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Stand der Technik
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Grundlage für heute bekannte Emissionssimulationen zur Bewertung von Luftqualitäten bilden Emissionswerte, die beispielsweise aus dem „Handbuch für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs“ (HBEFA; siehe https://www.hbefa.net/d/) für verschiedenen Straßenarten (z.B. Erschließungsstraße, Hauptverkehrsstraße, Autobahn), Verkehrssituation (z.B. flüssiger Verkehr, dichter Verkehr, gesättigter Verkehr, stop & go) und Fahrzeugklassen (z.B. PKW, LKW, Bus) aufgeschlüsselt sind. Die in den Emissionssimulationen berechneten Emissionen ergeben sich dann auf Basis der zusätzlichen Informationen über Anzahl und die Art der Kraftfahrzeuge in einem bestimmten Streckenabschnitt, die beispielsweise durch Zählschleifen und aus Zulassungsstatistiken gewonnen werden.
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Die bisher bekannte Abbildung des tatsächlichen Verkehrsgeschehens ist insbesondere mit Hinblick auf seine räumliche und zeitliche Auflösung und seine Charakterisierung der Fahrsituationen vergleichsweise grob und ungenau, sodass die Ergebnisse bisheriger Emissionssimulationen beispielsweise zur orts- und zeitaufgelösten Ableitung von Immissionen oder zur qualifizierten Bewertung von tatsächlichen oder geplanten verkehrsleitenden Maßnahmen nur sehr eingeschränkt brauchbar sind.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfinder haben erkannt, dass zur qualitativ ausreichend guten Vorhersage von Emissionswerten notwendigerweise von einer differenzierten Erfassung und Bewertung des tatsächlichen Fahrgeschehens auszugehen ist, die dessen volle Dynamik tatsächlich zu berücksichtigen vermag. Es wurde erkannt, dass der Verlust an Information, der aus einer lediglich summarischen Betrachtung resultiert, also beispielsweise lediglich aus der Dichte des Verkehrs, Fahrzeuganzahl und/oder mittlere Geschwindigkeit, weit gravierender ist, als von der Fachwelt bislang angenommen.
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Deshalb ist erfindungsgemäß vorgesehen, Karten der Emissionen von Kraftfahrzeugen (auch: Emissionskarten) für ein geografisches Gebiet durch folgende Schritte zu erstellen:
- - Empfangen von Daten, die zumindest die Position von Kraftfahrzeugen, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, zeitlich aufgelöst repräsentieren.
- - Berechnung von Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Kraftfahrzeuge, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, aus den Daten, die die Position der Kraftfahrzeuge, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, zeitlich aufgelöst repräsentieren.
- - Bestimmung von Emissionen der Kraftfahrzeuge, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, basierend auf Motormodellen, unter Benutzung der zuvor empfangenen und berechneten Daten.
- - Erstellen der Karte der Emissionen der Kraftfahrzeuge umfassend folgende Teilschritte: Zuordnen der Kraftfahrzeuge zu Teilgebieten des geographischen Gebiets anhand der Daten, die die Position der Kraftfahrzeuge repräsentieren, und Summationen der bestimmten Emissionen der sich in einem Teilgebiet befindlichen Kraftfahrzeuge.
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Bei dem geografischen Gebiet handelt es sich um einen tatsächlich existierenden Teil der Umwelt, beispielsweise die Straßen einer Stadt oder einer Regionen. Alternativ kann es sich auch um andersartige Teile der Umwelt handeln, beispielsweise um ein Seegebiet oder um einen Luftraum. Eine Karte eines geografischen Gebiets umfasst die Unterteilung des geografischen Gebiets in Teilgebiete (beispielsweise Streckenabschnitte) und weitere Daten, die den individuellen Teilgebieten insbesondere zeitlich aufgelöst zugeordnet sind (beispielsweise spezielle Emissionen oder Immissionen). Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Streckenabschnitte im Rahmen der Erfindung recht klein sind, beispielsweise lediglich Streckenlängen von nicht mehr als 100m umfassen.
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Bei der zeitlichen Auflösung der Daten, die die Position von Kraftfahrzeugen repräsentieren, handelt es sich im Rahmen der Anmeldung vorzugsweise um eine zeitliche Auflösung, die beispielsweise mindestens eine Position pro Sekunde repräsentiert.
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Das Empfangen der Daten, die die Position von Kraftfahrzeugen repräsentieren, bzw. die Quelle und der Transport dieser Daten zu ihrem Empfänger kann auf unterschiedliche Weise erfolgen: Es kann sich beispielsweise um eigens zu diesem Zweck eingesetzte Fahrzeuge handeln, die beispielsweise drahtlos die betreffenden Daten beispielsweise samt ihrer Identität an einen Empfänger senden. Es kann sich anderseits um „normale“ Verkehrsteilnehmer handeln, die die betreffenden Daten über Navigations-, Telekomunikations- und/oder Onlinedienste, beispielsweise anonymisiert, an einen Empfänger senden. Es ist anderseits auch möglich, entsprechende Daten mittels Infrastrukturelementen, wie beispielsweise einer entsprechend dichten Anordnung ortsfester Kameras, zu gewinnen und von diesen online oder beispielsweise nach Zwischenspeicherung und Zeitverzögerung an den Empfänger zu übertragen.
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Bei den Emissionen und Immissionen kann es sich beispielsweise um NO, NO2, CO, SO2, CO2,O3 und/oder Partikelmassen, z.B. PM2.5, PM10 handeln.
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Die Qualität der generierten Karten verbessert sich erfindungsgemäß entscheidend dadurch, dass aus den Daten, die die Position der Kraftfahrzeuge, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, zeitlich aufgelöst repräsentieren, tatsächliche Geschwindigkeiten individueller Kraftfahrzeuge und vor allem deren tatsächlichen Beschleunigungen ermittelt werden, die wiederum mit den tatsächlichen Emissionen der Kraftfahrzeuge in aller Regel hochgradig korreliert sind. Beispielsweise wird als mit den Emissionen primär korrelierte Größe eine Vortriebsleistung errechnet, die sich als Produkt der Masse, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ergibt.
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Überdies erfolgt das Erstellen der Karte durch Zuordnen der Kraftfahrzeuge zu Teilgebieten des geographischen Gebiets anhand der Daten, die die Position der Kraftfahrzeuge repräsentieren, und Summationen der bestimmten Emissionen der sich in einem Teilgebiet befindlichen Kraftfahrzeuge. Bei dem letztgenannten Schritt ist insbesondere zu berücksichtigen bzw. zu gewichten, ob und inwiefern die Anzahl der tatsächlich in dem Teilgebiet befindlichen Kraftfahrzeuge von der Anzahl der Kraftfahrzeuge, von denen Daten an den Empfänger übertragen wurde, abweicht. Bei der Summation kann es sich zwar einerseits um die Addition im mathematischen Sinne handeln, anderseits ist insbesondere lediglich wesentlich, dass alle bestimmten Emissionen in Summe berücksichtigt werden, was beispielsweise auch durch eine Mittelwertbildung und anschließende Berücksichtigung der Anzahl der tatsächlich in dem Teilgebiet befindlichen Kraftfahrzeuge selbstverständlich realisiert sein kann.
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In Weiterbildung ist vorgesehen, dass die empfangenen Daten außer der Position der Kraftfahrzeuge, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, weitere Informationen repräsentieren, beispielsweise eine gesetzliche Schadstoffklasse des betreffenden Kraftfahrzeugs oder eine behördliche Typzulassung des betreffenden Fahrzeugs oder sogar eine Identifizierung des individuellen Fahrzeugs und dessen Zustand. Der Zustand kann bei einem Hybridfahrzeug (z.B. Plug-In-Hybrid) die Information umfassen, ob es gegenwärtig von seinem Verbrennungsmotor oder von seinem Elektromotor oder von beiden Motoren angetrieben wird.
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Das Empfangen weiterer derartiger Daten ist grundsätzlich möglich und insbesondere je nach regionalen Gegebenheiten möglich und sinnvoll. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die weiteren Informationen in die Bestimmung der Emissionen der Kraftfahrzeuge, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, eingehen.
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Darüber hinaus können nochmals weitere Informationen bei der Erstellen der Karte benutzt werden, beispielsweise zusätzliche statistische Daten, beispielsweise mittlere Reisezeiten bzw. Geschwindigkeiten und/oder Perzentilen der Reisezeiten bzw. Geschwindigkeiten der Kraftfahrzeuge in den einzelnen Streckenabschnitten.
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Karten der Immissionen (auch: Immissionskarten) für ein geografisches Gebiet sind von besonderem Interesse, da sie mehr noch als Karten der Emissionen Rückschlüsse auf die Belastung beispielsweise von Menschen (Umweltverschmutzung) zulassen.
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In Weiterbildungen der Erfindung ist daher vorgesehen, dass sich der Erstellung einer Karte der Emissionen von Kraftfahrzeugen für das geografische Gebiet das Berechnen einer Karte der Immissionen für das geografische Gebiet anschließt, wobei zur Berechnen der Karte der Immissionen neben der Karte der Emissionen weitere Informationen benutzt werden. Die Berechnung und die Art der Berücksichtigung der weiteren Informationen erfolgt dabei anhand von sogenannten Transmissionsmodellen.
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Bei diesen weiteren Informationen kann es sich beispielsweise um orts- und zeitaufgelöste Wetterdaten (z.B. Windrichtung und Windgeschwindigkeiten, Sonneneinstrahlung, Temperatur, Niederschlag) handeln. Ferner kann es sich auch um Informationen über die Topografie und/oder Topologie des geografischen Gebiets und dessen Umgebung einschließlich ihrer Bebauung handeln. Auch weitere Emissionen, die nicht von Kraftfahrzeugen generiert aber grundsätzlich bekannt sind (beispielsweise durch Industrie, Landwirtschaft und/oder von Haushalten, insbesondere Heizung), können grundsätzlich zur Erstellung der Immissionskarte berücksichtigt werden.
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In Weiterbildung ist es möglich, zur Erstellung der Immissionskarte auch Daten zu verwenden, die durch mit Sensoren durchgeführten Immissionsmessungen gewonnen wurden, beispielsweise zur Ergänzung, Verifizierung und/oder Plausibilisierung der errechneten Immissionskarte. Es ist auch möglich, hierfür andere mit Sensoren gewonnene Daten zu verwenden, bspw. Druck, Windgeschwindigkeit, Strahlung.
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Neben der Erstellung von Karten der Emission und der Immission sind auch die Ableitung von verkehrsleitenden Maßnahmen und die Bewertung von geplanten und/oder tatsächlichen verkehrsleitenden Maßnahmen Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Unter verkehrsleitenden Maßnahmen werden vorliegend insbesondere alle Maßnahmen verstanden, die direkt und/oder indirekt einen Einfluss darauf haben oder haben könnten, wie viele Fahrzeuge sich in dem geographischen Gebiet befinden und/oder wo und/oder wann sich die Fahrzeuge in dem geographischen Gebiet befinden und/oder welche weiteren Eigenschaften diese Fahrzeuge haben und/oder wo sich die Fahrzeuge in dem geographischen Gebiet befinden und/oder mit welcher Geschwindigkeit und/oder mit welcher Beschleunigung sich die Fahrzeuge bewegen.
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So kann vorgesehen sein, dass im Rahmen derartiger verkehrsleitender Maßnahmen insbesondere bei autonom fahrenden Fahrzeugen, also Fahrzeugen, die nicht unmittelbar von einem Menschen gelenkt und beschleunigt werden, direkt auf die Fahrroute und die Beschleunigung (also mittelbar auch auf die Geschwindigkeit und den Ort) des Fahrzeuges Einfluss genommen wird. Eine verkehrsleitende Maßnahme wäre dann beispielsweise eine Änderung der Art und Weise, in der das geschieht. Eine derartige verkehrsleitende Maßnahme könnte also beispielsweise darin bestehen, Fahrzeuge oder bestimmte Fahrzeuge automatisch von bestimmten Teilgebieten fern zu halten etwa aus Teilgebieten mit bereits hohen Immissionen und/oder in solchen Teilgebieten Fahrzeuge oder bestimmte Fahrzeuge lediglich mit lokal geringen Emissionen zu betreiben, beispielsweise indem eine maximal zulässige Beschleunigung und/oder maximal zulässige Geschwindigkeit herabgesetzt wird.
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Bei Fahrzeugen die zumindest teilweise von Menschen gelenkt und/oder beschleunigt werden, besteht neben dem unmittelbaren Einfluss auf die Fahrroute und die Beschleunigung (also mittelbar auch auf die Geschwindigkeit und den Ort) des Fahrzeuges die Möglichkeit, durch entsprechende Gebote und Verbote im Sinne einer Straßenverkehrsordnung und durch deren technische Umsetzung (Beschilderungen und Lichtzeichen zur Kenntlichmachung der Gebote und Verbote, Überwachung der Gebote und Verbote und Maßnahmen zur Sanktionierung von Missachtung der Gebote und Verbote) das Verhalten der die Fahrzeuge zumindest teilweise lenkenden und beschleunigenden Menschen und damit wiederum die Emissionen der Fahrzeuge zu beeinflussen. Eine verkehrsleitende Maßnahme wäre dann beispielsweise eine Änderung der Art und Weise, in der das geschieht. Eine derartige verkehrsleitende Maßnahme könnte also beispielsweise darin bestehen, lokale Vorfahrtsregelungen und eine entsprechende Beschilderung zu ändern oder beispielsweise darin bestehen, stationäre Geschwindigkeitsüberwachungsanlagen erkennbar in oder außer Betrieb zu nehmen.
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Eine verkehrsleitende Maßnahme kann auch eine Modifikation des geografischen Gebiets und seiner Teilgebiete selbst sein, beispielsweise die Schaffung und/oder Abschaffung von Strecken, oder deren Modifikation, beispielsweise die Errichtung von Kreisverkehren anstelle einer Straßenkreuzung, die Verengung von Strecken, sodass geringere Geschwindigkeiten der Fahrzeuge auf diesen Strecken zu erwarten sind, die Einrichtung exklusiver Busspuren.
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Eine verkehrsleitende Maßnahme kann auch auf eine Änderung der Zusammensetzung der Fahrzeuge in einem Streckenabschnitt oder im gesamten Streckennetz zielen, beispielsweise Durchfahrverbote für bestimmte Fahrzeugklassen, wie beispielsweise LKW, Fahrzeuge einer Abgasnorm schlechter als beispielsweise EU5 oder Fahrzeuge, die älter sind als ein Höchstalter.
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Eine verkehrsleitende Maßnahme kann auch eine andere technische Maßnahme sein, die darauf zielt, die Fahrzeugflotte zu verjüngen oder mit Hinblick auf Emissionen zu verbessern, zum Beispiel Nachrüstungen.
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Eine verkehrsleitende Maßnahme kann auch in der Anpassung der Steuerung von Lichtsignalanlagen einschließlich „Pförtnerung“, also dem gezielten lokalen Drosseln des Verkehrsflusses, und „Grüner Welle“ bestehen.
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Die Bewertung einer tatsächlich durchgeführten verkehrsleitenden Maßnahme zielt insbesondere darauf ab, festzustellen, ob sie Immissionen in dem geographischen Gebiet tatsächlich vermindert hat.
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Dazu wird zunächst wie oben beschrieben eine Karte der Immissionen generiert, die von Daten ausgeht, die vor der Durchführung der verkehrsleitenden Maßnahme erfasst wurden. Es handelt sich bei dieser Karte der Immissionen also um eine Referenzkarte. Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt bzw. in einem nachfolgenden Zeitraum wird die verkehrsleitende Maßnahme durchgeführt.
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Nachfolgend wird wie oben beschrieben eine weitere Karte der Immissionen generiert, die von Daten ausgeht, die nach bzw. während der Durchführung der verkehrsleitenden Maßnahme erfasst wurden.
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Abschließend gilt es, die durchgeführte verkehrsleitende Maßnahme unter Benutzung der Karte der Immissionen für das geografische Gebiet (Referenzkarte) und der weiteren Karte der Immissionen für das geografische Gebiet nach vorgegebenen Kriterien zu bewerten.
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Das Ergebnis der Bewertung kann beispielsweise ein Zahlenwert sein oder ein Element einer Menge von Kategorien wie {viel besser; etwas besser; gleich; etwas schlechter; viel schlechter}.
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Unter Kriterien wird eine eindeutige Abbildung von einer Immissionskarte und einer weiteren Immissionskarte auf ein Ergebnis der Bewertung verstanden. So kann beispielsweise der Quotient aus dem höchsten beobachteten Immissionswert der weiteren Immissionskarte und dem höchsten beobachteten Immissionswert der Immissionskarte das Ergebnis einer Bewertung sein. Ein Wert des Quotienten kleiner 1 wäre dann als Verminderung der höchsten beobachteten Immission anzusehen. Andererseits könnte auch beispielsweise flächenhaft gemittelte oder gewichtet gemittelte Immissionen ermittelt und verglichen werden. Andere und/oder spezifischere Kriterien können sich aus den regionalen Gegebenheiten und Zielsetzungen ergeben. Anderseits können weitere Kriterien Berücksichtigung finden, die neben den Immissionen auch den Nutzen des Verkehrs abbilden, der beispielsweise aus Reisezeiten und Komfort der Verkehrsteilnehmer etc. hervorgehen kann. Es können die Bewertungen beispielsweise Randbedingungen unterworfen werden, sodass trotz verminderten Immissionen keine „positiven“ Bewertungen erfolgen, wenn durch eine Verkehrsleitende Maßnahme der Nutzen des Verkehrs nach vordefinierten Maßstäben nicht mehr erbracht wird.
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Für die Bewertung einer nicht oder noch nicht tatsächlich durchgeführten, sondern lediglich geplanten oder erwogenen verkehrsleitenden Maßnahme, beispielsweise im Rahmen eines Optimierungsprozesses zur Ableitung optimaler verkehrsleitender Maßnahmen steht naturgemäß keine weitere Karte der Immissionen, die von Daten ausgeht, die nach bzw. während der Durchführung der verkehrsleitenden Maßnahme erfasst wurden, zur Verfügung.
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Aus diesem Grund tritt in diesem Fall an die Stelle dieser weiteren Karte eine prädiktive Karte der Immissionen für das geografische Gebiet, die wie zuvor die Referenzkarte erstellt wird, allerdings mit der Maßgabe, dass an die Stelle der tatsächliche Kraftfahrzeuge betreffenden Daten Daten treten, die durch die Simulation der verkehrsleitenden Maßnahme gewonnen wurden.
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In der Simulation der verkehrsleitenden Maßnahme wird insbesondere bestimmt, wie viele Kraftfahrzeuge sich wann und wo in dem geografischen Gebiet befinden und welche Geschwindigkeiten und Beschleunigungen und weitere Eigenschaften ihnen zuzuordnen sind. Als Zwischenergebnis ergibt sich eine prädiktive Emissionskarte, aus der dann wiederum wie oben die Immissionskarte gewonnen wird.
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Grundsätzlich sind Bewertungen von tatsächlichen oder geplanten verkehrsleitenden Maßnahmen nicht nur auf Basis von Immissionskarten, sondern auch auf Basis von Emissionskarten zumindest mit Einschränkungen möglich. Insofern gilt das für die Methodik der Bewertungen anhand von Immissionskarten erläuterte auch für Bewertungen, die anhand von Emissionskarten vorgenommen werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, die Schritte des Verfahrens durchzuführen, sowie einen nichtflüchtigen Speicher, auf welchem dieses Computerprogramm gespeichert ist und eine elektronische Recheneinheit welche diesen Speicher umfasst.
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Figurenliste
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- 1a zeigt ein Flussdiagramm zur Erstellung einer Karte der Emissionen.
- 1b zeigt ein Beispiel von Geschwindigkeitsmessungen an realen Fahrzeugen entlang einer Magistrale der Stuttgarter Innenstadt im Bereich des Verkehrsknotenpunktes „Neckartor“ und daraus ermittelten Emissionen.
- 2 zeigt ein Flussdiagramm zur Erstellung einer Karte der Immissionen.
- 3 zeigt ein Flussdiagramm zur Bewertung einer verkehrsleitenden Maßnahme.
- 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Bewertung von tatsächlich durchgeführten verkehrsleitenden Maßnahmen.
- 5 illustriert ein Verfahren zur Gewinnung von Informationen über Hybridfahrzeuge.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Anhand dem in der 1a dargestellten Flussdiagramm ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
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Es handelt sich dabei um ein Verfahren zur Erstellung einer Karte der Emissionen 100 von Kraftfahrzeugen für ein geografisches Gebiet, das folgende Schritte umfasst.
- - Empfangen von Daten 101, die die Position von Kraftfahrzeugen, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, zeitlich aufgelöst repräsentieren.
- - Berechnung von Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Kraftfahrzeuge 102, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, aus den Daten, die die Position der Kraftfahrzeuge, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, zeitlich aufgelöst repräsentieren.
- - Bestimmung von Emissionen der Kraftfahrzeuge 103, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, basierend von Motormodellen unter Benutzung der zuvor empfangenen und berechneten Daten.
- - Erstellen der Karte der Emissionen der Kraftfahrzeuge 104, umfassend folgende Teilschritte: Zuordnen der Kraftfahrzeuge zu Teilgebieten des geographischen Gebiets 104.1 anhand der Daten, die die Position der Kraftfahrzeuge repräsentieren, und Summationen der bestimmten Emissionen 104.2 der sich in einem Teilgebiet befindlichen Kraftfahrzeuge.
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Zusätzlich ist vorgesehen, dass weitere Daten empfangen werden, die außer der Position der Kraftfahrzeuge, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, weitere Informationen repräsentieren, und die weiteren Informationen in die Bestimmung der Emissionen der Kraftfahrzeuge, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, eingehen. Insbesondere: Informationen über das betreffende Kraftfahrzeug, wie beispielsweise eine gesetzliche Schadstoffklasse des betreffenden Kraftfahrzeugs, oder eine behördliche Typzulassung des betreffenden Fahrzeugs oder sogar eine Identifizierung des individuellen Fahrzeugs. Es werden überdies Daten empfangen, die Informationen über einen Zustand des betreffenden Kraftfahrzeugs repräsentieren, beispielsweise, ob ein Hybridfahrzeug (z.B. Plug-In-Hybrid) gegenwärtig von seinem Verbrennungsmotor oder von seinem Elektromotor oder von beiden Motoren angetrieben wird - und wenn letzteres der Fall ist, zu welchen Leistungsanteilen.
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Zusätzlich ist vorgesehen, dass weitere das geografische Gebiet und/oder das Teilgebiet betreffende Informationen, wie topografische Informationen in die Bestimmung der Emissionen der Kraftfahrzeuge, die sich in dem geografischen Gebiet befinden, eingehen.
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Im vorliegenden Beispiel ist das geografische Gebiet ein Streckennetz, beispielsweise bestehend aus den Straßen einer Großstadt und die Teilgebiete sind Teilstrecken, die sich jeweils über 100 Meter erstrecken. Die erstellte Karte weist eine zeitliche Auflösung von besser als eine Stunde auf.
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Die 1b zeigt in seinem oberen Teil A ein Beispiel von aus empfangen Positionsdaten ermittelten Geschwindigkeitsverläufen 10 einer Vielzahl von realen Versuchsfahrzeugen entlang einer Magistrale der Stuttgarter Innenstadt im Bereich des Verkehrsknotenpunktes „Neckartor“. Eingezeichnet sind auch die 5. und die 95. Perzentile dieser Verläufe (fett, gestrichelt), sowie die 25. und die 75. Perzentile (fett, gepunktet) und der Mittelwert (fett, durchgezogen) dieser Verläufe. Es handelt sich genauer um die Canstatter Straße, also um die Bundesstrasse B14, im Bereich der Ampel 1 an der Kreuzung mit der Heilmannstrasse, der Ampel 2 an der Kreuzung mit der Neckarstraße und der beiden stadtauswärts dieser Ampeln stationär aufgestellten Geschwindigkeitsüberwachungsanlagen 3, 4 („Blitzer“).
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Es ist zu erkennen, dass sich abseits der Ampeln 1, 2 die Mehrzahl der Fahrzeuge etwa mit der höchsten auf dieser Strecke zugelassenen Geschwindigkeit von 50km/h bewegt, eine geringe Anzahl von Fahrzeugen diese Geschwindigkeit um bis zu 20 km/h überschreitet und wiederum eine geringe Anzahl der Fahrzeuge diese Geschwindigkeit auf kurzen Streckenabschnitten unterschreitet, in der Regel um vorübergehend anzuhalten. Auffällig ist, dass die Fahrzeuge, die zu erhöhter Geschwindigkeit neigen, ihre Geschwindigkeit vor bzw. an den Geschwindigkeitsüberwachungsanlagen 3, 4 auf die zulässige Geschwindigkeit reduzieren und unmittelbar hinter den Geschwindigkeitsüberwachungsanlagen 3, 4 wieder erhöhen.
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Im Bereich der Ampeln 1, 2, insbesondere der Ampel 1 an der Kreuzung mit der Heilmannstrasse bleiben entsprechend dem Verkehrsaufkommen und der Ampelschaltung viele Fahrzeuge stehen. Gleichzeitig ist zu erkennen, dass einzelne Fahrzeuge, die an den Ampeln 1, 2 nicht stehen bleiben, ihre Geschwindigkeit dort sogar erhöhen, mutmaßlich aus der Intention der Fahrzeuglenker heraus, die Ampel während einer Grün- oder Gelbphase der Ampel, vor einem befürchteten oder tatsächlichen Wechsel der Ampel in eine Rotphase auch tatsächlich ohne anzuhalten passieren zu können.
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Basierend auf Motormodellen der Versuchsfahrzeuge wurden die Emissionen (hier NOx-Emissionen) der Versuchsfahrzeuge ermittelt. Für jeweils 100 Meter lange Teilabschnitte wurden die Emissionen der sich in diesen Teilabschnitten befindlichen Fahrzeuge beispielsweise eine Stunde lang aufsummiert.
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Diese Summen sind als relative Werte im unteren Teil B der 1b dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die aufsummierten Emissionen hinter den Geschwindigkeitsüberwachungsanlagen 3, 4 leicht erhöht sind und im Bereich der Ampeln 1, 2 stark (bis zu 81%) erhöht sind. Eher gering sind die aufsummierten Emissionen hingegen in den Bereichen vor den Geschwindigkeitsüberwachungsanlagen 3, 4 und in Bereichen abseits von Geschwindigkeitsüberwachungsanlagen 3, 4 und Ampeln 1,2 in denen sich die Mehrzahl der Fahrzeuge mit eher gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegt.
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Die dargestellte Emissionskarte geht hinsichtlich ihrer räumlichen Auflösung und der Charakterisierung der Verkehrssituation bei weitem über bekannte Karten hinaus. So ergibt sich beispielsweise aus dem aus dem HBEFA für den gesamten in der 1b dargestellten Streckenabschnitt ein konstanter Emissionsfaktor von 100%, basierend auf dem Straßentyp „städtische Magistrale, 50 km/h Höchstgeschwindigkeit“ und der Verkehrssituation „gesättigt“. Die spezifischen Erkenntnisse gerade im Hinblick auf die Ampeln 1, 2 und die Geschwindigkeitsüberwachungsanlagen 3, 4 wie sie mit dem erfindungsgemäßen Vorgehen gewonnen werden konnten, konnten mit dem Vorgehen gemäß Stand der Technik allein hingegen noch nicht gewonnen werden.
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Anhand dem in der 2 dargestellten Flussdiagramm ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zur Erstellung einer Karte der Immissionen 110 von Kraftfahrzeugen für ein geografisches Gebiet, das folgende Schritte umfasst.
- - Erstellung einer Karte der Emissionen von Kraftfahrzeugen 100 für das geografische Gebiet, beispielsweise so wie im ersten Ausführbeispiel berechnet.
- - Berechnen der Karte der Immissionen 111 für ein geografisches Gebiet unter Benutzung der Karte der Emissionen von Kraftfahrzeugen für das geografische Gebiet wobei zur Berechnen der Karte der Immissionen für das geografische Gebiet weitere Informationen benutzt werden, beispielsweise Wetterdaten und Informationen, die die Topografie und/oder Topologie des geografischen Gebiets betreffen und Informationen über andere Emissionen.
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Optional hätten zur Erstellung der Immissionskarte zusätzlich auch Daten genutzt werden können, die durch mit Sensoren durchgeführten Immissionsmessungen gewonnen wurden und/oder andere mit Sensoren gewonnene Daten, bspw. Druck, Windgeschwindigkeit, Strahlung.
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Anhand dem in der 3 dargestellten Flussdiagramm ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zur prädiktiven Bewertung von verkehrsleitenden Maßnahmen 120 in einem geographischen Gebiet, das folgende Schritte umfasst.
- - Erstellung einer Karte der Immissionen 110 für das geografische Gebiet, beispielsweise so wie im zweiten Ausführbeispiel beschrieben;
- - Erstellen einer prädiktiven Karte der Immissionen 110' für das geografische Gebiet, wobei grundsätzlich gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vorgegangen wird, jedoch an die Stelle der tatsächliche Kraftfahrzeuge betreffende Daten Daten treten, die durch die Simulation der verkehrsleitenden Maßnahme gewonnen wurden;
- - Bewertung der verkehrsleitenden Maßnahme (121) unter Benutzung der Karte der Immissionen für das geografische Gebiet und der prädiktiven Karte der Immissionen für das geografische Gebiet nach vorgegebenen Kriterien.
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Anhand dem in der 4 dargestellten Flussdiagramm ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zur Bewertung von tatsächlich durchgeführten verkehrsleitenden Maßnahmen 130 in einem geographischen Gebiet Es umfasst die folgenden Schritte:
- - Erstellung einer Karte der Immissionen 110 für das geografische Gebiet wie im zweiten Ausführungsbeispiel;
- - Nachfolgend tatsächliche Durchführung der verkehrsleitenden Maßnahme 131;
- - Nachfolgend Erstellen einer weiteren Karte der Immissionen 110" für das geografische Gebiet wie im zweiten Ausführungsbeispiel;
- - Bewertung der verkehrsleitenden Maßnahme 132 unter Benutzung der Karte der Immissionen für das geografische Gebiet und der weiteren Karte der Immissionen für das geografische Gebiet nach vorgegebenen Kriterien.
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Die ersten vier Ausführungsbeispiele können beispielsweise mittels einer elektronischen Recheneinheit durchgeführt werden, das einen nichtflüchtigen Speicher umfasst, auf dem ein Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, um die Schritte der Verfahren durchzuführen, gespeichert ist.
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Ein eng verwandter Gegenstand ist in 5 schematisch vereinfacht dargestellt und betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Informationen über Hybridfahrzeuge (z.B. Plug-In-Hybride) in einem geographischen Gebiet, dass folgenden Schritte umfasst:
- - Empfangen von Daten (101), die die Position von Hybridfahrzeugen (z.B. Plug-In-Hybride), die sich in dem geografischen Gebiet befinden, zeitlich aufgelöst repräsentieren und die ferner die Information repräsentieren, ob das Hybridfahrzeug (z.B. Plug-In-Hybrid) gegenwärtig von seinem Verbrennungsmotor oder von seinem Elektromotor oder von beiden Motoren angetrieben wird - und wenn letzteres der Fall ist, zu welchen Leistungsanteilen.
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Weiterbildungen des eng verwandten Gegenstandes können durch die Merkmale des Anspruchs 1 und/oder durch Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 2 bis 16 erfolgen.
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Weiterbildungen des eng verwandten Gegenstandes können zusätzlich oder alternativ dadurch erfolgen, dass ausgewertet wird, ob beispielsweise in emissionslimitierten Gebieten wie Innenstädten tatsächlich lokal emissionsfrei gefahren wurde. Die ausgewerteten Daten können Dritten (z.B. Kommunen) zur Verfügung gestellt werden, um die Einhaltung der Luftreinhaltepläne nachzuweisen und Fahrzeughaltern durch Bonus- oder Malusregelungen einen Anreiz zu geben, Hybridfahrzeuge (z.B. Plug-In-Hybride) elektrisch zu betreiben.
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Weiterbildungen und Erläuterungen des eng verwandten Gegenstandes gehen ferner zusätzlich oder alternativ aus folgendem hervor: In einem Hybridfahrzeug (z.B.Plug-In-Hybrid) liegen Daten über die Leistungsverzweigung zwischen Verbrennungs-und Elektromotor in entsprechenden Steuergeräten vor. So kann ein rein elektrischer Betrieb erkannt werden. Positionsdaten liegen in Form von GPS-Koordinaten im Navigationssystem vor. Über ein Connectivitymodul können beide Daten anonym oder mit einer Fahrzeug-Identifikation an eine Cloud übertragen werden. Neben dem rein elektrischen Betrieb können auch Mischbetriebe (z.B. 80% Verbrenner, 20% Elektromotor) erfasst werden und über ein Emissionsmodell lokale Emissionen berechnet werden. In der Cloud können diese Daten analysiert und einem Provider zur Verfügung gestellt werden. Dabei können Daten auch schon im Fahrzeug in geeigneter Form vorausgewertet werden. Diese Daten sind von Relevanz für Dritte, z.B. Kommunen, die so Information über die tatsächlichen Emissionen von Hybridfahrzeugen erhalten und daraus Maßnahmen ableiten können. Insbesondere können Fahrzeughalter über entsprechende Anreizsysteme dazu animiert werden, ihre Hybridfahrzeuge in relevanten Gebieten (z.B. Innenstädten) rein elektrisch zu betreiben.
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5: Hybridfahrzeuge (z.B. Plugin-Hybride) 91 befinden sich beispielsweise in einer Innenstadt und senden neben Positionsdaten beispielsweise eine Streckenlänge, die sie rein elektrisch zurückgelegt haben, und/oder Daten, anhand derer das Fahrzeug identifizierbar ist, an eine Cloud 92.
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In der Cloud 92 erfolgt beispielsweise eine Auswertung der rein elektrisch gefahrenen Streckenlänge, beispielsweise pro Hybridfahrzeug 91 in dieser Innenstadt. Die resultierenden Daten werden beispielsweise an die betreffende Behörde und/oder Kommune 93 übermittelt.
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Von letzterer kann beispielsweise eine Gebührenrechnung an eine dem Hybridfahrzeug 91 zugeordnete Person zugestellt werden.
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Diverse weitere Geschäftsmodelle sind denkbar.
