindestens eines Verkehrsstroms, umfassend mindestens eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (3) und mindestens eine Empfangseinrichtung (3) zum Empfang von Fahrzeugdaten (FCD) umfasst, wobei mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung (3) eine Rückstauinformation des Verkehrsstroms bestimmbar ist, wobei der Verkehrsstrom durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung (3) in Abhängigkeit der Rückstauinformation steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstauinformation in Abhängigkeit von durch die Empfangseinrichtung (4) empfangenen Fahrzeugdaten (FCD) bestimmbar ist, wobei Fahrzeugdaten (FCD) im Fahrzeug erzeugte Daten sind.