DE10246948B4

DE10246948B4 - Verfahren zur Auflösung der Staus

Info

Publication number: DE10246948B4
Application number: DE2002146948
Authority: DE
Inventors: Michael Kantor
Original assignee: Michael Kantor
Current assignee: KANTOR, MOISEY, 79114 FREIBURG, DE
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2022-10-09
Also published as: DE10358453A1; DE10358453B4; DE10246948A1

Abstract

Verfahren zur Auflösung der Staus im Straßenverkehr durch Information der Verkehrsteilnehmer über die Straßenverkehrslage mit aktiver Beschleunigung der Übergangsphase vom Stau zur schnellen Fahrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrsteilnehmer, denen bald und/oder sofort schnelle oder freie Fahrt bevorsteht, durch eine im Bereich der in Fahrtrichtung stromabwärtigen Stauflanke sich befindende und mit ihr sich stromaufwärts verlagernde Informationseinrichtung informiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zügigen Auflösung der Staus auf Straßen und Autobahnen.
Die Staus stellen heutzutage ein typisches Bild auf den Straßen in allen zivilisierten Ländern dar. Sie sind so ein Symbol des Fortschritts geworden, nehmen ständig zu, begleiten alle Gesellschaften und behindern ihre weitere Entwicklung. Nach den Berichten von Verkehrsexperten verbringt in Deutschland jeder Fahrer in Staus durchschnittlich 65 Stunden pro Jahr, und ein Stau kann in einzelnen Fällen die Länge von 80 km erreichen.
Für das Entstehen von Staus gibt es unterschiedliche Gründe, wie z.B. Baustellen, Unfälle, schlechte Wetterbedingungen, auf der Straße liegende Gegenstände u.a.m. Diese Situationen sind für den Verkehrsteilnehmer sofort erkennbar. Es gibt aber auch Situationen, die für den Verkehrsteilnehmer nicht ohne weiteres erkennbar bzw. vorhersehbar sind. Sie entstehen bei einem hohen Verkehrsaufkommen, wie beispielsweise an Feiertagen oder zu Beginn bzw. am Ende der Schulferien. Zu diesen Zeiten nimmt der Verkehrsfluss so stark zu, dass Veränderungen in der Zustandsform des Verkehrsablaufes eintreten.
Dieser Vorgang wird eingehend in Werner Schnabel und Dieter Lohse:
Grundlagen der Straßenverkehrstechnik und der Verkehrsplanung, Verlag für Bauwesen, Berlin 1997, Band 1 Verkehrstechnik, Seiten 72-74, 78, 80, 86, 87, 127-131 (im Weiteren als GdSVT abgekürzt) erklärt. Als eine der grundlegenden Verkehrskenngrößen für Interpretation der Bewegung von Fahrzeugen längs einer Fahrbahn ist die Verkehrsdichte D [Fzg/km] gestellt. Bei Steigerung der Anzahl der ankommenden Fahrzeuge steigt in bestimmten Grenzen der Verkehrsfluss M [Fzg/h] und nimmt die Verkehrsdichte auch zu (GdSVT, Seiten 72 bis 74):
„Mit der Zunahme der Verkehrsdichte verringern sich die mittleren Fahrzeugabstände, die Fahrzeuge beeinflussen einander in gewissem Umfang. Es entstehen Fahrzeuggruppen (Pulks) mit etwa gleicher Geschwindigkeit. Die Anzahl der Überholmöglichkeiten geht zurück. Dieser Zustand wird als teilgebundener Verkehr bezeichnet.
Der weitere Anstieg der Verkehrsdichte führt zur starken Verringerung der Überholmöglichkeiten. Größere Fahrzeuggruppen sind vorherrschend. Die mittlere Fahrgeschwindigkeit verringert sich deutlich, Abstände und Geschwindigkeiten wechseln häufig. Insgesamt ist jedoch noch ein stetiges Fließen des Verkehrs zu beobachten. Bei vollständiger Bindung der Fahrzeuge untereinander wird schließlich Kolonnenverkehr erreicht.
In den bisher betrachteten Zuständen befinden sich die Fahrzeuge stets noch in Bewegung, das „Fahren" ist charakteristisch. Bei diesen Verkehrszuständen herrscht sog. stabiler Verkehrsfluss. Nimmt die Anzahl der Fahrzeuggruppen hoher Dichte zu, kann es infolge zu heftiger Reaktionen einzelner Fahrer (zu starkes Bremsen) leicht zu Stockungen im Verkehrsfluss kommen. Es entsteht „Stau aus dem Nichts". Ein ständiger Wechsel zwischen Halten und Fahren, Bremsen und Beschleunigen charakterisiert diesen Verkehrszustand, der als Überfüllung bezeichnet werden soll."
Wie auf dem im Bild 1-23 [GdSVT, Seite 78] gezeigten Fundamentaldiagramm Verkehrsstärke M-Verkehrsdichte D zu sehen ist, können zur Bildung eines Staus auch andere wesentliche Gründe bringen. Dies tritt ein, wenn sich der Punkt des Verkehrsflusses auf der rechten fallenden Seite des M-D-Fundamentaldiagramms befindet und dann jede Neigung zur Intensivierung des Verkehrsflusses diesen Zustand nach rechts in den Bereich der Verschlechterung der Verkehrsqualität verschiebt. Es beginnt eine Kettenreaktion zur Bildung des Staues. Die Abstände zwischen Fahrzeugen verkleinern sich weiter, entsprechend der V-D-Beziehung auf dem Bild 1-24 [GdSVT, Seite 80] folgt weitere Minderung der Geschwindigkeit. Im Endeffekt, nähert sich die Dichte den maximalen Werten, alle übrige Kennwerte stürzen ab. Das bedeutet schon einen stabilen Stau.
Ein sich schon gebildeter Stau vergrößert sich durch die hinzukommenden Fahrzeuge und existiert selbständig und solange, bis mehr Fahrzeuge an die Strecke ankommen, als aus der Strecke herausfahren. Um ein Stau aufzulösen, ist es notwendig, die Anzahl der ankommenden Autos zu mindern oder die Abfahrt des Autos aus der Strecke heraus zu beschleunigen.
Die erste Richtung ist in den o.g. Veröffentlichungen vielseitig dargestellt.
Die zweite Richtung – die aktive Befreiung des Autos von einem Stau von vorn und damit die Auflösung eines Staus – ist der Gegenstand dieser Erfindung.
Viele Verkehrsexperten suchen Auswege aus der Situation der Verhinderungen im Straßenverkehr und schlagen wirksame Lösungen vor.
So z. B. in Knoflacher, Hermann: Stehzeuge, Böhlau Verlag, Wien, Köln, Weimar, 2001 werden mögliche Schritte zur Lösung des Problems vorgeschlagen: auf den Seiten 178-185 – durch die richtige Anordnung von Parkplätzen, Wohnungsgebieten, vielfältigen Betrieben, Geschäften, auf den Seiten 197-200 – die durchs Auto entstandene Isolierung der Menschen von der Nähe zu überwinden. Im Band von Andreas Pastowski und Rudolf Petersen (Hrsg.): Wege aus dem Stau: Umweltgerechte Verkehrskonzepte, – Birkhäuser Verlag Berlin, Basel, Boston, 1996 werden vorgeschlagen: im Beitrag von Manfred Kurz, auf den Seiten 53-64 – der Ersatz von Personenverkehr durch Telearbeit und Videokonferenzen, im Beitrag von Peter Hoffmann, auf den Seiten 85-91 – die modernen Angebotsformen des öffentlichen Personennahverkehr. Im Beitrag von Jürgen Siegmann, (Seiten 215-227) werden die Perspektive der Technologieentwicklung der Bahn im Schienengüterverkehr betrachtet. Es geht also immer um die Minderung der Belastung auf Straßenverkehr durch verschiedene Maßnahmen, so z.B. wie Verlagerung der Beförderung von Gütern auf die Bahn, bevorzugte Entwicklung des öffentlichen Verkehrs, Reduzierung des Verkehrs durch Nachrichtenübermittlung, Durchführung von Videokonferenzen u.a.m. Es wird an die Verkehrsteilnehmer appelliert, weniger zu fahren.
In der Offenlegungsschrift DE 101 09 269 A1 wird vorgeschlagen, auf Autobahnen und Schnellstraßen in Abständen von jeweils 1,5 km elektronische Tafeln aufzustellen. In ihnen werden die Information über Geschwindigkeitsbeschränkung, Überholverbot und Wetterberichte aufgeführt. Diese Vorrichtungen sind vorherbestimmt zur Vermeidung von Staus und gefährlichen Situationen dienen, und auch auf eintretende Veränderungen des Verkehrsflusses überall schnell reagieren können, um so ganz plötzlich auftretende Staugefahren u.a. entschärfen zu können, bzw. solche gar nicht entstehen zu lassen.
In der Patentschrift DE 196 47 127 C2 ist ein Verfahren zur automatischen Verkehrsüberwachung mit Staudynamikanalyse offenbart, bei dem nach an mehreren Messstellen des Verkehrsnetzes aufgenommene Verkehrsmessdaten laufend eine Schätzung der zeitabhängigen Positionen der in Fahrtrichtung der jeweils betrachteten Fahrspur stromauf- und stromabwärtigen Stauflanken nach charakteristischen Beziehungen vorgenommen wird. Dabei sind der Fluss und die Dichte des Verkehrs im Stau und an jeder Messstelle, der Zeitpunkt, zu dem die Stauflanke eine jeweilige Messstelle passiert, berücksichtigt. Das Verfahren erlaubt eine Staudynamikanalyse mit der Möglichkeit von Reisezeitprognosen und der automatischen Steuerung von Verkehrsbeeinflussungsanlagen.
In Offenlegungsschrift DE 199 09 276 A1 ist so eine Aufgabe gelöst, die Fahrer möglichst unmittelbar vor Verkehrsstaus zu warnen und dabei möglichst genau den Ort des Staus bzw. des Stauendes anzugeben. Dies ist derart gelungen, dass von in dem Fahrzeug vorhandenen Einrichtungen zum Empfangen, zum Senden und Verarbeiten von Signalen Staumeldungen erzeugt und gesendet werden, wenn eine in dem jeweiligen Fahrzeug gemessene Betriebsgröße auf eine Verkehrsstörung schließen lässt, dass nach Empfangen von Staumeldungen für eine vorgegebene Zeit und/oder eine vorgegebene vom Fahrzeug zurückgelegte Strecke Stauwarnungen gesendet werden und dass aus empfangenen Stauwarnungen vom Fahrer wahrnehmbare Signale abgeleitet werden. Es wird dabei keinerlei an den Straßen fest installierte Infrastruktur benötigt, obwohl ist jedoch nicht ausgeschlossen, diesem Nachrichtensystem von Außen Signale zuführen oder bei dem Verfahren entstehende Signale von einer Feststation empfangen und für notwendige Zwecke auswerten und weiterleiten.
In Patentschrift DE 199 44 047 C2 ist ein Verfahren und eine damit arbeitende Vorrichtung zur Überwachung des Verkehrszustandes offenbart, mit denen, an stationären und/oder beweglichen Messstellen Verkehrsdaten aufgenommen werden und der Verkehrszustand unter Berücksichtigung der aufgenommenen Verkehrsmessdaten, die wenigstens Informationen über die Verkehrsstärke und/oder die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen, in jeweils eine von mehreren Zustandsphasen klassifiziert wird, die mindestens die Zustandsphasen „freier Verkehr" und „synchronisierter Verkehr" umfassen. Dabei wird laufend eine Ermittlung der aktuellen Position und/oder eine Prognose der zukünftigen Position der Flanke zwischen einem Bereich freien Verkehrs und einem stromabwärts liegenden Bereich synchronisierten Verkehrs vorgenommen. Die Bereiche synchronisierten Verkehrs hinsichtlich Auftretens der Zustandsphase „gestauchter synchronisierter Verkehr" werden auch überwacht und wird laufend eine Ermittlung der aktuellen Position und/oder eine Prognose der zukünftigen Position der diesen Bereich beiderseitig begrenzenden Flanken vorgenommen.
Außerdem ist aus der Offenlegungsschrift DE 101 01 652 A1 ein Verfahren zur verkehrsstörungsreduzierenden Beeinflussung des Fahrverhaltens von Fahrzeugen in Straßenverkehrsnetzen bekannt, bei dem drohende Staus vorausschauend verhindert oder im Stau stehende Verkehrsteilnehmer durch ein zügiges Anfahren und Beschleunigen der Fahrzeuge eine zügiges Auflösen der Staus erreicht wird. Dieses Verfahren der kollektiven Beeinflussung des Fahrverhaltens der Fahrzeuglenker zur Auflösung, Reduzierung und Vermeidung von Verkehrsstörungen eines Wegenetzes basiert auf einem hohen Niveau. Von einem bestimmten Bereich des Straßennetzes werden Verkehrsdaten aufgenommen, daraus der aktuelle Verkehrszustand ermittelt und dann eine Stauprognose abgegeben. Im Falle einer zu erwartenden Verkehrsstörung werden Verkehrssteuerungsinformationen erzeugt, mittels derer vorausschauend einer möglichen Störung entgegengewirkt oder eine bestehende Störung aufgelöst werden kann. Zur Realisierung des Verfahrens wird eine Ausrüstung benötigt, die auf einem sehr hohen Niveau steht und deren Anschaffung und Installation sehr aufwendig und teuer ist. Dazu gehört Navigations-, Straßenverkehrs-, Mess-, Steuerungs-, Nachrichten- und Datenübertragungstechnik. Weiterhin werden dazu Fahrzeugnavigationssysteme und Fahrerassistenzsysteme benötigt.
Weiterhin ist aus der Offenlegungsschrift DE 21 30 524 A ein Verkehrskommandogerät bekannt, mit der Fahrzeugführern in einem Verkehrsstrom durch eine bewegbares und lichtdurchlässiges Schriftband zum Straßenverkehr Angaben übermittelt und Anweisungen gegeben werden können. Diese Anzeigeeinrichtung ist auf einem Straßenfahrzeug anbringbar und somit ortsveränderlich. Den ankommenden Verkehrsteilnehmern kann mittels des Gerätes ein bestimmtes Kommando oder eine Anweisung gegeben werden. Aufgrund einer solchen Anweisung soll ein Fahrzeugführer sein Fahrzeug so steuern, dass vorausschauend ein möglicher Stau verhindert oder eine bereits bestehende Verkehrsbehinderung nicht noch größer wird. Die Anweisungen an die kommenden Verkehrsteilnehmer können nur vom stehenden Fahrzeug aus gegeben werden. Zum Einsatzort fährt es mit dem oben angebrachten und sich in waagerechter Lage befindlichen Kommandogerät im gesamten Verkehrsstrom stromabwärts, hält an der ersten erforderlichen Stelle an und richtet das Informationsgerät in die senkrechte Stellung in die Richtung der entgegen kommenden Fahrzeuge auf.
In der Offenlegungsschrift DE 195 28 197 A1 ist eine Leuchtband-Verkehrssteuerungs-Einrichtung (LVE) für die Beeinflussung der Richtgeschwindigkeit zur Optimierung der Verkehrsdichte und des Verkehrsflusses, Verringerung der Staugefahr und Minimierung der Unfallgefahr vorgeschlagen. Sie besteht aus einer oder mehreren von einzelnen Leuchtkörpern, bzw. Leuchtflächen gebildeten Leuchtbändern. Diese werden so gesteuert, dass die Leuchtkörper (Leuchtflächen) nacheinander fortlaufend für einen kurzen Moment aufleuchten und den Verkehrsteilnehmern die Richtgeschwindigkeit vorgeben. Die Erfindung fordert eine Ausrüstung der Straßen

1.) mit Einrichtungen für die Ermittlung des Verkehrsstroms-Bodenkontakte, Lichtschranken usw.- und
2.) mit Systemen und Verfahren für Bearbeitung der erfassten Dateien und Ausarbeitung der Steuerungssignale für LVE und
3.) eine Integration in die Fahrbahn.

Ein solcher Aufwand zur Gewährleistung eines fließenden Verkehrs ist sehr hoch und erfordert eine Integration in den Fahrbahnbelag.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zügige Auflösung eines bestehenden Staus im Straßenverkehr mit einfachen Mitteln zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die in der vorderen Front im Stau befindlichen Fahrzeugführer nacheinander durch jeweils ein Signal

1. über das baldige zeitliche Ende des Staus informiert und somit in Bereitschaft gesetzt werden,
2. das unmittelbar bevorstehende Anfahren angezeigt wird und danach
3. zum zügigen Anfahren aufgefordert werden, wobei der Zeitintervall zwischen dem Anfahren des vorderen Fahrzeuges zum dahinter fahrenden Fahrzeug möglichst kurz sein soll. Er muss jedoch mindestens so groß wie der erforderliche Sicherheitsabstand zwischen beiden Fahrzeugen sein.

Die Signale werden von einer mobilen Informationseinrichtung abgegeben, die sich zu Beginn im Bereich der in Fahrtrichtung stromabwärtigen Stauflanke befindet und sich in einer freien Spur entgegen der Stromrichtung der Staufahrzeuge bewegt und nacheinander die stehenden Fahrzeuge nach der Vorinformation über das baldige zeitliche Ende des Staus, das bevorstehende Anfahren und zum zügigen Anfahren auffordert.
Bei diesem Verfahren wird in der Übergangsphase vom Stau zur schnellen Fahrt aktiv beschleunigt. Dafür wird jeder Fahrzeugführer, dem bald schnelle, freie Fahrt bevorsteht, darüber im voraus informiert, auf schnelle Fahrt vorbereitet und zum bestimmten Zeitpunkt zur schnellen, freien Fahrt aufgefordert. Im Unterschied zu Stand der Technik wird die Abfahrt aus dem Stau nicht von der Entfernung des vorderen eben abgefahrenen Fahrzeuges bestimmt, sondern durch den Zeitintervall nach seiner Abfahrt.
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht und wird nachfolgend beschrieben.
Hierbei zeigen:
1 eine Anordnung Vorbereitungs- und Übergangsphasen des Überganges vom Stau zur schnellen Fahrt,
2 eine Darstellung Vorbereitungs- und Übergangsphasen mit vereinfachtem Zeit – Weg Diagramm,
3 betrifft den Stand der Technik und stellt ein Diagramm für Veranschaulichung der Abhängigkeit der Zeitlücke T, Verkehrsstärke M und der Stoßwelle U (km/h) bei der Abfahrt Fahrzeuges aus dem Stau von der Informiertheit des Fahrers über die Verkehrslage und seine Reaktion auf ihre Änderungen,
4 eine Darstellung der beschleunigten Auflösung eines Staues im Zeit-Weg-Diagramm,
5 eine im Detail dargestellte Teil des Zeit-Weg-Diagramms,
6 eine schematische Darstellung der Bildung von Informationsbereichen mittels einer beweglichen Informationseinrichtung,
7 eine schematische Darstellung der Bildung von Informationsbereichen mittels stationären Informationsstellen,
8 eine schematische Darstellung der Bildung von Informationsbereichen mittels Sendeeinrichtungen,
9 und 10 mögliche Beispiele der Anordnung von Zeichen und Signalen an einer Informationseinrichtung,
11, 12 und 13 mögliche Ausführungen der Zeichen über bevorstehende schnelle Fahrt und
14 bis 19 mögliche Ausführungen der Zeichen, die im Stau vor seinem Anfang sich befindenden Fahrer in Bereitschaftszustand bringen.
In 1 ist gezeigt, wie auf einer Straßenstrecke in Stromrichtung stromaufwärts der stromabwärtigen Flanke Phasen des Überganges vom Stau zur schnellen Fahrt gebildet sind, in 2 ist derselbe Vorgang zusammen mit Zeit-Weg-Diagramm dargestellt. Die Intensität der Abfahrt des Fahrzeuges aus dem Stau ist vor allem von Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abfahrten abhängig, der ist von vielen Kriterien bestimmt, aber der wichtigste ist die Reaktion des Fahrers auf die Verkehrslage und seine Bereitschaft zur schnellen Fahrt, wann solche Möglichkeit nach langem Stau endlich erscheint. Je eher das erste im Stau befindende Fahrzeug schnell zu fahren beginnt, desto mehr Autos verlassen den Stau in einem bestimmten Zeitraum. Sobald die Anzahl dieser Autos die Anzahl der Autos übersteigt die sich von hinten an den Stau anschließen, beginnt die Auflösung des Staues.
Um die Auflösung eines Staues zu beschleunigen, soll jeder am Anfang des Staues befindliche Fahrzeugführer auf schnelle Fahrt vorbereitet sein.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird er zuerst vorinformiert, dass er in bald losfahren kann. Er stellt sich auf den Zustand „Bereitschaft" ein. In den 1 und 2 geschieht das in dem Bereich, der mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist. Im Sport würde dafür der Ausdruck „Auf die Plätze" verwendet werden. Wenn der mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnete Bereich erreicht ist, der mit dem im Sport verwendeten Ausdruck „Fertig!" vergleichbar ist, wird dem Fahrzeugführer mitgeteilt, dass nur noch wenige Sekunden bis zum zügigen Anfahren verbleiben. Der Fahrzeugführer soll bereits alle Vorbereitungen zum Anfahren treffen. Er startet den Motor seines Fahrzeugs und erwartet im Bereich 3 das Startsignal, das im Sport mit „Los!" bezeichnet würde. Diese Signal kommt nach etwa 3 bis 5 Sekunden. Er fährt an.
Nun erreicht er den Bereich 4 „Tempo!" – die Übergangsphase vom Zustand des Staues zur zügigen Fahrt, – und diesen ersten Zeitraum soll der Fahrer mit angestrengter Aufmerksamkeit fahren, weil einerseits die Fahrt soll mit möglichst hoher Beschleunigung ausgeführt sein soll, andererseits der Fahrzeugführer nicht den geschwindigkeitsabhängigen Sicherheitsabstand zu dem ihm voraus fahrenden Wagen unterschreiten darf.
Zwei letzte Phasen 3 „Los!" und 4 „Tempo!" bestimmen eigentlich die Intensität der Auflösung des Staus. Phase 3 ist deshalb wichtig, weil dabei die Verwirklichung eines den wichtigsten Kennwertes dieses Vorganges und zwar der Zeitlücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abfahrten stattfindet.
Auf dem Diagramm in der 3 vergleichsweise mit dem Bild 1.53 [GdSVT, Seite 128] ist der heutige Stand der Technik gezeigt. Die idealisierte Darstellung des Stauvorganges [GdSVT, Seiten 127 bis 131] zeigt eine intensive Auflösung des Staues mit einem Fahrzeugfluss von M₂ = 1700 Kfz/h. Im betrachteten Beispiel ist die Stauauflösung deshalb möglich, weil die Strecke nur 20 Minuten blockiert war und die Fahrzeugführer noch im Zustand „Bereitschaft" waren.
Ein Fahrzeugführer, der in einem langen Stau Stunden warten muss, kann nicht stets in Bereitschaft sein. Wenn das vor ihm befindliche Fahrzeug beschleunigt und der Abstand zwischen beiden Fahrzeugen sich vergrößert, weiß der Fahrer nicht, ob das schon Anfang vom Stau ist oder nur das vordere Fahrzeug eine Lücke vor ihm füllt. Es kann sein, dass sich der Stau nur zwei bis drei Fahrzeuglängen vorwärts bewegt und dann wieder minutenlang stehen. Die erfahrenen Fahrzeugführer raten, den Motor erst dann starten, wenn der Vordermann 100 m weit gerollt ist. Diese Entfernung von 100 m kann man als „wirkende Entfernung" S_We (m) bezeichnen. Sie ist die Entfernung des vorderen Fahrzeuges, das soeben abgefahren ist, bis zum nächsten, noch stehenden, bevor der Fahrzeugführer vom nächsten Fahrzeug eine Möglichkeit zum Fahren schon festgestellt hat. Den Einfluss der wirkenden Entfernung auf die wichtigsten Kennwerte des Verkehrsablaufes-Zeitabstand zwischen diesen zwei aufeinanderfolgenden Abfahrten T(s), Verkehrsfluss M (Fzg/h) und Stoßwelle U (km/h) haben große Bedeutung für Verständnis der Abwicklung des Stauabbaus. Sie sind in 3 durch die Kurven 5, 6 und 7 dargestellt.
Als Ausgangsbedingungen sind folgende Werte angenommen: Im Stau-Dichte D₀ = 160 Kfz/km × Spur, Nettoraumlücke S_NRL = 2 m, Geschwindigkeit V₀ = 0; beim Stauabbau-Beschleunigung a₁ = 1 m/s², wirkende Entfernung S_wE ab 10 m bis 100 m und Auswirkzeit (die Zeit nach der Wahrnehmung vom Fahrer der Fahrtmöglichkeit bis zum Beginn der wirklichen Fahrt) t_a = 1 s.
Die mit 10 m und 100 m angegebenen Grenzwerte für die Entfernung sind kaum wahrscheinlich, aber sogar bei einer Entfernung von 10 m beträgt die Zeitlücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeugen bei der Abfahrt des zweiten Fahrzeugs 5,4 Sekunden und steigt bei 100 m bis auf 15 Sekunden. Als Normalwerte wird mit Entfernungen von 20 – 30 m gerechnet. Beim S_wE = 25 m betragen Zeitlücke t₂ = 8 sek., Verkehrsstrom M₂ = 450 Fzg/h und die Stoßwelle u₂ = –3,4 km/h. Eine Schätzung der Verkehrslage durch den Fahrzeugführer führt oft zu Fehleinschätzungen der wirkenden Entfernungen zwischen den Fahrzeugen und führt zu Verzögerungen bei der Auflösung von Staus. Für diesen Zweck wird erfindungsgemäß die Zeitlücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeugen vorgeschlagen.
In 4 ist Zeit-Weg-Diagramm dieses Vorganges mit vorher angegebenen Ausgangswerten der Fahrzeuge 8 bei einer Beschleunigung a = 1 m/s² und einer Zeitlücke t₂ = 2 s dargestellt. 5 zeigt eine detaillierte allgemeine Darstellung dieses Diagramm mit den Fahrzeugen 12 und 13.
Dabei werden in 4 die aus dem Stau abfahrenden, unmittelbar vor der Abfahrt befindlichen Fahrzeuge 8 gezeigt. Die Zeit-Weg-Linien 9 und 10 begrenzen die räumliche Lage des abfahrenden Fahrzeuges 8. Mit der Kurve 11 wird die Grenze des erforderlichen Sicherheitsabstandes des Fahrzeuges 8 für die obengenannte Richtzeitlücke von 2 s. dargestellt. Dieses Sicherheitskriterium entspricht dem Entfernungsabstand S_erf = 2v und wird als ausreichend sicher im Kolonnenverkehr empfohlen [GdSVT, Seiten 86 – 87].
Bemerkenswert für dieses Kriterium ist auch ein solcher Umstand, dass mit gleicher Beschleunigung und Intervallen von 2 s. aus dem Stau abfahrende Fahrzeuge, dann zusätzlich zum erforderlichen Sicherheitsabstand S_erf = 2v [m] zu der vom Stau erhaltenen Nettoraumlücke S_NRL noch ein Abstand S_BA entsteht, der nur von der Beschleunigung abhängt und in Metern immer 2a gleich ist – S_BA = 2a [m].
Das ist auf Diagramm in 5 zu sehen und kommt von Berechnungen der Positionen zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeuge bei gleichmäßig beschleunigter Bewegung.
Zum Zeitpunkt t lässt sich die Position Verbreitung des Sicherheitsabstandes des hinteren Fahrzeuges 12 wie folgt errechnen: Xh(t) = x0 + Sh(t) + LFzg + Serf(t) = x0 + LFzg + 0,5at2 + 2at
Zu diesem Zeitpunkt ist das vordere Fahrzeug 13 = 2s länger gefahren. Seine Position wird definiert als X(t) = x0 + LFzg + SNRL + SV(t) = x0 + LFzg + SNRL + 0,5a(t + 2)2
Durch Vergleichen der Positionen der beiden Fahrzeuge 12, 13 ergibt sich zusätzlich zum erforderlichen Sicherheitsabstand S_erf der Abstand S_z Sz = xv(t) – xh(t) = SNRL + 2a.
Davon kommt SBA = Sz – SNRL = 2a [m].
Zusätzlich zu den vorstehend schon erklärten Größen sind in dem Diagramm und in den Gleichungen noch die Bezeichnungen x₀; t₀ aufgenommen. Dabei bedeuten: x₀; t₀ – Ausgangspunkt der Bewegung des hinteren Fahrzeuges 12 aus dem Stau; S_h(t) und S_v(t) – Wege jeweils des hinteren und vorderen Fahrzeuges 12, 13 zum betrachteten Zeitpunkt t; L_Fzg – Länge des hinteren Fahrzeuges 12; S_NRL – Nettoraumlücke zwischen zwei Fahrzeugen 12, 13 im Stau; S_BA – Entfernung des vorderen Fahrzeuges 13 bedingt durch seine Beschleunigung.
Daraus erhält man die folgenden Schlussfolgerungen, die für eine Beurteilung einer ausreichenden Sicherheit von Bedeutung sind:

1. Beim richtigen, mit gleicher Beschleunigung und einer Zeitlücke von 2 s hält das hintere zu dem vorderen Fahrzeug einen ausreichenden Sicherheitsabstand.
2. Die Nettoraumlücke und der sofort nach der Ausfahrt des vorderen Fahrzeuges 13 gebildete Beschleunigungsabstand S_BA lassen den Fahrzeugführern beim weiteren Fahren ausreichende Möglichkeiten zum Ausgleich von Abstandsschwankungen beim praktischen Stauabbau zu.

In 6 ist gezeigt, wie die Vorbereitungsbereiche 14 „Auf die Plätze!", 15 „Fertig!" sowie die Übergangsbereiche 16 „Los!" und 18 „Tempo!" durch die Stromrichtung 19 stromaufwärts sich verlagerte Informationseinrichtung 20 gebildet werden. Diese Informationseinrichtung 20 ist in dieser Variante des Ausführungsbeispiels ein Kraftfahrzeug, das zwischen beiden Fahrzeugreihen nebenan der stromabwärtigen Flanke 17 fährt und seine Funktionen mittels verschiedenartigen Zeichen und Signalen erfüllt. Anstelle eines Kraftfahrzeuges kann auch ein Luftfahrzeug zum Einsatz gelangen, das entsprechend ausgerüstet ist. Als Ausrüstung werden vorhandene oder spezial installierte Zeichen und Signale, einzelne oder kombiniert benutzt werden. Die Anordnung und Art der Zeichen und der Signale soll der genannten Zweckbestimmung entsprechen und wird bei Betrachtung der 9-10 eingehend veranschaulicht.
In 7 ist beispielsweise ein Verfahren für Auflösung der im Stau befindenden Fahrzeuge 21 durch stationäre oder umsetzbaren Informationsstellen 23 dargestellt. Dieses Verfahren kann an staugefährdeten Straßen verwendet werden wie z.B. vor einer Verkehrsampel 22 oder an Einmündungen stark befahrener Straßen. Mittels der Informationsstellen 23 werden an die Fahrzeugführer für die Erfüllung des Verfahrens notwendige, der jeweiligen Verkehrssituation angepasste Signale gerichtet. Die Verkehrssituation kann durch bekannte Einrichtungen erfasst, die Ergebnisse bearbeitet und für die Steuerung Informationseinrichtungen verwendet sein. In 8 sind im Stau stehende Fahrzeug 24 mit Empfangseinrichtungen 25 gezeigt, die von Sendeeinrichtung 26 entsprechende der Verkehrssituation Nachrichten empfangen und dadurch der Auflösung des Staues dienen. Die Empfangs- und Sendeeinrichtungen 25, 26 können übliche oder speziell für diese Zwecke durch bekannte Weise entwickelt und angefertigt sein.
Nach 9 und 10 sind mögliche Beispiele der Anordnung von Zeichen und Signalen an einer Informationseinrichtung, hier an einem Kraftfahrzeug 33 dargestellt. Die Lage und Art von ihnen soll ihrer Zweckbestimmung entsprechen. Tafel 30 richtet ihre Information 27 für den Bereich „Auf die Plätze!" (in 1 als Bereich 1 bezeichnet) die Tafeln 29 sind für Bereiche 28 „Fertig!" (in 1 als Bereich 2 bezeichnet) vorherbestimmt. Die Signale 32 stellen für Bereiche 31 „Los!" den Beginn des schnellen Fahrens fest. Verschiedenartige Ausführung der Tafeln 30, in 9 und 10 dargestellte, bestimmt durch die verschiedene Größe von Winkeln der Informationsausstrahlung die Anordnung von Bereichen ist von Verkehrsbedingungen abhängig und kann mit Möglichkeit schneller Transformation ausgeführt sein.
Als Signale 32 können farbige, blinkende oder blitzende Lichtsignale oder bestimmte Tonsignale vorgesehen werden.
In 11–13 sind mögliche Ausführung der Zeichen, die im Bereich „Auf die Plätze!" den Fahrzeugführern in den Zustand „Bereitschaft" bringen, dargestellt. Sie können verschiedenartig gestaltet sein, sollen aber unbedingt auffallen. Man kann auch eine Kombination von bekannten Sinnbildern in neuer Gestaltung verwenden; oder einfach gut bekannte Zeichen, wie z.B. Zeichen in 12, welches in dieser Verkehrssituation das Ende vom Stau und bevorstehende freie Fahrt bedeutet. Durchgestrichene Abbildungen in 11 des Wortes „Stau" und in 13 des Zeichens „Zulässige Höchstgeschwindigkeit 5km/h" werden auch diesen Zweck dienen, wenigstens deswegen, weil sie auf sich Aufmerksam machen.
Die in 14–19 dargestellte, mögliche Ausführungen der Zeichen, besorgen Vorbereitungen des Fahrers auf schnelle Fahrt, schaffen damit den Bereich „Fertig!". Entsprechend ihren Zweckbestimmen drücken sie Erhöhung der Intensität von Fahrt aus. Es wird erreicht:
in 14 – durch Verlängerung der in Fahrtrichtung gerichteten Pfeilen,
in 15 – durch Erhöhung der Farbstufung von Pfeilen,
in 16 – durch Vergrößerung der Pfeilen,
in 19 – durch Verlängerung der Strichlinien einer Pfeile.
In den Zeichen in 17 und 18 ist diese Forderung durch Losungen „fertig!" und „fertig werden!" ausgedrückt.
Alle hier aufgeführten Zeichen können auch leuchten, blinken, sich bewegen, mit einander wechseln u.a.m. Einige Zeichen, wie z.B. Pfeilen und auch andere können in Gestaltung der laufenden Zeile erfüllt sein. Auf diese Weise ist es möglich mehr längere Informationen verwenden, wie z.B. „Auf die Plätze!", „Bald kommt schnelle Fahrt!", „Fertig!", Tempo!" und andere.
Die in Wörter ausgedrückte Forderungen können auch durch menschliche Stimme ausgesprochen sein, periodisch oder fortwährend wiederholend.
Die benutzen Sinnbilder und Signale sollen einfach und verständlich sein. Nach reichenden Vorvorbereitungen der Verkehrsteilnehmer durch die Medien, durch gezielte Information der Fahrer über Möglichkeit derartigen Auflösungen der Staus werden sie ihre Bestimmungen sogar in ganz einfacher Weise erfüllen. Das kann z.B. ein Motorrad mit einfachster Ausrüstung, das entgegen der Fahrtrichtung nebenan der stromabwärtigen Flanke fährt und die Verkehrsteilnehmer auf sich aufmerksam macht. Selbst das Erscheinen eines sich bewegenden Objektes wird die bevorstehende Änderung im Verkehrsablauf versprechen und damit die Fahrer in Zustand „Bereitschaft" bringen. Die folgende Annäherung des Motorrades an bestimmten Verkehrsteilnehmer bedeutet für diesem bald beginnende schnelle Fahrt-Bereich 2 „Fertig!". Nun muss schon der Fahrer selber den Beginn der schnellen Fahrt feststellen, oder er kann mit reichende Genauigkeit wieder nach dem Motorrad sich orientieren, wenn dieses an ihm vorbeigefahren ist. Hier aufgeführtes Beispiel mit Motorrad garantiert keine hohe Leistungen beim Stauabbau, aber für nicht zu großen Staus ist es vollkommen ausreichend.
Unter bestimmten Bedingungen und nach einiger Vorbereitung kann die Bildung von Vorbereitungs- und Übergangsbereichen durch die Fahrzeugführer selber verwirklicht werden. Dafür soll derjenige Fahrzeugführer, der eine Möglichkeit schneller Fahrt schon sicher festgestellt hat oder eine Nachricht über bald bevorstehende schnelle Fahrt von einem vorausfahrenden Fahrzeug bekommen hat, oder ihm auf jede bekannte Weise darüber von außen mitgeteilt war, durch Anschaltung von vorhandene, oder spezial installierte Zeichen, Signale, Sendeeinrichtungen entsprechende Sendungen an andere Verkehrsteilnehmer senden. Da die Welle der Information über Verkehrslage nicht zu schnell sich verbreitet und deshalb die Aktualität der Information nicht verkleinert wird, ist es vorgeschlagen, die Weitergabe der Sendungen mit einer Verzögerung, etwa 2 Sekunden vorzunehmen. Durch die im Voraus vereinbarte Auswahl und die Art des Sendemittels können auch die erfindungsgemäßen Vorbereitungs- und Übergangsbereiche des Vorganges Stauabbau gebildet sein. Mit Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

• Offensichtliche Verbesserung des Verkehrszustandes auf dem Straßen
• Minderung der umweltbelastenden Auswirkungen des Kfz-Verkehrs durch Lärm, Schadstoffen und andere wesentliche Faktoren.
• Minderung Kosten der Güterförderung, Besserung des Personenverkehrs mit erheblichen Einsparungen des Zeitaufwandes.
• Zeiteinsparungen für die Verkehrsteilnehmer durch schnelleres Auflösen der Staus.

Die Verwendung des Verfahrens erhöht die Häufigkeit und Genauigkeit der Meldungen über die Staus von Verkehrsteilnehmern. Wenn heutzutage ein Staumelder seine Nachricht eigentlich zu Nutzen der anderen Verkehrsteilnehmer, die noch an dem Stau nicht angekommen sind, sendet, dann nach dem Einsatz der Erfindung jeder Fahrzeugführer, der in einem Stau sich befindet, wird selber interessiert sein, die entsprechenden Institutionen unverzüglich darüber in Kenntnis setzen, um sofortige Hilfe zu bekommen.
Der Bereich „Los!" ist mit der Erfassung des Verkehrsflusses durch fotografieren die entgegenfahrende Autos gut geeignet. Das kann z.B. gegebenenfalls für mögliche folgenden Abrechnungen für die geleistete Hilfe der Befreiung vom Stau verwendet sein. Das Blinklicht beim Fotografieren kann in diesem Fall als Signal über die schnelle Fahrt für jeweilige Fahrer dienen.
Das Verfahren kann schnell, umfassend, ohne großen Aufwand und langer Vorbereitung eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zur Auflösung der Staus im Straßenverkehr durch Information der Verkehrsteilnehmer über die Straßenverkehrslage mit aktiver Beschleunigung der Übergangsphase vom Stau zur schnellen Fahrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrsteilnehmer, denen bald und/oder sofort schnelle oder freie Fahrt bevorsteht, durch eine im Bereich der in Fahrtrichtung stromabwärtigen Stauflanke sich befindende und mit ihr sich stromaufwärts verlagernde Informationseinrichtung informiert werden.
Verfahren zur Auflösung der Staus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als eine Informationseinrichtung ein mit Informationsmitteln für Anweisungen zum Fahrverhalten an die Fahrzeugführer ausgestattetes Boden- oder Luftfahrzeug verwendet wird.
Verfahren zur Auflösung der Staus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsphase vom Stau zur schnellen Fahrt dadurch aktiv beschleunigt wird, dass jeder Fahrzeugführer, dem bald und dann sofort schnelle oder freie Fahrt bevorsteht, darüber im voraus, rechtzeitig und gezielt informiert wird, wobei (I) die Fahrzeugführer, die den bestimmten Bereich in Stromrichtung stromaufwärts der stromabwärtigen Flanke erreicht haben, in Stand „Bereitschaft" gesetzt werden, (II) den Fahrzeugführern, denen schnelle Fahrt bevorsteht, dies durch ein Signal angezeigt wird, (III) die Fahrzeugführer, die unverzüglich losfahren sollen, durch ein Signal dazu aufgefordert werden, (IV) das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abfahrten von Kraftfahrzeugen so klein ist, dass nur der erforderliche Sicherheitsabstand eingehalten wird.