DE102021118188A1

DE102021118188A1 - Verfahren zum betreiben eines kreisverkehrs sowie einrichtung zur durchführung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE102021118188A1
Application number: DE102021118188.7A
Authority: DE
Inventors: Adrian Neamtu; Razvan Ceontea
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2023-04-13
Also published as: WO2023285544A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kreisverkehrs 1 umfassend zumindest eine in sich geschlossene und in einer vorgegebenen Kreisrichtung zu befahrende Kreisspur 2, 3, eine Mehrzahl von Zufahrtsspuren 6, 7 zum Zufahren auf die zumindest eine Kreisspur 2, 3 und eine Mehrzahl von Abfahrtsspuren 8, 9 zum Abfahren von der zumindest einen Kreisspur 2, 3, bei welchem Verfahren folgende Schritte erfolgen:a) Erkennen von Orten und Geschwindigkeiten zweiter Fahrzeuge 12, welche die zumindest eine Kreisspur 2, 3 befahren und Abschätzen einer jeweiligen zweiten Trajektorie 13 jedes zweiten Fahrzeuges 12;b) Erkennen eines Ortes und einer Geschwindigkeit eines ersten Fahrzeuges 10, welches auf einer Zufahrtsspur 6, 7 auf die zumindest eine Kreisspur 2, 3 zufährt, und Abschätzen einer ersten Trajektorie 11 des ersten Fahrzeuges 10;c) Bestimmen eines jeweiligen Abstandes jeder zweiten Trajektorie 13 von der ersten Trajektorie 11, und Abgeben einer Meldung an das erste Fahrzeug 10, wobei die Meldung eine Aufforderung zum Halten ist, wenn einer der Abstände geringer als ein erster Schwellwert ist, und wobei die Meldung eine Aufforderung zum Fahren ist, wenn jeder der Abstände größer als der erste Schwellwert ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kreisverkehrs umfassend zumindest eine in sich geschlossene und in einer vorgegebenen Kreisrichtung zu befahrende Kreisspur, eine Mehrzahl von Zufahrtsspuren zum Zufahren auf die zumindest eine Kreisspur und eine Mehrzahl von Abfahrtsspuren zum Abfahren von der zumindest einen Kreisspur.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Das Dokument US 10,399,564 B2 offenbart ein Verfahren der eingangs genannten Gattung sowie eine Einrichtung zur Durchführung eines solches Verfahrens. Grundlage dieses Verfahrens ist ein Konzept zur autonomen Steuerung eines Kraftfahrzeuges, nach dem das Kraftfahrzeug Kollisionen mit anderen Kraftfahrzeugen durch Einhaltung vorgegebener Mindestabstände vermeidet. Zum Führen dieses autonomen Kraftfahrzeuges durch einen Kreisverkehr werden durch Bereitstellung entsprechender Daten Phantom-Fahrzeuge vor und neben dem autonomen Kraftfahrzeug generiert, welchen das autonome Kraftfahrzeug dann ausweicht und so auf gewünschte Fahrspuren im Kreisverkehr geführt wird.
Unter einem Kreisverkehr wird vorliegend eine Verbindung und ein Separierungspunkt zwischen einer Anzahl von Straßen verstanden, wobei jede Straße zwei Spuren aufweisen kann, auf deren einer ein Fahrzeug zum Kreisverkehr zufahren und auf deren anderer ein Fahrzeug vom Kreisverkehr abfahren kann. Erstgenannte Spur wird daher als „Zufahrtsspur“ bezeichnet, zweitgenannte Spur als „Abfahrtsspur“. Der Kreisverkehr kann eine üblicherweise in einer vorgegebenen Richtung zu befahrende Kreisspur oder mehrere solcher Kreisspuren aufweisen, und gemäß üblicher Konvention kreisrund gestaltet sein. Ein Kreisverkehr wird üblicherweise vorgesehen, um Kraftfahrzeugen, also von einem jeweiligen Motor angetriebenen Fahrzeugen, möglichst behinderungsfreie Zufahrten über die Zufahrtsspuren und Abfahrten in die jeweils gewünschten Abfahrtsspuren zu ermöglichen.
Beim Zufahren eines Fahrzeuges zum Kreisverkehr gilt die statische Regel, dass Fahrzeuge, die sich bereits auf einer Kreisspur befinden, Vorfahrt gegenüber dem Fahrzeug auf der Zufahrtsspur haben, so dass das Fahrzeug auf der Zufahrtsspur ein Fahrzeug auf der Kreisspur vor sich verbeifahren lassen und zu diesem Zweck gegebenenfalls anhalten muss.
Um Fußgängern das Überqueren der Zu-und Abfahrtsspuren am Kreisverkehr zu ermöglichen, können in der Nähe des Kreisverkehrs Überwege vorgesehen sein, welche die ZU- und Abfahrtsspuren kreuzen und den Fußgängern zum Überqueren zur Verfügung gestellt sind.
An einem Kreisverkehr treffen somit dynamisch veränderliche Objekte, nämlich die sich bewegenden Fahrzeuge, mit der für gewöhnlich statischen Struktur des Kreisverkehrs selbst und gegebenenfalls noch ebenfalls dynamisch veränderlichen, sich bewegenden Fußgängern zusammen. Dies bereitet keine Schwierigkeiten, so lange das Aufkommen von Fahrzeugen im Kreisverkehr gering genug ist und Wartezeiten für Fahrzeuge auf Zufahrtsspuren nicht auftreten oder eher kurz bleiben. Bei einem Aufkommen einer entsprechend großen Zahl von Fahrzeugen im Kreisverkehr von Fahrzeugen im Kreisverkehr kann es zu längeren Wartezeiten auf den Zufahrtsspuren kommen, so dass sich Fahrzeuge auf einer Zufahrtsspur stauen. Auch ein großes Aufkommen von Fußgängern an einem Kreisverkehr kann dazu führen, dass sich Fahrzeuge auf Zufahrtsspuren und sogar im Kreisverkehr selbst stauen.
Es besteht daher ein Bedarf an einem gattungsgemäßen Verfahren und einer Einrichtung zu dessen Durchführung, um einen Kreisverkehr auch bei hohem Aufkommen von Fahrzeugen so zu betreiben, dass ein Stauen von Fahrzeugen am Kreisverkehr vermieden wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Verfahren mit eingangs und im Oberbegriff des entsprechenden unabhängigen Patentanspruchs aufgeführten Gattungsmerkmalen angegeben, welches zusätzlich die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Patentanspruchs aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben wird auch eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in nachfolgender Beschreibung aufgeführt und können auch in Kombinationen untereinander angewendet werden, soweit technische Erwägungen dies gestatten, und dies auch insoweit es hierin nicht explizit ausgeführt ist. Bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung und umgekehrt, auch soweit dies hierin nicht explizit ausgeführt ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß der Erfindung dementsprechend angegeben ein Verfahren zum Betreiben eines Kreisverkehrs umfassend zumindest eine in sich geschlossene und in einer vorgegebenen Kreisrichtung zu befahrende Kreisspur, eine Vielzahl von Zufahrtsspuren zum Zufahren auf die zumindest eine Kreisspur und eine Vielzahl von Abfahrtsspuren zum Abfahren von der zumindest einen Kreisspur, welches eine Abfolge folgender Schritte aufweist:

a) Erkennen von Orten und Geschwindigkeiten zweiter Fahrzeuge, welche die zumindest eine Kreisspur befahren und Abschätzen einer zweiten Trajektorie jedes zweiten Fahrzeuges;
b) Erkennen eines Ortes und einer Geschwindigkeit eines ersten Fahrzeuges, welches auf einer Zufahrtsspur auf die zumindest eine Kreisspur zufährt, und Abschätzen einer ersten Trajektorie des ersten Fahrzeuges;
c) Bestimmen eines jeweiligen Abstandes jeder zweiten Trajektorie von der ersten Trajektorie, und Abgeben einer Meldung an das erste Fahrzeug, wobei die Meldung eine Aufforderung zum Halten ist, wenn einer der Abstände geringer als ein erster Schwellwert ist, und wobei die Meldung eine Aufforderung zum Fahren ist, wenn jeder der Abstände größer als der erste Schwellwert ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß der Erfindung dementsprechend ebenfalls angegeben eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend den Kreisverkehr, eine dem Kreisverkehr zugeordnete und zur Durchführung des Verfahrens programmierte Steuereinrichtung zum Betreiben des Kreisverkehrs, dem Kreisverkehr zugeordnete Sensoren zum Bestimmen der Orte und Geschwindigkeiten des ersten Fahrzeugs und der zweiten Fahrzeuge, sowie Anzeigeeinrichtungen zum Anzeigen der Meldung.
Erfindungsgemäß ist der Kreisverkehr somit nicht mehr statisch, sondern wird dynamisch betrieben in der Weise, dass die Bewegungen der Fahrzeuge, die ihn befahren, verfolgt und in Meldungen an die Fahrzeuge umgesetzt werden, unter deren Beachtung die Fahrzeuge möglichst störungsfrei zu dem Kreisverkehr zufahren und diesen bis zur gewünschten Abfahrtspur durchfahren können.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der einen Kreisverkehr durchfließende Verkehr aktiv und nach einem einheitlichen Konzept gesteuert wird. Fahrzeuge passieren den Kreisverkehr nicht nach dem Belieben ihrer Fahrerpersonen oder ihrem eigenen Belieben, sondern erhalten Hinweise, die ihnen ein möglichst zügiges und möglichst unbehindertes Passieren des Kreisverkehrs ermöglichen.
Grundsätzlich kann die Erfindung an einem Kreisverkehr beliebigen Typs angewendet werden. Dabei ist für den Kreisverkehr keine Mindestgröße vorgegeben. Der Kreisverkehr kann insbesondere so weit verkleinert werden, dass er letztlich zu einer Zusammenführung zumindest dreier Straßen oder zu einer Kreuzung von Straßen wird. Dabei kommt es auf die Geometrie des Kreisverkehrs allenfalls insoweit an, als eventuell notwendige Einrichtungen zur Abgabe der erfindungsgemäßen Meldungen an Fahrzeuge geeignet platziert sein müssen. Der Kreisverkehr kann mit einer einzigen Kreisspur oder einer Mehrzahl von Kreispuren ausgestattet sein, wobei die Kreisspuren jeweils in sich geschlossen sein können oder jeweils die in sich gekrümmte Fortsetzung einer Zufahrtsspur bilden, die zu einer Abfahrtsspur führt. Die Krümmung einer solchen Kreisspur kann dann Abschnitte einer Kurve konstant zunehmender Krümmung wie einer Klothoide enthalten oder ganz ein Abschnitt einer solchen Kurve sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Aufforderung zum Fahren mit einer Warnung verbunden, wenn einer der Abstände geringer als ein zweiter Schwellwert ist, welcher zweite Schwellwert größer als der erste Schwellwert ist, und ist die Aufforderung zum Fahren nicht mit der Warnung verbunden, wenn jeder der Abstände größer als der zweite Schwellwert ist. Weiter bevorzugt wird die Aufforderung zum Halten in roter Farbe, die Aufforderung zum Fahren mit Warnung in gelber Farbe und die Aufforderung zum Fahren ohne Warnung in grüner Farbe dargestellt. Auf diese weise erhält ein erstes Fahrzeug eine qualifizierte und gegebenenfalls durch entsprechende Farbgebung intuitiv erkennbare Meldung, auf welche die zu durchfahrende erste Trajektorie an den im Kreisverkehr fließenden Verkehr angepasst werden kann.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen der ersten Trajektorie und jeder zweiten Trajektorie bestimmt wird als minimaler Abstand, welchen das auf der ersten Trajektorie fahrende erste Fahrzeug und das auf der zweiten Trajektorie fahrende zweite Fahrzeug zueinander erreichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Erkennen der Orte und Geschwindigkeiten der zweiten Fahrzeuge durch erste Sensoren, welche am Kreisverkehr angeordnet sind, erfolgt, und bei dem das Erkennen des Ortes und der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeuges durch die ersten Sensoren und durch zweite Sensoren, welche an den Zufahrtsspuren angeordnet sind, erfolgt.
In einer zusätzlichen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Meldung durch eine am Kreisverkehr angeordnete Anzeigeeinrichtung erfolgt. Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass die Meldung ein durch die Anzeigeeinrichtung dargestelltes Hologramm ist. Durch das Vorsehen der Anzeigeeinrichtung am Kreisverkehr kann diese Einrichtung, die den Kreisverkehr betreibt, weitgehend autonom arbeiten und bedarf insoweit einer Vernetzung, beispielsweise mit Anzeigeeinrichtungen in den ersten Fahrzeugen und zweiten Fahrzeugen, nicht. Dies schließt nicht aus, dass die Einrichtung auf Datenverarbeitungsmittel zurückgreift, die in einem entsprechenden Netz zur Verfügung gestellt sind und mit denen Kommunikation beispielsweise über ein Internet-Protokoll abläuft, oder dass die Einrichtung Informationen über den im Kreisverkehr laufenden Verkehr an eine über ein Netz verbundenen andere Einrichtung liefert. Ebenso wenig ist ausgeschlossen, dass eine auf einer am Kreisverkehr angeordneten Anzeigeeinrichtung darzustellende Meldung parallel dem ersten Fahrzeug, welches die Meldung betrifft, zur Darstellung auf einer darin befindlichen weiteren Anzeigeeinrichtung übermittelt wird.
In noch einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kreisverkehr mit einer ersten Kommunikationseinrichtung und das erste Fahrzeug mit einer zweiten Kommunikationseinrichtung versehen sind, und bei dem die Meldung von der ersten Kommunikationseinrichtung an die zweite Kommunikationseinrichtung gesendet und von der zweiten Kommunikationseinrichtung auf einer zugeordneten Anzeigeeinrichtung dargestellt wird. Noch weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass der zweiten Kommunikationseinrichtung eine Sensoreinrichtung zugeordnet ist, welche Orte und Geschwindigkeiten des ersten Fahrzeuges bestimmt, und bei dem diese Orte und Geschwindigkeiten über die zweite Kommunikationseinrichtung an die erste Kommunikationseinrichtung gesendet werden. Mit solchen Maßnahmen kann beispielsweise ein mit dem Kreisverkehr kommunikativ verbindbares Navigationssystem in dem ersten Fahrzeug genutzt werden, um Meldungen darzustellen oder um Sensordaten an die den Kreisverkehr betreibende Einrichtung zu übermitteln. Dadurch kann die Arbeit der Einrichtung vorteilhaft unterstützt werden.
In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die abgeschätzten ersten Trajektorien und die zweiten Trajektorien in einer Datenbank gesammelt und zum Abschätzen weiterer erster Trajektorien und zweiter Trajektorien verwendet werden. Auf diese Weise ist die Einrichtung zum Betreiben des Kreisverkehrs ein selbstlernendes System, welches die Datenbank als Speicher für Erfahrungen nutzt, welche Erfahrungen in der Kenntnis zeitlich parallel zueinander aufgetretener erster und zweiter Trajektorien bestehen. Damit kann die Vorhersage weiterer erster und zweiter Trajektorien verbessert werden und muss sich nicht an statischen Modellen orientieren.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abfolge der Schritte a bis c des Verfahrens periodisch wiederholt wird. Mit zusätzlicher Bevorzugung beträgt eine Periode zwischen o,5 Sekunden und 2,0 Sekunden, wobei noch weiter bevorzugt jede erste Trajektorie und jede zweite Trajektorie für einen Zeitraum zwischen einer Periode und fünf Perioden abgeschätzt wird.
In wiederum einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kreisverkehr in einer Hauptebene angeordnet ist und die ersten Sensoren den Kreisverkehr umringen und in einer Höhe oberhalb der Hauptebene angebracht sind. Mit weiterem Vorzug beträgt dabei die Höhe zwischen 2 m und 5 m, insbesondere zwischen 3 m und 4 m. Damit ist es neben Kraftfahrzeugen zur Beförderung von Personen auch Lastkraftfahrzeugen möglich, den Kreisverkehr zu befahren.
In wiederum einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kreisverkehr durch eine oberhalb der Hauptebene angeordnete Decke überdeckt ist. Damit bietet der Kreisverkehr einen gewissen Schutz vor eventuell nachteiligem Wetter wie Regen und Schnee. Ebenfalls ist es möglich, erste und zweite Sensoren sowie Anzeigeeinrichtungen an der Decke zu befestigen.
In wiederum einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Decke Freiraum zum Benutzen durch Fußgänger vorgesehen ist, welcher Freiraum durch zumindest zwei Zugangseinrichtungen, die von der Decke wischen den Zufahrtsspuren und den Abfahrtsspuren auf die Hauptebene führen, zugänglich ist. Damit ist die Möglichkeit geschaffen, Fußgängerverkehr vom Kreisverkehr weg zu verlagern und eventuelle Fußgängerübergänge an den Zufahrtsspuren und Abfahrtsspuren zu vermeiden. Der Fußgängerverkehr wird dabei dem Fahrzeugverkehr vertikal überlagert, wodurch gegenseitige Beeinträchtigungen vermieden sind und auch die Unfallgefahren für Fahrzeuge und Fußgänger vermindert werden.
In wiederum einer zusätzlichen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Decke von einem innerhalb der zumindest einen Kreisspur angeordneten Zylinder gestützt ist. Damit wird die Decke vorteilhaft gestützt insbesondere für den Fall, dass auf der Decke Aufbauten vorhanden sind. Außerdem kann der Zylinder zur Anbringung von Sensoren oder Anzeigeeinrichtungen sowie als Gehäuse für die Steuereinrichtung und dergleichen genutzt werden. Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung zumindest teilweise in dem Zylinder angeordnet und sind auf der Decke Solarzellen angeordnet, mit welchen die Steuereinrichtung zu ihrer Versorgung mit elektrischer Energie verbunden ist. Zusätzlich bevorzugt ist zwischen die Solarzellen und die Steuereinrichtung eine Pufferbatterie zum Zwischenspeichern elektrischer Energie geschaltet.
In noch einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Decke ein Hubschrauberlandeplatz angelegt ist. Dieser kann direkt auf der Decke oder auf einer über der Decke angeordneten zusätzlichen Decke angeordnet sein. Die zweite Alternative erlaubt es, den verbleibenden Freiraum auf der Decke für Fußgängerwege und Kioske, worunter vorliegend insbesondere Restaurants, Cafes, Verkaufsstellen und dergleichen verstanden sind, zu nutzen. Dabei können die Zugangseinrichtungen als Treppen oder Aufzüge ausgestaltet sein.
In erneut einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten Sensoren und die zweiten Sensoren Kameras umfassen und die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um aus Bildern der Kameras Orte und Geschwindigkeiten des ersten Fahrzeugs und der zweiten Fahrzeuge zu erkennen. Ein Software-Produkt, welches zusammen mit einer Kamera als Objektdetektor dienen kann und dessen Anwendung im vorliegenden Zusammenhang denkbar ist, ist beschrieben in einem Artikel von Joseph Redmon und Ali Farhadi mit dem Titel „YOLOv3: An Incremental Improvement“, welcher am 13. Juli 2021 von der Internet-Adresse https://pjreddie.com/media/files/papers/YOLOv3.pdf herunterladbar war. Das dort beschriebene Software-Produkt YOLO enthält ein trainiertes und durch einen Benutzer weiter trainierbares neuronales Netz, mit dessen Hilfe vorgegebene Objekte in einem Kamerabild identifiziert werden können.
In erneut einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass jeweils eine Zufahrtsspur und eine zu dieser stückweise parallele Abfahrtsspur zu einer Straße zusammengefasst sind.
In erneut einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kreisverkehr zumindest zwei Kreisspuren aufweist.
Erfindungsgemäß wird ein gemäß geläufiger Praxis passiver, allenfalls mit statischen üblichen Verkehrszeichen ausgestatteter Kreisverkehr ersetzt durch einen Kreisverkehr, welcher den über ihn laufenden Verkehr von Fahrzeugen über eine entsprechende Steuereinrichtung mit Hilfe zugeordneter Sensoren und Anzeigen aktiv und autonom steuert. Fakultativ wird außerdem Verkehr von Fußgängern von der Hauptebene, auf der der Verkehr der Fahrzeuge sich bewegt, auf eine andere, vertikal von der Hauptebene abgesetzte Ebene verlagert und somit vom Verkehr der Fahrzeuge ferngehalten. Es ist auch möglich, Angebote für vielfältigen Konsum mit der Verlagerung der Fußgänger zu verbinden. Darüber hinaus können Hilfseinrichtungen vorgesehen werden, die im Falle eines Unfalles schnelle Hilfe ermöglichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematisierte Ansicht eines Kreisverkehrs von oben;
2 eine schematisierte Ansicht eines Kreisverkehrs schräg von oben;
3 eine schematisierte Ansicht des Kreisverkehrs der 2 von einer Seite;
4 eine schematisierte Ansicht des Kreisverkehrs der 2 von oben;
5 ein Blockschaltbild mit einer Steuereinrichtung für einen Kreisverkehr; und
6 eine schematisierte Darstellung eines zur Kommunikation mit der Steuereinrichtung gemäß 5 eingerichtetes Fahrzeug.

1 zeigt eine schematisierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kreisverkehrs 1, welcher zumindest eine, in 1 zwei, in sich geschlossene und in einer vorgegebenen Kreisrichtung zu befahrende Kreisspuren 2, 3 aufweist. Diese Kreisspuren 2, 3, nämlich die äußere Kreisspur 2 und die innere Kreisspur 3, umringen eine Insel 4, auf welcher ein Zylinder 5 angeordnet ist. Vorgesehen sind auch eine Vielzahl von Zufahrtsspuren 6, 7 umfassend rechte Zufahrtsspuren 6 und linke Zufahrtsspuren 7 zum Zufahren auf die Kreisspuren 2, 3 und eine Vielzahl von Abfahrtsspuren 8, 9 umfassend rechte Abfahrtsspuren 8 und linke Abfahrtsspuren 9 zum Abfahren von den Kreisspuren 2, 3.
Der in den 1 bis 4 dargestellte Kreisverkehr 1 ist eingerichtet für ein Fahrzeugverkehrssystem, in welchem ein Gebot zum Fahren auf der rechten Seite herrscht. Es versteht sich, dass ein Kreisverkehr 1 wie in 1 bis 4 ohne Weiteres auch für ein Verkehrssystem erstellbar ist, in dem ein Gebot zum Fahren auf der linken Seite herrscht.
Im Kreisverkehr 1 sind jeweils eine rechte Zufahrtsspur 6 und eine linke Zufahrtsspur 7 mit jeweils einer zu diesen stückweise parallelen rechten Abfahrtsspur 8 und linken Abfahrtsspur 9 zu einer Straße zusammengefasst.
Der Kreisverkehr 1 wird von ersten Fahrzeugen 10, insbesondere Kraftfahrzeugen, entlang erster Trajektorien 11 befahren, wobei die ersten Fahrzeuge über Zufahrtsspuren 6, 7 auf die Kreisspuren 2, 3 zufahren. Unter einer ersten Trajektorie 11 ist dabei die Kombination des Weges, den das erste Fahrzeug 10 nimmt, mit dem zeitlichen Verlauf, in dem der Weg befahren wird, zu verstehen. Wenn das nachfolgend zu beschreibende Verfahren darauf beruht, die erste Trajektorie 11 jedenfalls für ein begrenztes Zeitintervall vorherzusagen, so ist jede solche Vorhersage mit einer gewissen Unsicherheit verbunden. Diese wird in 1 dadurch ausgedrückt, dass als erste Trajektorie 11 nicht jeweils eine einzige Linie dargestellt ist, sondern jeweils zwei Linien, die einen Winkel bilden, in welchem die erste Trajektorie 11 verläuft.
Während ein erstes Fahrzeug 10 sich dem Kreisverkehr 1 nähert, wird dieser außerdem auf den Kreisspuren 2 und 3 von zweiten Fahrzeugen 12 auf jeweiligen zweiten Trajektorien 13 befahren, wobei für die zweiten Trajektorien 13 das im vorigen Abschnitt zu den ersten Trajektorien 11 gesagte entsprechend und sinngemäß gilt.
Das Verfahren zum Betreiben des Kreisverkehrs 1 der 1 umfasst eine Abfolge folgender Schritte:

a) Erkennen von Orten und Geschwindigkeiten zweiter Fahrzeuge 12, welche die zumindest eine Kreisspur 2, 3 befahren und Abschätzen einer zweiten Trajektorie 13 jedes zweiten Fahrzeuges 12;
b) Erkennen eines Ortes und einer Geschwindigkeit eines ersten Fahrzeuges 10, welches auf einer Zufahrtsspur 6, 7 auf zumindest eine der Kreisspuren 2, 3 zufährt, und Abschätzen einer ersten Trajektorie 11 des ersten Fahrzeuges 10;
c) Bestimmen eines jeweiligen Abstandes der ersten Trajektorie 11 von jeder zweiten Trajektorie 13, und Abgeben einer Meldung an das erste Fahrzeug 10, wobei die Meldung eine Aufforderung zum Halten ist, wenn einer der Abstände geringer als ein erster Schwellwert ist, und wobei die Meldung eine Aufforderung zum Fahren ist, wenn jeder der Abstände größer als der erste Schwellwert ist.

Die Abfolge der Schritte a bis c wird periodisch wiederholt, wobei eine Periode zwischen o,5 Sekunden und 2,0 Sekunden beträgt. Das Abschätzen der ersten Trajektorien 11 und zweiten Trajektorien 13 erfolgt dabei jeweils für einen Zeitraum zwischen einer Periode und fünf Perioden, womit auch dafür gesorgt ist, dass die Einflüsse der allfällig vorhandenen Unsicherheiten über die Verläufe der ersten Trajektorien 11 und zweiten Trajektorien 13 ausreichend gering bleiben.
Die Berechnung des Abstandes zwischen der ersten Trajektorie 11 und einer zweiten Trajektorie 13 erfolgt dabei insbesondere derart, dass ein zeitlicher Verlauf des Abstandes zwischen dem ersten Fahrzeug 10 und dem entsprechenden zweiten Fahrzeug 12 bestimmt wird, während diese die erste Trajektorie 11 bzw. die zweite Trajektorie 13 befahren, und als Abstand zwischen der ersten Trajektorie 11 und der zweiten Trajektorie 13 das Minimum des Abstandes zwischen dem ersten Fahrzeug 10 und dem zweiten Fahrzeug 12 bestimmt wird Abstand zwischen jeder ersten Trajektorie 11 und der zweiten Trajektorie 13 bestimmt wird, also als minimaler Abstand, welchen das auf der ersten Trajektorie 11 fahrende erste Fahrzeug 10 und das auf der zweiten Trajektorie 13 fahrende zweite Fahrzeug 12 zueinander erreichen.
Bei diesem Verfahren wird insbesondere die Aufforderung zum Fahren mit einer Warnung verbunden, wenn einer der Abstände geringer als ein zweiter Schwellwert ist, welcher zweite Schwellwert größer als der erste Schwellwert ist, und wird die Aufforderung zum Fahren nicht mit der Warnung verbunden, wenn jeder der Abstände größer als der zweite Schwellwert ist. Dabei erfolgt die Darstellung der Aufforderung zum Halten in roter Farbe, die Aufforderung zum Fahren mit Warnung in gelber Farbe und die Aufforderung zum Fahren ohne Warnung in grüner Farbe, entsprechend geläufiger Praxis in den Verkehrssystemen vieler Staaten.
Zum Erkennen der Orte und der Geschwindigkeiten erster Fahrzeuge 10 sind gemäß 3 erste Sensoren 14 vorgesehen, welche am Kreisverkehr 1 angeordnet sind, und zum Erkennen der Orte und der Geschwindigkeiten zweiter Fahrzeuge 12 sind die ersten Sensoren 14 und zweite Sensoren 15, welche gemäß 1 an den Zufahrtsspuren 6, 7 angeordnet sind.
Das Anzeigen der oben erwähnten Meldungen erfolgt durch am Kreisverkehr 1 angeordnete Anzeigeeinrichtungen 16, wobei eine Meldung ein durch die Anzeigeeinrichtung 16 dargestelltes Hologramm sein kann.
Gemäß den 1 bis 4 ist der Kreisverkehr 1 in einer Hauptebene 17 angeordnet, wobei die ersten Sensoren 14 den Kreisverkehr 1 umringen und in einer Höhe oberhalb der Hauptebene 17 angebracht sind. Diese Höhe beträgt zwischen 2 m und 5 m, insbesondere zwischen 3 m und 4 m. Außerdem ist der Kreisverkehr 1 durch eine oberhalb der Hauptebene 17 in entsprechender Höhe angeordnete Decke 18 überdeckt, um normalen Kraftfahrzeugverkehr, welcher neben Personenkraftfahrzeugen auch Lastkraftfahrzeuge umfasst, bewältigen zu können.
Auf der Decke 18 ist Freiraum zum Benutzen durch Fußgänger vorgesehen, welcher Freiraum durch zumindest zwei Zugangseinrichtungen 19 und 22, die von der Decke 18 zwischen den Zufahrtsspuren 6, 7 und den Abfahrtsspuren 8, 9 auf die Hauptebene 17 führen, zugänglich ist. Auf der Decke 18 angeordnet sind Kioske 20, worunter Verkaufsstellen, Restaurants, Cafes und dergleichen zu verstehen sind. Dabei ist die Decke 18 von dem bereits oben erwähnten, innerhalb der Kreisspuren 2, 3 angeordneten Zylinder 5 gestützt. Der Zylinder 5 mag dazu dienen, Versorgungsleitungen für Elektrizität, Frischwasser, Abwasser und dergleichen von der Hauptebene 17 auf die Decke 18 und zu den Kiosken 20 zu führen. Auf der Decke 18 ist außerdem auf einem entsprechend erhöhten Podest ein Hubschrauberlandeplatz 21 angelegt. Dieser mag bei Gelegenheit insbesondere einem Rettungshubschrauber zur Rettung und zum Abtransport eines Unfallopfers dienen. Die Zugangseinrichtungen für Fußgänger umfassen beispielhaft Treppen 19 und Aufzüge 22.
5 zeigt eine schematisierte Darstellung elektrischer und elektronischer Komponenten der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an dem Kreisverkehr der 1 bis 4. Die Einrichtung umfasst eine zur Durchführung des Verfahrens programmierte Steuereinrichtung 23 zum Betreiben des Kreisverkehrs 1, die zumindest teilweise in dem Zylinder 5 angeordnet ist, sowie die zugeordneten ersten Sensoren 14 zum Bestimmen der Orte und Geschwindigkeiten erster Fahrzeuge 10 und zweiten Sensoren 15 zum Bestimmen der Orte und Geschwindigkeit zweiter Fahrzeuge 12 und Anzeigeeinrichtungen 16 zum Anzeigen der Meldungen.
Die mit der Steuereinrichtung 23 verbundenen ersten Sensoren 14 und zweiten Sensoren 15 umfassen Kameras, die in 5 schematisch angedeutete sind. Diese Kameras können Teile von Objektdetektoren nach Art des oben erwähnten Systems YOLO sein. Die Steuereinrichtung 23 ist eingerichtet, um aus Bildern der Kameras Orte und Geschwindigkeiten erster Fahrzeuge 10 und zweiter Fahrzeuge 12 zu erkennen und weiter auszuwerten.
Die Einrichtung umfasst auch eine mit der Steuereinrichtung 23 verbundene Datenbank 24, und die Steuereinrichtung 23 ist eingerichtet, um die abgeschätzten ersten Trajektorien 11 und zweiten Trajektorien 13 in der Datenbank 24 zu sammeln und zum Abschätzen weiterer erster Trajektorien 11 und zweiter Trajektorien 13 zu verwenden. Damit ergibt sich ein selbstlernendes System, welches nicht mehr angewiesen ist auf die Verwendung statischer Modelle zur Vorhersage der ersten Trajektorien 11 und der zweiten Trajektorien 13, sondern welches sich an die im Kreisverkehr 1 vorherrschende Praxis anpassen kann. Damit kann die Einrichtung gemäß geläufiger Praxis als ein System der künstlichen Intelligenz bezeichnet werden.
Eine erste Kommunikationseinrichtung 25 ist des Weiteren mit der Steuereinrichtung 23 verbunden, um dieser zu ermöglichen, mit entsprechend eingerichteten ersten Fahrzeugen 10 und zweiten Fahrzeugen 12 zu kommunizieren und von diesen insbesondere Daten zu erhalten, die in den Vorhersagen der ersten Trajektorien 11 bzw. zweiten Trajektorien 13 nützlich verwendbar sind. Weiteres folgt unten.
Die Steuereinrichtung 23 weist außerdem eine Stromversorgungseinheit 26 auf, über welche sie an Quellen elektrischer Energie angeschlossen ist. Insbesondere ist auf der Decke 18 eine Solarzellenanordnung 27 angeordnet, mit welchen die Steuereinrichtung 23 bzw. deren Stromversorgungseinheit 26 über eine Pufferbatterie 28 zum Zwischenspeichern elektrischer Energie verbunden ist. Ebenfalls vorhanden ist ein Netzanschluss 29 zum Versorgen der Steuereinrichtung 23 aus dem öffentlichen Elektrizitätsnetz.
Gemäß 5 ist der Kreisverkehr 1 mit einer ersten Kommunikationseinrichtung 25 ausgestattet. Das erste Fahrzeug 10 gemäß 6 ist mit einer zweiten Kommunikationseinrichtung 30 versehen, welche mit der ersten Kommunikationseinrichtung 25 verbunden wird, sobald sich das erste Fahrzeug 10 dem Kreisverkehr 1 ausreichend genähert hat. Jede Meldung des Kreisverkehrs 1 wird von der ersten Kommunikationseinrichtung 25 an die zweite Kommunikationseinrichtung 30 gesendet und einer Kontrolleinrichtung 31 im zweiten Fahrzeug 12 zur weiteren Auswertung zugeleitet.
Über die Kontrolleinrichtung 31 ist der zweiten Kommunikationseinrichtung 30 eine Sensoreinrichtung 32, 33 zugeordnet, welche Orte und Geschwindigkeiten des ersten Fahrzeuges 10 bestimmt, was für Navigationszwecke der entsprechend eingerichteten Kontrolleinrichtung 31 vorgesehen sein mag. Zusätzlich werden am Kreisverkehr 1 diese Orte und Geschwindigkeiten über die zweite Kommunikationseinrichtung 30 an die erste Kommunikationseinrichtung 25 gesendet und von dieser der Steuereinrichtung 23 zur weiteren Verwendung zugeleitet.
Das erste Fahrzeug 10 gemäß 6 umfasst auch eine Anzeigeeinrichtung 34, beispielsweise einen Kontrollbildschirm oder ein Head-up-Display, auf welcher vom Kreisverkehr 1 empfangene Meldungen dargestellt werden.
Es versteht sich, dass auch ein zweites Fahrzeug 12 mit der zweiten Kommunikationseinrichtung 30 und den damit verbundenen weiteren Komponenten ausgestattet sein und mit der ersten Kommunikationseinrichtung 25 gleichermaßen kommunizieren kann.
Erfindungsgemäß wird ein gemäß geläufiger Praxis passiver, allenfalls mit statischen üblichen Verkehrszeichen ausgestatteter Kreisverkehr ersetzt durch einen Kreisverkehr, welcher den über ihn laufenden Verkehr von Fahrzeugen über eine entsprechende Steuereinrichtung mit Hilfe zugeordneter Sensoren und Anzeigen aktiv und autonom steuert. Fakultativ wird außerdem Verkehr von Fußgängern von der Hauptebene, auf der der Verkehr der Fahrzeuge sich bewegt, auf eine andere, vertikal von der Hauptebene abgesetzte Ebene verlagert und somit vom Verkehr der Fahrzeuge ferngehalten. Es ist auch möglich, Angebote für vielfältigen Konsum mit der Verlagerung der Fußgänger zu verbinden. Darüber hinaus können Hilfseinrichtungen vorgesehen werden, die im Falle eines Unfalles schnelle Hilfe ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1: Kreisverkehr
2: Äußere Kreisspur
3: Innere Kreisspur
4: Insel
5: Zylinder
6: Rechte Zufahrtsspur
7: Linke Zufahrtspur
8: Rechte Abfahrtsspur
9: Linke Abfahrtsspur
10: Erstes Fahrzeug
11: Erste Trajektorie
12: Zweites Fahrzeug
13: Zweite Trajektorie
14: Erster Sensor
15: Zweiter Sensor
16: Anzeigeeinrichtung
17: Hauptebene
18: Decke
19: Zugangseinrichtung, Treppe
20: Kiosk
21: Hubschrauberlandeplatz
22: Aufzug
23: Steuereinrichtung
24: Datenbank
25: Erste Kommunikationseinrichtung
26: Stromversorgungseinheit
27: Solarzellenanordnung
28: Pufferbatterie
29: Netzanschluss
30: Zweite Kommunikationseinrichtung
31: Kontrolleinrichtung
32: Sensoreinrichtung, Frontsensor
33: Sensoreinrichtung, Navigationssensor
34: Anzeigeeinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 10399564 B2 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kreisverkehrs (1) umfassend zumindest eine in sich geschlossene und in einer vorgegebenen Kreisrichtung zu befahrende Kreisspur (2, 3), eine Vielzahl von Zufahrtsspuren (6, 7) zum Zufahren auf die Kreisspur und eine Vielzahl von Abfahrtsspuren (8, 9) zum Abfahren von der zumindest einen Kreisspur (2, 3), gekennzeichnet durch eine Abfolge folgende Schritte: a) Erkennen von Orten und Geschwindigkeiten zweiter Fahrzeuge (12), welche die zumindest eine Kreisspur (2, 3) befahren und Abschätzen einer jeweiligen zweiten Trajektorie (13) jedes zweiten Fahrzeuges (12); b) Erkennen eines Ortes und einer Geschwindigkeit eines ersten Fahrzeuges (10), welches auf einer Zufahrtsspur (6, 7) auf die zumindest eine Kreisspur (2, 3) zufährt, und Abschätzen einer ersten Trajektorie (11) des ersten Fahrzeuges (10); c) Bestimmen eines jeweiligen Abstandes jeder zweiten Trajektorie (13) von der ersten Trajektorie (11), und Abgeben einer Meldung an das erste Fahrzeug (10), wobei die Meldung eine Aufforderung zum Halten ist, wenn einer der Abstände geringer als ein erster Schwellwert ist, und wobei die Meldung eine Aufforderung zum Fahren ist, wenn jeder der Abstände größer als der erste Schwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Aufforderung zum Fahren mit einer Warnung verbunden ist, wenn einer der Abstände geringer als ein zweiter Schwellwert ist, welcher zweite Schwellwert größer als der erste Schwellwert ist, und bei dem die Aufforderung zum Fahren nicht mit der Warnung verbunden ist, wenn jeder der Abstände größer als der zweite Schwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Aufforderung zum Halten in roter Farbe, die Aufforderung zum Fahren mit Warnung in gelber Farbe und die Aufforderung zum Fahren ohne Warnung in grüner Farbe dargestellt wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem der Abstand zwischen der ersten Trajektorie (11) und jeder zweiten Trajektorie (13) bestimmt wird als jeweiliger minimaler Abstand, welchen das auf der ersten Trajektorie (11) fahrende erste Fahrzeug (10) und das auf der zweiten Trajektorie (13) fahrende zweite Fahrzeug (12) zueinander erreichen.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem das Erkennen der Orte und Geschwindigkeiten der zweiten Fahrzeuge (12) durch erste Sensoren (14), welche am Kreisverkehr (1) angeordnet sind, erfolgt, und bei dem das Erkennen des Ortes und der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeuges (10) durch die ersten Sensoren (14) und durch zweite Sensoren (15), welche an den Zufahrtsspuren (6, 7) angeordnet sind, erfolgt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die Meldung durch eine am Kreisverkehr (1) angeordnete Anzeigeeinrichtung (16) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Meldung ein durch die Anzeigeeinrichtung (16) dargestelltes Hologramm ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem der Kreisverkehr (1) mit einer ersten Kommunikationseinrichtung (25) und das erste Fahrzeug (10) mit einer zweiten Kommunikationseinrichtung (30) versehen sind, und bei dem die Meldung von der ersten Kommunikationseinrichtung (25) an die zweite Kommunikationseinrichtung (30) gesendet und von der zweiten Kommunikationseinrichtung (30) auf einer zugeordneten Anzeigeeinrichtung (34) dargestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der zweiten Kommunikationseinrichtung (30) eine Sensoreinrichtung (32, 33) zugeordnet ist, welche Orte und Geschwindigkeiten des zweiten Fahrzeuges (12) bestimmt, und bei dem diese Orte und Geschwindigkeiten über die zweite Kommunikationseinrichtung (30) an die erste Kommunikationseinrichtung (25) gesendet werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die abgeschätzten ersten Trajektorien (11) und die abgeschätzten zweiten Trajektorien (13) in einer Datenbank (24) gesammelt und zum Abschätzen weiterer erster Trajektorien (11) und zweiter Trajektorien (13) verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die Abfolge der Schritte a bis c periodisch wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem eine Periode zwischen o,5 Sekunden und 2,0 Sekunden beträgt.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem jede erste Trajektorie (11) und jede zweite Trajektorie (13) für einen Zeitraum zwischen einer Periode und fünf Perioden abgeschätzt wird.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorigen Ansprüche umfassend den Kreisverkehr (1), eine dem Kreisverkehr (1) zugeordnete und zur Durchführung des Verfahrens programmierte Steuereinrichtung (23) zum Betreiben des Kreisverkehrs (1), dem Kreisverkehr (1) zugeordnete erste Sensoren (14) zum Bestimmen der Orte und Geschwindigkeiten des ersten Fahrzeugs (10) und zweite Sensoren (15) zum Bestimmen des Ortes und der Geschwindigkeit der zweiten Fahrzeuge (12), sowie Anzeigeeinrichtungen (16) zum Anzeigen der Meldung.
Einrichtung nach Anspruch 14, bei der der Kreisverkehr (1) in einer Hauptebene (17) angeordnet ist und die ersten Sensoren (14) den Kreisverkehr (1) umringen und in einer Höhe oberhalb der Hauptebene (17) angebracht sind.
Einrichtung nach Anspruch 15, bei der die Höhe zwischen 2 m und 5 m beträgt, insbesondere zwischen 3 m und 4 m.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 und 16, bei der der Kreisverkehr (1) durch eine oberhalb der Hauptebene (17) angeordnete Decke (18) überdeckt ist.
Einrichtung nach Anspruch 17, bei der auf der Decke (18) Freiraum zum Benutzen durch Fußgänger vorgesehen ist, welcher Freiraum durch zumindest zwei Zugangseinrichtungen (19, 22), die von der Decke (18) zwischen den Zufahrtsspuren (6, 7) und den Abfahrtsspuren (8, 9) auf die Hauptebene (17) führen, zugänglich ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 und 18, bei der die Decke (18) von einem innerhalb der zumindest einen Kreisspur (2, 3) angeordneten Zylinder (5) gestützt ist.
Einrichtung nach einem Anspruch 19, bei der die Steuereinrichtung (23) zumindest teilweise in dem Zylinder (5) angeordnet ist und bei der auf der Decke (18) Solarzellen (27) angeordnet sind, mit welchen die Steuereinrichtung (23) zu ihrer Versorgung mit elektrischer Energie verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 20, bei der zwischen die Solarzellen (27) und die Steuereinrichtung (23) eine Pufferbatterie (28) zum Zwischenspeichern elektrischer Energie geschaltet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei der auf der Decke (18) ein Hubschrauberlandeplatz (21) angelegt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, bei der die ersten Sensoren (14) und die zweiten Sensoren (15) Kameras umfassen und die Steuereinrichtung (23) eingerichtet ist, um aus Bildern der Kameras Orte und Geschwindigkeiten des ersten Fahrzeugs (10) und der zweiten Fahrzeuge (12) zu erkennen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, bei der jeweils eine Zufahrtsspur (6, 7) und eine zu dieser stückweise parallele Abfahrtsspur (8, 9) zu einer Straße zusammengefasst sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, bei der der Kreisverkehr (1) zumindest zwei Kreisspuren (2, 3) aufweist.