DE102020115431A1

DE102020115431A1 - Verfahren zum Regeln eines Verkehrsflusses in einem Kreisverkehr

Info

Publication number: DE102020115431A1
Application number: DE102020115431.3A
Authority: DE
Inventors: Julia Rainer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2021-12-16
Also published as: ES2964419T3; US20230222910A1; CN115699127A; EP4133470B1; EP4133470A1; WO2021249755A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Verkehrsflusses in einem Kreisverkehr (10), wobei der Verkehrsfluss durch eine Verkehrssteuereinheit (20) geregelt wird, mit welcher Verkehrsteilnehmer (30, 60), die in den Kreisverkehr (10) eingefahren sind und/oder auf den Kreisverkehr (10) zufahren, um in diesen einzufahren, in einem Netzwerk (40) vernetzt werden und über Nachrichten (50) kommunizieren, und wobei zum Einfahren ein Verkehrsteilnehmer (60) eine Nachricht (50) mit einer Anfrage an die Verkehrssteuereinheit (20) sendet. Die Erfindung sieht vor, dass vor dem Einfahren des jeweiligen Verkehrsteilnehmers (60) der in dem Kreisverkehr (10) befindliche Verkehrsfluss basierend auf den Nachrichten (50) bestimmt wird, wobei für der jeweils einfahrende Verkehrsteilnehmer (60) eine Nachricht (50) mit einem Steuersignal erzeugt wird, um mitzuteilen, ob und/oder entlang welcher Route der Verkehrsteilnehmer (60) in dem Kreisverkehr (10) fahren kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Verkehrsflusses in einem Kreisverkehr. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Road-Side-Unit, die als erfindungsgemäße Verkehrssteuereinheit ausgestaltet ist.
Eine direkte V2X (englisch: Vehicle to everything) Kommunikation, Applikationen und Methoden von heute, die komplexere Situationen mit mehreren Verkehrsteilnehmern abdecken sollen, decken nur einen Anteil der notwendigen Verkehrsmechanismen ab, wie z.B. „Do Not Pass Warning DNPW“ oder „Emergency Vehicle Warning“. Damit vernetztes und automatisiertes Fahren sicher implementiert werden können, müssen aber alle Verkehrsszenarien abgedeckt werden. Da vernetzte und automatisierte Fahrzeuge in Zukunft genauso störungsfrei durch Kreisverkehre fahren müssen, und/oder effizienter durch Kreisverkehre fahren können, muss eine Methode entwickelt werden, die dieses Feld abdeckt. Bei V2X gibt es die Kommunikation V2I (Fahrzeug-zu-Infrastruktur), wo Fahrzeuge mit Infrastrukturelementen direkt kommunizieren. Bei einer solchen Kommunikation spielen RSUs (englisch: Road-Side-Units) eine wichtigen Rolle und können z.B. als virtuelle Ampeln und/oder Informationsverteiler dienen. Diese RSUs bekommen Informationen über das Netzwerk von den Verkehrsteilnehmern in der Reichweite und verteilen die relevanten Informationen an die davon betroffenen Verkehrsteilnehmer, wie z.B. Stauinformationen an Verkehrsteilnehmer, die auf einen Stau zufahren.
So ist beispielweise aus der DE 10 2017 201 048 A1 ein Verfahren zur Regelung des Verkehrsflusses in einem Kreisverkehr bekannt, wobei mittels Sensordatenauswertung und Kommunikation zwischen autonomen Fahrzeugen einen Einfahrtzeitpunkt ermittelt werden.
Aus der US 2019 215 668 A1 ist ein Assistenzsystem für autonome Fahrzeuge bekannt, wobei autonome Fahrzeuge Sensor-Assistenzdaten von einer Infrastruktur im Bereich eines Kreisverkehrs empfangen.
Aus der WO 2019 233 593 A1 ist ein System zur Steuerung autonomer Fahrzeuge bekannt, wobei Fahrzeuge im Bereich eines Kreisverkehrs mit einem Server kommunizieren, der eine Reihenfolge hinsichtlich eines Einfahrens in den Kreisverkehr berechnet und an die Fahrzeuge sendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Ressourcen eines Kreisverkehrs zu verwalten, um einen Verkehrsfluss von Verkehrsteilnehmer störungsfrei durch den Kreisverkehr hindurch zu leiten.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
Die Verkehrssteuereinheit empfängt Nachrichten von den Verkehrsteilnehmern, anhand derer Routendaten der Verkehrsteilnehmer für ihre Fahrt durch den Kreisverkehr ermittelt werden können. Wenn ein Verkehrsteilnehmer auf den Kreisverkehr zufährt, kann er Daten bezüglich seiner aktuellen Position und/oder seines Zielorts mit der Verkehrssteuereinheit teilen, damit die Verkehrssteuereinheit eine gemäß einem vorbestimmten Optimierungskriterium (Weglänge, Zeit, Economy) optimierte Route für den Verkehrsteilnehmer bestimmen kann, auf der der Verkehrsteilnehmer durch den Kreisverkehr von einer Einfahrt oder einem Eingang bis zu einer bestimmten Ausfahrt des Kreisverkehrs fahren kann. Die Routendaten können beispielweise durch einen Algorithmus berechnet werden, der in der Verkehrssteuereinheit implementiert wird und aus dem Stand der Technik betreffend die Verkehrsflussoptimierung entnommen sein kann.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Regeln eines Verkehrflusses in einem Kreisverkehr bereitgestellt. Der Verkehrsfluss von Verkehrsteilnehmern in dem Kreisverkehr wird durch eine Verkehrssteuereinheit geregelt. Mit anderen Worten können Ressourcen des Kreisverkehrs durch die Verkehrssteuereinheit verwaltet werden. Die Ressourcen können beispielweise eine Route eines Fahrzeugs in dem Kreisverkehr und/oder eine Fahrspur des Kreisverkehr umfassen, auf welcher die Verkehrsteilnehmer geführt werden können. Die Ressourcen können ein Durchsatzvermögen des Kreisverkehrs (Verkehrsteilnehmer pro Minute) umfassen. Die Verkehrsteilnehmer können auf den Kreisverkehr zufahren und dabei mit der Verkehrssteuereinheit über ein Netzwerk verbunden werden, welches eine Kommunikation zwischen den Verkehrsteilnehmern und der Verkehrssteuereinheit ermöglicht. Die Kommunikation kann mittels Nachrichten erfolgen, die durch die Verkehrsteilnehmer und/oder die Verkehrssteuereinheit erzeugt werden können. Mit anderen Worten können die Nachrichten in dem Netzwerk zwischen den Verkehrsteilnehmern und der Verkehrssteuereinheit ausgetauscht werden, um den Verkehrsfluss oder die Verkehrsteilnehmer durch den Kreisverkehr zu steuern. Zum Einfahren sendet ein Verkehrsteilnehmer eine vorbestimmte Nachricht mit einer Anfrage an die Verkehrssteuereinheit. Die Nachricht kann eine Anfrage umfassen, die über das Netzwerk an die Verkehrssteuereinheit gesendet werden kann, um die Ressourcen des Kreisverkehrs zur Verfügung zu haben oder anzufordern.
Das Netzwerk kann beispielweise ein V2X (englisch: vehicle-to-everything) Netzwerk und/oder ein V2I (Fahrzeug-zu-Infrastruktur) Netzwerk und/oder ein allgemein ad-hoc Kommunikation-Netzwerk sein, die bevorzugte Beispiele darstellen. Es handelt sich allgemein um ein funkbasierten Kommunikationsnetzwerk. Die Verkehrssteuereinheit kann beispielweise eine Road-Side-Unit, RSU, sein, die als Ressourcenmanager in dem Kreisverkehr dient. Die RSU kann einen Überblick über den Kreisverkehr z.B. durch Unterstützung von Kameras oder allgemein von zumindest einem lokalen Sensor (z.B. Radarsensor oder LIDAR-Sensor oder Infrarotsensor) haben, der jeweils von einem der Verkehrsteilnehmer bereitgestellt sein kann und/oder in dem Kreisverkehr fest installiert sein kann. Die Nachrichten können beispielweise jeweils die beschriebene Anfrage und/oder eine aktuelle Position und/oder Route eines Fahrzeugs darstellen. Nachrichten mit einer Position und/oder Route können von Verkehrsteilnehmern auch wiederholt erzeugt werden, während sie sich im Kreisverkehr befinden. Die Nachrichten können also zusammenfassend eine aktuelle Position und/oder eine berechnete oder geplante Route von einem und/oder für einen in den Kreisverkehr einfahrenden und/oder im Kreisverkehr fahrenden Verkehrsteilnehmer und/oder eine Anfrage eines einfahrenden Verkehrsteilnehmers und/oder ein durch die Verkehrssteuereinheit geschicktes Steuersignal (z.B. einen Wartebefehl) enthalten.
Der Kreisverkehr kann ein einspuriger oder mehrspuriger Kreisverkehr sein.
Vor dem Einfahren des jeweils Verkehrsteilnehmers wird daher der in dem Kreisverkehr befindliche Verkehrsfluss zumindest basierend auf den Nachrichten bestimmt. Die Nachrichten, die von den Verkehrsteilnehmern geschickt werden, ermöglichen der Verkehrssteuereinheit, den aktuellen Verkehrsfluss und/oder einen Stau in dem Kreisverkehr zu erkennen. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Verkehrssteuereinheit auf der Grundlage der Sensordaten der im Kreisverkehr eingesetzten Sensoren bestimmen, wann welcher Verkehrsteilnehmer zum Kreisverkehr kommt und/oder wo er sich im Kreisverkehr befindet. Die Sensoren können beispielweise zumindest einen Radarsensor und/oder Infrarotsensor und/oder LIDAR-Sensor umfassen.
Für den jeweils aktuell einfahrenden Verkehrsteilnehmer wird eine Nachricht mit einem Steuersignal erzeugt. Mit anderen Worten kann die Verkerhsteuereinheit ein Steuersignal an den jeweils Verkehrsteilnehmer senden, um festzulegen, ob und/oder wann dem Verkehrsteilnehmer die Ressourcen des Kreisverkehrs zur Verfügung gestellt werden. Das Steuersignal kann beispielweise ein Wartesignal darstellen, welches den Verkehrsteilnehmer am Kreisverkehr zum Warten anweist. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuersignal ein Freigabesignal darstellen, welches bedeutet, dass der Verkehrsteilnehmer in den Kreisverkehr einfahren darf.
Durch die Nachricht wird dem jeweiligen Verkehrsteilnehmer mitgeteilt, wann (in welchem Zeitfenster) und/oder entlang welcher Route der Verkehrsteilnehmer in den Kreisverkehr einfahren kann. Mit anderen Worten kann die durch die Verkehrssteuereinheit gesendete Nachricht eines von zwei möglichen Steuersignalen und/oder Ausgaben enthalten: 1). Die Nachricht kann das Wartesignal enthalten, wenn die Ressourcen des Kreisverkers momentan nicht frei verfügbar sind und/oder ein Stau in dem Kreisverkehr besteht; 2). Die Nachricht kann das Freigabesignal zum Einfahren angeben und/oder Ressourcendaten darstellen, die von dem einfahrenden Verkehrsteilnehmer verwendet werden können, um in dem Kreisverkehr so zu fahren, dass er mit anderen Verkehrsteilnehmern abgestimmt ist. Die Ressourcen können eine Fahrspur und/oder eine vollständige Route und/oder einen Teilabschnitt einer Fahrspur (Fahrspursegment) beschreiben, auf der der Verkehrsteilnehmer im Kreisverkehr fahren soll. Die zweite mögliche Ausgabe (Freigabesignal) kann erfolgen, falls kein Stau in dem Kreisverkehr durch die Verkehrssteuereinheit emittelt wird.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Ressourcen des Kreisverkehrs so verwaltet werden, dass der Verkehrsfluss durch den Kreisverkehr sichergestellt und/oder mit geringem Staurisiko geregelt werden kann.
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Verkehrsteilnehmer in dem Kreisverkehr Nachrichten mit Positionierungsdaten und/oder Zielortdaten und/oder Routendaten des jeweiligen Verkehrsteilnehmers aussenden. Mit anderen Worten können die Positionierungsdaten angeben, wo sich der jeweilige Verkehrsteilnehmer relativ zum Kreisverkehr aktuell befindet und/oder wo sich die eingefahrene Verkehrsteilnehmer im Kreisverkehr befinden. Die Routendaten können Fahrspuren des Kreisverkehrs beschreiben, die von der Verkehrssteuereinheit für eine Fahrt eines Fahrzeugs durch den Kreisverkehr geplant oder zugeteilt wurden. Die Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass durch die Positionierungsdaten und die Routendaten der Verkehrsteilnehmer die Verkehrssteuereinheit bestimmen kann, wann welcher Verkehrsteilnehmer in den Kreisverkehr einfahren kann oder soll, damit Ressourcen der darauffolgenden Verkehrsteilnehmer für die Fahrt durch den Kreisverkehr zugeteilt werden können.
Die Verkehrsteilnehmer können beispielweise Kraftfahrzeuge und/oder Fahrräder sein. Dabei können Verkehrsteilnehmer Fahrzeuge darstellen, die sich im Kreisverkehr befinden und/oder sich dem Kreisverkehr nähern. Die Verkehrsteilnehmer können diejenigen Fahrzeuge darstellen, die über ein Netzwerk mit der Verkehrssteuereinheit verbunden sind und/oder die die Nachrichten an die Verkehrssteuereinheit senden können.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass zur Regelung des Kreisverkehrs Routen aller Verkehrsteilnehmer bestimmt und/oder angepasst werden, damit der Verkehrsfluss in dem Kreisverkehr unfallfrei geführt wird. Mit anderen Worten kann die Verkehrssteuereinheit basierend auf den Nachrichten aktuelle, tatsächlich verwendete Routen und/oder zukünftig zu fahrende Routen der vernetzen Verkehrsteilnehmer ermitteln. Alternativ und/oder zusätzlich können die Verkehrsteilnehmer alternative Routen für den Kreisverkehr zugeteilt bekommen, wenn ein Stau im Kreisverkehr auftritt und/oder ein vorausfahrendes Fahrzeug in dem Kreisverkehr ausfällt oder liegenbleibt. Die alternativen Routen können beispielweise einen Spurwechel vorsehen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Verkehrfluss durch den Kreisverkehr unfallfrei und un-unterbrochen fließen kann, weil sich die Ressourcen des Kreisverkehrs anpassen lassen. Allgemein fungiert also die Verkehrssteuereinheit als gemeinsamer Routenplaner (Wegplanung) oder Trajektorienplaner (Weg- und Geschwindigkeitsplanung) für die Verkehrsteilnehmer, was den Vorteil bringt, dass das Verhalten der jeweils anderen Verkehrsteilnehmer bekannt ist und/oder zentral abgestimmt werden kann.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass durch die Verkehrssteuereinheit zumindest basierend auf den Nachrichten bestimmt wird, ob ein Stau in dem Kreisverkehr vorhanden oder entstanden ist und/oder der sich nähernde Verkehrsteilnehmer in den Kreisverkehr einfahren darf. Zusätzlich zu den Nachrichten können auch Sensordaten von zumindest einem Sensor der Verkehrssteuereinheit und/oder der Verkehrsteilnehmer genutzt werden. Mit anderen Worten kann die Verkehrssteuereinheit anhand von Sensordaten eine aktuelle Verkehrssituation des Kreisverkehrs ermitteln, um entscheiden zu können, ob und/oder wann der einfahrende oder am Kreisverkehr wartende Verkehrsteilnehmer in den Kreisverkehr einfahren darf. Wenn ein Stau in dem Kreisverkehr ermittelt wird, kann der einfahrende Verkehrsteilnehmer angewiesen werden, am Kreisverkehr zu warten. Der Stau kann basierend auf den Nachrichten und/oder Sensordaten daran erkannt oder detektiert werden, wenn sich die Positionierungsdaten der Verkehrsteilnehmer in dem Kreisverkehr nicht zeitlich ändern. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Stau basierend auf einer Fahrzeit zumindest eines Verkehrsteilnehmers bestimmt werden, die der Verkehrsteilnehmer in dem Kreisverkehr gefahren ist. Die Fahrzeit im Falle eines Staus kann länger sein als eine Fahrzeit ohne Stau. Die Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass der Verkehr der einfahrenden Verkehrsteilnehmer basierend auf der Bestimmung der aktuellen Verkehrssituation und/oder eines Staus im Kreisverkehr gesteuert werden kann.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass dem einfahrenden Verkehrsteilnehmer Vorrang vor einem anderen einfahrenden Verkehrsteilnehmer gemäß einer zeitlichen Reihenfolge von deren Anfragen zugewiesen wird. Mit anderen Worten kann die Verkehrssteuereinheit einen einfahrenden Verkehrsteilnehmer anweisen, am Kreisverkehr eine bestimmte Zeit zu warten. Die Verkehrssteuereinheit kann jedem einfahrenden Verkehrsteilnehmer ein Zeitfenster bereitstellen, in welchem der Verkehrsteilnehmer am Kreisverkehr warten muss oder in welchem er einfahren muss. Die Wartezeit und/oder das Zeitfenster für den ersten ankommenden Verkehrsteilnehmer am Kreisverkehr kann sich von der Wartezeit für den nachfolgenden Verkehrsteilnehmer überscheiden. Die Wartezeit kann von der Verkehrssituation im Kreisverkehr abhängen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der ankommende Verkehr am Kreisverkehr so gereglt werden kann, dass für jeden einfahrenden Verkehrsteilnehmer eine angeglichene Wartezeit erreicht sein kann.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Verkehrssteuereinheit jedem Verkehrsteilnehmer einen Rang zuweist, wobei sich durch den Rang ein Vorrang und/oder Nachrang gegenüber zumindest einem anderem Verkehrsteilnehmer ergibt, und der Verkehrsfluss in dem Kreisverkehr basiered auf den Vorrängen und/oder Nachrängen der Verkehrsteilnehmer geregelt wird. Mit anderen Worten kann die Verkehrssteuerungseinheit die Ressourcen des Kreisverkehrs auf die Verkehrsteilnehmer verteilen, vorzugsweise auf der Grundlage der Positionierung und/oder Ankunftszeit am Kreisverkehr und/oder der geplanten Routen der Verkehrsteilnehmer. Die Positionierung oder Position eines Verkehrsteilnehmers am Kreisverkehr kann hier einen Eingang oder eine Einfahrt zum Kreisverkehr darstellen, an dem sich der Verkehrsteilnehmer befindet, um in den Kreisverkehr zu fahren. Zusätzlich oder alternativ kann dem einfahrenden Verkehrsteilnehmer, der zuerst am Kreisverkehr angekommen ist, ein Vorrang zugewiesen werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Vorrang eines einfahrenden Verkehrsteilnehmers davon abhängen, dass auf der geplanten Route des einfahrenden Verkehrsteilnehmers kein Stau entsteht. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Verkehrsfluss des Kreisverkehrs nach vorgegebenen Regeln der Rangordnung zwischen den einfahrenden Verkehrsteilnehmern und den eingefahrenen Verkehrsteilnehmern geregelt werden. Ein einfahrender Verkehrsteilnehmer kann beispielweise ein Nachrang gegenüber einem bereits in dem Kreisverkehr eingefahrenen Verkehrsteilnehmer aufweisen. Der Rang kann zusätzlich oder alternativ davon abhängen, ob ein Verkehrsteilnehmer ein Krankenwagen oder ein Privatfahrzeug ist, wobei ersterer Vorrang hat. Allgemein kann der Rang also durch einen Fahrzeugtypen (Einsatzfahrzeug oder Privatfahrzeug oder Konvoifahrzeug) festgelegt sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass durch die Anwendung von Vorrangregeln der Verkehrfluss und/oder die Ressourcen des Kreisverkehrs konfliktfrei geregelt werden können und das eine Wartezeit für vorrangige Verkehrsteilnehmer vermieden werden kann.
Das bereits beschriebene Steuersignal kann beispielweise eine Einfahrtsanweisung darstellen, die Informationen betreffend die zugeteilte Route und/oder die zugeteilte Fahrspur des Kreisverkehrs und/oder den Rang des Verkehrsteilnehmers enthalten kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich die Ressourcen des Kreisverkehrs so verwalten lassen, dass kein Stau in dem Kreisverkehr auftreten kann, wenn ein einfahrender Verkehrsteilnehmer ein Erlaubnis erhält, in den Kreisverkehr zu fahren.
Das besagte Steuersignal kann in einer anderen Situation aber auch einen einfahrenden Verkehrsteilnehmer anweisen, am Kreisverkehr für eine bestimmte Zeit und/oder bis zum Empfang einer Einfahrtsanweisung zu warten. Alternativ und/oder zusätlich kann die Wartemeldung erzeugt werden, wenn ein Stau in dem Kreisverkehr ermittelt wird. Hierduch ergibt sich der Vorteil, dass der ankommende Verkehrsfluss bzw. die einfahrenden Verkehrsteilnehmer am Kreisverkehr durch das Steuersignal gesteuert werden kann.
Zu der Erfindung gehört auch eine Verkehrssteuereinheit, die dazu eingerichtet ist, die die Verkehrssteuereinheit betreffenden Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Mit anderen Worten kann durch die Verkehrssteuereinheit ein Verkehrfluss in einem Kreisverkehr geregelt werden. Die Verkehrssteuereinheit kann hierzu eine Datenverarbeitungseinrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die Schritte des Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
Gemäß der Erfindung kann die Verkehrssteuereinheit in einer Ausführungsform eine Road-Side-Unit sein.
Die Erfindung umfasst auch Realisierungen, in welchen jeweils die Merkmale mehrere der beschriebenen Ausführungsformen kombiniert sind, soweit die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine schematische Darstellung zur Regelung des Kreisverkehr basierend auf Vorrängen und Nachrängen der Verkehrsteilnehmer.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt eine Verkehrsteuereinheit 20, durch die der Verkehrsfluss in einem Kreisverkehr 10 geleitet werden kann. Der Verkehrsfluss kann Verkehrsteilnehmer 30, 60 umfassen, die in den Kreisverkehr 10 eingefahren sind und/oder die auf den Kreisverkehr 10 zufahren, um in diesen einzufahren. Die Verkehrsteilnehmer 30, 60 können beispielweise Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen und/oder Personenbus sein. Die Verkehrsteilnehmer 30, 60 können autonom fahrende Kraftwagen und/oder personengeführte Kraftwagen und/oder es können Motorräder und/oder Fahrräder sein.
Die Verkehrsteuereinheit 20 kann eine Road-Side-Unit sein, die in und/oder an dem Kreisverkehr 10 eingesetzt sein kann. Die Verkehrsteuereinheit 20 kann einen Prozessor (nicht dargestellt) umfassen. Die Verkehrsteuereinheit 20 kann als Ressourcenmanager oder Teilnehmermanager dienen, um die Ressourcen des Kreisverkehrs 10 und/oder den Verkehrsfluss der Verkehrsteilnehmer 30, 60 durch den Kreisverkehr 10 zu steuern. Die Ressourcen des Kreisverkehrs 10 können beispielweise Spuren und/oder Fahrspursegmente und/oder Routen der Verkehrsteilnehmer 30, 60 vom Einfahren bis zum Verlassen des Kreisverkehrs 10 darstellen.
Die Verkehrsteilnehmer 30, 60 können über Funkverbindungen in einem Datennetzwerk oder kurz Netzwerk 40 mit der Verkehrssteuereinheit 20 verbunden sein, über welches sie miteinander kommunizieren können. Das Netzwerk 40 kann beispielweise ein V2X (englisch: vehcile to everything) Netwerk und/oder V2I (Fahrzeug zur Infrastruktur) und/oder V2V (Fahrzeug zum Fahrzeug) und/oder ein anderes Kommunikation-Netzwerk sein. Die Verkehrsteilnehmer 30, 60 können über das Netzwerk 40 mit der Verkehrssteuereinheit 20 mittels Nachrichten 50 kommunizieren. Die Nachrichten 50 können durch die Verkehrsteilnehmer 30, 60 und/oder die Verkehrsteuereinheit 20 gesendet werden. Die Nachrichten 50 können aktuelle Positionierungsdaten der Verkehrsteilnehmer 30 und/oder Routendaten für die Verkehrsteilnehmer 30 enthalten, wenn sie durch die Verkehrsteilnehmer 30 geschickt oder geführt werden. Die Nachrichten 50, die durch die Verkehrsteuereinheit 20 geschickt werden, können beispielweise eine Anweisung und/oder ein Steuersignal enthalten, mit denen der Verkehrsfluss des Kreisverkehrs geregelt werden kann.
Durch die Nachrichten 50 der Verkehrsteilnehmer 30 kann die Verkehrsteuereinheit 20 bestimmen, wann welcher Verkehrsteilnehmer 30 zum Kreisverkehr 10 kommt und/oder wo er sich im Kreisverkehr 10 befindet. Durch die Positionierungsdaten und Zielortdaten der Verkehrsteilnehmer 30, die die Verkehrsteilnehmer 30 der Verkehrssteuereinheit 20 über das Netzwek 40 senden, kann die Verkehrsteuereinheit 20 bestimmen, wann welcher ankommende Verkehrsteilnehmer 60 in den Kreisverkehr einfahren kann. Zusätzlich kann die Verkehrsteuereinheit 20 diese Daten verwenden, um eine Route oder allgemein Ressourcen der Verkehrsteilnehmer 60 für die darauffolgende Fahrt durch den Kreisverkehr 10 zu bestimmen. Es erfolgt somit eine Ressourcenzuteilung an die Verkehrsteilnehmer 60.
Wenn sich ein einfahrender Verkehrsteilnehmer 60 dem Kreisverkehr 10 nähert, kann er eine Nachricht 50 an die Verkehrssteuereinheit 20 aussenden. Die Nachricht 50 des einfahrenden Verkehrsteilnehmers 60 kann eine Anfrage zum Einfahren und/oder Information betreffend aktuelle Position des Verkehrsteilnehmers 60 und/oder geplante Zielort oder Fahrrichtung oder Zielausfahrt des einfahrenden Verkehrsteilnehmers 60 enthalten. Die Verkehrssteuereinheit 20 kann basierend auf den Nachrichten 50 und/oder Sensordaten der eingefahrenen Verkehrsteilnehmer 30 die aktuelle Verkehrssituation, z.B. einen Stau und/oder die Verfügbarkeit der Ressourcen des Kreisverkehrs 10 ermitteln. Basierend auf der aktuellen Verkehrssituation des Kreisverkehrs 10 kann die Verkehrsteuereinheit 20 eine Nachricht 50 erzeugen, die an den einfahrenden Verkehrsteilnehmer 60 geschickt werden kann.
Diese Nachricht 50 der Verkehrsteuereinheit 20 kann ein entsprechendes Steuersignal enthalten, durch das dem einfahrenden Verkehrsteilnehmer 60 mitgeteilt wird, ob es in den Kreisverkehr 10 einfahren kann oder am Kreisverkehr 10 warten muss. Diese Nachricht 50 kann Routendaten der zu fahrenden Route oder allgemein Ressourcendaten der dem Verkehrsteilnehmer zugeteilten Ressourcen enthalten. Das Steuersignal kann eine Anweisung zum Einfahren oder ein Einfahrtsignal für den einfahrenden Verkehrsteilnehmer 60 darstellen, wenn kein Stau in dem Kreisverkehr 10 vorhanden und/or die Ressouren des Kreisverkehrs 10 frei verfügbar sind. Das Steuersignal kann eine Wartemeldung oder ein Wartesignal für den einfahrenden Verkehrsteilnehmer 60 darstellen, wenn die Ressourcen des Kreisverkehrs 10 voll ausgeschöpft sind und/oder ein Stau in dem Kreisverkehr 10 durch die Verkehrsteuereinheit 20 ermittelt wird.
Die Verkehrsteuereinheit 20 kann durch die Nachricht 50 die zu verwendenden Ressourcen des Kreisverkehrs 10 und/oder die Routendaten der Verkehrsteilnehmer 30 derart gewählt werden, damit der Verkehrsfluss durch den Kreisverkehr 10 verzögerungsfrei und/oder unfallfrei sichergestellt werden kann. Durch die Routendaten kann beispielweise berücksichtigt werden, wenn ein Verkehrsteilnehmer 30 in dem Kreisverkehr 10 liegen bleibt und/oder ein Unfall im Kreisverkehr 10 auftritt. In einem solchen Fall können den darauffolgenden Verkehrsteilnehmern 30 alternative Routen oder alternative Spuren bei einem mehrspurigen Kreisverkehr 10 bereitgestellt werden. Es erfolgt hierzu eine Anpassung der Zuordnung der Ressourcen des Kreisverkehrs 10. Die Anpassung der Zuordnung der Ressourcen des Kreisverkehrs 10 kann auch dann erfolgen, wenn ein Verkehrsteilnehmer 30, 60 mit einem vorbestimmten Vorrang durch den Kreisverkehr 10 fahren muss. Beispielweise können die Verkehrsteilnehmer, die mit Rettungsdiensten zu tun haben, einen Vorrang gegenüber dem normalen Verkehr haben. Die Spuren oder Routen, die aktuell durch die eingefahrenen Verkehrsteilnehmer verwendet werden, können freigegeben und/oder angepasst werden, damit die Verkehrsteilnehmer für die Rettungsdiente ohne anhalten zu müssen durch den Kreisverkehr fahren können. Bei einem Verkehrsteilnehmer für einen Rettungsdienst kann es sich um einen Krankenwagen und/oder ein Polizeifahrzeug und/oder einen Feuerwehrwagen handeln.
Die Verkehrssteuereinheit 20 kann auch als eine virtuelle Ampel 80 dienen, mit der bei hohen Verkehrsdichten oder bei mehreren einfahrenden Verkehrsteilnehmern 60 pro Richtung zum Kreisverkehr 10 der Verkehrsfluss durch den Kreisverkehr 10 geregelt werden kann. Mit anderen Worten kann ein Steuersignal der Verkehrssteuereinheit 20 als ein grünes Licht oder ein rotes Licht zur Steuerung des einfahrenden Verkehrs dienen.
2 zeigt einen Kreisverkehr 10, durch welchen die Verkehrsteilnehmer V1, V2, V3, V4 basierend auf einer Rangordnung mit Vorrang und/oder Nachrang durch die Verkehrssteuereinheit 20 geleitet werden können. Die Vorränge und/oder Nachränge können durch Regeln vorgegeben werden, die bereits der Verkehrssteuereinheit 20 bereitgestellt sein können. Hier können die allgemeinen Verkehrsregeln zur Leitung der Verkehrsteilnehmer V1, V2, V3, V4 durch den Kreisverkehr 10 auf der Grundlage von Vorrängen oder Nachrängen gelten (z.B. ein Kreisverkehr mit „Rechts-vor-Links“). Der Verkehrsteilnehmer V1, der bereits in dem Kreisverker 10 gefahren ist, kann beispielweise einen Vorrang gegenüber den einfahrenden Verkehrsteilnehmern 60 aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können die Ränge durch eine jeweilige Kategorie der Verkehrsteilnehmer (z.B. Rettungsdienst oder privat) festgelegt sein.
Die Verkehrssteuereinheit 20 kann basierend auf den Nachrichten 50 von Verkehrsteilnehmern V1, V2, V3, V4 aktuell durch die Verkehrsteilnehmer V1, V2, V3, V4 benötigte Routendaten ermitteln und somit ermitteln, wie sich die Verkehrsteilnehmer V1, V2, V3, V4 in dem Kreisverkehr 10 verhalten müssen, um eine Koordination zu erhalten. Die Routendaten können beispielweise Fahrspuren und/oder Fahrspursegmente und/oder Routen des Kreisverkehrs 10 beschreiben, auf welchen die Verkehrsteilnehmer V1, V2, V3, V4 durch den Kreisverkehr 10 fahren müssen. Die Routen R1, R2, R3 können durch die Verkehrssteuereinheit 20 den Verkehrsteilnehmern V1, V2, V3, V4 zugewiesen werden.
Die Routen R1, R2, R3 des Kreisverkehrs 10 für die Verkehrsteilnehmer V1, V2, V3, V4 brauchen in einer Ausführungsform durch die Verkehrssteuereinheit 20 erst geplant werden, wenn die Verkehrsteilnehmer V1, V2, V3, V4 von der Verkehrssteuereinheit 20 eine Nachricht zum Einfahren erhalten. Die einfahrenden Verkehrsteilnehmer V2, V3, V4 folgen jeweils den Routen R1, R2, R3. Der eingefahrene Verkehrsteilnehmer V1, welcher auf der Route R1 fährt, kann einen Vorrang gegenüber den Verkehrsteilnehmern V2, V3 haben und durch den Kreisverkehr 10 weiter fahren. Die einfahrenden Verkehrsteilnehmer V2, V3 müssen warten, da die Route R1 durch den Verkehrsteilnehmer V1 befahren werden kann. Die einfahrenden Verkehrsteilnehmer V2, V3 können eine Wartemeldung von der Verkehrssteuereinheit 20 empfangen, damit ein Unfallrisiko vermieden werden kann. Da die Route R3 nicht für den eingefahrenen Verkehrsteilnehmer V1 verplant ist, ist diese Ressource verfügbar und dem einfahrenden Verkehrsteilnehmer V4 kann somit durch die Verkehrssteuereinheit 20 signalisiert werden, weiter zu fahren ohne am Kreisverkehr 10 warten zu müssen.
Die Verkehrssteuereinheit 20 kann in der Wartemeldung ein Zeitfenster definieren, in dem die Verkehrsteilnehmer V2, V3 am Kreisverkehr warten müssen. Das Zeitfenster kann beispielweise 30 oder 60 beispielsweise in einem Zeitbereich von 5 bis 60 Sekunden liegen. Das Zeitfenster kann durch die Verkehrsteuereinheit 20 basierend auf der aktuellen Positonierung und/oder Geschwindigkeit des Verkehrsteilnehmers V1 bestimmt werden. Der einfahrende Verkehrsteilnehmer V2 kann beispielweise ein kleines Zeitfenster zum Warten gegenüber den Verkehrsteilnehmern V3 und V4 haben, weil der Verkehrsteilnehmer V2 dem Verkehrsteilnehmer V1 auf der gleichen Route folgen oder fahren muss. Das Zeitfenster kann vergrößert werden, wenn der eingefahrene Verkehrsteilnehmer V1 in dem Kreisverkehr 10 sehr langsam oder mit einer Geschwindigkeit bewegt, die geringer als eine normale oder zulässige Geschwindigkeit sein kann. Die langsame Geschwindigkeit kann beispielweise in Bereich von 0 (Liegenbleiber oder Stau) bis 30 km/h sein. Das Zeitfenster kann auch davon abhängen, ob der eingefahrene Verkehrsteilnehmer V1 der Verkehrssteuereinheit 20 signalisiert hat, dass er an der Ausfahrt angekommen ist. Mit andren Worten kann die Verkehrssteuereinheit 20 das Verlassen des Kreisverkehrs 10 von dem Verkehrsteilnehmer V1 basierend auf den Nachrichten 50 und/oder Sensordaten ermitteln, damit das Zeitfenster für jeweils einfahrende Verkehrsteilnehmer berechnet und/oder angepasst werden kann. Das Zeitfenster für die einfahrenden Verkehrsteilnehmer V2, V3 kann beispielweise verkleinert werden, wenn die Verkehrssteuereinheit 20 schon Bescheid weiß, dass der Verkehrsteilnehmer V1 durch den Kreisverkehr 10 gefahren ist. Das Zeitfenster für die einfahrenden Verkehrsteilnehmer (z.B. V3) kann dann abhängig von Routendaten und/oder Zielortdaten und/oder Parametern des nächstfolgenden eingefahrenen Verkehrsteilnehmers (z.B. V2), die in Echtzeit ermittelt werden können, berechnet werden. Die Echtzeit-Parametern können beispielweise eine momentane Geschwindigkeit und/oder aktuelle Positionierung des eingefahrenen Verkehrsteilnehmers darstellen. Durch die Routendaten und die Echtzeit-Parametern des eingefahrenen Verkehrsteilnehmers V2 kann die Verkehrssteuereinheit 20 eine Fahrzeit berechnen oder einschätzen, die der Verkehrsteilnehmer V2 benötigt, um den Kreisverkehr 10 zu verlassen oder die Ressourcen (z.B. Nutzung von Spuren) des Kreisverkehrs 10 freizugeben, die dem einfahrenden Verkehrsteilnehmer V3 zugewiesen werden können. Nach der Ablauf der in dem Zeitfenster bestimmte Wartezeit kann an die jeweils einfahrende Verkehrsteilnehmer signalisiert werden, in den Kreisverkehr 10 einzufahren. Die Verkehrssteuereinheit kann zuerst V2 zum Einfahren signalisieren, weil er hinter dem V1 durch den Kreisverkehr 10 fahren kann. Das Zeitfenster kann in der Verkehrssteuereinheit 20 mit einem Algorithmus berechnet werden.
Dem einfahrenden Verkehrsteilnehmer V2 kann signalisiert werden zu warten, wenn der Verkehrsteilnehmer V3 in den Kreisverkehr 10 eingefahren ist oder vorher ein grünes Licht zum Einfahren erhalten hat. Der Verkehrsteilnehmer V3 kann von der Verkehrssteuereinheit 20 eine Wartemeldung zum Warten erhalten, falls der Verkehrsteilnehmer V4 in den Kreisverkehr 10 eingefahren ist. Da die Verkehrsteuereinheit 20 basierend auf den Nachrichten 50 genaue Positionierung der eingefahrenen Verkehrsteilnehmer bestimmen kann, kann der einfahrende Verkehr so geregelt werden, dass Nutzung der Ressourcen auch optimiert werden kann.
Damit automatisierte Verkehrsteilnehmer sicher durch einen Kreisverkehr geleitet werden können, wird also bevorzugt der Einsatz einer RSU vorgesehen. Die RSU dient als Teilnehmermanager und Ressourcenmanager und hat einen Überblick des Umfeldes durch z.B. Unterstützung von Kameras. Durch gewöhnliche V2X Messages (Nachrichten) empfängt eine RSU die Informationen der verschiedenen vernetzten Verkehrsteilnehmer und kann daraus berechnen, wann welcher Verkehrsteilnehmer zum Kreisverkehr kommt bzw. wo im Kreisverkehr er sich befindet. Durch Positionierungsdaten und Routendaten, die die Verkehrsteilnehmer der RSU über V2X senden, kann die RSU bestimmen, wann welcher Verkehrsteilnehmer in den Kreisverkehr einfahren kann bzw. soll, und verwendet diese Daten um die Route und Ressourcen der darauffolgenden Verkehrsteilnehmer für die Fahrt durch den Kreisverkehr zu bestimmen. Da Die RSU von allen Teilnehmern Bescheid weiß, kann es die Ressourcen besser aufteilen und die Verkehrsteilnehmer auf die richtigen Spuren weisen und eventuell Vorränge und Nachränge geben um den Verkehr weiter flüssig zu halten. Dieses System funktioniert für alle Arten von Kreisverkehren.
Durch diese Technik entsteht eine Möglichkeit, automatisierte und vernetzte Fahrzeuge durch Kreisverkehre aller Art zu leiten. Die Kontrolleinheit RSU (Verkehrssteuereinheit) berechnet die besten Routen aller Teilnehmer und teilt sie jedem Verkehrsteilnehmer bei. Sie hilft auch der Verkehrsverflüssigung und Unfallreduzierung.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie ein Verfahren zum Regeln eines Verkehrsflusses in einem Kreisverkehr bereitgestellt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017201048 A1 [0003]
US 2019215668 A1 [0004]
WO 2019233593 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Regeln eines Verkehrsflusses in einem Kreisverkehr (10), wobei der Verkehrsfluss durch eine Verkehrssteuereinheit (20) geregelt wird, mit welcher Verkehrsteilnehmer (30, 60), die in den Kreisverkehr (10) eingefahren sind und/oder auf den Kreisverkehr (10) zufahren, um in diesen einzufahren, in einem Netzwerk (40) vernetzt sind und über Nachrichten (50) kommunizieren, und wobei zum Einfahren ein Verkehrsteilnehmer (60) als eine Nachricht (50) eine Anfrage an die Verkehrssteuereinheit (20) sendet, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einfahren des jeweils Verkehrsteilnehmers (60) der in dem Kreisverkehr (10) befindliche Verkehrsfluss basierend auf den bisherigen Nachrichten (50) bestimmt wird, wobei für den jeweils einfahrenden Verkehrsteilnehmer (60) als eine Nachricht (50) ein Steuersignal erzeugt wird, um dem Verkehrsteilnehmer (60) mitzuteilen, wann und/oder entlang welcher Route der Verkehrsteilnehmer (60) in den Kreisverkehr (10) einfahren und/oder diesen durchfahren soll.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verkehrsteilnehmer (30) in dem Kreisverkehr (10) Nachrichten (50) mit Positionierungsdaten und/oder Zielortdaten und/oder Routendaten des jeweiligen Verkehrsteilnehmer (30) aussenden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Verkehrssteuereinheit (20) zur Regelung des Kreisverkehrs (10) Routen aller Verkehrsteilnehmer (30) bestimmt und/oder angepasst werden, damit der Verkehrsfluss in dem Kreisverkehr (10) unfallfrei geführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Verkehrssteuereinheit (20) basierend auf den Nachrichten (50) bestimmt wird, ob ein Stau in dem Kreisverkehr (10) vorhanden ist und/oder das einfahrende Fahrzeug (60) in den Kreisverkehr (10) einfahren darf.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dem jeweiligen einfahrenden Verkehrsteilnehmer (60) Vorrang vor einem anderen einfahrenden Verkehrsteilnehmer (60) gemäß eine zeitlichen Reihenfolge von deren Anfragen zugewiesen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Verkehrssteuereinheit (20) jedem Verkehrsteilnehmer (30, 60) einen Rang zuweist, wobei sich durch den Rang ein Vorrang und/oder Nachrang gegenüber zumindest einem anderem Verkehrsteilnehmer (30, 60) ergibt, und der Verkehrsfluss in dem Kreisverkehr (10) basiered auf den Vorrängen und/oder Nachrängen der Verkehrsteilnehmer (30, 60) geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersignal zumindest für einen Verkehrsteilnehmer (60) eine Anweisung enthält, die dem einfahrenden Verkehrsteilnehmer (60) erlaubt, in den Kreisverkehr (10) einzufahren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuersignal zumindest für einen Verkehrsteilnehmer (60) eine Wartemeldung anzeigt, die den einfahrenden Verkehrsteilnehmer (60) zum Warten auffordert.
Verkehrssteuereinheit (20), wobei die Verkehrssteuereinheit (20) dazu eingerichtet ist, die die Verkehrssteuereinheit (20) betreffenden Schritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Verkehrssteuereinheit (20) nach Anspruch 9, wobei die Verkehrssteuereinheit eine Road-Side-Unit ist.