DE102019127307A1

DE102019127307A1 - Verfahren zum Betrieb eines Verkehrssteuerungssystems und Verkehrssteuerungssystem

Info

Publication number: DE102019127307A1
Application number: DE102019127307.2A
Authority: DE
Inventors: Franz Lankes
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2021-04-15

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Verkehrssteuerungssystems angegeben, wobei das Verkehrssteuerungssystem (2) einen Zentralcomputer (6) aufweist sowie zumindest eine Signalanlage (8), welche mit dem Zentralcomputer (6) verbunden ist und von diesem gesteuert wird, zur Leitung von mehreren Verkehrsströmen (10, 12), wobei ein erster der Verkehrsströme (10) ein oder mehrere Fahrzeuge (14, 16) enthält, aus welchen der Zentralcomputer (6) eine oder mehrere Fahrzeuggruppen (G1, G2, G3) mit jeweils aufeinanderfolgenden Fahrzeugen (14, 16) bildet, wobei jedes der Fahrzeuge (14, 16) eine Masse aufweist und diese an den Zentralcomputer (6) übermittelt, wobei der Zentralcomputer (6) für eine jeweilige Fahrzeuggruppe (G1, G2, G3) anhand der Massen einen Energiebedarf ermittelt, welcher zum Abbremsen und Beschleunigen benötigt wird, falls einem zweiten der Verkehrsströme (12) gegenüber der jeweiligen Fahrzeuggruppe (G1, G2, G3) ein Vorrang gewährt wird, wobei der Zentralcomputer (6) die Signalanlage (8) derart steuert, dass einer jeweiligen Fahrzeuggruppe (G1, G2, G3) gegenüber dem zweiten Verkehrsstrom (12) ein Vorrang gewährt wird, falls deren Energiebedarf einen Schwellwert überschreitet. Weiter wird ein entsprechendes Verkehrssteuerungssystem (2) angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Verkehrssteuerungssystems sowie ein entsprechendes Verkehrssteuerungssystem.
Ein Verkehrssteuerungssystem dient zur Leitung von Verkehrsströmen entlang von Verkehrswegen. Ein jeweiliger Verkehrsstrom umfasst eine Anzahl von Verkehrsteilnehmer, beispielsweise Fahrzeuge, Radfahrer, Fußgänger oder eine Kombination hiervon. Ein Verkehrsweg ist beispielsweise eine Straße, ein Radweg oder ein Fußweg. Da sich Verkehrswege regelmäßig kreuzen ist es sinnvoll, die jeweiligen Verkehrsströme entlang der sich kreuzenden Verkehrswege geeignet zu leiten, um Kollisionen und Schäden zu verhindern. Hierzu werden regelmäßig Signalanlagen verwendet, welche umschaltbar sind, sodass einem der Verkehrsströme gegenüber anderen Verkehrsströmen Vorrang gewährt werden kann. Ein Beispiel für solche Signalanlagen sind Ampeln, welche regelmäßig an Kreuzungen die dort sich kreuzenden Verkehrsströme leiten, indem wiederkehrend bestimmte Verkehrsströme durchgelassen werden, während andere Verkehrsströme angehalten werden.
Die einzelnen Verkehrsteilnehmer benötigen zum Anhalten und Beschleunigen eine entsprechende Energie, sodass aufgrund der Steuerung der Signalanlage ein bestimmter Energiebedarf entsteht. Das Anhalten eines Verkehrsstroms zugunsten eines anderen Verkehrsstroms führt also zu einem Energie- oder Kraftstoffverbrauch und damit zu einer entsprechenden Umweltbelastung. Speziell Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor weisen beim wiederholten Anhalten und Anfahren einen erhöhten CO2-Ausstoss auf. Aber auch Elektrofahrzeuge benötigen zum Beschleunigen zusätzliche Energie.
In der TW 2010 17 594 A ist eine Ampelschaltung beschrieben, welche abhängig von Anzahl und Geschwindigkeit von Fahrzeugen geschaltet wird. Dabei sollen unnötige Wartezeiten vermieden werden und Notfallfahrzeuge priorisiert werden.
In der DE 296 08 181 U1 wird ein Erkennungssystem beschrieben, bei welchem eine Druckmesseinrichtung so ausgelegt ist, dass ein Transportfahrzeug mit einer Achslast größer als 1,5 t ein Signal auslöst, wodurch eine Ampelanlage in eine Grünphase geschaltet wird. Besonders an steilen Steigungen wird ein Transportschwerlastfahrzeug ohne Halt vor Ampelanlagen weiterfahren gelassen.
Die DE 10 2017 204 535 A1 beschreibt ein Verfahren, bei welchem Gewichtsdaten eines momentanen Fahrzeuggewichts eines Fahrzeugs ermittelt werden und die ermittelten Gewichtsdaten sowie Positionsdaten an einen Zentralrechner übermittelt werden. In einer digitalen Karten werden die Gewichtsdaten gespeichert oder angezeigt. Damit kann eine Karte der Gewichtsbelastung von Verkehrswegen erstellt werden und auf einen Instandhaltungsbedarf geschlossen werden.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, den Energieverbrauch beim Leiten von Verkehrsströmen zu reduzieren und dadurch die Umweltbelastung durch Verkehrsteilnehmer zu senken. Hierzu sollen ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Verkehrssteuerungssystem sowie ein entsprechendes Verkehrssteuerungssystem angegeben werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verkehrssteuerungssystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren gelten sinngemäß auch für das Verkehrssteuerungssystem und umgekehrt. Sofern nachfolgend Verfahrensschritte beschrieben werden, ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen für das Verkehrssteuerungssystem insbesondere dadurch, dass dieses ausgebildet ist, einen oder mehrere dieser Verfahrensschritte auszuführen.
Das Verfahren dient zum Betrieb eines Verkehrssteuerungssystems. Das Verkehrssteuerungssystem erstreckt sich vorzugsweise über mehrere Verkehrswege, besonders bevorzugt über eine gesamte Stadt oder Region, d.h. typischerweise über mehrere Quadratkilometer, und ist dann ein globales Verkehrssteuerungssystem. Grundsätzlich denkbar und ebenfalls geeignet ist aber auch ein lediglich lokales Verkehrssteuerungssystem, welches sich in einem Minimalbeispiel auf eine einzelne Kreuzung mehrerer Verkehrswege beschränkt oder auf einen Straßenzug mit mehreren aufeinanderfolgenden Kreuzungen durch weitere Straßen.
Das Verkehrssteuerungssystem weist einen Zentralcomputer auf sowie zumindest eine Signalanlage, welche mit dem Zentralcomputer verbunden ist und von diesem gesteuert wird, zur Leitung von mehreren Verkehrsströmen. Die Signalanlage ist geeigneterweise eine Ampel. Die Verkehrsströme bewegen sich entlang mehrerer Verkehrswege. Die Verkehrswege an sich sind vorzugsweise nicht Teil des Verkehrssteuerungssystems. Sämtliche Verkehrswege bilden ein Verkehrsnetz, sämtliche Verkehrsströme bilden einen Verkehr im Verkehrsnetz. Ein jeweiliger Verkehrsstrom enthält wenigstens einen, typischerweise jedoch mehrere Verkehrsteilnehmer, beispielsweise Fahrzeuge, Radfahrer, Fußgänger oder eine Kombination hiervon. Entlang eines Verkehrswegs bewegen sich ein oder mehrere Verkehrsströme. Ein jeweiliger Verkehrsstrom wird jeweils durch solche Verkehrsteilnehmer gebildet, welche sich hintereinander und dabei insbesondere auch in gleicher Richtung bewegen.
Ein erster der Verkehrsströme enthält ein oder mehrere Fahrzeuge, aus welchen der Zentralcomputer eine oder mehrere Fahrzeuggruppen mit jeweils aufeinanderfolgenden Fahrzeugen bildet. Die Fahrzeuge werden demnach vom Zentralcomputer zu Fahrzeuggruppen zusammengefasst und gruppiert.
Die Fahrzeuggruppen werden dabei derart gebildet, dass sämtliche Fahrzeuge einer Fahrzeuggruppe aufeinanderfolgen, sodass eine jeweilige Fahrzeuggruppe also zusammenhängend ist deren Fahrzeuge gerade nicht durch andere Fahrzeuge getrennt sind. Eine Fahrzeuggruppe ist demnach ein zusammenhängender Block von aufeinanderfolgenden Fahrzeugen. Diese Ausführungen gelten analog auch allgemein für Gruppen von Verkehrsteilnehmern, welche dabei auch nicht zwingend gleichartig sein müssen.
Jedes der Fahrzeuge weist eine Masse auf und übermittelt diese an den Zentralcomputer. Unter „Masse“ wird „Gewicht“ verstanden. Üblicherweise weisen LKW, d.h. Lastkraftwagen, eine höhere Masse auf als PKW, d.h. Personenkraftwagen, welche wiederum üblicherweise eine höhere Masse aufweisen als Fußgänger oder Radfahrer. Die Masse ist entweder die bloße Masse des Fahrzeugs oder die Masse des Fahrzeugs inklusive einer zusätzlichen Beladung. Die Masse ist entweder konkret gemessen oder ein Richtwert, z.B. aus der Fahrzeugspezifikation. Welche Masse konkret verwendet wird oder wie diese bestimmt wird, ist zunächst nicht relevant, wesentlich ist vielmehr, dass ein Maß zur Verfügung steht, welches angibt, wie schwer das Fahrzeug in etwa ist.
Ein jeweiliges Fahrzeug gehört in einer geeigneten Ausgestaltung lediglich einer einzelnen Fahrzeuggruppe an, sodass mehrere Fahrzeuggruppen also nicht überlappen, sondern scharf voneinander abgegrenzt sind. Alternativ gehört ein jeweiliges Fahrzeug in einer ebenfalls geeigneten Ausgestaltung mehreren Fahrzeuggruppen an, insbesondere zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeuggruppen, auf welche das Fahrzeug anteilig aufgeteilt ist. Die Masse des Fahrzeugs wird also auf zwei Fahrzeuggruppen aufgeteilt, z.B. 10 % der Masse zu einer Fahrzeuggruppe und die verbleibenden 90 % zu einer anderen Fahrzeuggruppe. Auch diese Ausführungen gelten analog allgemein für Gruppen von Verkehrsteilnehmern, welche auch nicht zwingend gleichartig sein müssen.
Zur Übermittlung der Masse weist ein jeweiliges Fahrzeug eine Kommunikationsschnittstelle auf, über welche das Fahrzeug mit einer entsprechenden Kommunikationsschnittstelle des Zentralcomputers verbindbar ist und zweckmäßigerweise auch tatsächlich verbunden ist. Beispielsweise sind sowohl der Zentralcomputer als auch die Fahrzeuge zum Datenaustausch jeweils an ein gemeinsames Netzwerk angeschlossen, z.B. an das Internet oder an ein Mobilfunknetz.
Der Zentralcomputer ermittelt für eine jeweilige Fahrzeuggruppe anhand der Massen der Fahrzeuge ebenjener Fahrzeuggruppe einen Energiebedarf, welcher zum Anhalten und Anfahren, d.h. allgemein zum Beschleunigen, benötigt wird, falls einem zweiten der Verkehrsströme gegenüber der jeweiligen Fahrzeuggruppe ein Vorrang gewährt wird. Mit anderen Worten: der Zentralcomputer ermittelt den voraussichtlichen Energiebedarf, welchen die Fahrzeuge zum Anhalten und Anfahren in Summe benötigen, für den Fall dass die Signalanlage derart angesteuert wird, dass die Fahrzeuggruppe zugunsten anderer Verkehrsteilnehmer angehalten wird. Dieser Energiebedarf ist abhängig von den Massen der Fahrzeuge, welche in Summe eine Gesamtmasse der Fahrzeuggruppe ergeben. Wie der Energiebedarf im Detail errechnet wird, ist zunächst von untergeordneter Bedeutung. Relevant ist vielmehr, dass der voraussichtliche Energiebedarf vom Zentralrechner zumindest grob quantifiziert wird. Hierzu sind die Massen der Fahrzeuge zunächst ausreichend. Zweckmäßigerweise werden jedoch noch weitere Parameter berücksichtigt.
Der Zentralcomputer steuert nun die Signalanlage derart, dass einer jeweiligen Fahrzeuggruppe gegenüber dem zweiten Verkehrsstrom ein Vorrang gewährt wird, falls deren Energiebedarf einen Schwellwert überschreitet. Der Vorrang wird also abhängig vom Energiebedarf der Fahrzeuggruppe zum Beschleunigen der Fahrzeuge gewährt, d.h. dem Energiebedarf beim Anhalten und beim darauffolgenden Anfahren. Der Energiebedarf, welcher vom Zentralcomputer ermittelt wurde, wird mit einem Schwellwert verglichen, sodass schweren Fahrzeuggruppen eher Vorrang gewährt wird als leichten Fahrzeuggruppen. Der Schwellwert ist in einer Ausgestaltung fest vorgegeben, in einer anderen Ausgestaltung ist der Schwellwert veränderlich und wird vorzugsweise dynamisch angepasst.
Die Signalanlage ist zweckmäßigerweise für jeden der Verkehrsströme zwischen einer Haltephase (d.h. „Rotphase“) und einer Durchlassphase (d.h. „Grünphase“) umschaltbar. In einer geeigneten Ausgestaltung gewährt dann der Zentralcomputer einem der Verkehrsströme dadurch Vorrang, dass die Signalanlage für diesen Verkehrsstrom in die Durchlassphase geschaltet wird und für den anderen Verkehrsstrom in die Haltephase.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass massereiche Fahrzeuggruppen im Verkehr bevorzugt werden und Vorrang vor massearmen Verkehrsteilnehmern erhalten. Dadurch wird ein energieintensives Beschleunigen von Fahrzeugen hoher Masse vermieden. Das Verkehrssteuerungssystem priorisiert somit solche Fahrzeuge, welche zum Anhalten und Anfahren einen höheren Energiebedarf haben als andere Verkehrsteilnehmer. Schwere Fahrzeuge mit hoher Masse und entsprechend hohem Energiebedarf sind insbesondere LKW, Transporter, Busse, SUV, Fahrzeuge mit Anhänger und dergleichen. Solche Fahrzeuge verbrauchen beim wiederholten Beschleunigen deutlich mehr Energie, z.B. Kraftstoff, und erzeugen entsprechend mehr CO2 als demgegenüber leichtere Fahrzeuge. Verkehrsteilnehmer mit geringem CO2-Ausstoß und insbesondere auch mit geringer Masse und entsprechend geringem Energiebedarf sind beispielsweise Fußgänger, Radfahrer, Motorräder, PKW und dergleichen. Solche Verkehrsteilnehmer werden entsprechend angehalten, um schwerere Fahrzeuge passieren zu lassen. Dadurch wird in der Gesamtbetrachtung vorteilhaft Energie eingespart und der Ausstoß von CO2 reduziert. Dabei steht vorliegend der Energieverbrauch aller Verkehrsteilnehmer insgesamt im Vordergrund und nicht der individuelle Energieverbrauch eines einzelnen Verkehrssteilnehmers. Der Zentralcomputer steuert demnach die Signalanlage derart an, dass der Energieverbrauch insgesamt minimiert wird, wohingegen sich dabei der Energieverbrauch eines einzelnen Verkehrsteilnehmers unter Umständen erhöhen kann.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich insbesondere daraus, dass schwere Fahrzeuge üblicherweise auch längere Zeiten und Wege zum Beschleunigen benötigen als im Vergleich dazu leichtere Fahrzeuge, sodass sich durch die Priorisierung der schwereren Fahrzeuge auch der Verkehrsfluss im Verkehrsnetz entsprechend verbessert. In der Gesamtbetrachtung werden die Verkehrsteilnehmer deutlich mehr in konstanter Bewegung gehalten und müssen weniger häufig beschleunigen, sodass sich ein gleichmäßigerer Verkehrsfluss ergibt.
Ein Kerngedanke der Erfindung ist insbesondere die Berücksichtigung der Masse der Verkehrsteilnehmer und der sich daraus beim Beschleunigen ergebende Energiebedarf. Die Massen stellen Fahrzeugdaten dar, welche der Zentralcomputer empfängt und verarbeitet, um den Energiebedarf zu ermitteln. Der Energiebedarf ist dabei nicht zwingend der Energiebedarf jedes einzelnen Fahrzeugs, sondern ergibt sich vielmehr aus einer Gesamtbetrachtung derjenigen Fahrzeuge, welche durch eine Steuerung der Signalanlage unmittelbar betroffen sind. Mit anderen Worten: der Zentralcomputer berücksichtigt diejenigen Fahrzeuge, welche ihre Beschleunigung voraussichtlich ändern müssten, wenn die Signalanlage derart angesteuert wird, dass einem anderen Verkehrsstrom Vorrang gewährt wird. Diese Fahrzeuge werden zu eine Fahrzeuggruppe zusammengefasst und deren Massen gemeinsam berücksichtigt, um einen Energiebedarf der Fahrzeuggruppe insgesamt zu ermitteln.
Da die Fahrzeuge selbst speziell ihre Massen und allgemein deren Fahrzeugdaten an den Zentralrechner übermitteln ist das Verkehrssteuerungssystem vorteilhaft nicht auf zusätzlich Messstationen oder Sensoren entlang der Verkehrswege angewiesen, sodass auf solche zweckmäßigerweise verzichtet wird. Das Verkehrssteuerungssystem ist dadurch besonders einfach skalierbar und in großem Maßstab anwendbar. Desweiteren stehen dem Zentralcomputer die Fahrzeugdaten der Fahrzeuge typischerweise dauerhaft zur Verfügung und jedenfalls nicht erst dann, wenn sich ein Fahrzeug einer Signalanlage nähert.
Ein jeweiliges Fahrzeug weist zusätzlich zur Masse auch eine Position auf, d.h. befindet sich an einem bestimmten Ort. Vorzugsweise werden auch die Positionen der Fahrzeuge an den Zentralcomputer übermittelt. In einer Variante übermittelt jedes Fahrzeug selbst dessen Position an den Zentralcomputer, zweckmäßigerweise analog zur Masse und gemeinsam mit dieser im Rahmen einer Übermittlung von Fahrzeugdaten an den Zentralcomputer. Alternativ oder zusätzlich werden die Positionen der Fahrzeuge von Sensoren, z.B. Kameras, entlang der Verkehrswege gemessen und an den Zentralcomputer übermittelt. Der Zentralcomputer bestimmt anhand der Positionen, welche Fahrzeuge für die Ermittlung des Energiebedarfs relevant sind, d.h. welche Fahrzeuge sich in räumlicher Nähe zueinander sowie in räumlicher Nähe zur Signalanlage befinden. Unter „räumlicher Nähe“ wird dabei verstanden, dass ein jeweiliges Fahrzeug dessen Beschleunigung in Reaktion auf eine Steuerung der Signalanlage oder eine Beschleunigung eines anderen Fahrzeugs anpassen muss, um sich verkehrsregelkonform zu verhalten. Die Position wird somit zweckmäßigerweise vom Zentralcomputer dazu verwendet, eine oder mehrere Fahrzeuggruppen zu bilden und dabei die Fahrzeuge abhängig von deren Position und speziell abhängig von deren räumlicher Nähe zu gruppieren, d.h. einer jeweiligen Fahrzeuggruppe zuzuordnen.
Das erfindungsgemäße Konzept der Berücksichtigung der Massen von Verkehrsteilnehmern bei der Steuerung eines Verkehrssteuerungssystem wird nachfolgend anhand zweier beispielhafter Situationen veranschaulicht. Die geschilderten Situationen stellen jeweils bevorzugte Anwendungsfälle dar, das erfindungsgemäße Konzept ist an sich jedoch allgemeiner und auf eine Vielzahl an anderen Situationen vorteilhaft anwendbar. So wird vorliegend beispielsweise vereinfachend davon ausgegangen, dass lediglich zwei Verkehrsströme vorliegen, welche sich kreuzen und welche mittels einer einzelnen Signalanlage geleitet werden, welche an einer Kreuzung der beiden Verkehrswege positioniert ist, um je nach Bedarf einem der beiden Verkehrsströme gegenüber dem anderen Verkehrsstrom einen Vorrang zu gewähren. Die Erfindung ist jedoch auch in größerem Maßstab anwendbar auf ein Verkehrssteuerungssystem mit einer Vielzahl an Signalanlagen zur Leitung einer Vielzahl an Verkehrsströmen, welche sich gegenseitig kreuzend oder überschneidend entlang einer Vielzahl von Verkehrswegen bewegen.
Eine besonders einfache Situation ist ein Fußgängerübergang über eine Straße. In dieser Situation bewegen sich Fußgänger und gegebenenfalls auch Radfahrer oder ähnliche Verkehrsteilnehmer entlang eines Fußwegs und bilden dadurch einen ersten Verkehrsstrom, welcher auch als Fußgängerstrom bezeichnet wird. Der Fußweg kreuzt eine Straße, entlang welcher sich Fahrzeuge, z.B. PKW, LKW, Motorräder, Busse und dergleichen bewegen und dadurch einen zweiten Verkehrsstrom bilden, welcher auch als Fahrzeugstrom bezeichnet wird. Zur Leitung der beiden Verkehrsströme, d.h. zum Anhalten des einen Verkehrsstroms und Durchlassen des anderen Verkehrsstroms, wird eine Signalanlage verwendet, z.B. eine Ampel, welche vom Zentralcomputer angesteuert wird. In einer Ausgestaltung ist die Ampel eine Bedarfsampel, welche durch einen Verkehrsteilnehmer des Fußgängerstroms betätigbar ist, um einen Vorrang des Fußgängerstroms zu erzwingen und dabei den Fahrzeugstrom anzuhalten. Der Zentralcomputer erkennt nun, dass ein Fußgänger die Straße überqueren möchte, z.B. mittels einer Kamera oder anhand eines Anforderungssignals, welches der Fußgänger durch ein Betätigen der Signalanlage erzeugt. Der Zentralcomputer ermittelt daraufhin, welche Fahrzeuge des Fahrzeugstroms deren Beschleunigung ändern müssten, wenn eine Haltephase eingefügt würde, um dem Fußgänger Vorrang zu gewähren. Diese Fahrzeuge werden zu einer Fahrzeuggruppe zusammengefasst. Anhand der Massen der Fahrzeuge der Fahrzeuggruppe ermittelt nun der Zentralcomputer, welcher Energiebedarf für die Fahrzeuggruppe entsteht, falls dem Fußgänger Vorrang gewährt wird. Überschreitet dieser Energiebedarf einen bestimmten Schwellwert, wird dem Fußgänger der Vorrang verweigert, andernfalls wird dem Fußgänger Vorrang gewährt. Nach einem Passieren der Fahrzeuggruppe wird dann der Fußgänger durchgelassen. Beispielsweise ist der Schwellwert derart vorgegeben, dass eine Fahrzeuggruppe mit einer Gesamtmasse von 3 t oder mehr durchgelassen wird, sodass also einem LKW sowie Fahrzeuggruppen mit mehreren PKW Vorrang gegenüber dem Fußgänger gewährt wird, bei einem einzelnen PKW oder Motorrad, jedoch dem Fußgänger Vorrang gewährt wird. Für den Fußgänger entsteht dabei gegebenenfalls eine geringfügige zeitliche Verzögerung, für die Fahrzeuggruppe ergibt sich jedoch ein deutlicher Vorteil hinsichtlich des Energieverbrauchs, da die Fahrzeuggruppe in Bewegung gehalten wird und ein Anhalten und Anfahren vermieden wird.
In einer anderen Situation kreuzen sich zwei Straßen, sodass zwei Verkehrsströme vorhanden sind, welche beide ein oder mehrere Fahrzeuge enthalten. Auch hier wird eine Signalanlage verwendet. Die Ausführungen zum Fußweg, welcher eine Straße kreuzt sind zunächst grundsätzlich analog anwendbar. Anstelle einer Bedarfsampel ist beispielsweise eine Intervallschaltung realisiert, bei welcher die Signalanlage periodisch zwischen Haltephasen und Durchlassphasen umschaltet, sodass abwechselnd jeweils einem der Verkehrsströme Vorrang gewährt wird. Die Dauer der Halte- und Durchlassphasen wird nun vom Zentralcomputer abhängig vom Energiebedarf dynamisch angepasst. Eine starre und unflexible Schaltung wird vermieden, vielmehr wird die Signalanlage derart bedarfsgerecht gesteuert, dass der Energieverbrauch durch Anhalten und Anfahren minimiert wird. Hierzu wird schwereren Fahrzeuggruppen Vorrang gewährt vor im Vergleich dazu leichteren Fahrzeuggruppen. Allgemein werden in dem Fall, dass mehrere Verkehrsströme jeweils Fahrzeuge enthalten, in jedem dieser Verkehrsströme vom Zentralcomputer entsprechende Fahrzeuggruppen gebildet und anhand deren Massen der jeweilige Energiebedarf ermittelt, sodass der Zentralcomputer dann eine Abwägung vornimmt, welcher Fahrzeuggruppe der Vorrang gewährt wird. Hierbei werden die Energiebedarfe der unterschiedlichen Verkehrsströme verglichen, sodass also der Energiebedarf einer Fahrzeuggruppe des einen Verkehrsstroms der Schwellwert ist, mit welchem der Energiebedarf einer Fahrzeuggruppe des anderen Verkehrsstroms verglichen wird.
Die Masse eines jeweiligen Fahrzeugs ist ein Parameter, welcher vom Zentralcomputer bei der Steuerung der Signalanlage berücksichtigt wird. Vorteilhafterweise werden dabei noch ein oder mehrere andere Parameter vom Zentralcomputer berücksichtigt. In einer geeigneten Ausgestaltung ermittelt der Zentralcomputer den Energiebedarf anhand der Masse der Fahrzeuge und berücksichtigt dabei zusätzlich einen oder mehrere der folgenden Parameter: eine Position eines jeweiligen Fahrzeugs, ein Navigationsziel eines jeweiligen Fahrzeugs, eine Navigationsroute eines jeweiligen Fahrzeugs, eine Beschleunigung eines jeweiligen Fahrzeugs, einen Bremsweg eines jeweiligen Fahrzeugs, eine Steilheit eines Verkehrswegs, entlang welchem sich die Fahrzeuge bewegen.
Eine allgemeine Berücksichtigung der Position eines jeweiligen Fahrzeugs wurde oben bereits genannt. Eine Berücksichtigung der Position ist auch speziell bei der Ermittlung des Energiebedarfs vorteilhaft. Beispielsweise wird anhand der Position der Abstand zur Signalanlage ermittelt und daraus dann ermittelt, wie stark ein Fahrzeug im Falle einer Haltephase seine Geschwindigkeit tatsächlich reduzieren muss, sodass der Energiebedarf entsprechend genauer ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich wird aus der Position eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs errechnet, welche gemeinsam mit der Masse verwendet wird, um den Energiebedarf besonders genau zu ermitteln. Grundsätzlich kann aber alternativ auch eine Standard- oder Durchschnittsgeschwindigkeit angenommen werden, sodass die Masse des Fahrzeugs an sich ausreichend ist, um zumindest einen groben Wert für den Energiebedarf zu ermitteln.
Vorteilhaft ist auch die Berücksichtigung des Navigationsziels oder der Navigationsroute eines jeweiligen Fahrzeugs, speziell im Zusammenhang mit einer Leitung von Verkehrsströmen in einer Stadt insgesamt oder in einer größeren Region, d.h. in einem Gebiet, welches deutlich größer ist als eine einzelne Kreuzung und welches eine Vielzahl an Verkehrswegen mit Kreuzungen umfasst. Der Zentralcomputer erlangt somit Kenntnis vom voraussichtlichen Verlauf der Verkehrsströme und berücksichtigt dies bei der Steuerung der Signalanlage oder Signalanlagen, mit dem Ziel, den Energiebedarf insgesamt zu minimieren.
Durch zusätzliche Berücksichtigung der Beschleunigung oder des Bremswegs eines jeweiligen Fahrzeugs wird die Ermittlung des Energiebedarfs durch den Zentralcomputer weiter verbessert und deutlich genauer.
Zweckmäßig ist auch eine Berücksichtigung der Steilheit eines Verkehrswegs, entlang welchem sich die Fahrzeuge bewegen. Mit anderen Worten: der Zentralcomputer berücksichtigt eine Topographie der Verkehrswege bei der Ermittlung des Energiebedarfs. Hierzu sind im Zentralcomputer z.B. Karten mit Höhenprofilen gespeichert. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass die Steilheit maßgeblich die Energie beeinflusst, welche ein Fahrzeug beim Beschleunigen benötigt. Bei entsprechend steilen Verkehrswegen wird beim Aufwärtsbeschleunigen mehr Energie benötigt, beim Abwärtsbeschleunigen weniger Energie.
Der Schwellwert, ab welchem einem anderen Verkehrsstrom Vorrang gewährt wird gegenüber der Fahrzeuggruppe, ist allgemein zunächst ein Entscheidungskriterium, welches speziell auf verschiedene Weise ausgestaltbar ist.
In einer geeigneten Ausgestaltung ist der Schwellwert fest vorgegeben. Beispielsweise ist der Schwellwert in einem Speicher des Zentralcomputers hinterlegt. Im Zusammenhang mit dem Fußweg, welcher eine Straße kreuzt wurde bereits ein konkretes Beispiel für einen festen Schwellwert genannt. Ein fester Schwellwert dient allgemein dazu, schwere Fahrzeuggruppen von leichten Fahrzeuggruppen auf einfache Weise zu unterscheiden. Ein fester Schwellwert weist insbesondere den Vorteil auf, dass eine Kenntnis des Energiebedarfs des anderen Verkehrsstroms nicht notwendig ist, um eine Entscheidung über den Vorrang zu treffen. Vielmehr ist die Kenntnis des Energiebedarfs der Fahrzeuggruppe ausreichend. Der Energiebedarf eines Fußgängers oder Radfahrers beim Warten an der Signalanlage muss daher nicht ermittelt werden. Vielmehr wird durch den Schwellwert einfach implizit angenommen, dass es energetisch vorteilhaft ist, Fahrzeuggruppen mit einem Energiebedarf durchzulassen, welcher den Schwellwert überschreitet.
In einer anderen geeigneten Ausgestaltung wird der Schwellwert dynamisch angepasst, insbesondere vom Zentralcomputer. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird der Schwellwert abhängig vom Fahrzeugtyp der Fahrzeuge dynamisch angepasst, indem der Schwellwert erhöht wird, je größer die durchschnittliche Masse der Fahrzeuge ist. Dadurch wird beispielsweise bei einem erhöhten Anteil an LKWs gegenüber PKWs im Verkehrsstrom der Schwellwert entsprechend angehoben und bei einem erhöhten Anteil von PKWs gegenüber LKWs entsprechend gesenkt.
In einer geeigneten Ausgestaltung ist der Schwellwert ein Energiebedarf des zweiten Verkehrsstroms, nämlich derjenige Energiebedarf, welcher zum Abbremsen und Beschleunigen des zweiten Verkehrsstroms benötigt wird, falls einer jeweiligen der Fahrzeuggruppen gegenüber dem zweiten Verkehrsstrom ein Vorrang gewährt wird. Demnach wird in dieser Ausgestaltung der Schwellwert dynamisch angepasst. Ein konkretes Anwendungsbeispiel wurde oben bereits beschrieben, nämlich die Situation mit zwei sich kreuzenden Straßen. Der Zentralcomputer steuert dann die Signalanlage allgemein derart, dass derjenigen Fahrzeuggruppe Vorrang gewährt wird, welche in einer Haltephase den höheren Energiebedarf hätte.
Die Gewährung von Vorrang alleinig anhand des Energiebedarfs kann unter Umständen zu Situationen führen, in welchen ein Verkehrsstrom dauerhaft angehalten wird, nämlich wenn ein anderer Verkehrsstrom eine sehr große Fahrzeuggruppe mit hohem Energiebedarf enthält oder durchgängig Fahrzeuggruppen mit hohem Energiebedarf. Zweckmäßigerweise wird daher sichergestellt, dass jedem von mehreren Verkehrsströmen von Zeit zu Zeit Vorrang gewährt wird, obwohl dies unter Umständen energetisch nicht optimal ist. In einer geeigneten Ausgestaltung wird hierzu einer jeweiligen der Fahrzeuggruppen des ersten Verkehrsstroms gegenüber dem zweiten Verkehrsstrom lediglich dann ein Vorrang gewährt, falls eine Wartezeit, welche sich dadurch für den zweiten Verkehrsstrom ergibt, unterhalb einer maximalen Wartezeit liegt. Dadurch ist gewährleistet, dass die Minimierung des Energiebedarfs durch entsprechende Steuerung der Signalanlage nicht zur dauerhaften Blockade einzelner Verkehrsströme führt. Die maximale Wartezeit beträgt beispielsweise zwischen 1 min und 3 min. Der Zentralcomputer ermittelt die Wartezeit beispielsweise anhand der Anzahl der Fahrzeuge in der Fahrzeuggruppe oder anhand der Position, der Geschwindigkeit oder ähnlicher Parameter der Fahrzeuge der Fahrzeuggruppe. Auch eine Kombination mehrerer Parameter ist geeignet. Geeignet ist auch eine Ausgestaltung, bei welcher der Fahrzeugstrom solange durchgelassen wird, bis die maximale Wartezeit erreicht wird, woraufhin der Fahrzeugstrom unterbrochen und gegebenenfalls die Fahrzeuggruppe sozusagen durchtrennt wird, um dem zweiten Verkehrsstrom zumindest kurzzeitig Vorrang zu gewähren.
Die Bildung einer Fahrzeuggruppe, d.h. das Zusammenfassen eines oder mehrerer Fahrzeuge zu einer Fahrzeuggruppe, erfolgt zweckmäßigerweise anhand der räumlichen Nähe der Fahrzeuge entweder zueinander oder zur Signalanlage oder beides. Grundsätzlich geeignet ist beispielsweise eine Ausgestaltung, bei welcher einfach sämtliche Fahrzeuge in einem bestimmten Bereich vor der Signalanlage zu einer Fahrzeuggruppe zusammengefasst werden, z.B. anhand eines Kamerabildes, welches diesen Bereich abdeckt. Besonders bevorzugt wird vorliegend jedoch die Position der Fahrzeuge verwendet, um die Fahrzeuge bereits weiter entfernt von der Signalanlage und vorteilhaft somit besonders früh zusammenzufassen und eine Fahrzeuggruppe zu bilden. Die Bildung von Fahrzeuggruppen wird also unabhängig von deren Annäherung an eine Signalanlage vorgenommen.
Die Bildung von Fahrzeuggruppen und somit auch eine Aufteilung mehrerer Fahrzeuge auf verschiedene Fahrzeuggruppen ist auf verschiedene Weisen möglich, von welchen einige nachfolgend erläutert werden.
In einer geeigneten Ausgestaltung bildet der Zentralcomputer die Fahrzeuggruppen dadurch, dass solche Fahrzeuge zusammengefasst werden, welche in einem jeweiligen Abstand aufeinanderfolgen, wobei der jeweilige Abstand geringer ist als ein Höchstabstand. Die Fahrzeuge werden also abhängig von deren räumlicher Nähe zueinander gruppiert. Sobald der Abstand zwischen zwei Fahrzeugen wenigstens dem Höchstabstand entspricht, ist die eine Fahrzeuggruppe beendet und mit dem nächsten Fahrzeug beginnt eine neue Fahrzeuggruppe. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, die Fahrzeuge in möglichst dicht zusammenhängende Blöcke aufzuteilen und dadurch räumlich entsprechend lokalisierte Masseblöcke zu bilden. Aufgrund des daraus resultierenden Abstands der diversen Fahrzeuggruppen ist deren Beschleunigung weitestgehend unabhängig voneinander, sodass diese zweckmäßig vom Zentralcomputer getrennt betrachtet werden. Die Abstände innerhalb der Fahrzeuggruppe sind nämlich geringer als die Abstände zu den benachbarten Fahrzeuggruppen, sodass die Beschleunigung eines einzelnen Fahrzeugs eher an diejenige von den übrigen Fahrzeugen der Fahrzeuggruppe angepasst werden muss und insofern hiervon mehr abhängig ist als von Fahrzeugen anderer Fahrzeuggruppen.
Bevorzugterweise wird der Höchstabstand insbesondere vom Zentralcomputer anhand einer Wartezeit ermittelt, welche bei einem Vorrang des zweiten Verkehrsstroms für den ersten Verkehrsstrom entsteht. Die Wartezeit entspricht typischerweise der Dauer einer Haltephase, welche durch entsprechende Steuerung der Signalanlage erzeugt wird. Ist der Abstand zweier Fahrzeuge gleich oder größer demjenigen Abstand, welchen das hintere Fahrzeug innerhalb der Wartezeit überwindet, dann führt die Haltephase nicht zu einer Verzögerung für dieses hintere Fahrzeug. Entsprechend ist es sinnvoll, hier eine Trennung zwischen zwei Fahrzeuggruppen vorzunehmen.
Alternativ oder zusätzlich zur Bildung von Fahrzeuggruppen anhand der Abstände der Fahrzeuge relativ zueinander bildet der Zentralcomputer in einer vorteilhaften Ausgestaltung die Fahrzeuggruppen dadurch, dass zwei aufeinanderfolgende Fahrzeuge, deren Massen sich wenigstens um einen vorgegebenen Faktor voneinander unterscheiden, unterschiedlichen Fahrzeuggruppen zugeordnet werden. Bei einem beispielhaften Faktor von 2 werden zwei aufeinanderfolgende Fahrzeuge also unterschiedlichen Fahrzeuggruppen zugeordnet, wenn das eine Fahrzeuge wenigstens doppelt so schwer ist wie das andere Fahrzeug. In einer bevorzugten Ausgestaltung liegt der Faktor im Bereich von 2 bis 5. Andere Faktoren sind jedoch je nach Anwendungsfall ebenfalls geeignet. Dadurch werden Ansammlungen von Fahrzeugen mit geringer Masse eher in mehrere Fahrzeuggruppen aufgeteilt, als Ansammlungen mit im Vergleich dazu schwereren Fahrzeugen.
Mehrere aufeinanderfolgende Fahrzeuge bilden eine Verteilung von Massen, mit einem Schwerpunkt, welcher vorzugsweise abgetrennt wird, insbesondere durch die vorgenannte Maßnahme. Insgesamt werden demnach Fahrzeuggruppen mit mitunter stark unterschiedlichen Gesamtmassen gebildet, von welchen dann z.B. in Kombination mit einem geeigneten Schwellwert, die schwereren durchgelassen werden, während die leichteren angehalten werden. In einer beispielhaften Situation bilden mehrere PKW gemeinsam mit einem LKW einen Verkehrsstrom. In dieser Situation soll nun dem LKW möglichst Vorrang vor anderen Verkehrsströmen gewährt werden, den PKW jedoch eher nicht. Im Idealfall bildet demnach der LKW alleine eine eigene, erste Fahrzeuggruppe und die vorausfahrenden sowie die nachfolgenden PWK jeweils eine zweite und eine dritte Fahrzeuggruppe. Dies ist bei einer Bildung von Fahrzeuggruppen über den Abstand der Fahrzeuge zueinander nicht notwendigerweise realisierbar. Die Aufteilung gemäß dem Verhältnis der Massen zueinander, d.h. dem oben beschriebenen Faktor, führt jedoch zum gewünschten Ergebnis, sodass der Zentralcomputer dann effektiv separat für den LKW den Energiebedarf ermittelt und diesem entsprechend abhängig vom Schwellwert Vorrang gewährt.
Zweckmäßigerweise wird bei der Bildung von Fahrzeuggruppen die jeweilige Geschwindigkeit der Fahrzeuge oder die jeweilige Beschleunigung der Fahrzeuge oder beides berücksichtigt. Die Gruppenbildung lässt sich dadurch weiter verbessern und die geeignete Zusammenfassung von Fahrzeugen wird genauer. Beispielsweise werden zwei aufeinanderfolgende Fahrzeuge unterschiedlichen Fahrzeuggruppen zugeordnet, falls das nachfolgende Fahrzeug langsamer fährt oder abbremst. In diesen Fällen wird anhand der Geschwindigkeit bzw. anhand der Beschleunigung erkannt, dass sich der der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug vergrößert, sodass eine Aufteilung in unterschiedliche Gruppen sinnvoll ist und auch vorgenommen wird. Die Unterscheidung erfolgt vorzugsweise anhand eines Faktors wie im Zusammenhang mit der Masse bereits beschrieben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Masse zumindest eines der Fahrzeuge eine Echtzeitmasse, welche der tatsächlichen Masse des Fahrzeugs entspricht. Die tatsächliche Masse des Fahrzeugs wird beispielsweise automatisch durch das Fahrzeug selbst ermittelt, beispielsweise als Achslast, welche mittels einer Wiegevorrichtung des Fahrzeugs gemessen wird. Alternativ oder zusätzlich wird die tatsächliche Masse von einem Nutzer bestimmt und in einen Bordcomputer des Fahrzeugs eingegeben. Die Berücksichtigung der Echtzeitmasse führt zu einer genaueren Ermittlung des Energiebedarfs und zu einer entsprechend optimierten Steuerung der Signalanlage. Auf ein Wiegen der Fahrzeuge durch eine Waage, welche in den Verkehrsweg integriert ist, wird vorzugsweise verzichtet, sodass eine Modifikation der Verkehrswege nicht notwendig ist. Alle wesentlichen Fahrzeugdaten zur Steuerung der Signalanlage werden direkt von den Fahrzeugen an den Zentralcomputer übertragen. Das Verkehrssteuerungssystem ist somit besonders einfach zu implementieren und einfach skalierbar.
Die Masse, welche ein jeweiliges Fahrzeug an den Zentralcomputer übermittelt, muss aber nicht zwingend die Echtzeitmasse sein, also die tatsächliche Masse, welche das Fahrzeug zu einem gegebenen Zeitpunkt aufweist. Vielmehr ist es grundsätzlich ausreichend, wenn ein Richtwert oder Standardwert für die Masse übermittelt wird, sodass der Zentralcomputer den Energiebedarf zumindest grob ermitteln kann. Die Masse wird entweder explizit als ein konkreter Gewichtswert übermittelt, z.B. 750 kg, 2 t oder 7,5 t, oder implizit durch eine Kennung, welche vom Zentralcomputer geeignet interpretiert wird. Die Kennung ist z.B. ein Fahrzeugtyp wie „LKW“, „SUV“, „Kleinwagen“ oder eine Gewichtsklasse, z.B. „leicht“, „mittel“, „schwer“. Beispielsweise entnimmt dann der Zentralcomputer anhand der Kennung aus einer Tabelle einen entsprechenden Wert für die Masse.
Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt (Datei oder Datenträger) enthaltend ein ausführbares Programm, das bei einer Installation auf einem Computer, welcher als ein Zentralcomputer mit zumindest einer Signalanlage verbunden ist, das Verfahren wie vorstehend beschrieben durchführt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

1 ein Verkehrssteuerungssystem,
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des Verkehrssteuerungssystems aus 1,
3 eine Variante des Verkehrssteuerungssystems aus 1,
4 eine weitere Variante des Verkehrssteuerungssystem aus 1,
5 eine Ausführungsform zur Bildung von Fahrzeuggruppen,
6 eine andere Ausführungsform zur Bildung von Fahrzeuggruppen.

Ein beispielhaftes Verkehrssteuerungssystem 2 ist ausschnittsweise in 1 gezeigt. Das Verkehrssteuerungssystem 2 erstreckt sich über mehrere Verkehrswege 4, von welchen in 1 zwei Straßen und vier Fußgängerwege gezeigt sind, welche sich verschiedentlich kreuzen. Das Verkehrssteuerungssystem 2 weist einen Zentralcomputer 6 auf sowie zumindest eine Signalanlage 8, welche mit dem Zentralcomputer 6 verbunden ist und von diesem gesteuert wird, zur Leitung von mehreren Verkehrsströmen 10, 12, welche sich entlang der Verkehrswege 4 bewegen. Sämtliche Verkehrswege 4 bilden ein Verkehrsnetz, sämtliche Verkehrsströme 10, 12 bilden einen Verkehr im Verkehrsnetz. Ein jeweiliger Verkehrsstrom 10, 12 enthält wenigstens einen, typischerweise jedoch mehrere Verkehrsteilnehmer V, beispielsweise Fahrzeuge 14, 16, Radfahrer, Fußgänger 18 oder eine Kombination hiervon. Ein jeweiliger Verkehrsstrom 10, 12 wird jeweils durch solche Verkehrsteilnehmer V gebildet, welche sich hintereinander und dabei üblicherweise auch in gleicher Richtung bewegen.
Ein erster Verkehrsstrom 10 enthält in 1 ein oder mehrere Fahrzeuge 14, 16, aus welchen der Zentralcomputer 6 eine oder mehrere Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 mit jeweils aufeinanderfolgenden Fahrzeugen 14, 16 bildet. Die Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 werden dabei derart gebildet, dass sämtliche Fahrzeuge 14, 16 einer Fahrzeuggruppe G1, G2, G3 aufeinanderfolgen, sodass eine jeweilige Fahrzeuggruppe G1, G2, G3 also zusammenhängend ist deren Fahrzeuge 14, 16 gerade nicht durch andere Fahrzeuge 14, 16 getrennt sind. Eine Fahrzeuggruppe G1, G2, G3 ist demnach ein zusammenhängender Block von aufeinanderfolgenden Fahrzeugen 14, 16.
In 2 ist anhand eines Flussdiagramms ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Betrieb des Verkehrssteuerungssystems 2 gezeigt. Das Verfahren umfasst hier vier Schritte S1, S2, S3, S4. Im ersten Schritt S1 übermittelt jedes der Fahrzeuge 14, 16 dessen Masse an den Zentralcomputer 6. Unter „Masse“ wird „Gewicht“ verstanden. Üblicherweise weisen LKW 16, d.h. Lastkraftwagen, eine höhere Masse auf als PKW 14, d.h. Personenkraftwagen, welche wiederum üblicherweise eine höhere Masse aufweisen als Fußgänger 18 oder Radfahrer. Die Masse ist entweder die bloße Masse des Fahrzeugs 14, 16 oder die Masse des Fahrzeugs 14, 16 inklusive einer zusätzlichen Beladung. Die Masse ist entweder konkret gemessen oder ein Richtwert, z.B. aus der Fahrzeugspezifikation. Zur Übermittlung der Masse weist ein jeweiliges Fahrzeug 14, 16 eine Kommunikationsschnittstelle 20 auf, über welche das Fahrzeug 14, 16 mit einer entsprechenden Kommunikationsschnittstelle 22 des Zentralcomputers 6 verbindbar ist und auch tatsächlich verbunden ist. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind sowohl der Zentralcomputer 6 als auch die Fahrzeuge 14, 16 zum Datenaustausch jeweils an ein gemeinsames Netzwerk angeschlossen, z.B. an das Internet oder an ein Mobilfunknetz. Die Kommunikationsschnittstellen 20, 22 sind lediglich in 1 explizit gezeigt und in den übrigen Ausführungsbeispielen der Übersichtlichkeit halber nicht explizit dargestellt.
Die oben beschriebene Bildung von Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 im zweiten Schritt S2 unter Berücksichtigung der Massen der Fahrzeuge 14, 16. Die Reihenfolge des ersten und des zweiten Schritts S1, S2 ist aber grundsätzlich umkehrbar oder beide Schritte S1, S2 werden parallel ausgeführt, je nachdem auf welche Weise die Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 konkret gebildet werden.
Der Zentralcomputer 6 ermittelt im dritten Schritt S3 für eine jeweilige Fahrzeuggruppe G1, G2, G3 anhand der Massen der Fahrzeuge 14, 16 ebenjener Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 einen Energiebedarf, welcher zum Anhalten und Anfahren, d.h. allgemein zum Beschleunigen, benötigt wird, falls einem zweiten Verkehrsstrom 12 gegenüber der jeweiligen Fahrzeuggruppe G1, G2, G3, also gegenüber dem ersten Verkehrsstrom 10, ein Vorrang gewährt wird. Mit anderen Worten und speziell für 1: der Zentralcomputer 6 ermittelt den voraussichtlichen Energiebedarf, welchen die Fahrzeuge 14 des ersten Verkehrsstroms 10 zum Anhalten und Anfahren in Summe benötigen, für den Fall dass die Signalanlage 8 derart angesteuert wird, dass die Fahrzeuggruppe G1 zugunsten anderer Verkehrsteilnehmer V angehalten wird, hier der Fußgänger 18 des zweiten Verkehrsstroms 12. Dieser Energiebedarf ist abhängig von den Massen der Fahrzeuge 14.
Der Zentralcomputer 6 steuert nun im vierten Schritt S4 die Signalanlage 8 derart, dass einer jeweiligen Fahrzeuggruppe G1, G2, G3 gegenüber dem zweiten Verkehrsstrom 12 ein Vorrang gewährt wird, falls der Energiebedarf der jeweiligen Fahrzeuggruppe G1, G2, G3 einen Schwellwert überschreitet, sodass schweren Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 eher Vorrang gewährt wird als leichten Fahrzeuggruppen G1, G2, G3. Die Signalanlage 8 ist für jeden der Verkehrsströme 10, 12 zwischen einer Haltephase (d.h. „Rotphase“) und einer Durchlassphase (d.h. „Grünphase“) umschaltbar. Der Zentralcomputer 6 gewährt dann einem der Verkehrsströme 10, 12 dadurch Vorrang, dass die Signalanlage 8 für diesen Verkehrsstrom 10, 12 in die Durchlassphase geschaltet wird und für den anderen Verkehrsstrom 10, 12 in die Haltephase.
Durch die Steuerung der Signalanlage 8 mittels des Zentralcomputers 6 unter Berücksichtigung der Massen der Fahrzeuge 14, 16 werden vom Verkehrssteuerungssystem 2 massereiche Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 im Verkehr bevorzugt und erhalten Vorrang vor massearmen Verkehrsteilnehmern V. Dadurch wird ein energieintensives Beschleunigen von Fahrzeugen 14, 16 mit einer hohen Masse vermieden. Das Verkehrssteuerungssystem 2 priorisiert somit solche Fahrzeuge 14, 16, welche zum Anhalten und Anfahren einen höheren Energiebedarf haben als andere Verkehrsteilnehmer V. Dabei steht der Energieverbrauch aller Verkehrsteilnehmer V insgesamt im Vordergrund und nicht der individuelle Energieverbrauch eines einzelnen Verkehrssteilnehmers V. Der Zentralcomputer 6 steuert demnach die Signalanlage 8 derart an, dass der Energieverbrauch insgesamt minimiert wird, wohingegen sich der Energieverbrauch eines einzelnen Verkehrsteilnehmers V unter Umständen erhöhen kann. Weiter werden in der Gesamtbetrachtung die Verkehrsteilnehmer V deutlich mehr in konstanter Bewegung gehalten und müssen weniger häufig beschleunigen, sodass sich ein gleichmäßigerer Verkehrsfluss ergibt.
Die Massen stellen Fahrzeugdaten 24 dar, welche der Zentralcomputer 6 empfängt und verarbeitet, um den Energiebedarf zu ermitteln. Der Energiebedarf ist nicht zwingend der Energiebedarf jedes einzelnen Fahrzeugs 14, 16, sondern ergibt sich vielmehr aus einer Gesamtbetrachtung derjenigen Fahrzeuge 14, 16, welche durch eine Steuerung der Signalanlage 8 unmittelbar betroffen sind, welche also ihre Beschleunigung voraussichtlich ändern müssten, wenn die Signalanlage 8 derart angesteuert wird, dass einem anderen Verkehrsstrom 10, 12 Vorrang gewährt wird. Diese Fahrzeuge 14, 16 werden zu eine Fahrzeuggruppe G1, G2, G3 zusammengefasst und deren Massen gemeinsam berücksichtigt.
Da die Fahrzeuge 14, 16 selbst speziell ihre Massen und allgemein deren Fahrzeugdaten 24 an den Zentralrechner 6 übermitteln ist das Verkehrssteuerungssystem 2 nicht auf zusätzlich Messstationen oder Sensoren entlang der Verkehrswege 4 angewiesen, sodass auf solche Messstationen und Sensoren verzichtet wird. Das Verkehrssteuerungssystem 2 ist dadurch einfach skalierbar und in großem Maßstab anwendbar. Desweiteren stehen dem Zentralcomputer 6 die Fahrzeugdaten 24 dauerhaft zur Verfügung und nicht erst dann, wenn sich ein Fahrzeug 14, 16 einer Signalanlage 8 nähert.
Ein jeweiliges Fahrzeug 14, 16 weist zusätzlich zur Masse auch eine Position auf, d.h. befindet sich an einem bestimmten Ort. Vorliegend werden auch die Positionen der Fahrzeuge 14, 16 an den Zentralcomputer 6 übermittelt. In der in 1 gezeigten Variante übermittelt jedes Fahrzeug 14, 16 selbst dessen Position gemeinsam mit dessen Massen im Rahmen einer Übermittlung von Fahrzeugdaten 24 an den Zentralcomputer 6. Alternativ oder zusätzlich werden die Positionen der Fahrzeuge 14, 16 in einer nicht gezeigten Ausgestaltung von Sensoren, z.B. Kameras, entlang der Verkehrswege 4 gemessen und an den Zentralcomputer 6 übermittelt. Der Zentralcomputer 6 bestimmt anhand der Positionen, welche Fahrzeuge 14, 16 für die Ermittlung des Energiebedarfs relevant sind, d.h. welche Fahrzeuge 14, 16 sich in räumlicher Nähe zueinander sowie in räumlicher Nähe zur Signalanlage 8 befinden. Unter „räumlicher Nähe“ wird dabei verstanden, dass ein jeweiliges Fahrzeug 14, 16 dessen Beschleunigung in Reaktion auf eine Steuerung der Signalanlage 8 oder eine Beschleunigung eines anderen Fahrzeugs 14, 16 anpassen muss, um sich verkehrsregelkonform zu verhalten. Die Position wird somit im vorliegenden Beispiel vom Zentralcomputer 6 im Schritt S2 dazu verwendet, eine oder mehrere Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 zu bilden und dabei die Fahrzeuge 14, 16 abhängig von deren Position und speziell abhängig von deren räumlicher Nähe zu gruppieren.
Das Konzept der Berücksichtigung der Massen von Verkehrsteilnehmern V bei der Steuerung eines Verkehrssteuerungssystem 2 wird nachfolgend anhand zweier beispielhafter Situationen veranschaulicht, welche in den 3 und 4 illustriert sind. Die geschilderten Situationen stellen jeweils bevorzugte Anwendungsfälle dar, das Konzept ist an sich jedoch allgemeiner und auf eine Vielzahl an anderen Situationen entsprechend anwendbar. So wird vorliegend beispielsweise vereinfachend davon ausgegangen, dass lediglich zwei Verkehrsströme 4 vorliegen, welche sich kreuzen und welche mittels einer einzelnen Signalanlage 8 geleitet werden, welche an einer Kreuzung der beiden Verkehrswege 4 positioniert ist, um je nach Bedarf einem der beiden Verkehrsströme 4 gegenüber dem anderen Verkehrsstrom 4 einen Vorrang zu gewähren. Das Konzept ist jedoch auch in größerem Maßstab anwendbar auf ein Verkehrssteuerungssystem 2 mit einer Vielzahl an Signalanlagen 8 zur Leitung einer Vielzahl an Verkehrsströmen 4, welche sich gegenseitig kreuzend oder überschneidend entlang einer Vielzahl von Verkehrswegen 4 bewegen.
In 3 ist als eine besonders einfache Situation ein Fußgängerübergang über eine Straße dargestellt. In dieser Situation bewegen sich Fußgänger 18 entlang eines Fußwegs 26 und bilden dadurch einen ersten Verkehrsstrom 10, welcher auch als Fußgängerstrom bezeichnet wird. Der Fußweg 26 kreuzt eine Straße 28, entlang welcher sich Fahrzeuge 14, 16, z.B. PKW, LKW, Motorräder, Busse und dergleichen bewegen und dadurch einen zweiten Verkehrsstrom 12 bilden, welcher auch als Fahrzeugstrom bezeichnet wird. Zur Leitung der beiden Verkehrsströme 10, 12 wird eine Signalanlage 8 verwendet, hier eine Ampel, welche vom Zentralcomputer 6 angesteuert wird. Beispielsweise ist die Ampel eine Bedarfsampel, welche durch einen Verkehrsteilnehmer V des Fußgängerstroms betätigbar ist, um für diesen einen Vorrang zu erzwingen und dabei den Fahrzeugstrom anzuhalten. Der Zentralcomputer 6 erkennt nun, dass ein Fußgänger 18 die Straße 28 überqueren möchte, z.B. mittels einer Kamera oder anhand eines Anforderungssignals. Der Zentralcomputer 6 ermittelt daraufhin, welche Fahrzeuge 14 des Fahrzeugstroms deren Beschleunigung ändern müssten, wenn eine Haltephase eingefügt würde, um dem Fußgänger 18 Vorrang zu gewähren. Diese Fahrzeuge 14 werden zu einer Fahrzeuggruppe G1 zusammengefasst. Anhand der Massen der Fahrzeuge 14 der Fahrzeuggruppe G1 ermittelt nun der Zentralcomputer 6, welcher Energiebedarf für die Fahrzeuggruppe G1 entsteht, falls dem Fußgänger 18 Vorrang gewährt wird. Überschreitet dieser Energiebedarf einen bestimmten Schwellwert, wird dem Fußgänger 18 der Vorrang verweigert, andernfalls wird dem Fußgänger 18 Vorrang gewährt. Nach einem Passieren der Fahrzeuggruppe G1 wird dann der Fußgänger 18 durchgelassen. Beispielsweise ist der Schwellwert derart vorgegeben, dass eine Fahrzeuggruppe G1 mit einer Gesamtmasse von 3 t oder mehr durchgelassen wird, sodass also einem LKW sowie Fahrzeuggruppen G1 mit mehreren PKW Vorrang gegenüber dem Fußgänger 18 gewährt wird, bei einem einzelnen PKW oder Motorrad, jedoch dem Fußgänger 18 Vorrang gewährt wird. Für den Fußgänger 18 entsteht dabei gegebenenfalls eine geringfügige zeitliche Verzögerung, für die Fahrzeuggruppe G1 ergibt sich jedoch ein deutlicher Vorteil hinsichtlich des Energieverbrauchs, da die Fahrzeuggruppe G1 in Bewegung gehalten wird und ein Anhalten und Anfahren vermieden wird.
In 4 ist eine andere Situation gezeigt, bei welcher sich zwei Straßen 28 kreuzen, sodass zwei Verkehrsströme 10, 12 vorhanden sind, welche beide ein oder mehrere Fahrzeuge 14, 16 enthalten. Auch hier wird eine Signalanlage 8 verwendet. Die Ausführungen zu 3 sind zunächst grundsätzlich analog anwendbar. In 4 ist beispielsweise eine Intervallschaltung realisiert, bei welcher die Signalanlage 8 periodisch zwischen Haltephasen und Durchlassphasen umschaltet, sodass abwechselnd jeweils einem der Verkehrsströme 10, 12 Vorrang gewährt wird. Die Dauer der Halte- und Durchlassphasen wird nun vom Zentralcomputer 6 abhängig vom Energiebedarf dynamisch angepasst. Eine starre und unflexible Schaltung wird vermieden, vielmehr wird die Signalanlage 8 derart bedarfsgerecht gesteuert, dass der Energieverbrauch durch Anhalten und Anfahren minimiert wird. Hierzu wird der hier schwereren Fahrzeuggruppe G2 Vorrang gewährt vor der im Vergleich dazu leichteren Fahrzeuggruppe G1. Allgemein werden in dem Fall, dass mehrere Verkehrsströme 10, 12 jeweils Fahrzeuge 14, 16 enthalten, in jedem dieser Verkehrsströme 10, 12 vom Zentralcomputer 6 entsprechende Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 gebildet und anhand deren Massen der jeweilige Energiebedarf ermittelt, sodass der Zentralcomputer 6 dann eine Abwägung vornimmt, welcher Fahrzeuggruppe G1, G2, G3 der Vorrang gewährt wird. Hierbei werden die Energiebedarfe der unterschiedlichen Verkehrsströme 10, 12 verglichen. In 4 enthält die Fahrzeuggruppe G2 des zweiten Verkehrsstroms 12 einen LKW 16, dessen Masse größer ist als die Summe der Massen der PKW 14 der Fahrzeuggruppe G1 im ersten Verkehrsstrom 10. Dem LKW 16 wird daher vom Zentralcomputer 6 Vorrang gewährt. Nicht gezeigt ist eine leicht abgewandelte Situation, bei welcher in der Fahrzeuggruppe G1 so viele PKW 14 enthalten sind, dass deren Massen in Summe die Masse des einzelnen LKW 16 überschreiten, in welchem Fall dem ersten Verkehrsstrom 10 dann Vorrang gewährt würde.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ermittelt der Zentralcomputer 6 den Energiebedarf anhand der Masse der Fahrzeuge 14, 16. Weiterbildungen ergeben sich daraus, dass dabei zusätzlich einer oder mehrere der folgenden Parameter berücksichtigt werden: eine Position eines jeweiligen Fahrzeugs 14, 16, ein Navigationsziel eines jeweiligen Fahrzeugs 14, 16, eine Navigationsroute eines jeweiligen Fahrzeugs 14, 16, eine Beschleunigung eines jeweiligen Fahrzeugs 14, 16, einen Bremsweg eines jeweiligen Fahrzeugs 14, 16, eine Steilheit eines Verkehrswegs 4, entlang welchem sich die Fahrzeuge 14, 16 bewegen.
Eine allgemeine Berücksichtigung der Position eines jeweiligen Fahrzeugs 14, 16 wurde weiter oben bereits genannt und ist speziell bei der Ermittlung des Energiebedarfs vorteilhaft. Beispielsweise wird anhand der Position der Abstand zur Signalanlage 8 ermittelt und daraus dann ermittelt, wie stark ein Fahrzeug 14, 16 im Falle einer Haltephase seine Geschwindigkeit tatsächlich reduzieren muss, sodass der Energiebedarf entsprechend genauer ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich wird aus der Position eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14, 16 errechnet, welche gemeinsam mit der Masse verwendet wird, um den Energiebedarf besonders genau zu ermitteln. Grundsätzlich kann aber alternativ auch eine Standard- oder Durchschnittsgeschwindigkeit angenommen werden, sodass die Masse des Fahrzeugs 14, 16 an sich ausreichend ist, um zumindest einen groben Wert für den Energiebedarf zu ermitteln.
Der Schwellwert ist allgemein zunächst ein Entscheidungskriterium, welches speziell auf verschiedene Weise ausgestaltbar ist. In einer möglichen Ausgestaltung ist der Schwellwert fest vorgegeben und beispielsweise in einem Speicher des Zentralcomputers 6 hinterlegt. Im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel in 3 wurde bereits ein konkretes Beispiel für einen festen Schwellwert genannt. Bezugnehmend auf das Ausführungsbeispiel der 4 ist der Schwellwert alternativ ein Energiebedarf des zweiten Verkehrsstroms 12, nämlich derjenige Energiebedarf, welcher zum Abbremsen und Beschleunigen des zweiten Verkehrsstroms 12 benötigt wird, falls der Fahrzeuggruppe G1 gegenüber dem zweiten Verkehrsstrom 12 ein Vorrang gewährt wird. Hierbei steuert der Zentralcomputer 6 die Signalanlage 8 derart, dass derjenigen Fahrzeuggruppe G1, G2 Vorrang gewährt wird, welche in einer Haltephase den höheren Energiebedarf hätte.
Die Gewährung von Vorrang alleinig anhand des Energiebedarfs kann unter Umständen zu Situationen führen, in welchen ein Verkehrsstrom 10, 12 dauerhaft angehalten wird, nämlich wenn ein anderer Verkehrsstrom 10, 12 eine sehr große Fahrzeuggruppe G1, G2, G3 mit hohem Energiebedarf enthält oder durchgängig Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 mit hohem Energiebedarf. Daher wird vorliegend sichergestellt, dass jedem von mehreren Verkehrsströmen 10, 12 von Zeit zu Zeit Vorrang gewährt wird, obwohl dies unter Umständen energetisch nicht optimal ist. Beispielsweise wird hierzu einer jeweiligen der Fahrzeuggruppen G1 des ersten Verkehrsstroms 10 gegenüber dem zweiten Verkehrsstrom 12 lediglich dann ein Vorrang gewährt, falls eine Wartezeit, welche sich dadurch für den zweiten Verkehrsstrom 12 ergibt, unterhalb einer maximalen Wartezeit liegt, sodass gewährleistet ist, dass die Minimierung des Energiebedarfs durch entsprechende Steuerung der Signalanlage 8 nicht zur dauerhaften Blockade einzelner Verkehrsströme 10, 12 führt.
Die Bildung einer Fahrzeuggruppe G1, G2, G3, d.h. das Zusammenfassen eines oder mehrerer Fahrzeuge 14, 16 zu einer Fahrzeuggruppe G1, G2, G3, erfolgt vorliegend anhand der räumlichen Nähe der Fahrzeuge 14, 16 entweder zueinander oder zur Signalanlage 8 oder beides. Einige beispielhafte Varianten zur Bildung von Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 und somit eine Aufteilung mehrerer Fahrzeuge 14, 16 auf verschiedene Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 sind in den 5 und 6 gezeigt. Weitere, nicht gezeigte Varianten sind möglich und ebenfalls geeignet. Die diversen Varianten können grundsätzlich auch miteinander kombiniert werden.
Im Ausführungsbeispiel der 5 bildet der Zentralcomputer 6 die Fahrzeuggruppen G1, G2 dadurch, dass solche Fahrzeuge 14 zusammengefasst werden, welche in einem jeweiligen Abstand A aufeinanderfolgen, wobei der jeweilige Abstand A geringer ist als ein Höchstabstand Amax. Obwohl in 5 ausschließlich PKW 14 gezeigt sind, ist das beschriebene Konzept auch auf andere Verkehrsteilnehmer V auch in gemischter Zusammensetzung anwendbar. Die Fahrzeuge 14 werden also abhängig von deren räumlicher Nähe zueinander gruppiert. Sobald der Abstand A zwischen zwei Fahrzeugen 14 wenigstens dem Höchstabstand Amax entspricht, ist die eine Fahrzeuggruppe G1 beendet und mit dem nächsten Fahrzeug 14 beginnt eine neue Fahrzeuggruppe G2. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, die Fahrzeuge 14 in möglichst dicht zusammenhängende Blöcke aufzuteilen und dadurch räumlich entsprechend lokalisierte Masseblöcke zu bilden. Aufgrund des daraus resultierenden Abstands A der diversen Fahrzeuggruppen G1, G2 ist deren Beschleunigung weitestgehend unabhängig voneinander, sodass diese vom Zentralcomputer 6 getrennt betrachtet werden. Die Abstände A innerhalb der Fahrzeuggruppe G1, G2 sind nämlich geringer als die Abstände A zu den benachbarten Fahrzeuggruppen G1, G2, sodass die Beschleunigung eines einzelnen Fahrzeugs 14 eher an diejenige von den übrigen Fahrzeugen 14 der Fahrzeuggruppe G1, G2 angepasst werden muss und insofern hiervon mehr abhängig ist als von Fahrzeugen 14 anderer Fahrzeuggruppen G1, G2.
Der Höchstabstand Amax wird vom Zentralcomputer 6 beispielsweise anhand einer Wartezeit ermittelt, welche bei einem Vorrang des zweiten Verkehrsstroms 12 für den ersten Verkehrsstrom 10 entsteht. Die Wartezeit entspricht typischerweise der Dauer einer Haltephase, welche durch entsprechende Steuerung der Signalanlage 8 erzeugt wird. Ist der Abstand A zweier Fahrzeuge 14 gleich oder größer demjenigen Abstand A, welchen das hintere Fahrzeug 14 innerhalb der Wartezeit überwindet, dann führt die Haltephase nicht zu einer Verzögerung für dieses hintere Fahrzeug 14. Entsprechend ist es sinnvoll, hier eine Trennung zwischen zwei Fahrzeuggruppen G1, G2 vorzunehmen.
Im Ausführungsbeispiel der 6 bildet der Zentralcomputer 6 die Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 dadurch, dass zwei aufeinanderfolgende Fahrzeuge 14, 16, deren Massen sich wenigstens um einen vorgegebenen Faktor voneinander unterscheiden, unterschiedlichen Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 zugeordnet werden. Bei einem beispielhaften Faktor von 2 werden zwei aufeinanderfolgende Fahrzeuge 14, 16 also unterschiedlichen Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 zugeordnet, wenn das eine Fahrzeug 16 wenigstens doppelt so schwer ist wie das andere Fahrzeug 14, je nach Anwendungsfall sind andere Faktoren ebenfalls möglich und geeignet. In 6 ist dies beispielhaft gezeigt für den LKW 16, welcher alleine die Fahrzeuggruppe G2 bildet und dadurch von den Fahrzeuggruppen G1, G2 mit den PKW 14 abgetrennt ist. Dadurch werden Ansammlungen von Fahrzeugen 14 mit geringer Masse eher in mehrere Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 aufgeteilt, als Ansammlungen mit im Vergleich dazu schwereren Fahrzeugen 16.
Weiter bezugnehmend auf 6 bilden mehrere aufeinanderfolgende Fahrzeuge 14, 16 eine Verteilung von Massen, mit einem Schwerpunkt, welcher durch die vorgenannte Maßnahme abgetrennt wird. In 6 ist der LKW 16 ein solcher Schwerpunkt. Insgesamt werden demnach Fahrzeuggruppen G1, G2, G3 mit mitunter stark unterschiedlichen Gesamtmassen gebildet, von welchen dann z.B. in Kombination mit einem geeigneten Schwellwert, die schwereren durchgelassen werden, während die leichteren angehalten werden. In 6 bilden mehrere PKW 14 gemeinsam mit einem LKW 16 einen Verkehrsstrom 10. In dieser Situation soll dem LKW 16 möglichst Vorrang vor anderen Verkehrsströmen 12 gewährt werden, den PKW 14 jedoch eher nicht. Im Idealfall bildet demnach der LKW 16 alleine eine eigene Fahrzeuggruppe G2 und die vorausfahrenden sowie die nachfolgenden PWK 14 jeweils weitere Fahrzeuggruppen G1, G3. Die Aufteilung gemäß dem Verhältnis der Massen zueinander, d.h. dem oben beschriebenen Faktor, führt nun dazu, dass der Zentralcomputer 6 effektiv separat für den LKW 16 den Energiebedarf ermittelt und diesem entsprechend abhängig vom Schwellwert Vorrang gewährt.
Auf ein Wiegen der Fahrzeuge 14, 16 durch eine Waage, welche in den Verkehrsweg 4 integriert ist, wird in den gezeigten Ausführungsbeispielen verzichtet. Alle wesentlichen Fahrzeugdaten 24 zur Steuerung der Signalanlage 8 werden direkt von den Fahrzeugen 14, 16 an den Zentralcomputer 6 übertragen.
Die jeweilige Masse ist in einer möglichen Ausgestaltung eine Echtzeitmasse, welche der tatsächlichen Masse des Fahrzeugs 14, 16 entspricht. Die tatsächliche Masse des Fahrzeugs 14, 16 wird beispielsweise automatisch durch das Fahrzeug 14,1 6 selbst ermittelt, beispielsweise als Achslast, welche mittels einer Wiegevorrichtung des Fahrzeugs 14, 16 gemessen wird. Die Masse, welche ein jeweiliges Fahrzeug 14, 16 an den Zentralcomputer übermittelt, muss aber nicht zwingend die Echtzeitmasse sein. So wird in einer Variante ein Richtwert oder Standardwert für die Masse übermittelt, sodass der Zentralcomputer 6 den Energiebedarf zumindest grob ermitteln kann.
Bezugszeichenliste

2: Verkehrssteuerungssystem
4: Verkehrsweg
6: Zentralcomputer
8: Signalanlage
10: erster Verkehrsstrom
12: zweiter Verkehrsstrom
14: Fahrzeug, PKW
16: Fahrzeug, LKW
18: Fußgänger
20: Kommunikationsschnittstelle
22: Kommunikationsschnittstelle
24: Fahrzeugdaten
26: Fußweg
28: Straße
A: Abstand
Amax: Höchstabstand
G1, G2,: G3 Fahrzeuggruppe
S1: erster Schritt
S2: zweiter Schritt
S3: dritter Schritt
S4: vierter Schritt
V: Verkehrsteilnehmer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

TW 201017594 A [0004]
DE 29608181 U1 [0005]
DE 102017204535 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Verkehrssteuerungssystems (2), wobei das Verkehrssteuerungssystem (2) einen Zentralcomputer (6) aufweist sowie zumindest eine Signalanlage (8), welche mit dem Zentralcomputer (6) verbunden ist und von diesem gesteuert wird, zur Leitung von mehreren Verkehrsströmen (10, 12), wobei ein erster der Verkehrsströme (10) ein oder mehrere Fahrzeuge (14, 16) enthält, aus welchen der Zentralcomputer (6) eine oder mehrere Fahrzeuggruppen (G1, G2, G3) mit jeweils aufeinanderfolgenden Fahrzeugen (14, 16) bildet, wobei jedes der Fahrzeuge (14, 16) eine Masse aufweist und diese an den Zentralcomputer (6) übermittelt, wobei der Zentralcomputer (6) für eine jeweilige Fahrzeuggruppe (G1, G2, G3) anhand der Massen einen Energiebedarf ermittelt, welcher zum Abbremsen und Beschleunigen benötigt wird, falls einem zweiten der Verkehrsströme (12) gegenüber der jeweiligen Fahrzeuggruppe (G1, G2, G3) ein Vorrang gewährt wird, wobei der Zentralcomputer (6) die Signalanlage (8) derart steuert, dass einer jeweiligen Fahrzeuggruppe (G1, G2, G3) gegenüber dem zweiten Verkehrsstrom (12) ein Vorrang gewährt wird, falls deren Energiebedarf einen Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zentralcomputer (6) den Energiebedarf anhand der Masse der Fahrzeuge (14, 16) ermittelt und dabei zusätzlich einen oder mehrere der folgenden Parameter berücksichtigt: eine Position eines jeweiligen Fahrzeugs (14, 16), ein Navigationsziel eines jeweiligen Fahrzeugs (14, 16), eine Navigationsroute eines jeweiligen Fahrzeugs (14, 16), eine Beschleunigung eines jeweiligen Fahrzeugs (14, 16), einen Bremsweg eines jeweiligen Fahrzeugs (14, 16), eine Steilheit eines Verkehrswegs (4), entlang welchem sich die Fahrzeuge (14, 16) bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Schwellwert fest vorgegeben ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schwellwert ein Energiebedarf des zweiten Verkehrsstroms (12) ist, nämlich derjenige Energiebedarf, welcher zum Abbremsen und Beschleunigen des zweiten Verkehrsstroms (12) benötigt wird, falls einer jeweiligen der Fahrzeuggruppen (G1, G2, G3) gegenüber dem zweiten Verkehrsstrom (12) ein Vorrang gewährt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei einer jeweiligen der Fahrzeuggruppen (G1, G2, G3) gegenüber dem zweiten Verkehrsstrom (12) lediglich dann ein Vorrang gewährt wird, falls eine Wartezeit, welche sich dadurch für den zweiten Verkehrsstrom (12) ergibt, unterhalb einer maximalen Wartezeit liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Zentralcomputer (6) die Fahrzeuggruppen (G1, G2, G3) dadurch bildet, dass solche Fahrzeuge (14, 16) zusammengefasst werden, welche in einem jeweiligen Abstand (A) aufeinander folgen, wobei der jeweilige Abstand (A) geringer ist als ein Höchstabstand (Amax).
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Höchstabstand (Amax) anhand einer Wartezeit ermittelt wird, welche bei einem Vorrang des zweiten Verkehrsstroms (12) für den ersten Verkehrsstrom (10) entsteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Zentralcomputer (6) die Fahrzeuggruppen (G1, G2, G3) dadurch bildet, dass zwei aufeinanderfolgende Fahrzeuge (14, 16), deren Massen sich wenigstens um einen vorgegebenen Faktor unterscheiden, unterschiedlichen Fahrzeuggruppen (G1, G2, G3) zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Masse zumindest eines der Fahrzeuge (14, 16) eine Echtzeitmasse ist, welche der tatsächlichen Masse des Fahrzeugs (14, 16) entspricht.
Verkehrssteuerungssystem (2), welches ausgebildet ist, mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 betrieben zu werden.