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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Kraftfahrzeugmodul zum Beeinflussen einer Lichtsignalanlage
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein entsprechendes Verfahren
zum Beeinflussen einer Lichtsignalanlage gemäß Anspruch 16, insbesondere
betrifft die Erfindung die Realisierung einer Vorrangschaltung für Sonderfahrzeuge
an Lichtsignalanlagen im Straßenbereich.
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Aus dem Bereich des Öffentlichen
Personennahverkehrs (ÖPNV)
ist es bekannt, die Schaltung von Lichtsignalanlagen im Straßenbereich
auf die Fahrt von zum Beispiel Linienbussen oder Straßenbahnen
abzustimmen, um Wartezeiten der Busse an Lichtsignalanlagen möglichst
zu vermeiden oder zu verringern. Hierzu wird herkömmlicherweise
das sogenannte Meldepunktkettensystem verwendet, um über Funkkommunikation
zwischen dem Fahrzeug und der Steuereinrichtung der Lichtsignalanlage
die Vorfahrt für
die ÖPNV-Fahrzeuge
zu regeln. Neben der Anwendung für
den ÖPNV
ist dieses bekannte Meldepunktkettensystem in geringem Umfang auch für Rettungsfahrzeuge
(z. B. Krankenwagen, Feuerwehr) einsetzbar.
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Bei dem Meldepunktkettensystem wird
einer Lichtsignalanlage auf jedem zu ihr führenden Verkehrsweg, der zum
Beispiel von einem Bus auf einer Linienfahrt benutzt wird, eine
Reihe von Meldepunkten in verschiedenen Abständen von der Lichtsignalanlage
zugeordnet. Die Meldepunkte sind zum Beispiel in Form von Funk- oder Infrarot-Baken
ausgebildet. Passiert ein entsprechend ausgestattetes Fahrzeug den
ersten, d.h. den entferntesten Meldepunkt zu einer Lichtsignalanlage,
so übermittelt
es an die Lichtsignalanlage per Funk die Nummer des Meldepunktes.
Anhand der übermittelten
Nummer des Meldepunktes erkennt die Steuereinrichtung der Lichtsignalanlage
die Entfernung des Fahrzeugs und kann daraus mit Hilfe einer angenommenen
mittleren Geschwindigkeit des Fahrzeugs von zum Beispiel 50 km/h
die theoretische Fahrzeit bis zum Eintreffen des Fahrzeugs an der
Lichtsignalanlage berechnen. Die weiteren, d.h. näheren Meldepunkte
dienen lediglich der Korrektur der errechneten theoretischen Fahrzeit.
Auf der Basis der theoretischen Fahrzeit bis zum Eintreffen des
Fahrzeugs an der Lichtsignalanlage bestimmt die Steuereinrichtung
der Lichtsignalanlage einen optimalen Steuerablauf der Lichtsignalanlage, um
die Grünzeit
der zu beeinflussenden Signalgruppe in Richtung Ankunftszeit des
Fahrzeugs zu verschieben und somit dem angemeldeten Fahrzeug eine
freie Fahrt zu gewähren,
wobei selbstverständlich
vorgegebene Zwischenzeiten, Mindestgrünzeiten und maximale Wartezeiten
anderer Verkehrsteilnehmer zu berücksichtigen sind.
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Dieses herkömmliche Prinzip des Meldepunktkettensystems
zur Realisierung einer Vorrangschaltung einer Lichtsignalanlage
für bestimmte Fahrzeuge
besitzt jedoch einige Nachteile. Die von der Lichtsignalanlage berechnete
Fahrzeit bis zum Eintreffen des Fahrzeugs an der Lichtsignalanlage basiert
auf einer angenommenen mittleren Geschwindigkeit des Fahrzeugs (z.
B. 50 km/h). Weicht die tatsächliche
Geschwindigkeit des Fahrzeugs von dieser angenommenen Geschwindigkeit
zum Beispiel aufgrund hohen oder niedrigen Verkehrsaufkommens oder
einer Baustelle im Streckenverlauf ab, so weicht auch die berechnete
Fahrzeit von der tatsächlichen
Fahrzeit ab, so dass der Bus möglicherweise
an der Verkehrsampel auf sein Grünsignal warten
muss oder andere Verkehrsteilnehmer unnötig lange durch das Grünsignal
des Busses aufgehalten werden. Eine kurzfristige Änderung
der durch die Lichtsignalanlage berechneten Fahrzeit ist bei diesem
System nicht möglich.
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Außerdem erfordert das Meldepunktkettensystem
einen sehr hohen planerischen und vorbereitenden Aufwand. Jede Fahrtroute
eines Fahrzeuges ist fest mit den Meldepunkten der Lichtsignalanlagen verbunden,
wobei für
jede Fahrtroute zunächst
eine Messfahrt unternommen werden muss, um die Meldepunkte in das
Streckenprofil einzuarbeiten. Anschließend muss jedes Fahrzeug, welches
diese Fahrtroute benutzt, mit den entsprechenden Daten versorgt
werden. Dieses Verfahren bedingt, dass für neue oder geänderte Fahrtrouten
eine erneute komplette Planung durchzuführen ist, was zeit- und kostenintensiv
ist; kurzfristige Änderungen
sind fast unmöglich.
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Weiterhin bedarf das Meldepunktkettensystem
zur Gewährleistung
einer optimalen Funktionsfähigkeit
einer ständigen
Betreuung und Optimierung. Für
das Meldepunktkettensystem ist außerdem eine spezielle Hardware
im Fahrzeug erforderlich, was zu hohen Systemkosten führt. Ein
weiterer Nachteil ist die nur unidirektionale Funkverbindung vom
Fahrzeug zur Lichtsignalanlage, sodass keine Kontrollmöglichkeit
existiert, ob die Lichtsignalanlage das Funksignal von dem Fahrzeug
empfangen hat.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeugmodul und ein Verfahren
zum Beeinflussen einer Lichtsignalanlage bereitzustellen, mit dem
die oben in Zusammenhang mit dem herkömmlichen Meldepunktkettensystem genannten
Probleme vermieden werden. Insbesondere soll das Kraftfahrzeugmodul
bzw. das Verfahren eine genauere Ermittlung der Fahrzeit bis zum
Eintreffen des Fahrzeugs an der Lichtsignalanlage (d.h. in besserer Übereinstimmung
mit der tatsächlichen Fahrzeit)
ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeugmodul
zum Beeinflussen einer Lichtsignalanlage mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und ein Verfahren zum Beeinflussen einer Lichtsignalanlage mit
den Schritten des Anspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeugmodul zum Beeinflussen
einer Lichtsignalanlage enthält eine
Steuereinrichtung zum Erzeugen eines Informationssignals für eine Lichtsignalanlage,
die auf der Fahrstrecke des mit dem Kraftfahrzeugmodul ausgerüsteten Fahrzeugs
liegt, und einen Sender zum Aussenden des von der Steuereinrichtung
erzeugten Informationssignals an die Lichtsignalanlage. Die Steuereinrichtung
des Kraftfahrzeugmoduls ist mit einer Einrichtung zur Bestimmung
des aktuellen Standorts des Fahrzeugs, einer Einrichtung zur Bestimmung der
aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Einrichtung zur
Bestimmung der Fahrstrecke des Fahrzeugs und der Standorte von Lichtsignalanlagen gekoppelt.
Diese Steuereinrichtung ermittelt, ob eine zu beeinflussende Lichtsignalanlage
innerhalb einer vorgegebenen Entfernung von dem aktuellen Standort
des Fahrzeugs auf der Fahrstrecke des Fahrzeugs vorhanden ist, und
ermittelt ferner aus dem aktuellen Standort des Fahrzeugs und der
aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Fahrzeit bis zum Eintreffen
des Fahrzeugs an der zu beeinflussenden Lichtsignalanlage. Das von
der Steuereinrichtung auf diese Weise erzeugte und schließlich vom
Sender des Kraftfahrzeugmoduls ausgesendete Informationssignal enthält Daten
betreffend der ermittelten Fahrzeit bis zum Eintreffen des Fahrzeugs
an der zu beeinflussenden Lichtsignalanlage und/oder die Fahrt-
und Abbiegerichtung des Fahrzeugs bezüglich der Lichtsignalanlage.
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Das Kraftfahrzeugmodul der Erfindung
ist universell einsetzbar und erfordert keine aufwändige Planung
von Fahrtrouten und/oder Messfahrten des Fahrzeugs im voraus, so
dass auch neue Fahrtrouten und Änderungen
von Fahrtrouten jederzeit problemlos bewerkstelligt werden können. Im
Gegensatz zu dem herkömmlichen
Meldepunktkettensystem wird die Fahrzeit bis zum Eintreffen des
Fahrzeugs an der Lichtsignalanlage nicht durch die Steuereinrichtung der
Lichtsignalanlage und nicht basierend auf einer angenommenen Geschwindigkeit
des Fahrzeugs ermittelt, sondern in dem Kraftfahrzeug anhand der
aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Fahrzeit bis zum Eintreffen
des Fahrzeugs an der Lichtsignalanlage ist im Rahmen der vorliegenden
Erfindung gleichbedeutend mit der Ankunftszeit des Fahrzeugs an
der Lichtsignalanlage, ohne dass hierauf an jeder Textstelle hingewiesen
werden muss. Das Kraftfahrzeugmodul bildet ein Einzelsystem, welches
im Gegensatz zu dem herkömmlichen
Prinzip des Meldepunktkettensystems nicht im voraus in ein Komplettsystem
von Lichtsignalanlagen, Meldepunktketten und Fahrtrouten integriert
werden muss. Auf diese Weise kann die Beeinflussung der Lichtsignalanlage optimal
auf die tatsächliche
und variable Annäherung des
Fahrzeugs abgestimmt werden. Mit anderen Worten wird in dem Krafffahrzeugmodul
der Erfindung die sogenannte Floating-Car-Data (FCD) – Technologie verwendet, um
die Fahrzeit des Fahrzeugs und weitere Parameter autonom zu bestimmen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erfasst die Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugmoduls
während
der Annäherung
des Fahrzeugs mögliche
Geschwindigkeitsänderungen
des Fahrzeugs und erzeugt bei Überschreiten
eines vorgegebenen Schwellenwerts durch die Geschwindigkeitsänderung
ein entsprechend korrigiertes Informationssignal an die Lichtsignalanlage.
Hierdurch kann auf sich verändernde
Verhältnisse
des Verkehrsflusses während
der Annäherung
des Fahrzeugs an die Lichtsignalanlage optimal und kurzfristig reagiert werden.
Bei einer nahezu konstanten Geschwindigkeit des Fahrzeugs während der
Annäherung
an die Lichtsignalanlage müssen
keine weiteren Informationssignale ausgegeben werden.
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Vorzugsweise enthält das an die Lichtsignalanlage
zu übertragende
Informationssignal ferner eine Prioritätskennziffer des Fahrzeugs,
um z. B. Rettungsfahrzeugen einen absoluten Vorrang vor allen anderen
Verkehrsteilnehmern einzuräumen, und/oder
eine Kennnummer des Fahrzeugs, um der Lichtsignalanlage die Verfolgung
des Fahrzeugs während
seiner Annäherung
zu ermöglichen.
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Die vorgegebene Entfernung von dem
aktuellen Standort des Fahrzeugs zu einer zu beeinflussenden Lichtsignalanlage
kann in Abhängigkeit
von der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs variabel sein, so
dass mit anderen Worten eine zeitliche Entfernung des Fahrzeugs
zu der Lichtsignalanlage berücksichtigt
wird.
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Die Einrichtung zur Bestimmung der
Fahrstrecke des Fahrzeugs und der Standorte von Lichtsignalanlagen
ist vorzugsweise ein Kraftfahrzeug-Navigationssystem, welches in
dem Fahrzeug eingebaut ist. Über
dieses Kraftfahrzeug-Navigationssystem kann die Steuereinrichtung
des Kraftfahrzeugmoduls bei der Ermittlung der Fahrzeit bis zum Eintreffen
des Fahrzeugs an der zu beeinflussenden Lichtsignalanlage auch die
aktuelle Verkehrssituation (z. B. Staubildung, Baustellen, etc.)
mit einbeziehen.
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Um eine bidirektionale Kommunikation
zwischen dem Kraftfahrzeugmodul und der Lichtsignalanlage zu ermöglichen,
kann das Kraftfahrzeugmodul ferner einen Empfänger zum Empfangen von Signalen
von Lichtsignalanlagen aufweisen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung weist das Kraftfahrzeugmodul ferner einen Speicher auf,
in dem tatsächliche
Fahrzeiten aus der Vergangenheit abgelegt sind; die Steuereinrichtung ermittelt
in diesem Fall die Fahrzeit bis zum Eintreffen des Fahrzeugs an
der zu beeinflussenden Lichtsignalanlage in Abstimmung mit den tatsächlichen
Fahrzeiten aus der Vergangenheit, so dass mögliche Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit
im Laufe der Annäherung
an die Lichtsignalanlage zum Beispiel in Abhängigkeit von der Tageszeit,
dem Wochentag, Baustellen und dergleichen bereits im voraus berücksichtigt
werden können.
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Die Informationssignale werden vorzugsweise
per Funk übertragen.
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Das Fahrzeug, in dem das Kraftfahrzeugmodul
der Erfindung einsetzbar ist, ist bevorzugt ein Sonderfahrzeug,
wie ein Fahrzeug des ÖPNV
oder ein Rettungsfahrzeug; die vorliegende Erfindung ist aber grundsätzlich auch
für den
Einsatz im Individualverkehr denkbar.
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In dem System zum Beeinflussen einer
Lichtsignalanlage, das aus einem in einem Fahrzeug vorgesehenen
Kraftfahrzeugmodul der Erfindung und einer in einer Lichtsignalanlage
vorgesehenen Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebs der Lichtsignalanlage,
die mit einem Empfänger
zum Empfangen von Informationssignalen von dem Sender des Kraftfahrzeugmoduls
gekoppelt ist, aufgebaut ist, steuert die Steuereinrichtung der
Lichtsignalanlage den Betrieb der Lichtsignalanlage in Abhängigkeit
von der aktuellen Fahrzeit bis zum Eintreffen des Fahrzeugs an der
Lichtsignalanlage und/oder der Fahrtrichtung des Fahrzeugs bezüglich der
Lichtsignalanlage.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung ist die Lichtsignalanlage ferner mit einem Sender
versehen, der in regelmäßigen Zeitabständen ein
Informationssignal aussendet, welches Daten betreffend den Standort
der Lichtsignalanlage enthält,
um möglichen
Fahrzeugen den Standort der Lichtsignalanlage mitzuteilen. Über diesen
Sender kann optional auch ein Bestätigungssignal über den Empfang
eines Informationssignals von einem Krafffahrzeugmodul ausgegeben
werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Beeinflussen
einer Lichtsignalanlage durch ein sich der Signalanlage näherndes
Fahrzeug, welches mit einem Kraftfahrzeugmodul zum Beeinflussen
einer Lichtsignalanlage ausgestattet ist, beinhaltet die folgenden
durch das Krafffahrzeugmodul ausgeführten Schritte: das Bestimmen
des aktuellen Standorts und der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs;
das Ermitteln der Fahrstrecke des Fahrzeugs und des Standorts einer
zu beeinflussenden Lichtsignalanlage, die innerhalb einer vorgegebenen
Entfernung von dem aktuellen Standort des Fahrzeugs auf der Fahrstrecke
des Fahrzeugs liegt; das Ermitteln der Fahrzeit bis zum Eintreffen
des Fahrzeugs an der zu beeinflussenden Lichtsignalanlage aus dem
aktuellen Standort des Fahrzeugs und der aktuellen Geschwindigkeit
des Fahrzeugs; und das Aussenden eines ersten Informationssignals
an die zu beeinflussende Lichtsignalanlage, wobei das erste Informationssignal
Daten betreffend der ermittelten Fahrzeit bis zum Eintreffen des
Fahrzeugs an der zu beeinflussenden Lichtsignalanlage und/oder die
Fahrt- und Abbiegerichtung des Fahrzeugs bezüglich der Lichtsignalanlage
enthält.
Die Vorteile dieses Verfahrens sind die gleichen wie die oben bei
der Erläuterung
des Kraftfahrzeugmoduls angegebenen Vorteile. Des Weiteren kann
der planerische Aufwand zur Realisierung einer Vorrangschaltung
an einer Lichtsignalanlage verringert und die Berücksichtigung
kurzfristiger Änderungen
von Fahrtrouten und/oder Geschwindigkeiten des Fahrzeuges ermöglicht werden.
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Vorzugsweise erfasst das Krafffahrzeugmodul
während
der Annäherung
an die Lichtsignalanlage auch eine mögliche Geschwindigkeitsänderung des
Fahrzeugs und sendet bei Überschreiten
eines vorgegebenen Schwellenwerts durch die Geschwindigkeitsänderung
ein entsprechend korrigiertes erstes Informationssignal an die Lichtsignalanlage.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sendet die Lichtsignalanlage in regelmäßigen Zeitabständen ein
zweites Informationssignal aus, welches Daten betreffend den Standort
der Lichtsignalanlage enthält,
und das Kraftfahrzeugmodul eines sich der Lichtsignalanlage nähernden
Fahrzeugs empfängt
das zweite Informationssignal von der Lichtsignalanlage und ermittelt,
ob diese Lichtsignalanlage auf der Fahrstrecke des Fahrzeugs liegt.
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Ferner kann die Lichtsignalanlage
auch ein Bestätigungssignal über den
Empfang eines Informationssignals von einem Kraftfahrzeug ausgeben.
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Sowohl die ersten als auch die zweiten
Informationssignale werden vorzugsweise per Funk übertragen.
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Obige sowie weitere Merkmale der
vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 ein
vereinfachtes Blockschaltbild eines Systems zum Beeinflussen einer
Lichtsignalanlage gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Endung;
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2 ein
vereinfachtes Blockschaltbild eines Systems zum Beeinflussen einer
Lichtsignalanlage gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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3 ein
schematisches Zeit-Weg-Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise
des Systems zum Beeinflussen einer Lichtsignalanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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4 ein
Flussdiagramm eines Ablaufs der Beeinflussung einer Lichtsignalanlage
mit dem System von 1.
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Es wird nun unter Bezugnahme auf 1 ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Systems zum Beeinflussen einer Lichtsignalanlage gemäß der Erfindung
beschrieben.
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In 1 sind
mit 10 die in einem Fahrzeug vorgesehenen Systemkomponenten
und mit 12 die in einer Lichtsignalanlage vorgesehenen
Systemkomponenten zusammengefasst. Das Fahrzeug 10 ist üblicherweise
ein Sonderfahrzeug wie beispielsweise ein Linienbus oder ein Rettungsfahrzeug.
Die vorliegende Erfindung ist aber auch für den Individualverkehr einsetzbar.
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In der Lichtsignalanlage 12 ist
eine Steuereinrichtung 14 zum Steuern der Lichtsignalanlage 12 gemäß einem
vorgegebenen Programmablauf, gegebenenfalls unter Berücksichtigung
eines von einem Empfänger 16 der
Lichtsignalanlage 12 empfangenen Informationssignals 18,
angeordnet. Das Informationssignal 18, welches von einem
Fahrzeug 10 ausgesendet wird, enthält Daten betreffend der Fahrzeit
des Fahrzeugs 10 bis zum Eintreffen an der Lichtsignalanlage 12,
und/oder Daten betreffend der Fahrt- und Abbiegerichtung des Befahrens
der Lichtsignalanlage 12 durch das Fahrzeug 10.
Wahlweise enthält
das Informationssignal 18 ferner eine Prioritätskennziffer
des Fahrzeugs 12, um z. B. Rettungsfahrzeugen absoluten
Vorrang vor allen anderen Verkehrsteilnehmern einzuräumen, und/oder
eine Kennnummer des Fahrzeugs 10, mit der das Fahrzeug 10 während seiner
Annäherung
an die Lichtsignalanlage 12 verfolgt und von anderen Fahrzeugen
unterschieden werden kann.
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Der Betrieb der Lichtsignalanlage 12 wird
dabei von der Steuereinrichtung 14 selbstverständlich unter
Berücksichtigung
von vorgegebenen Zwischenzeiten, Mindestgrünzeiten und maximalen Wartezeiten
anderer Verkehrsteilnehmer gesteuert.
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In dem Fahrzeug 10 ist ein
Kraftfahrzeugmodul, bestehend aus einer Steuereinrichtung 20 und einem
Sender 22 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 20 des
Kraftfahrzeugmoduls ist mit einer Einrichtung 24 zur Bestimmung
des aktuellen Standorts des Fahrzeugs 10, wie beispielsweise
einem GPS-Modul, einer Einrichtung 26 zur Bestimmung der
aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10, wie beispielsweise
ein herkömmlicher
Geschwindigkeitssensor, und einer Einrichtung 28 zur Bestimmung
der Fahrstrecke des Fahrzeugs 10 und der Standorte von Lichtsignalanlagen 12,
wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug-Navigationssystem gekoppelt.
Bei dem GPS-Modul 24, dem Geschwindigkeitssensor 26 und
dem Kraftfahrzeug-Navigationssystem 28 handelt
es sich vorteilhafterweise um Standardkomponenten eines Fahrzeugs 10.
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Die Funktionsweise des oben anhand
von 1 beschriebenen
Systems zum Beeinflussen einer Lichtsignalanlage 12 wird
nun unter Bezugnahme auf das Zeit-Weg-Diagramm von 3 und das Flussdiagramm von 4 näher erläutert.
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Zunächst bestimmt das Fahrzeug 10 mit
Hilfe des GPS-Moduls 24 und des Kraftfahrzeug-Navigationssystems 28 seinen
aktuellen Standort x1 und seine Fahrstrecke
(Schritt S10). Dann wird mittels des Kraftfahrzeug-Navigationssystems 28 in
Schritt S20 ermittelt, ob eine zu beeinflussende Lichtsignalanlage 12 innerhalb
einer vorgegebenen Entfernung ΔxLSA = xLSA – x1 von dem aktuellen Standort x1 auf
der Fahrstrecke des Fahrzeugs liegt. Wenn dies der Fall ist, geht
der Ablauf weiter zu Schritt S30, ansonsten kehrt das System wieder
zu Schritt S10 zurück.
Der weitere Programmablauf ist natürlich nur erforderlich, wenn
eine Lichtsignalanlage 12 auf der Fahrstrecke des Fahrzeugs
liegt, wenn diese Lichtsignalanlage 12 bereits in absehbarer
Zeit durch das Fahrzeug 10 erreicht wird, und wenn diese
Lichtsignalanlage 12 auch zu einer entsprechenden Beeinflussung
ihres Betriebs durch ein sich näherndes
Fahrzeug 10 ausgebildet ist. Anstelle eines Schwellenwerts
des örtlichen
Abstandes ΔxLSA kann auch ein Schwellenwert eines zeitlichen
Abstandes τ benutzt
werden, indem neben dem aktuellen Standort des Fahrzeugs 10 auch
dessen aktuelle Geschwindigkeit mit einbezogen wird.
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Anschließend wird in Schritt S30 mittels
des Geschwindigkeitssensors 26 die aktuelle Geschwindigkeit
v1 des Fahrzeugs 10 bestimmt. Aus
der so bestimmten aktuellen Geschwindigkeit v1 und
dem so bestimmten aktuellen Standort x1 des
Fahrzeugs 10 ermittelt die Steuereinrichtung 20 des
Kraftfahrzeugmoduls die Fahrzeit τ1 bis zum Eintreffen des Fahrzeugs 10 an
der Lichtsignalanlage 12 (Schritt S40).
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Die Steuereinrichtung 20 des
Kraftfahrzeugsmoduls erzeugt nun ein entsprechendes Informationssignal 18,
welches von dem Sender 22 des Kraftfahrzeugmoduls ausgesendet
und von dem Empfänger 16 der
Lichtsignalanlage 12 empfangen wird (Schritt S50). Dieses
Informationssignal 18 enthält die oben angegebenen Daten,
welche für
eine optimale Anpassung des Betriebs der Lichtsignalanlage 12 auf
eine Vorrangschaltung für
das ankommende Fahrzeug 10 erforderlich sind. Die Steuereinrichtung 14 der
Lichtsignalanlage 12 steuert den Betrieb der Lichtsignalanlage
12 zum Beispiel derart, dass zusätzlich
zu der normalen Grünzeit
A der betreffenden Signalgruppe der Lichtsignalanlage 12 ohne
Beeinflussung durch das Fahrzeug 10 ein zusätzliches
Grünzeitfenster
B unmittelbar vor oder nach der normalen Grünzeit A erzeugt wird, je nachdem
ob das Fahrzeug früher
oder später
als zu der normalen Grünzeit
A an der Lichtsignalanlage 12 eintrifft. In 3 ist der Fall gezeigt,
dass das Fahrzeug 10 gemäß der am Standort x1 ermittelten Fahrzeit τ1 etwas
später
als zu der normalen Grünzeit
A an der Lichtsignalanlage (Standort xLSA)
eintrifft (Kurve α), weshalb
die Steuereinrichtung 14 der Lichtsignalanlage 12 ein
zusätzliches
Grünzeitfenster
B nach der normalen Grünzeit
A erzeugt.
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Während
der Annäherung
an die Lichtsignalanlage 12 erfasst das Kraftfahrzeugmodul über den Geschwindigkeitssensor 26 ständig die
aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 (Schritt S60),
und die Steuereinrichtung 20 ermittelt daraus die entsprechende
Geschwindigkeitsänderung Δv des Fahrzeugs.
Die Steuereinrichtung 20 überprüft in Schritt S70, ob diese
ermittelte Geschwindigkeitsänderung Δv des Fahrzeugs 10 oberhalb
eines vorgegebenen Schwellenwerts Δvmax liegt
oder nicht.
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Falls die ermittelte Geschwindigkeitsänderung Δv des Fahrzeugs 10 unterhalb
des vorgegebenen Schwellenwerts Δvmax liegt, d.h. das Fahrzeug 10 mit
annähernd
konstanter Geschwindigkeit fährt,
so geht der Ablauf weiter zu Schritt S80. Hier bestimmt die Steuereinrichtung 20 des
Kraftfahrzeugmoduls mit Hilfe des GPS-Moduls 24 und des
Kraftfahrzeug-Navigationssystems 28, ob das Fahrzeug 10 die
Lichtsignalanlage 12 passiert hat oder nicht. Hat das Fahrzeug 10 die
Lichtsignalanlage 12 passiert, so meldet sich das Fahrzeug 10 vorzugsweise
möglichst
zeitnah, d.h. zum Beispiel an einem Standort x3 unmittelbar
nach der Lichtsignalanlage 12, über ein entsprechendes Informationssignal
bei der Lichtsignalanlage 12 ab (Schritt S90). Hat das
Fahrzeug 10 dagegen die Lichtsignalanlage 12 noch
nicht passiert, so kehrt der Ablauf wieder zurück zu Schritt S60, um weiterhin
die Geschwindigkeitsänderung des
Fahrzeugs 10 während
seiner Annäherung
an die zu beeinflussende Lichtsignalanlage 12 zu überwachen.
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Wurde in Schritt S70 bestimmt, dass
die ermittelte Geschwindigkeitsänderung Δv den vorgegeben
Schwellenwert Δvmax überschritten
hat, d.h. die zuvor bestimmte Fahrzeit τ1 bis
zum Eintreffen des Fahrzeugs an der Lichtsignalanlage 12 über ein
bestimmtes Maß von
der nun aufgrund der geänderten Geschwindigkeit
zu erwartenden Fahrzeit abweicht und deshalb das Fahrzeug 10 nicht
innerhalb des Grünzeitfensters
A, B der Lichtsignalanlage 12 an dieser Eintreffen wird
(siehe Kurve β in 3), so kehrt der Ablauf
zurück
zu Schritt S40. Es wird nun die neue Fahrzeit τ2 vom
Standort x2 des Fahrzeugs 10 bis
zum Eintreffen an der Lichtsignalanlage 12 ermittelt und
ein entsprechend korrigiertes Informationssignal 18 erzeugt
und ausgesendet (Schritt S50). Dann geht der Ablauf der Schritte
S60-S90 wieder weiter wie oben beschrieben.
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Wie aus der obigen Beschreibung der 1, 3 und 4 deutlich
erkennbar ist, bildet das Kraftfahrzeugmodul der Erfindung eine
Vorrichtung, welche autonom die Fahrzeit bis zum Eintreffen an einer
zu beeinflussenden Lichtsignalanlage bestimmen kann, ohne dass hierfür im voraus
eine Fahrtroute mit entsprechenden Fahrzeiten gelernt und programmiert werden
müsste,
d.h. das System ist unabhängig
von fest vorgegebenen Fahrtrouten. Das Kraftfahrzeugmodul erlaubt
daher im Gegensatz zu dem herkömmlichen
Meldepunktkettensystem auch eine Reaktion auf sehr kurzfristige Änderungen
im Streckenverlauf oder in tatsächlichen
Fahrzeiten. Außerdem
erlaubt das Kraftfahrzeugmodul eine genauere Bestimmung der Fahrzeit
bis zum Eintreffen an der Lichtsignalanlage, da die Fahrzeit nicht
basierend auf einer angenommenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs sondern mittels
seiner tatsächlichen
Geschwindigkeit ermittelt wird. Da das Kraftfahrzeugmodul der Erfindung
außerdem
Standardkomponenten eines Kraftfahrzeugs (GPS-Modul, Geschwindigkeitssensor,
Kraftfahrzeug-Navigationssystem) mit einbezieht, ist die erfindungsgemäße Realisierung
der Vorrangschaltung auch ohne zu großen Aufwand und Kosten möglich. Darüber hinaus
können
auch die Steuereinrichtung der Lichtsignalanlagen gegenüber dem
Meldepunktkettensystem vereinfacht und damit kostengünstiger realisiert
werden, da die Fahrzeit bis zum Eintreffen des Fahrzeugs an der
Lichtsignalanlage im Kraftfahrzeugmodul ermittelt wird.
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Es wird nun anhand von 2 als zweites Ausführungsbeispiel
eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels erläutert. In 2 sind gleiche Komponenten
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
von 1 mit den gleichen
Bezugsziffern versehen und auf eine nochmalige Beschreibung einer gleichen
Funktionsweise wird verzichtet.
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Zusätzlich zu dem System von 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel
die Lichtsignalanlage 12 mit einem Sender 30 versehen
und das Kraftfahrzeugmodul ist mit einem Empfänger 32 versehen. Über diesen
Sender 30 sendet die Lichtsignalanlage 12 in regelmäßigen Zeitabständen ein
zweites Informationssignal 31 aus, welches Daten betreffend
den Standort der zu beeinflussenden Lichtsignalanlage 12 enthält und von
dem Empfänger 32 des
Kraftfahrzeugmoduls eines sich in der Nähe der Lichtsignalanlage 12 befindlichen
Fahrzeugs 10 empfangen wird.
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Die Steuereinrichtung 20 des
Kraftfahrzeugmoduls ermittelt dann mit Hilfe des Kraftfahrzeug-Navigationssystems 28,
ob die Lichtsignalanlage 12, von der das zweite Informationssignal 31 empfangen wurde,
auf der Fahrstrecke des Fahrzeugs 10 liegt oder nicht.
Falls dies der Fall ist, so erzeugt das Kraftfahrzeugmodul in der
oben anhand des ersten Ausführungsbeispiels
beschriebenen Weise ein erstes Informationssignal 18 und
sendet es an die Lichtsignalanlage 12.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
muss das Kraftfahrzeug-Navigationssystem 28 des Fahrzeugs 10 nur
die Fahrstrecke des Fahrzeugs ermitteln, nicht jedoch die Standorte
von zu beeinflussenden Lichtsignalanlagen 12 kennen, da
diese ihren Standort selbst mitteilen. Es können somit neue Lichtsignalanlagen 12 installiert
werden, ohne das Kraftfahrzeug-Navigationssystem ständig mit
den entsprechenden Daten aktualisieren zu müssen. Außerdem muss das Kraftfahrzeugmodul
der Erfindung auch nur aktiv werden, wenn eine zu beeinflussende Lichtsignalanlage
wirklich in Betrieb und beeinflussbar ist, d.h. wenn sie ihr zweites
Informationssignal 31 aussendet.
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Über
den Sender 30 der Lichtsignalanlage 12 und den
Empfänger 32 des
Kraftfahrzeugmoduls kann optional auch ein Bestätigungssignal von der Lichtsignalanlage 12 an
das Fahrzeug 10 übertragen werden,
dass ein erstes Informationssignal 18 von dem Fahrzeug 10 empfangen
wurde. Falls ein Empfang eines von dem Kraftfahrzeugmodul erzeugten und
ausgesendeten Informationssignals 18 von der Lichtsignalanlage 12 nicht
bestätigt
wird, kann dann das Aussenden des Informationssignals 18 wiederholt
werden.
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Des Weiteren enthält das Kraftfahrzeugmodul des
zweiten Ausführungsbeispiels
einen Speicher 34, der mit der Steuereinrichtung 20 des
Kraftfahrzeugmoduls gekoppelt ist. In dem Speicher 34 sind
tatsächliche
Fahrzeiten aus der Vergangenheit abgelegt, welche für bestimmte
Fahrstrecken zum Beispiel auch den Wochentag, die Tageszeit, Rückstaubildung
an Lichtsignalanlagen und/oder Wechselverkehrszeichen auf der Fahrstrecke
berücksichtigen,
welche einen Einfluss auf das Verkehrsaufkommen und damit die Fahrzeiten
haben. Die Steuereinrichtung 20 des Kraftfahrzeugmoduls
ermittelt dann die Fahrzeit des Fahrzeugs 10 bis zum Eintreffen
an der Lichtsignalanlage 12 auch unter Berücksichtigung
dieser tatsächlichen
Fahrzeiten in der Vergangenheit. Zusätzlich kann über das
Kraftfahrzeug-Navigationssystem 28 auch die aktuelle Verkehrssituation
(Baustelle, Stau, etc.) mit einbezogen werden. Auf diese Weise entspricht
die von der Steuereinrichtung 20 ermittelte Fahrzeit noch
exakter der tatsächlichen Fahrzeit
und die Steuerung des Betriebs der Lichtsignalanlage wird weiter
optimiert.
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Der Speicher 34 kann auch
in dem Kraftfahrzeugmodul des ersten Ausführungsbeispiels von 1 eingebaut sein.
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- Lichtsignalanlage
- 14
- Steuereinrichtung
von 12
- 16
- Empfänger von 12
- 18
- (erstes)
Informationssignal
- 20
- Steuereinrichtung
von 10
- 22
- Sender
von 10
- 24
- GPS-Modul
- 26
- Geschwindigkeitssensor
- 28
- Kraftfahrzeug-Navigationssystem
- 30
- Sender
von 12
- 31
- zweites
Informationssignal
- 32
- Empfänger von 10
- 34
- Speicher