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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verkehrserfassung im Straßenverkehr sowie ein entsprechendes System.
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Es wird geschätzt, dass mehr als die Hälfte der Unfälle mit Verletzungsfolge im Straßenverkehr in der Nähe von Straßenkreuzungen oder auf Straßenkreuzungen passieren. Probleme wie mangelnde Aufmerksamkeit, Fehleinschätzungen der Situation sowie sich verdeckt nähernde Fahrzeuge oder Fußgänger sind dabei oft die Ursache. Um die Sicherheit an Straßenkreuzungen zu erhöhen, gibt es den Ansatz, mittels Fahrassistenzfunktionen, Fahrzeug-zu-X-Kommunikation sowie Sensortechnologie unübersichtliche Kreuzungen in intelligente und dadurch deutlich sicherere Kreuzungen zu verwandeln.
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So sind Lichtsignalanlagen (Ampeln) moderner Kreuzungen nicht mehr starr getaktet, sondern erfassen die Verkehrslage über Sensoren und passen ihr Umschaltverhalten entsprechend an. Induktive Schleifen können dazu in kleinen Bereichen vor der Lichtsignalanlage ankommende und wartende Fahrzeuge detektieren. Basierend auf Kamera- und Radarinformationen sowie Lidar kann bei einer intelligenten Kreuzung das Umfeld der Kreuzung, der Verkehr in die zuführenden Straßen hinein sowie insbesondere verletzliche Verkehrsteilnehmer auf den Gehwegen und Straßen detektiert werden.
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Ein entsprechender Ausbau einer herkömmlichen Kreuzung zu einer intelligenten Kreuzung kann jedoch aufwändig sein und ist gegebenenfalls nicht für jede Kreuzung kosteneffizient.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bzw. ein System aufzuzeigen, dass zumindest teilweise die Vorteile einer intelligenten Kreuzung bietet, aber flexibel bzw. kostengünstig ist.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Durch ausdrückliche Bezugnahme werden die Ansprüche an dieser Stelle zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Erfindungsgemäß sind mobile Einrichtungen vorgesehen, die zur Verkehrserfassung ausgebildet sind. Gemäß einem ersten Aspekt umfasst ein Verfahren zur Verkehrserfassung im Straßenverkehr, dass mittels einer oder mehrerer Erfassungseinheiten zumindest eine mit dem Verkehrsfluss in Korrelation stehende bzw. vom Verkehrsfluss abhängige Größe ortsbezogen erfasst und einer Steuereinrichtung übermittelt wird.
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Unter einer Erfassungseinheit wird vorzugsweise eine Einrichtung verstanden, die solch eine Größe erfassen kann bzw. dazu ausgebildet ist. Entsprechend kann es sich bei der Erfassungseinheit um eine in die Fahrbahn integrierte Induktivität mit einer Auswerteelektronik handeln, mit der die Anzahl der darüber fahrenden Fahrzeuge bezogen auf eine Zeitspanne gemessen wird, was einen Rückschluss auf den Verkehrsfluss zulässt. Eine mit dem Verkehrsfluss in Korrelation stehende Größe kann aber auch eine Veranstaltung, wie ein Konzert oder ein Sportereignis, sein, denn vor und nach der Veranstaltung sind deren Besucher fast alle zeitgleich auf den Straßen unterwegs. In diesem Fall kann die Erfassungseinheit als Datenbank ausgebildet sein, in der die Daten zu dieser Veranstaltung hinterlegt sind. Auch bestimmte Hauptverkehrszeiten können in solch einer als Erfassungseinheit dienenden Datenbank hinterlegt sein und die mit dem Verkehrsfluss in Korrelation stehende Größe bilden. Als Erfassungseinheit kommen aber auch eine oder mehrere der mobilen Einrichtungen in Frage, die zur Verkehrserfassung ausgebildet sind und somit auch in der Lage sein können, eine mit dem Verkehrsfluss in Korrelation stehende Größe, wie die Anzahl der Fahrzeuge in einem begrenzten geografischen Bereich, zu erfassen. Die Übermittlung an die Steuereinrichtung kann beispielsweise über elektrische Leitungen oder drahtlos erfolgen.
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Die Steuereinrichtung ermittelt auf Basis der zumindest einen übermittelten Größe einen Ort mit Bedarf für eine Verkehrserfassung. Bei dem Ort kann es sich beispielsweise um eine einzelne Kreuzung oder um einen größeren Bereich handeln, je nach Maß und Typ der übermittelten Größe. Ob ein Ort Bedarf für eine Verkehrserfassung hat, kann beispielsweise mit einem Schwellwert überprüft werden, der ab einer bestimmten Anzahl von Fahrzeugen bezogen auf einen Ort und eine Zeitspanne überschritten wird. Mit anderen Worten wird ein Mindestmaß an Verkehrsfluss am jeweiligen Ort zum Kriterium darüber gemacht, ob ein Bedarf vorliegt.
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Wurde ein Bedarf für eine Verkehrserfassung ermittelt so wird dieser Ort zumindest einer der mobilen Einrichtungen zugewiesen, woraufhin sich die mobile Einrichtung, vorzugsweise autonom gesteuert, zu diesem Ort begibt und dort eine Verkehrserfassung durchführt. Die Verkehrserfassung beinhaltet vorzugsweise nicht nur die Beobachtung bzw. Erfassung von Verkehrsteilnehmern, sondern auch die Kommunikation mit Verkehrsinfrastruktur und Fahrzeugen im Zuge der Fahrzeug-zu-X-Kommunikation mit entsprechenden Funkmodulen. Durch leistungsfähige Sensorfusionsalgorithmen kann mit Hilfe der mobilen Einrichtung ein umfassendes Umfeldmodell erzeugt werden. Die Daten der relevanten Objekte werden dann vorzugsweise über Dedicated Short Range Communication (DSRC) an alle Fahrzeuge gesendet, die sich der Kreuzung nähern. Ein DSRC-Steuergerät im Fahrzeug kann die Informationen empfangen, sie auf ihre Relevanz überprüfen und - sobald eine kritische Situation erkannt wird - die entsprechende Reaktion auslösen. Die mobile Einrichtung kann somit vorteilhafterweise die Sensorausstattung einer intelligenten Kreuzung ersetzen und für eine Kreuzung nutzbar machen, für die eine festinstallierte Sensorik nicht kosteneffizient ist.
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Es entspricht einer bevorzugten Ausführungsform, dass die mobilen Einrichtungen als Luftfahrzeuge, insbesondere als unbemannte, zumindest teilautonome Flugdrohnen, ausgebildet sind. Vorzugsweise sind diese senkrecht start- und landefähig, indem sie mit durch Gleichstrommotoren angetriebenen Propellern ausgestattet sind. Derartige Drohnen mit vier Propellern sind auch als Quadrocopter bekannt. Aufgrund der großen Bewegungsfreiheit in der Luft können die mobilen Einrichtungen so besonders schnell und unproblematisch ihren Einsatzort wechseln und aus der Luftperspektive eine besonders umfassende Verkehrserfassung durchführen.
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Es ist bevorzugt, dass die Steuereinrichtung in einer der mobilen Einrichtungen integriert oder verteilt über mehrere der mobilen Einrichtungen in diesen integriert ist oder ohne feste Verbindung zu einer der mobilen Einrichtungen ortsfest angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Ort zusätzlich weiteren mobilen Einrichtungen zugewiesen, woraufhin sich die wenigstens eine weitere mobile Einrichtung zu dem Ort begibt und dort eine redundante Verkehrserfassung durchführt. Beispielsweise wird die Sicherheit der Verkehrserfassung erhöht, wenn ein von der Kamera der einen mobilen Einrichtung erfasstes Fahrzeug auch von der Kamera oder einem anderen Sensor einer anderen mobilen Einrichtung erfasst wird. Die Integrität dieser Daten erhöht sich durch die redundante Erfassung.
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Bei der mit dem Verkehrsfluss in Korrelation stehenden Größe handelt es sich bevorzugt um eine oder mehrere der folgenden Informationen, die jeweils auf einen lokal begrenzten Bereich und einen bestimmten Zeitraum bezogen sind. Dazu gehören die Anzahl der Fahrzeuge, die beispielsweise einen Punkt der Kreuzung innerhalb einer Minute überfahren und / oder die gemessene Fortbewegungsgeschwindigkeit der Fahrzeuge. Über einen längeren Zeitraum von mehreren Monaten hinweg und bezogen auf eine bestimmte Kreuzung kann es sich bei der Größe um die Anzahl der Unfälle und / oder Staus handeln, die erfasst wurden, beispielsweise durch Sensorik oder in Form einer Polizeistatistik in einer Datenbank. Auch das Vorliegen einer Baustelle oder eines Verkehrshindernisses kann als Größe herangezogen werden, da beides ebenfalls den Verkehrsfluss beeinflusst. Gleiches gilt für Daten gesellschaftlicher Veranstaltungen, in erster Linie deren Ort, Zeit und voraussichtliche Besucherzahl. Fahrplandaten von Schienenfahrzeugen, können insofern als Größe herangezogen werden, dass es in der Nähe eines Bahnhofes bei Ankunft eines Zuges zu einem erhöhten Personen- und darauf folgend zu erhöhtem Fahrzeugaufkommen kommen kann. Weiterhin kann die Größe die Anzahl der Fahrzeuge bestimmter Fahrzeugtypen umfassen, Daten über die Funktionsfähigkeit der im lokal begrenzten Bereich vorhandenen Sensorik zur Verkehrserfassung, beispielsweise den Ausfall einer Lichtsignalanlage, den Schadstoffgehalt in der Luft und / oder Wetterdaten, zumal diese Größen alle jeweils eine gewisse Korrelation zum Verkehrsfluss aufweisen.
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Es ist bevorzugt, dass die Steuereinrichtung zwischen mehreren in der mit dem Verkehrsfluss in Korrelation stehenden Größe enthaltenen Informationstypen eine Gewichtung durchführt und den Ort mit Bedarf für eine Verkehrserfassung abhängig von der Gewichtung ermittelt. Da die aufgezählten Informationstypen mit dem Verkehrsfluss unterschiedlich stark zusammenhängen bzw. diesen unterschiedlich zuverlässig wiedergeben, lässt sich durch eine Gewichtung präziser bestimmen, ob es an einem bestimmten Ort Bedarf für eine Verkehrserfassung gibt.
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Einer weiteren bevorzugten Ausführungsform entsprechend bildet die Steuereinrichtung auf Basis der Historie der übermittelten Größe eine Prognose für den aktuellen und / oder zukünftigen Bedarf eines Ortes und weist zumindest einer der mobilen Einrichtungen diesen Ort abhängig von der Prognose zu. Beispielsweise kann sich aus der Historie ergeben, dass sich ein gestörter bzw. verlangsamter Verkehrsfluss für einen Ort zu bestimmten Zeiten und an bestimmten Tagen ergibt. Die Zuweisung der mobilen Einrichtungen muss also nicht ad hoc passieren, sondern kann mit deutlichem zeitlichen Vorlauf geplant werden.
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Vorzugsweise übermittelt die mobile Einrichtung die Verkehrserfassung mittels integrierter Sensorik, insbesondere Kamera-, Radar- und / oder Lidarsensorik und übermittelt die so erfassten Daten drahtlos an eine Verkehrsinfrastruktur, insbesondere eine Lichtsignalanlage. Alternativ können die Daten an eine zentrale Einheit übermittelt werden, die diese zunächst verarbeitet und die weitere Kommunikation mit der entsprechenden Infrastruktur übernimmt.
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Es ist bevorzugt, dass zumindest ein Teil der Erfassungseinheiten durch die Mittel zur Verkehrserfassung der mobilen Einrichtung gebildet werden. Entsprechend können die mobilen Einrichtungen zumindest für bestimmte Informationstypen selbst zur Erfassung des Verkehrsflusses bzw. einer damit zusammenhängen Größe genutzt werden
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinrichtung den Ort mit Bedarf für eine Verkehrserfassung abhängig von der zumindest einen übermittelten Größe einer bestimmten Anzahl von mobilen Einrichtungen oder einer oder mehreren mobilen Einrichtungen mit einer bestimmten Ausrüstung zur Verkehrserfassung zu. Die Steuereinrichtung übernimmt also die Bewertung, wie viele mobile Einrichtungen und mit welcher Ausrüstung, sofern diese unterschiedlich ausfällt, benötigt werden.
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Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung der mobilen Einrichtung den Ort für einen bestimmten Zeitpunkt und / oder eine bestimmte Zeitspanne zu, woraufhin sich die mobilen Einrichtung zu dem bestimmten Zeitpunkt und / oder für eine bestimmte Zeitspanne zu dem Ort begibt und dort eine Verkehrserfassung durchführt. Die Steuereinrichtung bewertet also bevorzugt abhängig von der zumindest einen übermittelten Größe wann genau und wie lange der Einsatz der mobilen Einrichtung stattfinden soll.
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Es ist bevorzugt, dass die Steuereinrichtung eine Auswertung darüber vornimmt, wie sich an einem ermittelten Ort mit Bedarf für eine Verkehrserfassung die Verkehrsüberwachung durch die mobile Einrichtung auf den Verkehrsfluss auswirkt, wobei anschließend das Zuweisen zumindest einer mobilen Einrichtung zu einem Ort abhängig von der Auswertung erfolgt. Über einen Regelkreis wird dabei beispielsweise die Wirksamkeit der mobilen Einrichtungen auf den Verkehrsfluss bzw. die damit korrelierenden Größen geprüft und gegebenenfalls die Bewertungskriterien für zukünftige Entscheidungen angepasst bzw. der aktuelle Einsatzplan der mobilen Einrichtungen korrigiert.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine mobile Einrichtung selbstständig zu einem ortsfesten Bereitstellort zurückkehrt, sobald die mit dem Verkehrsfluss in Korrelation stehende Größe über ein bestimmtes Maß hinausgeht. Beispielsweise können im Bereich der Kreuzungen Plattformen bzw. spezielle Parkplätze angeordnet sein, die als Bereitstellort dienen.
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Die mobile Einrichtung wird an dem ortsfesten Bereitstellort vorzugsweise mit Antriebsenergie versorgt, insbesondere durch kabelgebundenes oder induktives Laden eines elektrischen Energiespeichers. Somit kann die einsatzfreie Zeit genutzt werden, um die Funktionsfähigkeit der mobilen Einrichtung sicherzustellen.
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Ein System zur Verkehrserfassung im Straßenverkehr weist, einem weiteren Aspekt der Erfindung zufolge, mobile Einrichtungen auf, die zur Verkehrserfassung ausgebildet sind. Weiterhin weist das System Erfassungseinheiten zum ortsbezogenen Erfassen einer mit dem Verkehrsfluss in Korrelation stehenden Größe und zum Übermitteln an eine Steuereinrichtung auf, wobei das System zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
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In einer Weiterbildung weist das System und / oder die Steuereinrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist eines der angegebenen Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist. Bevorzugt weist das Computerprogramm Programmcodemittel auf, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder der Steuereinrichtung ausgeführt wird. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
- Die 1 zeigt im Rahmen eines Ausführungsbeispiels schematisch eine mögliche Situation bei der Verkehrserfassung im Straßenverkehr mittels mobiler Einrichtungen.
- Die 2 zeigt schematisch einen möglichen Ablaufplan gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verkehrserfassung im Straßenverkehr mittels mobiler Einrichtungen.
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Die in 1 dargestellte Situation zeigt einen Fußgänger, der während einer Rotphase einer Fußgängerampel die Straße überquert. Dabei ist er für ein entgegenkommendes Fahrzeug durch ein abbiegendes Nutzfahrzeug verdeckt und somit die mit der Situation einhergehende Gefahr für den Fahrer des entgegenkommenden Fahrzeugs nicht erkennbar. Mithilfe einer als Flugdrohne ausgebildeten mobilen Einrichtung 200 kann die Situation beispielsweise mittels einer Kamera erfasst und ein entsprechendes Warnsignal an das entgegenkommende Fahrzeug gesendet werden. Die mobile Einrichtung 200 weist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Anzeigevorrichtung auf, die ebenfalls ein Warnsignal an den Fahrer des entgegenkommenden Fahrzeugs übermittelt.
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In 2 entsprechen die oberen Blöcke verschiedenen Erfassungseinheiten 1, 2, 3, 4, 5. Bei 1 handelt es sich in diesem Beispiel um eine Unfalldatenbank, bei 2 um ein Anforderungssystem, in dem polizeiliche Anforderungen erfasst werden, bei 3 um ein fest an verschiedenen Orten installiertes Sensorsystem, bei 4 um eine zentrale Datenbank mit regelmäßig durch verschiedene Maßnahmen aktualisierten straßenbezogenen Verkehrsdaten (digitaler Kartenanbieter) und bei 5 um eine Datenbank mit öffentlichen Veranstaltungen. Von jeder Erfassungseinheit 1, 2, 3, 4, 5 wird zumindest eine mit dem Verkehrsfluss in Korrelation stehende Größe 10 ortsbezogen erfasst. Mit je einem Pfeil je Erfassungseinheit 1, 2, 3, 4, 5 wird symbolisiert, dass als Eingangsgrößen, die jeweiligen mit dem Verkehrsfluss in Korrelation stehenden Größen 10 sowohl in Form von aktuellen Daten als auch in Form der Historie an eine Steuereinrichtung 100 übermittelt werden.
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In der Steuereinrichtung 100 erfolgt zunächst mittels eines Eingangsalgorithmus 20 eine Analyse der Größen 10, um daraus Ergebnisse 30 bezüglich aktueller Verkehrsschwerpunkte, aktueller kurzfristiger Störungen bzw. Unfälle, aktueller örtlicher Luftqualität bzw. Schadstoffbelastung, andererseits eine Prognose über eine Unfallwahrscheinlichkeit, eine Verkehrsprognose auf Grund historischer Daten und eine Prognose über die Luftqualität zu ermitteln. Die Ergebnisse 30 werden an einen Einsatzplanungsalgorithmus 40 weitergegeben, der einen oder mehrere Orte mit Bedarf für eine Verkehrserfassung ermittelt. Zusätzlich fließen in den Einsatzplanungsalgorithmus 40 Optimierungsvorgaben 41 ein, beispielsweise Vorgaben einer Verkehrsleitzentrale oder Vorgaben zur Schadstoffminimierung durch eine Umweltbehörde. Der Bedarf für eine Verkehrserfassung richtet sich danach, ob durch eine, gegebenenfalls zusätzliche, Verkehrserfassung eine Verbesserung der Verkehrs- und / oder Umweltsituation erwartbar ist. Hierfür sind entsprechende Kriterien in dem Algorithmus implementiert. So ermittelte Bedarfsinformationen 50, in diesem Beispiel die Anzahl der benötigten mobilen Einrichtungen 200, deren benötigte Ausrüstung sowie deren Zielort, Zeitpunkt und Aufenthaltsdauer werden an einen Steueralgorithmus 60 weitergeleitet.
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Im Steueralgorithmus 60 wird ein Abgleich des ermittelten Bedarfs und der aktuellen Verteilung, Verfügbarkeit, Ladezeiten und Ausfallwahrscheinlichkeit der mobilen Einrichtungen 200 vorgenommen. In einem anschließenden Schritt 70 wird bei entsprechendem Bedarf zumindest einer der mobilen Einrichtungen 200 der entsprechende Ort zugewiesen.
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Daraufhin begibt sich die mobile Einrichtung 200 zu diesem Ort und führt dort eine Verkehrserfassung durch. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die mobile Einrichtung 200 als zusätzliche Erfassungseinheit 6 und führt dem Eingangsalgorithmus 20, wie in der Darstellung durch einen Pfeil symbolisiert wird, eine oder mehrere weitere Größen, insbesondere mit dem Verkehrsfluss in Korrelation stehende Größen 10, zu, die im nächsten Lauf des Verfahrens genutzt werden. Neben Kamera-, Radar- und / oder Lidarsensorik nutzt die mobile Einrichtung 200 gegebenenfalls Sensoren zur Erfassung der Schadstoffkonzentration oder zur Erfassung von Wetterdaten.
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Im Sinne einer eingangs beschriebenen intelligenten Kreuzung übernimmt die mobile Einrichtung 200 bzw. übernehmen mehrere mobile Einrichtungen 200 mit Hilfe ihrer Sensorik die Verkehrserfassung bzw. stellen die Grundlage für die Bildung eines Umfeldmodells bereit, das als Grundlage für die Funktion einer intelligenten Kreuzung dient. Die dabei entstehenden Daten werden unter anderem Lichtsignalanlagen zur Verfügung gestellt, die ihre Schaltphasen so dem erfassten Verkehr entsprechend anpassen können.
