DE102019215930A1 - Method of operating a traffic control system and traffic control system - Google Patents

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DE102019215930A1
DE102019215930A1 DE102019215930.3A DE102019215930A DE102019215930A1 DE 102019215930 A1 DE102019215930 A1 DE 102019215930A1 DE 102019215930 A DE102019215930 A DE 102019215930A DE 102019215930 A1 DE102019215930 A1 DE 102019215930A1
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traffic control
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Seyed Jalal Etesami
Philipp Geiger
Markus Ulrich
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/07Controlling traffic signals
    • G08G1/08Controlling traffic signals according to detected number or speed of vehicles

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein computerimplementiertes Verfahren zum Betreiben eines Verkehrssteuersystems (1), das die folgenden Schritte umfasst:- Bereitstellen (S1) von Zeitreihendaten mehrerer Betriebsvariablen (OV), einer oder mehrerer Verkehrsvariablen (TV), einer oder mehrerer Umweltvariablen (EV) und eines oder mehrerer Emissionswerte;- Erzeugen (S4) eines Diagramms einer Kausalstruktur basierend auf den Zeitreihendaten;- Bestimmen (S5) der einen oder der mehreren Betriebsvariablen (OV) unter den mehreren Betriebsvariablen (OV) in Abhängigkeit von ihren kausalen Auswirkungen auf einen Emissionspegel (EL), wobei der Emissionspegel (EL) durch den einen oder die mehreren Emissionswerte bestimmt ist;- Optimieren der bestimmten einen oder mehreren Betriebsvariablen (OV) durch das Minimieren des Emissionspegels (EL);- Betreiben (S6) des Verkehrssteuersystems (1) in Abhängigkeit von der einen oder den mehreren optimierten Betriebsvariablen (OV).The present invention relates to a computer-implemented method for operating a traffic control system (1), comprising the following steps: Providing (S1) time series data from several operating variables (OV), one or more traffic variables (TV), one or more environmental variables (EV ) and one or more emission values; - generating (S4) a diagram of a causal structure based on the time series data; - determining (S5) the one or more operating variables (OV) among the plurality of operating variables (OV) as a function of their causal effects on one Emission level (EL), the emission level (EL) being determined by the one or more emission values; - Optimizing the determined one or more operating variables (OV) by minimizing the emission level (EL); - Operating (S6) the traffic control system (1 ) as a function of the one or more optimized operating variables (OV).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verkehrssteuersystem, das mehrere Eingriffe ermöglicht, um den Verkehr zu beeinflussen, so dass die von dem Verkehr ausgehende Luftverschmutzung verringert wird. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren zum Optimieren der Eingriffe in die Verkehrssteuersysteme zum Verringern der Luftverschmutzung.The present invention relates to a traffic control system which enables multiple interventions to influence the traffic so that the air pollution caused by the traffic is reduced. The present invention also relates to methods of optimizing interventions in traffic control systems to reduce air pollution.

Technischer HintergrundTechnical background

Verkehrssteuersysteme werden verwendet, um den Verkehrsfluss, die Verkehrsmenge und die durch den Verkehr verursachte Verschmutzung zu steuern. Insbesondere in Stadtgebieten kann die durch den Verkehr verursachte Luftverschmutzung hoch sein und kann für die Personen in der Nähe ernsthafte Gesundheitsschädigungen verursachen. Bisher ist bekannt, Eingriffe in den Verkehrsfluss durch Verkehrssteuersysteme bereitzustellen, um die Luftverschmutzung zu verringern oder zu verteilen. Um die vom Verkehr ausgehende Luftverschmutzung zu verringern, kann eine Verkehrsverringerung basierend auf Geschwindigkeitsbegrenzungen bis zu einem vollständigen Verkehrsverbot durch äußere Faktoren, wie z. B. Wetterbedingungen, eingeleitet werden.Traffic control systems are used to control the flow of traffic, the amount of traffic and the pollution caused by the traffic. In urban areas in particular, air pollution from traffic can be high and can cause serious damage to the health of those nearby. It is previously known to provide interventions in the flow of traffic through traffic control systems in order to reduce or distribute air pollution. In order to reduce air pollution emanating from traffic, a traffic reduction based on speed limits up to a complete traffic ban by external factors such as e.g. B. Weather conditions are initiated.

Die Einflüsse auf den Verkehrsfluss und auf die Luftverschmutzung können jedoch von vielen äußeren Faktoren abhängen, die nicht gut bekannt sind. Außerdem wird ein früheres Verhalten des Systems nicht berücksichtigt, so dass die Dynamik des Systems für die Auswahl der Art des ausgeführten Eingriffs, um die Luftverschmutzung zu verringern, nicht berücksichtigt wird.However, the effects on traffic flow and air pollution can depend on many external factors that are not well known. In addition, previous behavior of the system is not taken into account, so that the dynamics of the system are not taken into account for the selection of the type of intervention carried out to reduce air pollution.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Gemäß der Erfindung werden ein Verfahren zum Betreiben eines Verkehrssteuersystems zum Verringern der Luftverschmutzung nach Anspruch 1 und das Verkehrssteuersystem nach dem weiteren unabhängigen Anspruch bereitgestellt.According to the invention there is provided a method of operating a traffic control system for reducing air pollution according to claim 1 and the traffic control system according to the further independent claim.

Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.Further embodiments are specified in the dependent subclaims.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verkehrssteuersystems bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:

  • - Bereitstellen von Zeitreihendaten mehrerer Betriebsvariablen, einer oder mehrerer Verkehrsvariablen, einer oder mehrerer Umweltvariablen und eines Emissionspegels;
  • - Erzeugen eines Diagramms der Kausalstruktur basierend auf den Zeitreihendaten;
  • - Bestimmen der einen oder der mehreren Betriebsvariablen unter den mehreren Betriebsvariablen in Abhängigkeit von ihren kausalen Auswirkungen auf den Emissionspegel,
  • - Optimieren der bestimmten einen oder mehreren Betriebsvariablen durch das Minimieren des Emissionspegels;
  • - Betreiben des Verkehrssteuersystems in Abhängigkeit von der einen oder den mehreren optimierten Betriebsvariablen.
According to a first aspect there is provided a method for operating a traffic control system comprising the following steps:
  • - providing time series data of several operational variables, one or more traffic variables, one or more environmental variables and an emission level;
  • Generating a diagram of the causal structure based on the time series data;
  • - determining the one or more operating variables among the several operating variables depending on their causal effects on the emission level,
  • - optimizing the determined one or more operating variables by minimizing the emission level;
  • - Operating the traffic control system as a function of the one or more optimized operating variables.

Das Verkehrssystem und seine Auswirkung auf die Umwelt sind ein komplexes System, das teilweise durch Verkehrssteuereingriffe, wie z. B. das Festlegen variabler Geschwindigkeitsbegrenzungen, das Steuern der Status der Lichtsignale, das Steuern der Richtungsschilder und dergleichen, gesteuert werden kann. Für einen spezifischen Bereich, wie z. B. eine oder mehrere Straßenkreuzungen, hängen die Tatsachen über die Luftqualität von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. der Anzahl der durch den spezifischen Bereich fahrenden Fahrzeuge, der Zeit für den Ampelstopp der Fahrzeuge, stockendem Verkehr und dergleichen. Deshalb ist es keine unkomplizierte Herangehensweise, zu entscheiden, welcher Eingriff zur höchsten Verringerung der Luftverschmutzung führt. Das obige Verfahren beabsichtigt, die den Verkehr, die Steueroperation und die Umweltbedingungen in dem spezifischen Bereich und die resultierenden Verschmutzungszustände betreffenden Zeitreihendaten zu analysieren, was darauf abzielt, die stärksten Kausalzusammenhänge für eine Beurteilung zu finden, welche der Eingriffe ausgeführt werden sollten, um die höchste Verringerung der Verschmutzung zu bewirken.The transport system and its impact on the environment is a complex system that is partly influenced by traffic control interventions, such as e.g. B. setting variable speed limits, controlling the status of the light signals, controlling the directional signs and the like can be controlled. For a specific area, such as B. one or more road junctions, the facts about the air quality depend on various factors, such as e.g. The number of vehicles passing through the specific area, the time for the vehicles to stop at traffic lights, slow traffic and the like. Therefore, deciding which intervention will produce the greatest air pollution reduction is not a straightforward approach. The above method intends to analyze the time series data concerning the traffic, the control operation and the environmental conditions in the specific area and the resulting pollution conditions, aiming to find the strongest causal relationships for an assessment of which of the interventions should be carried out to the highest Effect reduction in pollution.

Gemäß dem obigen Verfahren werden die Zeitreihendaten gesammelt, die die Emissionsmengen, die Betriebsvariablen, die Verkehrsvariablen und optional die Umweltvariablen enthalten. Während sich die Emissionsmenge auf eine Menge der Art der durch den Verkehr verursachten Emissionen, wie z. B. die Emissionen von CO2, NOx, Feinstaub, wie z. B. PM10, PM2,5 und dergleichen, und andere bezieht, werden die Verkehrsvariablen verwendet, um die Verkehrssituation, wie z. B. die Verkehrsdichte (die Anzahl der Autos pro Strecke), den Verkehrsfluss (die Durchschnittsgeschwindigkeit der Autos in einem Teil des spezifischen Bereichs oder dem vollen spezifischen Bereich), die Gleichmäßigkeit des Verkehrs (Abweichungen von der Verkehrsdichte und/oder dem Verkehrsfluss) und dergleichen, zu beschreiben. Die Umweltvariablen enthalten die Angaben über die Wetterbedingungen, wie z. B. die Temperatur, die Windgeschwindigkeit, die Windrichtung, die Regenbedingung, den Luftdruck und dergleichen, und können ferner äußere Maßnahmen, wie z. B. einen Preisnachlass bei den öffentlichen Verkehrsmitteln, und andere äußere Parameter, die die Menge des Verkehrs und/oder die durch den Fahrzeugverkehr verursachte Ausgabe von Emissionen beeinflussen können, enthalten. Überdies können die Betriebsvariablen die Steuereinstellungen für die Lichtsignalsteuerung, wie z. B. eine Zeit der Rotlichtphasen, eine Zeit der Grünlichtphasen, die Zeit zwischen den Rot-/Grünphasen, die Steuereinstellungen für ein elektronisches Geschwindigkeitsbegrenzungszeichen, wie z. B. das Aus-/Einschalten und die anzuzeigende genaue Geschwindigkeitsbegrenzung, enthalten.According to the above method, the time series data including the emission amounts, the operational variables, the traffic variables, and optionally the environmental variables, are collected. While the amount of emissions is related to an amount of the type of emissions caused by traffic, such as B. the emissions of CO 2 , NO x , particulate matter, such as. PM10, PM2.5 and the like, and others, the traffic variables are used to assess the traffic situation, e.g. B. the traffic density (the number of cars per route), the traffic flow (the average speed of the cars in a part of the specific area or the full specific area), the uniformity of the traffic (deviations from the traffic density and / or the traffic flow) and the like , to describe. The environmental variables contain the information about the weather conditions, such as B. the temperature, the wind speed, the wind direction, the rain condition, the air pressure and the like, and can also take external measures, such as E.g. a discount on public transport, and other external parameters that may affect the amount of traffic and / or the emissions caused by vehicle traffic. In addition, the operating variables can change the control settings for the light signal control, e.g. B. a time of the red light phases, a time of the green light phases, the time between the red / green phases, the control settings for an electronic speed limit sign, such. B. the switching on / off and the exact speed limit to be displayed contain.

Die resultierenden Zeitreihendaten jedes der Parameter und jeder der Variablen, die oben erwähnt worden sind, können analysiert werden, um die Zeitreihendaten der relevanten Merkmale zu extrahieren. Die Zeitreihendaten und die optional extrahierten Merkmals-Zeitreihendaten werden in eine Bestimmung eines Diagramms einer Kausalstruktur eingegeben, das die Abhängigkeiten zwischen den Variablen und die Parameter zwischen den verschiedenen Zeitschritten zeigt. Das Diagramm der Kausalstruktur kann verwendet werden, um die relevanten Betriebsvariablen auszuwählen, die für die höchste Wirkung auf den Emissionspegel zu steuern sind. Dies ermöglicht es, die eine oder die mehreren Betriebsvariablen auszuwählen, die zu steuern sind, um die höchste Wirkung auf die Luftverschmutzung zu erhalten.The resulting time-series data of each of the parameters and variables mentioned above can be analyzed to extract the time-series data of the relevant features. The time series data and the optionally extracted feature time series data are input into a determination of a diagram of a causal structure which shows the dependencies between the variables and the parameters between the various time steps. The causal structure diagram can be used to select the relevant operating variables to be controlled for the highest effect on the emission level. This makes it possible to select the one or more operating variables to be controlled in order to obtain the highest effect on air pollution.

Anwenden eines Optimierungsproblems auf die bestimmte eine oder die bestimmten mehreren Betriebsvariablen. Die Betriebsvariablen im Ergebnis der Granger-Analyse werden dann bezüglich der Verringerung des Emissionspegels optimiert, wobei die optimierten Betriebsvariablen verwendet werden, um das Verkehrssteuersystem zu steuern, um die Emissionen durch den Verkehr zu verringern.Applying an optimization problem to the particular one or more operating variables. The operating variables in the result of the Granger analysis are then optimized for reducing emissions, and the optimized operating variables are used to control the traffic control system to reduce emissions from traffic.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthalten die Zeitreihendaten ferner Merkmals-Zeitreihendaten, die wenigstens eines von einem Mittelwert, einer Varianz, einer Autokorrelation und einer Kreuzkorrelation der mehreren Betriebsvariablen, der einen oder der mehreren Verkehrsvariablen, der einen oder der mehreren Umweltvariablen und des einen oder der mehreren Emissionswerte enthalten.According to a further embodiment, the time-series data further contain feature time-series data, the at least one of a mean, a variance, an autocorrelation and a cross-correlation of the plurality of operational variables, the one or more traffic variables, the one or more environmental variables and the one or more Emission values included.

Überdies kann das Diagramm der Kausalstruktur durch eine Granger-Analyse erzeugt werden.Moreover, the diagram of the causal structure can be generated by a Granger analysis.

Es kann bereitgestellt werden, dass die Umweltvariablen wenigstens eines der metrologischen Daten, insbesondere eine Wolkenbedeckung, eine Windgeschwindigkeit, eine Windrichtung, eine Temperatur, eine relative Feuchtigkeit, einen Niederschlag, und eines äußeren Parameters, insbesondere einen Preisnachlass für die öffentlichen Verkehrsmittel, enthalten und/oder dass die Verkehrsvariablen wenigstens eines von einer Verkehrsdichte, einem Verkehrsfluss und einer Verkehrsgleichmäßigkeit enthalten, und/oder dass die Betriebsvariablen wenigstens einen von einem Lichtsignal-Steuerparameter und einem Geschwindigkeitsbegrenzungszeichen-Steuerparameter enthalten.It can be provided that the environmental variables contain at least one of the metrological data, in particular cloud cover, wind speed, wind direction, temperature, relative humidity, precipitation, and an external parameter, in particular a price reduction for public transport, and / or that the traffic variables include at least one of a traffic density, a traffic flow and a traffic uniformity, and / or that the operating variables include at least one of a traffic signal control parameter and a speed limit sign control parameter.

Es kann bereitgestellt werden, dass der Emissionspegel durch einen oder mehrere Emissionswerte bestimmt ist, wobei insbesondere die Emissionswerte wenigstens eine von einer Konzentration des NOx, einer Konzentration des CO2 und einer Konzentration des Feinstaubs enthalten.It can be provided that the emission level is determined by one or more emission values, wherein in particular the emission values contain at least one of a concentration of NO x , a concentration of CO 2 and a concentration of fine dust.

Weiterhin kann die Optimierung auf einer Zielfunktion basieren, die auf dem Diagramm der Kausalstruktur zwischen den Variablen basiert.Furthermore, the optimization can be based on an objective function which is based on the diagram of the causal structure between the variables.

Überdies können die Schritte des Optimierens der bestimmten einen oder mehreren Betriebsvariablen und des Betreibens des Verkehrssteuersystems zyklisch ausgeführt werden.Moreover, the steps of optimizing the determined one or more operating variables and operating the traffic control system can be carried out cyclically.

Es kann bereitgestellt werden, dass der Schritt des Erzeugens eines Diagramms der Kausalstruktur basierend auf den Zeitreihendaten und der Schritt des Bestimmens der einen oder der mehreren Betriebsvariablen unter den mehreren Betriebsvariablen nur ausgeführt werden, falls ein Änderungspunkt einer plötzlichen Änderung einer Eigenschaft des Verkehrssteuersystems detektiert worden ist.It can be provided that the step of generating a diagram of the causal structure based on the time series data and the step of determining the one or more operating variables among the plurality of operating variables are only performed if a change point of a sudden change in a property of the traffic control system has been detected .

Folglich kann eine Änderungspunkt-Detektionsanalyse (Fluktuationsanalyse) ausgeführt werden, um die Änderungen in dem Verkehrssteuersystem zu verfolgen. Falls dramatische Änderungen auftreten, muss die Prozedur des Erzeugens eines Diagramms der Kausalstruktur und des Ausführens einer Optimierung an den Betriebsvariablen ausgeführt werden.As a result, change point detection analysis (fluctuation analysis) can be carried out to keep track of the changes in the traffic control system. If dramatic changes occur, the procedure of generating a diagram of the causal structure and performing optimization on the operating variables must be followed.

Gemäß einem weiteren Aspekt eine Verkehrssteuereinheit zum Betreiben eines Verkehrssteuersystems, wobei die Verkehrssteuereinheit konfiguriert ist:

  • - Zeitreihendaten mehrerer Betriebsvariablen, einer oder mehrerer Verkehrsvariablen, einer oder mehrerer Umweltvariablen und eines Emissionspegels bereitzustellen;
  • - ein Diagramm der Kausalstruktur basierend auf den Zeitreihendaten zu erzeugen;
  • - die eine oder die mehreren Betriebsvariablen unter den mehreren Betriebsvariablen in Abhängigkeit von ihren kausalen Auswirkungen auf den Emissionspegel zu bestimmen;
  • - die bestimmte eine oder die bestimmten mehreren Betriebsvariablen durch das Minimieren des Emissionspegels zu optimieren;
  • - das Verkehrssteuersystem in Abhängigkeit von der einen oder den mehreren optimierten Betriebsvariablen zu betreiben.
According to a further aspect, a traffic control unit for operating a traffic control system, wherein the traffic control unit is configured:
  • - provide time series data of a plurality of operational variables, one or more traffic variables, one or more environmental variables and an emission level;
  • generate a diagram of the causal structure based on the time series data;
  • - determine the one or more operating variables among the plurality of operating variables depending on their causal effects on the emission level;
  • - optimize the determined one or more determined operational variables by minimizing the emission level;
  • - operate the traffic control system in dependence on the one or more optimized operating variables.

FigurenlisteFigure list

Die Ausführungsformen werden im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, worin:

  • 1 eine beispielhafte Verkehrssituation zeigt, in der ein Verkehrssteuersystem verwendet werden kann;
  • 2 einen Ablaufplan zum Veranschaulichen des Verfahrens zum Ausführen eines Verkehrssteuersystems zeigt;
  • 3 ein Diagramm der Kausalstruktur für das Emissionsverringerungsproblem beispielhaft zeigt; und
  • 4 die kausalen Abhängigkeiten zwischen den Zeitreihen der Betriebsvariablen, der Umweltvariablen, der Verkehrsvariablen und der Emissionswerte beispielhaft zeigt.
The embodiments are described in more detail in connection with the accompanying drawings, in which:
  • 1 shows an exemplary traffic situation in which a traffic control system may be used;
  • 2 Figure 12 shows a flow chart illustrating the method of executing a traffic control system;
  • 3 shows a diagram of the causal structure for the emission reduction problem by way of example; and
  • 4th shows the causal dependencies between the time series of the operational variables, the environmental variables, the traffic variables and the emission values.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

1 zeigt schematisch ein Verkehrssteuersystem 1 zum Steuern des Verkehrs in einem verkehrsgesteuerten Bereich, z. B. um eine Straßenkreuzung, mittels einer Verkehrssteuereinheit 2. Die Verkehrssteuereinheit 2 ist konfiguriert, Verkehrseingriffseinheiten zu steuern. Als eine Verkehrseingriffseinheit können die Lichtsignale 3 bereitgestellt sein, um mittels der Betriebsvariablen, die Variablen, wie z. B. die Rotzeiten, die Grünzeiten, die Umschaltbetriebsarten oder dergleichen, angeben, gesteuert zu werden. Weiterhin können die Betriebsvariablen zum Steuern der elektronisch gesteuerten Geschwindigkeitsbegrenzungszeichen 4 (Verkehrseingriffseinheit) verwendet werden, um die Geschwindigkeitsbegrenzungen der die Kreuzung passierenden Fahrzeuge 5 zu steuern. 1 shows schematically a traffic control system 1 for controlling traffic in a traffic controlled area, e.g. B. at an intersection, by means of a traffic control unit 2 . The traffic control unit 2 is configured to control traffic intervention units. The light signals 3 be provided to by means of the operating variables, the variables, such as. B. the red times, the green times, the switching modes or the like specify to be controlled. Furthermore, the operating variables can be used to control the electronically controlled speed limit signs 4th (Traffic Intervention Unit) can be used to control the speed limits of vehicles passing the intersection 5 to control.

Jedes der Lichtsignale 3 und jedes der Geschwindigkeitsbegrenzungszeichen 4 können durch eine oder mehrere Betriebsvariablen separat gesteuert sein. Um unzulässige Bedingungen zu vermeiden, kann eine Anzahl der Lichtsignale 3, wie z. B. zwei gegenüberliegende Lichtsignale 3, synchron gesteuert sein, so dass nur eines des Paars der beiden gegenüberliegenden Lichtsignale ein grünes Licht zeigt. Die Betriebsvariablen für die Lichtsignale 3 können außerdem als eine Betriebsart festgelegt werden, durch die die Grün- und Rotzeiten für jedes der Lichtsignale 3 in dem verkehrsgesteuerten Bereich vorgegeben sind. Die Betriebsvariablen zum Einstellen der Geschwindigkeitsbegrenzungszeichen 4 können ein Ausschaltzustand oder irgendeine Geschwindigkeitsbegrenzung, wie 50, 60, 70, 80 oder dergleichen, sein.Any of the light signals 3 and each of the speed limit signs 4th can be controlled separately by one or more operating variables. In order to avoid impermissible conditions, a number of light signals 3 such as B. two opposite light signals 3 , be controlled synchronously so that only one of the pair of the two opposite light signals shows a green light. The operating variables for the light signals 3 can also be set as a mode of operation by which the green and red times for each of the light signals 3 are specified in the traffic-controlled area. The operating variables for setting the speed limit signs 4th can be a power off condition or any speed limit such as 50, 60, 70, 80 or the like.

Weiterhin ist die Verkehrssteuereinheit 2 mit einem oder mehreren Umweltsensoren 6 verbunden, um die Umweltvariablen, wie z. B. die Temperatur, die Regenbedingung, die Umgebungslichtsituation oder dergleichen, zu erfassen. Eine oder mehrere der Umweltvariablen können außerdem durch eine äußere Quelle, insbesondere über ein Kommunikationssystem, empfangen werden, wobei die Umweltvariablen außerdem Faktoren, wie z. B. einen Preisnachlass bei den öffentlichen Verkehrsmitteln, oder andere Faktoren, die eine Auswirkung auf die Verkehrssituation in dem verkehrsgesteuerten Bereich aufweisen können, enthalten können.Furthermore is the traffic control unit 2 with one or more environmental sensors 6th connected to the environmental variables, such as B. the temperature, the rain condition, the ambient light situation or the like to detect. One or more of the environmental variables can also be received by an external source, in particular via a communication system, wherein the environmental variables also include factors such as e.g. B. a discount on public transport, or other factors that may have an impact on the traffic situation in the traffic-controlled area.

Weiterhin werden mittels eines Verkehrssensorsystems 7 die Verkehrsvariablen, die die Verkehrssituation angeben, detektiert. Die Verkehrssituation kann durch die Verkehrsvariablen, wie z. B. einen Verkehrsfluss (die Anzahl der Autos pro Strecke), einen Verkehrsfluss (die Durchschnittsgeschwindigkeit der Autos in einem Teil des spezifischen Bereichs oder im gesamten spezifischen Bereich), die Verkehrsgleichmäßigkeit (ein Indikator über die zeitlichen Abweichungen der Verkehrsdichte und/oder des Verkehrsflusses) oder dergleichen, angegeben werden, die die Verkehrssituation für den ganzen verkehrsgesteuerten Bereich oder für Teile des verkehrsgesteuerten Bereichs, wie z. B. für jede der Straßen, die sich schneiden, getrennt oder im Allgemeinen an der Anzahl der Positionen in dem verkehrsgesteuerten Bereich, angeben.Furthermore, by means of a traffic sensor system 7th the traffic variables that indicate the traffic situation are detected. The traffic situation can be determined by the traffic variables, such as B. a traffic flow (the number of cars per route), a traffic flow (the average speed of the cars in a part of the specific area or in the entire specific area), the traffic evenness (an indicator of the temporal deviations of the traffic density and / or the traffic flow) or the like, can be specified that the traffic situation for the entire traffic-controlled area or for parts of the traffic-controlled area, such. For each of the streets that intersect, separately or in general by the number of positions in the traffic-controlled area.

Weiterhin sind ein oder mehrere Emissionssensoren 8 bereitgestellt, um die Emissionswerte, wie z. B. die Konzentration des CO2, die Konzentration des NOx und die Konzentration des Feinstaubs, wie z.B. PM10, PM2,5, PM1, und dergleichen, zu erfassen. Während die Betriebsvariablen durch die Steuereinheit 2 direkt gesteuert sein können, können die Umweltvariablen und die Emissionswerte nicht direkt gesteuert werden, sondern sind ein Ergebnis der Entwicklung der Verkehrssituation in einem früheren Zeitraum.There are also one or more emission sensors 8th provided to measure the emission values, such as B. the concentration of CO 2 , the concentration of NO x and the concentration of particulate matter, such as PM10, PM2.5, PM1, and the like to detect. While the operating variables through the control unit 2 can be controlled directly, the environmental variables and the emission values cannot be controlled directly, but are a result of the development of the traffic situation in an earlier period.

Die Verkehrssteuereinheit 2 führt ein Verfahren aus, das im Zusammenhang mit einem Ablaufplan nach 2 ausführlicher beschrieben wird. Das Verfahren ist als Software und/oder Hardware, z. B. mittels eines Mikroprozessors der Verkehrssteuereinheit 2, implementiert.The traffic control unit 2 carries out a procedure that is related to a schedule according to 2 is described in more detail. The method is available as software and / or hardware, e.g. B. by means of a microprocessor of the traffic control unit 2 , implemented.

Im Schritt S1 werden die obenerwähnten Betriebsvariablen, Verkehrsvariablen, Umweltvariablen und Emissionswerte kontinuierlich erfasst. Deshalb wird eine Zeitreihe der Betriebsvariablen, der Verkehrsvariablen, der Umweltvariablen und der Emissionswerte, die zu vorgegebenen Zeitpunkten, bevorzugt äquidistanten Zeitpunkten, abgetastet werden, bereitgestellt. Im Ergebnis können historische Zeitreihendaten bis zum aktuellen Zeitpunkt erhalten werden. Es werden z. B. die Zeitreihendaten der meteorologischen Daten (Wetterbedingung) WC (wie z. B. die Wolkenbedeckung, die Windgeschwindigkeit, die Windrichtung, die Temperatur, die relative Feuchtigkeit, der Niederschlag und dergleichen), der Verkehrsdichte TD (wie z. B. die Verkehrsdichte, der Verkehrsfluss), der Betriebsvariablen TL (die z. B. eine Rotzeit eines Lichtsignals angeben), einer Umweltvariablen, wie z. B. ein Preisnachlass PD bei den öffentlichen Verkehrsmitteln, und des Emissionspegels E, erhalten. Jede der Zeitreihen kann multivariat sein.In step S1 the above-mentioned operating variables, traffic variables, environmental variables and emission values are recorded continuously. Therefore, a time series of the operating variables, the Traffic variables, the environmental variables and the emission values, which are sampled at predetermined times, preferably equidistant times, provided. As a result, historical time series data up to the current point in time can be obtained. There are z. B. the time series data of the meteorological data (weather condition) WC (such as the cloud cover, the wind speed, the wind direction, the temperature, the relative humidity, the precipitation and the like), the traffic density TD (such as the traffic density , the traffic flow), the operating variable TL (which e.g. indicate a red time of a light signal), an environmental variable, such as e.g. B. a discount PD on public transport, and the emission level E. Each of the time series can be multivariate.

Ein Emissionspegel E zu einem spezifischen Zeitpunkt kann durch die verschiedenen Emissionswerte zu diesem Zeitpunkt mittels einer gegebenen Emissionsfunktion berechnet werden, die die Emissionswerte zu einem Emissionswert kombiniert, der die Schädlichkeit der verkehrsverursachten Emissionen angibt. Der Emissionswert kann z. B. eine Summe der gewichteten Emissionswerte zu dem spezifischen Zeitpunkt sein.An emission level E at a specific point in time can be calculated from the various emission values at this point in time by means of a given emission function which combines the emission values into an emission value which indicates the harmfulness of the emissions caused by traffic. The emission value can e.g. B. be a sum of the weighted emission values at the specific point in time.

Im Schritt S2 kann jede der erhaltenen Zeitreihen vorverarbeitet werden, wie z. B. durch das Bestimmen eines gleitenden Mittelwerts, einer Varianz oder eines Korrelationsexponenten, der die Autokorrelation oder die Kreuzkorrelation bestimmt, oder anderer Skalierungsparameter, wie z. B. eines multifraktalen Spektrums oder dergleichen. So können die Merkmalszeitreihen erhalten werden. Grundsätzlich können mehrere Merkmalszeitreihen der Betriebsvariablen, der Verkehrsvariablen, der Umweltvariablen und der Emissionswerte erhalten werden.In step S2 each of the time series obtained can be preprocessed, e.g. By determining a moving average, a variance or a correlation exponent which determines the autocorrelation or the cross-correlation, or other scaling parameters, such as e.g. B. a multifractal spectrum or the like. The characteristic time series can be obtained in this way. In principle, several characteristic time series of the operational variables, the traffic variables, the environmental variables and the emission values can be obtained.

Im Schritt S3 wird eine Änderungspunktdetektion ausgeführt. Eine Änderungspunktdetektion beobachtet Merkmale, wie z. B. einen Mittelwert, eine Varianz, eine langfristige Korrelation des Emissionswerts, um plötzliche Eigenschaftsänderungen zu entdecken, die hinter den Zeitreihendaten liegen, und um einen Zeitpunkt zu detektieren, zu dem eine derartige Änderung des Betriebs des Verkehrssteuersystems 1 detektiert werden kann. Ein Änderungspunkt kann z. B. detektiert werden, falls die Abweichung des aktuellen Emissionswertes von einem durchschnittlichen Emissionswert, wie z. B. einer durchschnittlichen Menge des emittierten NOx, höher als ein gegebener Schwellenwert ist. Falls ein Änderungspunkt detektiert worden ist (Alternative: ja), wird das Verfahren ferner durch den Schritt S4 verarbeitet. Andernfalls (Alternative: nein) wird das Verfahren beim Schritt S6 verarbeitet.In step S3 change point detection is carried out. Change point detection observes features such as A mean, a variance, a long term correlation of the emissivity to detect sudden property changes that are behind the time series data and to detect a point in time at which such a change in the operation of the traffic control system 1 can be detected. A change point can e.g. B. be detected if the deviation of the current emission value from an average emission value, such as. B. an average amount of emitted NO x , is higher than a given threshold value. If a change point has been detected (alternative: yes), the method is further carried out by step S4 processed. Otherwise (alternative: no) the procedure for step S6 processed.

Im Schritt S4 wird die Kausalstruktur des Systems bestimmt. Die Kausalstruktur kann durch ein Diagramm der Kausalstruktur angegeben werden, das erzeugt werden kann, um die relevanten Betriebsvariablen auszuwählen, die variiert werden können, um einzugreifen, um das definierte Ziel zu erreichen, das die Verringerung der Luftverschmutzung ist.In step S4 the causal structure of the system is determined. The causal structure can be indicated by a causal structure diagram that can be generated in order to select the relevant operating variables that can be varied to intervene to achieve the defined goal, which is the reduction of air pollution.

Die Diagramme der Kausalstruktur, die außerdem als kausale Bayessche Netze bekannt sind, sind graphische Modelle, die verwendet werden, um die Annahmen über einen Datenerzeugungsprozess zu codieren. Das Diagramm der Kausalstruktur ermöglicht es, die Wirkungsgrößen aus den Zeitreihendaten zu schätzen. Um ein Diagramm der Kausalstruktur aufzubauen, weist jede Variable in dem Modell einen entsprechenden Scheitelpunkt oder Knoten auf, wobei ein Pfeil von einer ersten Variable zu einer zweiten Variable gezeichnet wird, wann immer beurteilt wird, dass sie auf die Änderungen der ersten Variable reagiert, wenn alle anderen Variablen konstant gehalten werden. Die kausalen Modelle enthalten oft „Fehlerterme“ oder „weggelassene Faktoren“, die alle ungemessenen Faktoren repräsentieren, die eine zweite Variable beeinflussen, wenn ein Vorgänger der zweiten Variable konstant gehalten wird.The causal structure diagrams, also known as causal Bayesian networks, are graphical models that are used to encode the assumptions about a data generation process. The diagram of the causal structure enables the effect quantities to be estimated from the time series data. To build a causal structure diagram, each variable in the model has a corresponding vertex or node, with an arrow drawn from a first variable to a second variable whenever it is judged to be responsive to changes in the first variable when all other variables are kept constant. The causal models often contain “error terms” or “omitted factors” that represent all unmeasured factors that influence a second variable when a predecessor of the second variable is held constant.

Dies kann unter Verwendung der Granger-Analyse ausgeführt werden. Die Granger-Analyse basiert auf den extrahierten Merkmalen der erhaltenen Zeitreihendaten. Das Diagramm der Kausalstruktur wird ausgegeben und kann veranschaulicht werden, wie es in 3 für das oben angegebene Beispiel gezeigt ist.This can be done using Granger analysis. The Granger analysis is based on the extracted features of the obtained time series data. The causal structure diagram is output and can be illustrated as it is in 3 for the example given above.

In 3 ist gezeigt, dass für das oben angegebene Beispiel die Rotzeit des Lichtsignals TL die Verkehrsdichte TD verursacht, wie durch den Pfeil gezeigt ist. Weiterhin verursacht die Wetterbedingung WC ebenfalls die Verkehrsdichte TD, aber außerdem den Emissionspegel E.In 3 it is shown that for the example given above, the red time of the light signal TL causes the traffic density TD as shown by the arrow. Furthermore, the weather condition WC also causes the traffic density TD, but also the emission level E.

In 4 sind die Abhängigkeiten zwischen den verschiedenen Zeitschritten beispielhaft gezeigt, wobei die zeitliche Relevanz der kausalen Wirkungen angegeben ist, die Rotzeit des Lichtsignals TL beeinflusst z. B. die Verkehrsdichte TD mit einer Verzögerung von einem Zeitschritt. In der gezeigten Matrix repräsentieren die Variablen NIT ein exogenes Rauschen, das den Parameter I zum Zeitpunkt t beeinflusst. Das Diagramm der Kausalstruktur kann verwendet werden, um die relevanten Betriebsvariablen auszuwählen, um das Verkehrssteuersystem 1 zu steuern. In dem gegebenen Beispiel hat es den Anschein, dass der Preisnachlass PD, der auf den ersten Blick mit dem Emissionspegel korreliert ist, eine relevante Variable ist, die zu steuern ist, um die Emission zu verringern. Im Hinblick auf das Diagramm der Kausalstruktur kann jedoch aufgrund des erhaltenen Diagramms der Kausalstruktur kein Einfluss auf den Emissionspegel detektiert werden.In 4th the dependencies between the various time steps are shown by way of example, the temporal relevance of the causal effects being indicated, the red time of the light signal TL influencing z. B. the traffic density TD with a delay of one time step. In the matrix shown, the variables N IT represent an exogenous noise that influences the parameter I at time t. The causal structure diagram can be used to select the operating variables relevant to the traffic control system 1 to control. In the example given, it appears that the discount PD, which at first glance is correlated with the emission level, is a relevant variable that has to be controlled in order to reduce the emission. With regard to the diagram of the causal structure, however, no influence on the emission level can be detected on the basis of the diagram of the causal structure obtained.

Ein Ergebnis der Granger-Analyse ist ein lineares Modell, das die Kausalität der Zeitreihendaten beschreibt. In dem gegebenen Beispiel weist das Modell Koeffizienten, die Gewichte a, b, c, d, e, des Diagramms der Kausalstruktur nach 3 auf. Die Granger-Analyse basiert auf einer Annahme, dass sich die Kausalstruktur des Systems während der Analyse nicht ändert. Deshalb muss, wie mit dem Schritt S3 eingeführt worden ist, die Änderungspunktdetektion ausgeführt werden, um eine plötzliche Änderung der Eigenschaften des Systems zu identifizieren und vorherzusagen, so dass die Granger-Analyse wiederholt wird, um die neue Kausalstruktur des Systems zu identifizieren.One result of the Granger analysis is a linear model that describes the causality of the time series data. In the example given, the model shows coefficients, the weights a, b, c, d, e, of the diagram of the causal structure 3 on. The Granger analysis is based on an assumption that the causal structure of the system does not change during the analysis. Therefore must, as with the step S3 has been introduced, change point detection can be performed to identify and predict a sudden change in the properties of the system so that Granger analysis is repeated to identify the new causal structure of the system.

Im Schritt S5 wird die graphische Darstellung des Einflusses nach 4 zusammen mit einer Korrelationsstruktur, die die Verbindungsverteilung der Zeitreihendaten ist, in einem Optimierungsprozess verwendet, wobei die angewendete Zielfunktion die Verringerung des Emissionspegels EL ist. Der Optimierungsprozess wird ausgeführt, um eine Entscheidung zu erhalten, welche der Betriebsvariablen verwendet werden soll, um einen Eingriff in das Verkehrssteuersystem 1 auszuführen.In step S5 is the graphical representation of the influence after 4th together with a correlation structure, which is the connection distribution of the time series data, is used in an optimization process, the objective function applied being the reduction in the emission level EL. The optimization process is carried out in order to obtain a decision as to which of the operating variables should be used to intervene in the traffic control system 1 to execute.

Folglich wird in Abhängigkeit von der Optimierung der Zielfunktion entschieden, ob das Lichtsignal oder das Geschwindigkeitsbegrenzungszeichen variiert wird.As a result, a decision is made as a function of the optimization of the objective function as to whether the light signal or the speed limit sign is varied.

Der Optimierungsprozess wird deshalb verwendet, um für jede der Betriebsvariablen bezüglich der Zielfunktion zu entscheiden.The optimization process is therefore used to decide on the objective function for each of the operating variables.

Für das vorliegende Beispiel ist entschieden worden, dass die Rotzeit des Lichtsignals TL gesteuert werden soll. Die Ausgabe des letzten Zeitschrittes t - 1 wird hier verwendet, um die Lösung zu erhalten, die die Zeit der Rotphase des Lichtsignals TL ist. Im Schritt S6 wird die ausgewählte Betriebsvariablen OV gesteuert, die die Rotzeit des Lichtsignals TL ist.For the present example, it has been decided that the red time of the light signal TL should be controlled. The output of the last time step t-1 is used here to obtain the solution, which is the time of the red phase of the light signal TL. In step S6 the selected operating variable OV, which is the red time of the light signal TL, is controlled.

Die Rotzeit des Lichtsignals TL wird durch das Lösen eines Optimierungsproblems bestimmt. Für das gegebene Beispiel ist das Optimierungsproblem in einer Form geschrieben, die die beobachtete Wetterbedingung WCT-2 konditioniert: T L t 2 * = a r g   m i n T L t 2   E   [ E L t W C t 2 ]

Figure DE102019215930A1_0001
The red time of the light signal TL is determined by solving an optimization problem. For the given example, the optimization problem is written in a form that conditions the observed weather condition WC T-2 : T L. t - 2 * = a r G m i n T L. t - 2 E. [ E. L. t W. C. t - 2 ]
Figure DE102019215930A1_0001

Weiterhin können zusätzliche Einschränkungen angewendet werden, T L m i n c o n s t r . T L t 2 T L m a x c o n s t r . ,

Figure DE102019215930A1_0002
wobei T L m i n c o n s t r .  und  T L m a x c o n s t r .
Figure DE102019215930A1_0003
vorgegebene Werte sind. Dies sind Angaben, dass es eine maximale Zeit zwischen zwei Grünphasen des Lichtsignals geben sollte, andernfalls müssen die Autos auf dieser Straße übermäßig lang warten, und dass es eine minimale Zeit zwischen zwei Grünphasen geben sollte, so, dass die Autos auf der Kreuzungsstraße nicht zu lange warten müssen.Furthermore, additional restrictions can be applied, T L. m i n c O n s t r . T L. t - 2 T L. m a x c O n s t r . ,
Figure DE102019215930A1_0002
in which T L. m i n c O n s t r . and T L. m a x c O n s t r .
Figure DE102019215930A1_0003
are given values. These are indications that there should be a maximum time between two green phases of the light signal, otherwise the cars will have to wait excessively long on this road, and that there should be a minimum time between two green phases so that the cars do not close on the intersection road have to wait a long time.

Die argmin-Gleichung zusammen mit diesen Einschränkungen ergibt das endgültige allgemeine Einschränkungsoptimierungsproblem.The argmin equation along with these constraints gives the final general constraint optimization problem.

Das Optimierungsproblem wird basierend auf dem spezifischen linearen kausalen Modell gelöst, wie es durch das Diagramm des Kausalprozesses erhalten wird. Für das spezifische Beispiel lautet das lineare Optimierungsproblem: T L t 2 * = a r g   m i n T L t 2   E   [ E L t W C t 2 , E L t 1 ]              = a r g   m i n T L t 2   E   [ c   W C t 1 + d   T D t 1 + x E L t 1 W C t 2 , E L t 1 ]                   = a r g   m i n T L t 2   E   [ c   u   W C t 2 + d a   T D t 2 + x E L t 1 W C t 2 , E L t 1 ]                    = a r g   m i n T L t 2   c   u   W C t 2 + d a   T D t 2 + x E L t 1 , so dass  T L m i n c o n s t r . T L t 2 T L m a x c o n s t r . .

Figure DE102019215930A1_0004
The optimization problem is solved based on the specific linear causal model as obtained by the causal process diagram. For the specific example, the linear optimization problem is: T L. t - 2 * = a r G m i n T L. t - 2 E. [ E. L. t W. C. t - 2 , E. L. t - 1 ] = a r G m i n T L. t - 2 E. [ c W. C. t - 1 + d T D. t - 1 + x E. L. t - 1 W. C. t - 2 , E. L. t - 1 ] = a r G m i n T L. t - 2 E. [ c u W. C. t - 2 + d a T D. t - 2 + x E. L. t - 1 W. C. t - 2 , E. L. t - 1 ] = a r G m i n T L. t - 2 c u W. C. t - 2 + d a T D. t - 2 + x E. L. t - 1 , so that T L. m i n c O n s t r . T L. t - 2 T L. m a x c O n s t r . .
Figure DE102019215930A1_0004

Dies gilt für das Beispiel der Zeit der Rotphase des Lichtsignals als eine Lösung in Abhängigkeit von der Wetterbedingung im Zeitschritt t - 2. Offensichtlich ist die Lösung dieses spezifischen Problems T L t 2 * = T L m i n c o n s t r . .

Figure DE102019215930A1_0005
This applies to the example of the time of the red phase of the light signal as a solution depending on the weather condition in time step t - 2. Obviously, the solution to this specific problem is T L. t - 2 * = T L. m i n c O n s t r . .
Figure DE102019215930A1_0005

In dem allgemeinen Fall, in dem die ausgewählten Betriebsvariablen OV, Umweltvariablen EV, die Verkehrsvariablen und der Emissionspegel EV wie folgt geschrieben werden können, so dass für den Satz der Betriebsvariablen OV die optimierte Festlegung erhalten werden kann. O V t 2 * = a r g   m i n O V t 2   E   [ E L t E V t 2 , E L t 1 ] ,                                so dass   Φ ( O V t 2 ) 0,

Figure DE102019215930A1_0006
wobei Φ ( O V t 2 )
Figure DE102019215930A1_0007
einen Satz von Einschränkungen der Betriebsvariablen definiert. Das nächste Beispiel zeigt einen Aufbau, in dem die ausgewählten Betriebsvariablen die Dimension zwei aufweisen O V = ( T L ,   S L )
Figure DE102019215930A1_0008
(TL: Lichtsignal-Steuerparameter, SL: Geschwindigkeitsbegrenzungszeichen-Steuerparameter). Das kausale Diagramm und seine entsprechende Matrixgleichung sind in den 3 und 4 gezeigt.In the general case where the selected operating variables OV, environmental variables EV, the traffic variables and the emission level EV can be written as follows, so that the optimized setting can be obtained for the set of the operating variables OV. O V t - 2 * = a r G m i n O V t - 2 E. [ E. L. t E. V t - 2 , E. L. t - 1 ] , so that Φ ( O V t - 2 ) 0,
Figure DE102019215930A1_0006
in which Φ ( O V t - 2 )
Figure DE102019215930A1_0007
defines a set of constraints on the operational variables. The next example shows a setup in which the selected operating variables have dimension two O V = ( T L. , S. L. )
Figure DE102019215930A1_0008
(TL: light signal control parameters, SL: speed limit sign control parameters). The causal diagram and its corresponding matrix equation are in the 3 and 4th shown.

Die Optimierung für dieses Beispiel ist ( T L t 2 * , S L t 2 * ) = a r g   m i n T L t 2 , S L t 2   E   [ E L t W C t 2 , E L t 1 ]                         = a r g   m i n T L t 2 , S L t 2   E   [ c   W C t 1 + d   T D t 1 + x E L t 1 W C t 2 , E L t 1 ] = a r g   m i n T L t 2 , S L t 2   E   [ ( c u + d b )   W C t 2 + d a   T L t 2 + d f   S L t 2 W C t 2 , E L t 1 ] = a r g   m i n T L t 2 , S L t 2   d a   T L t 2 + d f   S L t 2 , s o   d a s s   T L m i n c o n s t r . T L t 2 T L m a x c o n s t r .         S L m i n c o n s t r . S L t 2 S L m a x c o n s t r . .  

Figure DE102019215930A1_0009
The optimization for this example is ( T L. t - 2 * , S. L. t - 2 * ) = a r G m i n T L. t - 2 , S. L. t - 2 E. [ E. L. t W. C. t - 2 , E. L. t - 1 ] = a r G m i n T L. t - 2 , S. L. t - 2 E. [ c W. C. t - 1 + d T D. t - 1 + x E. L. t - 1 W. C. t - 2 , E. L. t - 1 ] = a r G m i n T L. t - 2 , S. L. t - 2 E. [ ( c u + d b ) W. C. t - 2 + d a T L. t - 2 + d f S. L. t - 2 W. C. t - 2 , E. L. t - 1 ] = a r G m i n T L. t - 2 , S. L. t - 2 d a T L. t - 2 + d f S. L. t - 2 , s O d a s s T L. m i n c O n s t r . T L. t - 2 T L. m a x c O n s t r . S. L. m i n c O n s t r . S. L. t - 2 S. L. m a x c O n s t r . .
Figure DE102019215930A1_0009

Es wird angegeben, dass, weil die konstanten Terme in der Optimierung nicht berücksichtigt werden, sie aus der Zielfunktion entfernt werden können. xELt-1 wird z. B. aus dem obigen Satz von Gleichungen entfernt.It is stated that because the constant terms are not taken into account in the optimization, they can be removed from the objective function. xEL t-1 is e.g. B. removed from the above set of equations.

Im Schritt S7 werden die gefundenen Werte in die Verkehrssteuereinheit gesetzt, wobei das Verkehrssteuersystem 1 entsprechend betrieben wird. Insbesondere werden die optimierten Betriebsvariablen OV verwendet, um die entsprechende Verkehrseingriffseinheit, wie z. B. ein Lichtsignal 3 oder ein Geschwindigkeitsbegrenzungszeichen 4, zu steuern.In step S7 the values found are placed in the traffic control unit, the traffic control system 1 is operated accordingly. In particular, the optimized operating variables OV are used to control the corresponding traffic intervention unit, such as e.g. B. a light signal 3 or a speed limit sign 4th to control.

Der Prozess ist zyklisch und wird mit dem Schritt S1 weiter fortgesetzt.The process is cyclical and is stepped S1 continued further.

Claims (11)

Computerimplementiertes Verfahren zum Betreiben eines Verkehrssteuersystems (1), das die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen (S1) von Zeitreihendaten mehrerer Betriebsvariablen (OV), einer oder mehrerer Verkehrsvariablen (TV), einer oder mehrerer Umweltvariablen (EV) und eines Emissionspegels (EL); - Erzeugen (S4) eines Diagramms der Kausalstruktur basierend auf den Zeitreihendaten; - Bestimmen (S5) der einen oder der mehreren Betriebsvariablen (OV) unter den mehreren Betriebsvariablen (OV) in Abhängigkeit von ihren kausalen Auswirkungen auf den Emissionspegel (EL), - Optimieren der bestimmten einen oder der bestimmten mehreren Betriebsvariablen (OV) durch das Minimieren des Emissionspegels (EL); - Betreiben (S6) des Verkehrssteuersystems (1) in Abhängigkeit von der einen oder den mehreren optimierten Betriebsvariablen (OV).Computer-implemented method for operating a traffic control system (1), comprising the following steps: - Provision (S1) of time series data of several operating variables (OV), one or more traffic variables (TV), one or more environmental variables (EV) and an emission level (EL); - generating (S4) a diagram of the causal structure based on the time series data; - Determination (S5) of the one or more operating variables (OV) among the several operating variables (OV) as a function of their causal effects on the emission level (EL), - Optimizing the determined one or more determined operational variables (OV) by minimizing the emission level (EL); - Operation (S6) of the traffic control system (1) as a function of the one or more optimized operating variables (OV). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zeitreihendaten ferner Merkmals-Zeitreihendaten enthalten, die wenigstens eines von einem Mittelwert, einer Varianz, einer Autokorrelation und einer Kreuzkorrelation der mehreren Betriebsvariablen (OV), der einen oder der mehreren Verkehrsvariablen (TV), der einen oder der mehreren Umweltvariablen (EV) und des einen oder der mehreren Emissionswerte enthalten.Procedure according to Claim 1 wherein the time series data further includes feature time series data representing at least one of a mean, a variance, an autocorrelation and a cross correlation of the plurality of operational variables (OV), the one or more traffic variables (TV), the one or more environmental variables (EV ) and one or more emission values. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Diagramm der Kausalstruktur durch eine Granger-Analyse erzeugt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the diagram of the causal structure is generated by a Granger analysis. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Umweltvariablen (EV) wenigstens eines von meteorologischen Daten, insbesondere einer Wolkenbedeckung, einer Windgeschwindigkeit, einer Windrichtung, einer Temperatur, einer relativen Feuchtigkeit, einem Niederschlag, und einem äußeren Parameter, insbesondere einem Preisnachlass für die öffentlichen Verkehrsmittel, enthalten, und/oder wobei die Verkehrsvariablen (TV) wenigstens eines einer Verkehrsdichte, eines Verkehrsflusses und einer Verkehrsgleichmäßigkeit enthalten, und/oder wobei die Betriebsvariablen (OV) wenigstens einen von einem Lichtsignal-Steuerparameter (TL) und einem Geschwindigkeitsbegrenzungszeichen-Steuerparameter (SL) enthalten.Method according to one of the Claims 1 to 3 , wherein the environmental variables (EV) contain at least one of meteorological data, in particular a cloud cover, a wind speed, a wind direction, a temperature, a relative humidity, a precipitation, and an external parameter, in particular a price reduction for public transport, and / or wherein the traffic variables (TV) contain at least one of a traffic density, a traffic flow and a traffic uniformity, and / or wherein the operating variables (OV) contain at least one of a light signal control parameter (TL) and a speed limit sign control parameter (SL). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Optimierung auf einer Zielfunktion basiert, die auf der Kausalstruktur zwischen den Variablen basiert.Method according to one of the Claims 1 to 4th where the optimization is based on an objective function based on the causal structure between the variables. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schritte des Optimierens der bestimmten einen oder mehreren Betriebsvariablen (OV) und des Betreibens des Verkehrssteuersystems (1) zyklisch ausgeführt werden, wobei insbesondere der Schritt des Erzeugens eines Diagramms einer Kausalstruktur basierend auf den Zeitreihendaten und der Schritt des Bestimmens der einen oder der mehreren Betriebsvariablen (OV) unter den mehreren Betriebsvariablen (OV) nur ausgeführt werden, falls ein Änderungspunkt einer plötzlichen Änderung einer Eigenschaft des Verkehrssteuersystems (1) detektiert worden ist.Method according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the steps of optimizing the determined one or more operating variables (OV) and of operating the traffic control system (1) are carried out cyclically, in particular the step of generating a diagram of a causal structure based on the time series data and the step of determining the one or the a plurality of operating variables (OV) among the plurality of operating variables (OV) are only executed if a change point of a sudden change in a property of the traffic control system (1) has been detected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die optimierten Betriebsvariablen (OV) zum Steuern einer Verkehrseingriffseinheit (3, 4) verwendet werden.Method according to one of the Claims 1 to 6th , the optimized operating variables (OV) being used to control a traffic intervention unit (3, 4). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Emissionspegel (EL) durch einen oder mehrere Emissionswerte bestimmt ist, wobei insbesondere die Emissionswerte wenigstens eine von einer Konzentration von NOx, einer Konzentration von CO2 und einer Konzentration von Feinstaub enthalten.Method according to one of the Claims 1 to 7th , where the emission level (EL) is indicated by an or a plurality of emission values is determined, the emission values in particular containing at least one of a concentration of NO x , a concentration of CO 2 and a concentration of fine dust. Verkehrssteuereinheit zum Betreiben eines Verkehrssteuersystems (1), wobei die Verkehrssteuereinheit (2) konfiguriert ist: - Zeitreihendaten mehrerer Betriebsvariablen (OV), einer oder mehrerer Verkehrsvariablen (TV), einer oder mehrerer Umweltvariablen (EV) und eines Emissionspegels (EL) bereitzustellen; - ein Diagramm der Kausalstruktur basierend auf den Zeitreihendaten zu erzeugen; - die eine oder die mehreren Betriebsvariablen (OV) unter den mehreren Betriebsvariablen (OV) in Abhängigkeit von ihren kausalen Auswirkungen auf den Emissionspegel (EL) zu bestimmen; - die bestimmte eine oder die bestimmten mehreren Betriebsvariablen (OV) durch das Minimieren des Emissionspegels (EL) zu optimieren; - das Verkehrssteuersystem (1) in Abhängigkeit von der einen oder den mehreren optimierten Betriebsvariablen (OV) zu betreiben.Traffic control unit for operating a traffic control system (1), wherein the traffic control unit (2) is configured: - to provide time series data of several operational variables (OV), one or more traffic variables (TV), one or more environmental variables (EV) and an emission level (EL); generate a diagram of the causal structure based on the time series data; - to determine the one or more operating variables (OV) among the several operating variables (OV) depending on their causal effects on the emission level (EL); - to optimize the determined one or more determined operational variables (OV) by minimizing the emission level (EL); - to operate the traffic control system (1) as a function of the one or more optimized operating variables (OV). Computerprogrammprodukt, das Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm durch eine Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, die Datenverarbeitungseinheit veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.Computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a data processing unit, cause the data processing unit to execute the method according to one of the Claims 1 to 8th to execute. Maschinenlesbares Medium, das ein darin gespeichertes Computerprogramm aufweist, das eine Routine aus festgelegten Anweisungen umfasst, um die Maschine zu veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.A machine readable medium having stored therein a computer program comprising a routine of predetermined instructions for causing the machine to perform the method of any one of Claims 1 to 8th to execute.
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