DE19508043C1 - Steueranordnung für Verkehrssignale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für eine Ampel (DE 28 50 208 C2), mit welcher insbe­ sondere ein Sonderzustand des Verkehrssignals, beispielsweise eine Grünphase einer Ampel, für ein Einsatzfahrzeug schaltbar ist.

Eine derartige Steueranordnung ist beispielsweise aus der DE 28 55 625 C2 bekannt. Bei einer derartigen Anordnung wird von einer an dem Einsatzfahrzeug angebrachten Sendereinheit ein Signal ausgesendet und einer Empfängereinheit übermittelt. Hierzu wird die fahrzeugseitige Sendereinheit über eine Funk­ bake getriggert, und die Ortskennung der Funkbake zusammen mit sonstigen Daten der ortsfesten Empfängereinheit übermittelt.

Nachteilig hierbei ist jedoch, daß Funkbaken und die zugehöri­ gen Empfangssysteme störanfällig sind. Zum einen sind die Funkbaken - erst recht batteriebetriebene Funkbaken - regel­ mäßig nicht vandalenresistent. Andererseits sind die den Funk­ baken zugeordneten fahrzeugseitigen Empfänger ebenfalls rela­ tiv empfindlich. Beispielsweise können bei Verwendung von Gunndioden aufgrund von Reflexionen an anderen Fahrzeugen usw. Mehrfach-Empfangssignale nicht ganz ausgeschlossen werden, so daß möglicherweise die Adresse der betreffenden Funkbake feh­ lerhaft übermittelt wird.

Um diesen Maßnahmen zu begegnen, ist es gemäß der DE-OS 28 55 625 vorgesehen, die Eingangsempfindlichkeit des fahr­ zeugseitigen Empfängers stark herabzusetzen, um so Fremdsi­ gnale auszuschließen. Diese Maßnahme bedingt jedoch eine ver­ größerte Sendeleistung der Funkbake, was den erwünschten Bat­ teriebetrieb der Bake erschwert und verteuert.

Ein weiteres Problem dieser Lösung besteht in dem Abstand zwi­ schen der Funkbake und dem Verkehrssignal. Wenn der Abstand vergleichsweise groß gewählt wird, um sicher eine ausreichende Vorbereitungszeit für die Einleitung der Grünphase zur Verfü­ gung zu haben, besteht die Gefahr, daß gerade bei hoher Ver­ kehrsdichte eine unzumutbar lange Rotphase für den Querverkehr besteht. Zwar könnte über ein "Sicherheitsschaltung" zeitab­ hängig die Rotphase des Querverkehrs unterbrochen und in eine Grünphase umgeschaltet werden. Dann besteht jedoch die Gefahr, daß dies gerade zu einem Zeitpunkt geschieht, zu welchem sich das Einsatzfahrzeug der fraglichen Verkehrssignalanlage nä­ hert.

Wenn andererseits ein relativ knapper Abstand zwischen Funk­ bake und Verkehrssignal gewählt wird, besteht die Gefahr, daß die Reaktionszeit der Anlage nicht mehr ausreicht, wenn ein Einsatzfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt.

Daher ist es aus der DE 28 50 208 C2 bekannt geworden, auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in die der Verkehrssignalan­ lage zu übermittelnden Daten aufzunehmen. Mit dieser Lösung ist es zwar möglich, die Anzahl der Meldestationen zu reduzie­ ren, so daß die Beschädigungsgefahr, wie sie bei Funkbaken be­ steht, deutlich vermindert ist. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, daß sie im Grunde nur bei relativ gerade und über­ sichtlich verlaufenden Kreuzungen realisierbar ist. Durch die Zusammenfassung von Meldestationen im Kreuzungsbereich ist der hinreichende zeitliche Abstand für die Umschaltung der Kreu­ zung auf die bevorrechtigte Richtung nicht immer möglich, und zwei zufällig hintereinander fahrende Einsatzfahrzeuge lassen sich - wenn überhaupt - nur mit besonderem schaltungstechni­ schen Aufwand trennen, um zu verhindern, daß nach Passieren des ersten Fahrzeugs die Rotphase an dieser Stelle eingeleitet wird.

Aus der GB 2 281 141 A ist eine Steueranordnung bekannt, die der Steuerung von Fahrzeugen dient, die entlang einer festge­ legten Fahrtroute fahren sollen. Hierzu wird ein GPS-System eingesetzt, und die Steuerung bspw. von Bussen erfolgt anhand einer Fahrplanvorgabe. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß jedes Fahrzeug für sich genommen nicht autark ist. Vielmehr ist eine zentrale Steuereinheit erforderlich, die zudem in Funkverbindung mit dem Fahrzeug stehen muß. Beim Ausfall der Steuereinheit oder einer atmosphärisch bedingten Empfangsstö­ rung ist dementsprechend das gesamte System ausfallgefährdet.

Ferner ist aus der US 5 345 232 eine Verkehrssteueranord­ nung bekannt, die in Abhängigkeit von der Verkehrslage eine Ampelsteuerung vornimmt. Eine Standortermittlung wird bei die­ ser Lösung nicht vorgenommen, hingegen wohl eine aufwendige Routenanzeige, jedoch im Grunde ohne entsprechende Rückkommu­ nikation.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steueran­ ordnung für eine Ampel zu schaffen, die betriebssicherer und bereits vom Grundkon­ zept her weniger störanfällig ist, ohne daß die Anpaßbarkeit an unterschiedliche örtliche Gegebenheiten eingeschränkt wäre.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, daß aufgrund der se­ riellen, also in zeitlicher Abfolge erfolgenden Übermittlung von Ortsdaten mit vergleichsweise geringem Aufwand genaue und zutreffende Informationen für die Beurteilung der optimalen Einschaltzeit für die Grünphase für das Einsatzfahrzeug be­ reitgestellt werden können. Der Installationsaufwand ist den­ noch geringer als beispielsweise bei einem System mit Funk- Ortsbaken, obwohl diese nur eine punktuelle Zustandsinforma­ tion des Einsatzfahrzeugs erlauben.

Demgegenüber ermöglicht die serielle Übermittlung von Ortsda­ ten nicht nur die Richtungserkennung, also die eindeutige Zu­ ordnung des Einsatzfahrzeugs zu dem Verkehrsstrang, aus wel­ chem es sich der Verkehrssignalanlage annähert, sondern in vorteilhafter Ausgestaltung auch die Erkennung des zu erwar­ tenden Eintreffzeitpunkts. Hierzu können die Ortsdaten bei­ spielsweise in einem festgelegten zeitlichen Raster übermit­ telt werden, so daß die Differenz zwischen den übermittelten Koordinaten der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Satellitennavigations­ system oder Global Positioning System bzw. GPS-System für die Bereitstellung der seriell zu übermittelnden Ortsdaten verwen­ det wird. Derartige Systeme sind mittlerweile auch mit gerin­ gem Kostenaufwand verfügbar und haben bereits eine vergleichs­ weise große Verbreitung erfahren. Eine Genauigkeit der Stand­ ortbestimmung auf ± 10 m ist technisch ohne weiters möglich, wobei es sich versteht, daß durch die Verwendung eines derar­ tigen Systems verteilte, service- und störanfällige Senderan­ lagen vollständig entfallen können.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, die von der fahrzeugseiti­ gen Sendereinheit der ortsfesten Empfängereinheit übermittel­ ten Ortsdaten, die aufgrund der seriellen Übermittlung in Form eines sequentiellen Ortsdatenmusters an der Empfängereinheit vorliegen, mit vorab abgespeicherten Ortsdaten zu vergleichen, die den jeweiligen Annäherungsrichtungen von Fahrzeugen an die Verkehrssignalanlage entsprechen, die über die entsprechenden Straßen möglich sind. Das erfindungsgemäße System erlaubt es damit, nicht nur zwischen 2 grundsätzlichen Richtungen bei einer üblichen Kreuzung, sondern zwischen insgesamt 4 Annähe­ rungsrichtungen zu unterscheiden, so daß beispielsweise auch bei separaten, mit Lichtzeichen der Verkehrssignalanlage abge­ sicherten Spuren für Linksabbieger, Rechtsabbieger und für den Geradeausverkehr, aus der Annäherungsrichtung des Einsatzfahr­ zeugs alle in Betracht kommenden Lichtzeichen auf "Grünphase" geschaltet werden können.

Es ist ohne weiteres möglich, über einen Ampelrechner bei fe­ stem Zeitraster der Ortsdaten die Geschwindigkeit des sich an­ nähernden Einsatzfahrzeugs zu bestimmen. Eine große Geschwin­ digkeit entspricht einem großen Abstand der Koordinaten von­ einander, während umgekehrt eine geringe Koordinatendifferenz des empfangenen Ortsdatenmusters für eine entsprechend geringe Geschwindigkeit des Einsatzfahrzeugs spricht.

Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, über einen Rückmeldekanal dem Einsatzfahrzeug anzuzeigen, wenn beispiels­ weise von einer Querrichtung ein weiteres Einsatzfahrzeug in den Erfassungsbereich der Verkehrssignalanlage gelangt ist, so daß eine Grünphase nicht zur Verfügung steht.

Es versteht sich, daß mit einer gemäß vorteilhafter Ausgestal­ tung der Erfindung vorgesehenen Anzeigeeinheit auch weitere sicherheitsrelevante und für die Optimierung des Fahrwegs wichtige Informationen dem Fahrer des Einsatzfahrzeugs anzeig­ bar sind.

Im Grunde ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Steueran­ ordnung für andersartige Verkehrssignale einzusetzen. Bei­ spielsweise könnte bei Annäherung an eine Bushaltestelle durch einen Bus in diesem die Signalisierung der betreffenden Halte­ stelle vorgenommen werden, und zugleich kann die entsprechende Fahrspur des Busses freigeschaltet werden.

Ferner ist es möglich, vor einer Schaltzone für das Verkehrs­ signal eine Bereitschaftszone vorzusehen. In dieser Bereit­ schaftszone wird die Umschaltung der Verkehrssignalanlage auf die Grünphase in der gewünschten Richtung weich vorbereitet, also ohne abrupte Störung des zyklischen Lichtzeichenablaufs. Ferner wird anhand der übermittelten Koordinateninformationen die zu erwartende Eintreffzeit des Einsatzfahrzeugs berechnet und während des Passierens der Bereitschaftszone kontinuier­ lich an die neuen Messungen angepaßt. Die Grünphase wird dann so optimiert, daß sie zu einem Zeitpunkt entsprechend der ma­ ximalen anzunehmenden Geschwindigkeit des Einsatzfahrzeugs be­ ginnt, wobei in ausreichendem zeitlichen Abstand vor diesem Zeitpunkt die Rotphase für die Quer- und Gegen-Verkehrsstränge eingeleitet worden ist.

Es versteht sich, daß in dem Festwertspeicher des Ampelrech­ ners, der als Vergleichsbasis für die Ortsdatenmuster verwen­ det wird, Ortsdatenmuster mit einer gewissen Varianz abgelegt sind. Wenn beispielsweise eine Ortsdatenfestlegung auf 4 Byte genau erfolgt, können von der Vergleichereinheit lediglich die signifikantesten 3 Bytes zur Auswertung herangezogen werden, so daß beispielsweise eine Spurabweichung des Einsatzfahr­ zeugs, die sich im Beispielsfalle durchaus auch über mehr als 10 m erstrecken kann, außer Betracht bleibt. Durch die erfin­ dungsgemäße Ortsdatenmustererfassung wird jedoch sicherge­ stellt, daß nicht fehlerhafte Ortsdatenmuster, die beispiels­ weise von einem quer fahrenden Einsatzfahrzeug stammen, das sich der fraglichen Verkehrssignalanlage gar nicht annähert, sondern diese seitlich passiert, fälschlich als Aktivierungs­ signal interpretiert werden. Zwar entsprechend möglicherweise in diesem Falle die von dem Ampelrechner erfaßten Koordinaten exakt den Zielkoordinaten für die Auslösung einer Aktivierung des Verkehrssignals. Die folgenden Ortsdaten divergieren je­ doch aufgrund der Querbewegung dieses Einsatzfahrzeugs stark von den Zieldaten, so daß eine Einleitung einer Aktivierungs­ phase oder eines Sonderzustands unterbunden wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an­ hand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der fahrzeugseitig vorgesehenen Einheiten zur Bildung der erfindungsgemäßen Steueran­ ordnung; und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der ortsfest vorgesehenen Einheiten zur Bildung einer erfindungsgemäßen Steueranordnung.

Gemäß Fig. 1 weist die Steueranordnung in einem Einsatzfahr­ zeug eine Sendereinheit 10 für Ortsdaten auf. Diese Ortsdaten werden über einen GPS-Empfänger 12 empfangen, in einer Steuer­ einheit 14 aufbereitet und einem FIFO-Speicher 16 zugeleitet. Der FIFO-Speicher 16 übermittelt die Daten nacheinander der Sendereinheit 10, die sie über eine fahrzeugseitige Antenne 18 aussendet.

Der GPS-Empfänger weist ebenfalls eine Antenne 22 auf und ar­ beitet im Frequenzbereich von etwa 1,5 GHz, während die Sen­ dereinheit im Bereich von etwa 80 MHz arbeitet. Es versteht sich, daß die Frequenzen in weiten Bereichen an die Erforder­ nisse angepaßt werden können. Grundsätzlich ist es vorgesehen, daß die Sendereinheit 10 eine Reichweite von 1 bis 2 km auch im bebauten Gelände hat, um ausreichend Zeit für die Vorberei­ tung der Einschaltung eines Sonderzustandes eines Verkehrssi­ gnals zu belassen.

Die Steuereinheit 14 und der FIFO-Speicher 16 sind Teil eines Bordrechners 24, der zudem eine Datenaufbereitungseinheit 26 aufweist, die die Daten der Steuereinheit 14 aufbereitet und zur Übermittlung an eine Anzeigeeinheit 28 anpaßt. Die eigent­ liche Übertragung erfolgt über ein Interface 30, das zwischen Anzeigeeinheit 28 und Bordrechner 24 geschaltet ist. Die An­ zeigeeinheit 28 weist neben einem Bildschirm 32 eine Eingabe­ einheit wie eine Tastatur 34 auf. Die Anzeigeeinheit 28 gibt in schematisierter Form die zu passierenden Verkehrssignalan­ lagen wieder und zeigt auf dem Bildschirm die aktuelle Posi­ tion des Fahrzeugs sowie die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs an. Ferner ist es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung mög­ lich, die nächste aktivierte Verkehrssignalanlage in geeigne­ ter Form zu kennzeichnen. Beispielsweise kann ein Symbol 36 für dieses Verkehrssignal blinkend dargestellt sein, wenn über einen Rückmeldekanal 38 bestätigt worden ist, daß eine Frei­ schaltung der Verkehrssignalanlage für das Einsatzfahrzeug erfolgt.

Der Rückmeldekanal 38 ist ebenfalls an die Antenne 18 ange­ schlossen und weist einen Rückmeldeempfänger 40 auf, dessen Ausgangsanschluß mit der Datenaufbereitungseinheit 26 verbun­ den ist. Der Rückmeldekanal arbeitet im wesentlichen im glei­ chen Frequenzband wie die Sendereinheit 10.

In Fig. 2 ist der ortsfeste Teil der Steueranordnung darge­ stellt, der in unmittelbarer Nachbarschaft, also in oder an der Verkehrssignalanlage, die mit dem Verkehrssignal 42 in Fig. 2 symbolisch dargestellt ist, angebracht ist. Ortsfest ist eine Empfängereinheit 44 vorgesehen, die an eine Antenne 46 angeschlossen ist und die Signale der Antenne 18 empfängt. Die Empfängereinheit ist an eine Vergleichereinheit 48 ange­ schlossen, und entweder in der Empfängereinheit 44 oder in der Vergleichereinheit 48 erfolgt bei Bedarf eine Analog/Digital- Wandlung, wenn die Ortsdatenmuster in analoger Form übermit­ telt worden sind. Die Vergleichereinheit 48 weist einen zwei­ ten Eingangsanschluß auf, der mit einem elektrisch löschbaren Festwertspeicher EEPROM 50 verbunden ist. Das EEPROM 50 ent­ hält sämtliche möglichen Datenmuster, die eine Annäherung ei­ nes Einsatzfahrzeugs in einer der meist vier möglichen Annähe­ rungsrichtungen wiedergeben, wobei es sich versteht, daß be­ wußt eine gewisse Toleranz eingebaut ist.

Der Ausgang der Vergleichereinheit 48 gibt nun ein den Sonder­ zustand auslösendes Signal dann und nur dann ab, wenn das Ortsdatenmuster einem Ortsdatenmuster in dem EEPROM 50 ent­ spricht, das auf eine Annäherung des Einsatzfahrzeugs hin­ weist. Lediglich in diesem Falle wird in die zyklisch verlau­ fende Lichtzeichenabfolge des Verkehrssignals 42 eingegriffen und es wird über eine Ampelansteuerungseinheit 52 weich der Sonderzustand eingeleitet. Zugleich wird über den Rückmelde­ kanal 38 ein Bestätigungssignal abgesetzt, das anzeigt, daß der Sonderzustand eingeleitet wird. Hierzu weist der Rückmel­ dekanal 38 im ortsfesten Bereich einen Rückmeldesender 54 auf, der ebenfalls an die Antenne 46 angeschlossen ist und über diese mit dem Rückmeldeempfänger 40 in Verbindung steht. Die Vergleichereinheit 48, die Ampelansteuerungseinheit 52 und der Festwertspeicher 50 sind Teil eines Ampelrechners 53.

Es versteht sich, daß der Rückmeldekanal für den Betrieb der Anlage nicht unbedingt erforderlich ist. Beispielsweise muß die Anzeigeeinheit 28 nicht stets die zutreffende "Landkarte" der Umgebung abbilden können. Auch wenn die Umgebung also nicht einprogrammiert ist, lassen sich stets über die Anzeigeeinheit 28 die aktuellen Koordinaten einblenden, so daß die Gefahr des Verfahrens für das Einsatzfahrzeug auch in unbekannter Gegend stark reduziert ist. Bei entsprechend ausgerüsteten Verkehrs­ signalanlagen können so Einsatzfahrzeuge zwischen unterschied­ lichen Städten beliebig ausgetauscht werden, so daß insofern Kompatibilität besteht.

Es ist auch möglich, neben der Rückmeldung über den Rückmelde­ kanal 38 mit den Daten der ortsfesten Empfängereinheit dem Fahrzeug auch kurzzeitig den Standort anderer Fahrzeuge zu übermitteln, so daß beispielsweise bei Kolonnenfahrt das erste oder Führungsfahrzeug stets darüber Kenntnis hat, daß alle Fahrzeuge in der Kolonne zusammengeblieben sind.

Claims (9)

1. Steueranordnung für eine Ampel, die einen Empfänger auf­ weist, und mit einem Sender und einem GPS-Empfänger in einem Einsatzfahrzeug, dessen Positionssignale über den Sender an den Empfänger der Ampel gesendet werden, wobei aus den Posi­ tionssignalen in einem Ampelrechner die Richtung und die Ge­ schwindigkeit des sich näherenden Einsatzfahrzeugs ermittelt wird, um die Verkehrssignale der Ampel für das Einsatzfahrzeug zu steuern.

2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem GPS-Empfänger (12) und dem Sender (10) im Fahrzeug ein Speicher (16) für Positionssignale geschaltet ist, der insbesondere nach dem FIFO-Prinzip arbeitet.

3. Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Vergleichereinheit (48) Teil des Ampelrech­ ners (53) ist, der einen Festwertspeicher (50), der insbe­ sondere elektrisch löschbar ist, aufweist, in welchem un­ terschiedliche Positionssignale von verschiedenen Einsatzfahrzeugen an die Ampel (42) abgelegt sind.

4. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichereinheit (48) oder der Ampelrechner (53) das Verkehrssignal (42) in der Richtung auf "Grün" schaltet, die der Annäherungsrichtung entspricht, und alle weiteren Richtungen auf "Rot" schaltet.

5. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der GPS-Empfänger (12) kontinuierlich arbeitet und fortlaufend Positionssignale in den FTFO-Speicher (16) eingelesen und von dem Sender (10) im Fahrzeug ausgesendet werden, während das Einsatzfahrzeug im Einsatz ist, wobei der Sender (10) eine begrenzte Reichweite von etwa 2 km aufweist.

6. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (44) einen Rückmeldesender (54) und der Sender (10) einen Rückmeldeempfänger (40) aufweist, mit welchem der Empfang von Signalen des Rückmeldesenders (54) durch eine Antenne (18) dem Sender (10) übermittelbar ist.

7. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der GPS-Empfänger (12) und der Sender (10) mit einem Bordrechner (24) verbunden sind, der Positionssignale abspeichert und für die Übermittlung an den Sender (10) aufbereitet, wobei der Bordrechner (24) insbesondere mit dem Rückmeldeempfänger (40) verbunden ist und auf einer Anzeigeeinheit (28) das durch den Sender (10) aktivierte Verkehrssignal (42) anzeigt.

8. Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bordrechner (24) mit einer Anzeigeeinheit (28) vorgesehen ist, mit welcher eine vorgeschlagene Route sowie der eigene Standort, der Zielort sowie die auf dem Weg befindlichen Ampeln anzeigbar sind.

9. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Rückmeldesender (54) bei dem Empfänger (44) und Rückmeldeempfänger (40) bei dem Sender (10) bestehender Rückmeldekanal (38) dem Einsatz-Fahrzeug Signale von dem Empfänger (44) eines anderen Fahrzeugs an­ zeigt.