DE19647127A1 - Verfahren zur automatischen Verkehrsüberwachung mit Staudynamikanalyse - Google Patents
Verfahren zur automatischen Verkehrsüberwachung mit StaudynamikanalyseInfo
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- G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
- G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen
Verkehrsüberwachung mit Staudynamikanalyse, bei dem an mehreren
Meßstellen des Verkehrsnetzes Verkehrsmeßdaten aufgenommen wer
den.
Verfahren dieser Art sind auf dem Gebiet der Verkehrsleittechnik
zur Störfall- bzw. Stauerkennung gebräuchlich. Bei diesen Ver
fahren werden an Meßstellen z. B. mittels Induktionsschleifen- und/oder
Bakensystemen die den Verkehrszustand charakterisieren
de Meßdaten, wie Verkehrsfluß und mittlere Fahrzeuggeschwindig
keit, aufgenommen und die erhaltenen Meßdaten geeignet analy
siert. Um die Dynamik von Staus auch zwischen zwei benachbarten
Meßstellen prognostizieren zu können, wurden verschiedene Ver
kehrsmodelle entwickelt. Bei der Entwicklung und Anwendung sol
cher Verkehrsmodelle treten zwei ernsthafte Schwierigkeiten auf.
Zum einen ist die Bestimmung der Modellparameter häufig abhängig
von äußeren Einflüssen, wie von den momentanen Umfeld- und Wit
terungsbedingungen, so daß sich ein einmal validierter Parame
teransatz eines Modells für den gleichen Fahrbahnabschnitt des
Verkehrsnetzes plötzlich sehr stark ändern kann, z. B. wegen
feucht werdender Fahrbahn. Zum anderen ist es schwierig, ein für
den gesamten möglichen Fahrzeugdichtebereich und für verschiede
ne Verkehrssituationen gültiges Modell zu entwickeln.
Zu den Details verschiedener herkömmlicher Verfahren dieser Art
wird auf die Literatur verwiesen. Explizit erwähnt seien in die
sem Zusammenhang F. Busch, Automatische Störfallerkennung auf
Schnellverkehrsstraßen - Ein Verfahrensvergleich, Dissertation,
Karlsruhe, 1986; K. Everts et al., Hinweise zur Verkehrsflußana
lyse, Störfallentdeckung und Verkehrsflußprognose für die Ver
kehrsbeeinflussung in Außerortsbereichen, Forschungsgesellschaft
für Straßen- und Verkehrswesen, FGSV-Bericht 358, 1992; J. Acha-
Daza und F.L. Hall, Implementation of a Catastrophe Theory
Model for the Incident Detection Component of an Intelligent
Highway System, 12th Congreso Mundial IRF, Madrid, 1993, Seite
579; G.J. Forbes, Identifying Incident Congestion, ITE Journal,
Juni 1992, Seite 17; H. Zackor et al., Untersuchungen des Ver
kehrsablaufs im Bereich der Leistungsfähigkeit und bei instabi
lem Fluß, Forschung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Heft
524, 1988; und R. Kühne, Verkehrsablauf auf Fernstraßen, Phys.
Bl., 47 (1991), Seite 201.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung
eines Verfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, mit dem
bei gegebener Meßstellenverteilung über das Verkehrsnetz hinweg
die zeitliche und räumliche Veränderung von Verkehrsstaus mit
verhältnismäßig geringem Aufwand vergleichsweise zuverlässig er
mittelt werden kann und das sich dadurch auch als Basis zur Er
stellung von Reisezeitprognosen und zur automatischen Steuerung
von Verkehrsbeeinflussungsanlagen eignet.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines
Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Verfah
ren wird unter Verwendung plausibler Annahmen laufend eine
Schätzung der zeitabhängigen Positionen der stromaufwärtigen und
stromabwärtigen Flanke eines Verkehrsstaus nach charakteristi
schen, die aufgenommenen Verkehrsmeßdaten in einfach auszuwer
tender Weise nutzenden Beziehungen vorgenommen. Dabei ist mit
der Bezeichnung stromabwärts die Fahrtrichtung auf der jeweils
betrachteten Fahrspur und mit dem Begriff stromaufwärts die ent
gegengesetzte Richtung gemeint. Ein wesentlicher Vorteil dieses
Verfahrens besteht darin, daß es ohne eine zusätzliche Validie
rung der Parameter theoretisch für unbegrenzte Meßstellenabstän
de bei unterschiedlichen Verkehrssituations-Szenarien, wie un
terschiedliche Fahrbahnzustände in Form von Nässe, Schnee usw.,
zuverlässig arbeitet. Im Gegensatz dazu benötigen Modelle, die
den Verkehrsablauf durch Lösung von Differentialgleichungssyste
men zu rekonstruieren versuchen, eine Vielzahl zu validierender
Parameter.
Bei einem nach Anspruch 2 weitergebildeten Verfahren wird die
Auswahl der jeweiligen beiden Meßstellen, deren Verkehrsmeßdaten
in die Staudynamikanalyse eingehen, der Ortsveränderung eines
Staus passend nachgeführt, so daß immer die Verkehrsmeßdaten von
möglichst nah an den Stauflanken gelegenen Meßstellen verwendet
werden, was sich günstig auf die Genauigkeit der Staudynamikana
lyse auswirkt.
In Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 wird das Verfah
ren zur Reisezeitprognose für Fahrten auf staubelasteten Ver
kehrsnetzabschnitten eingesetzt.
Ein nach Anspruch 4 weitergebildetes Verfahren ermöglicht eine
adäquate Berücksichtigung von zwischen je zwei Meßstellen eines
Fahrbahnabschnitts liegenden Zu- oder Abfahrten, die ihrerseits
mit entsprechenden Meßstellen zur Aufnahme von dort zu- bzw. ab
fließendem Verkehr ausgerüstet sind.
Ein nach Anspruch 5 weitergebildetes Verfahrene berücksichtigt in
adäquater Weise eine Änderung der Anzahl von Fahrspuren eines
staubelasteten Fahrbahnabschnitts zwischen den betreffenden Meß
stellen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeich
nungen illustriert und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei
zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines dreispurigen Autobahnabschnitts
mit mehreren, voneinander beabstandeten Meßstellen,
Fig. 2 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines
zwischen zwei Meßstellen propagierenden Staus,
Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrbahnabschnitts
mit einer Zufahrt vor einem Stau,
Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrbahnabschnitts
mit einer Abfahrt vor einem Stau,
Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrbahnabschnitts
mit einer Spurverengung vor einem Stau,
Fig. 6 eine Ansicht entsprechend Fig. 3, jedoch mit hinter dem
Stau gelegener Zufahrt,
Fig. 7 eine Ansicht entsprechend Fig. 4, jedoch mit hinter dem
Stau gelegener Abfahrt,
Fig. 8 eine Ansicht entsprechend Fig. 5, jedoch mit hinter dem
Stau gelegener Spurverengung,
Fig. 9 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Stauauflösungs
prognose und
Fig. 10 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Reisezeitprog
nose.
In Fig. 1 ist beispielhaft ein dreispuriger Autobahnabschnitt AF
zwischen einem stromaufwärtigen Autobahnkreuz AK1 und einem
stromabwärtigen Autobahnkreuz AK2 dargestellt, in welchem acht
Meßstellen Q1 bis Q8 in Form jeweiliger Induktionsschleifende
tektoren mit Meßstellenabständen zwischen 500 m und 1200 m vorge
sehen sind. Die Meßstellen Q1 bis Q8 liefern an eine herkömmli
che, nicht gezeigte Verkehrsleitzentrale, die mit einem geeigne
ten Großrechner zur Verkehrsüberwachung und Verkehrsleitung aus
gerüstet ist, minütlich Verkehrsmeßdaten in Form der mittleren
Fahrzeuggeschwindigkeit und des Verkehrsflusses getrennt nach
den Fahrzeugarten Personenkraftwagen und Lastkraftwagen und in
dividuell für jede der drei Fahrspuren. Je nach Bedarf kann jede
Fahrspur individuell ausgewertet werden, oder es werden über al
le Fahrspuren gemittelte Werte verwendet.
In Fig. 2 ist beispielhaft ein in den Bereich zwischen zwei be
trachteten Meßstellen M1, M2 hinein propagierender Stau zusammen
mit den für das erfindungsgemäße Verfahren relevanten Größen
bzw. Variablen dargestellt. Die Fahrtrichtung auf der bzw. den
hierbei betrachteten Fahrspuren soll dabei in der gezeigten, po
sitiven x-Richtung verlaufen. Die x-Koordinate einer ersten,
stromabwärtigen Meßstelle M1 wird auf den Wert 0 gesetzt, so daß
die x-Koordinate der zweiten, um einen Abstand L von der ersten
Meßstelle M1 stromaufwärts entfernt liegenden Meßstelle M2 den
Wert -L hat. Der Fluß und die mittlere Geschwindigkeit, wie sie
laufend an der ersten Meßstelle M1 gemessen werden, sind mit qout
bzw. wmax bezeichnet. Analog sind der Fahrzeugfluß und die mittle
re Fahrzeuggeschwindigkeit, wie sie an der zweiten Meßstelle M2
gemessen werden, mit q0bzw. w0 bezeichnet.
Ein sich entwickelnder Stau S breitet sich mit seiner stromauf
wärtigen Stauflanke S1 durch die auf den Stau auffahrenden Fahr
zeuge stromaufwärts aus. Analog propagiert die stromabwärtige
Stauflanke Sr mit beginnender Stauauflösung ebenfalls stromauf
wärts, indem die Fahrzeuge an der Stauvorderfront dann wieder
freie Fahrt haben. Das obere Teilbild von Fig. 2 zeigt die Situ
ation zu einem Zeitpunkt t=t0, zu welchem die gemessene mittlere
Fahrzeuggeschwindigkeit an der stromabwärtigen, ersten Meßstelle
M1 massiv einbricht, d. h. innerhalb kurzer Zeit stark absinkt,
woraus geschlossen wird, daß sich ein Stau S gebildet hat, der
mit seiner stromaufwärtigen Flanke S1 die erste Meßstelle M1 er
reicht hat. Die Ortskoordinate x1 der stromaufwärtigen Stauflanke
S1 hat somit zu diesem Zeitpunkt den Wert 0, d. h. xl(t0)=0. Wenn zu
einem späteren Zeitpunkt t=t1 festgestellt wird, daß die mittlere
Fahrzeuggeschwindigkeit an der ersten Meßstelle M1 wieder stark
anwächst, deutet dies an, daß der Verkehr wieder frei fließt,
d. h. daß soeben die stromabwärtige Stauflanke Sr die erste Meß
stelle M1 passiert. Dies bedeutet, daß zu diesem Zeitpunkt t1 die
Ortskoordinate xr der stromabwärtigen Stauflanke Sr den Wert 0
hat, d. h. xr(t1)=0. Dies ist im mittleren Teilbild von Fig. 2 ver
anschaulicht, dem darüber hinaus zu entnehmen ist, daß die
stromaufwärtige Stauflanke S1 zwischenzeitlich um die Wegstrecke
xl(t1) stromaufwärts weitergewandert ist.
Im weiteren Verlauf propagiert dann der Stau S von der ersten
Meßstelle M1 stromaufwärts in Richtung der zweiten Meßstelle M2,
wie im unteren Teilbild von Fig. 2 veranschaulicht. Mit dem er
findungsgemäßen Verfahren lassen sich nun der Ort xl(t) der strom
aufwärtigen Stauflanke S1 sowie derjenige xr(t) der stromabwärtigen
Stauflanke Sr zwischen den beiden benachbarten Meßstellen M1 und
M2 kontinuierlich relativ genau schätzen. Als Folge davon ist
auch ein laufender, recht genauer Schätzwert für die jeweilige
Staulänge LS verfügbar. Das aus dieser automatischen Verkehrs
überwachung hinsichtlich Staus resultierende Ergebnis kann dann
in der Verkehrsleitzentrale nicht nur zur Abgabe von Staumeldun
gen und Stauwarnungen, sondern zu weiterführenden, verkehrslei
tenden Maßnahmen benutzt werden, wie zur Erstellung von Reise
zeitprognosen, zur Steuerung von Verkehrsbeeinflussungsanlagen
und/oder zur Erstellung von Umleitungsempfehlungen.
Verfahrensgemäß erfolgt die Vorausschätzung der Positionen xl und
xr der stromaufwärtigen S1 bzw. der stromabwärtigen Stauflanke Sr
für die Koordinatenwahl gemäß Fig. 2 nach folgender Beziehung:
In diese Gleichungen gehen neben den bereits oben genannten Meß
größen q0, w0, qout, wmax noch der gemessene Fluß qmin im Stau und die
Verkehrsdichte ρmax ein, die über die Beziehung
bestimmt wird, wobei im vorliegenden Beispielsfall von zwei ver
schiedenen Fahrzeugarten, nämlich Personenkraftwagen und Last
kraftwagen, ausgegangen wird. Es ist dabei bekannt, daß geeig
nete Sensoren zwischen Personenkraftwagen und Lastkraftwagen si
cher unterscheiden können wozu auf die eingangs genannte Litera
tur verwiesen werden kann. ALKW bezeichnet dabei den Anteil von
Lastkraftwagen am Verkehrsfluß, während der Restanteil der Per
sonenwagenanteil APKW ist, d. h. APKW=1-ALKW. Die durchschnittliche
Fahrzeuglänge einschließlich des Fahrzeugabstandes im Stau wird
durch LPKW bzw. LLKW für die Personen- bzw. die Lastkraftwagen je
weils geeignet vorgegeben, z. B. LPKW=7 m und LLKW=17 m. Aus den
Ortskoordinaten-Schätzwerten xr und x1 für die stromabwärtige SR
bzw. die stromaufwärtige Stauflanke S1 ergibt sich dann der
Schätzwert LS für die Staulänge zeitabhängig zu
LS(t)=xr(t)-xl(t), t≧t1.
Dieses Verfahren zur automatischen Verkehrsüberwachung mit Stau
dynamikanalyse kommt folglich mit den drei zu validierenden Pa
rametern qmin, LPKW und LLKW aus. Der Parameter qmin kann im Zeitraum
t0<t<t1 über die erste Meßstelle M1 meßtechnisch erfaßt werden, für
den folgenden Zeitraum t<t1 könnte eine aus den bisherigen Ver
kehrsdichtewerten gemittelte Verkehrsdichte approximativ verwen
det werden. In dem meist vorliegenden Fall großen Verkehrsauf
kommens ist jedoch qmin jedenfalls sehr klein sowohl gegenüber q0
als auch gegenüber qout, so daß dann qmin in den obigen Beziehungen
in guter Näherung vernachlässigt werden kann. In diesem Fall hat
das Verfahren nur noch die zu validierenden Parameter LPKW und
LLKW, die beide nicht gravierend von lokalen Situationsänderungen
auf dem überwachten Fahrbahnabschnitt, z. B. von den Witterungs
bedingungen, abhängig sind. Diese verschiedenen charakteristi
schen Längen der jeweils beteiligten, unterschiedlichen Fahr
zeugarten können daher im Modell fest vorgegeben werden, so daß
das Verfahren dann keine zu validierenden Parameter mehr auf
weist.
Erreicht die stromaufwärtige Stauflanke S1 die stromaufwärtige
Meßstelle M2 in Fig. 2, bevor sich der Stau S aufgelöst hat, so
können die Meßdaten q0, w0 dieser Meßstelle M2 nicht mehr zur
Schätzung der Stauflankenpositionen xl und xr nach den obigen Be
ziehungen verwendet werden. Es wird in diesem Fall zur meßtech
nischen Gewinnung der Größen q0 und w0 von dieser bisherigen
zweiten Meßstelle M2 zu der stromaufwärts nächsten Meßstelle
übergegangen. Ein durch diesen Meßstellenwechsel bedingter Posi
tionsfehler zwischen geschätzter und realer Position der strom
aufwärtigen Stauflanke S1 läßt sich entweder durch Addition eines
Übergangszusatzterms dx, der beispielsweise typisch zwischen 200 m
und 300 m liegt, kompensieren oder dadurch vermeiden, daß der
Zeitpunkt, zu dem die stromaufwärtige Stauflanke S1 die betref
fende Meßstelle M2 erreicht, meßtechnisch bestimmt wird, wie
oben zur ersten Meßstelle M1 zum Zeitpunkt t0 erläutert. Ein ana
loger Übergang von einer bisherigen ersten Meßstelle M1 zur
stromaufwärts nächsten Meßstelle erfolgt, sobald die Meßdaten
der letzteren für die Gewinnung der Größen qout und wmax geeignet
sind, d. h. sobald die stromabwärtige Stauflanke Sr diese strom
aufwärts nächste Meßstelle passiert hat. Wiederum kann ein Übergangsfehler
durch diesmal subtraktive Hinzufügung eines entspre
chenden Kompensationsterms dx oder durch direkte Ermittlung des
Zeitpunktes, zu dem die stromabwärtige Stauflanke Sr die betref
fende Meßstelle erreicht, wie in Fig. 2 bezüglich des Zeitpunk
tes t1 erläutert, vermieden werden.
Das Verfahren erlaubt außerdem die Berücksichtigung von Zu- und
Abfahrten sowie Änderungen in der Anzahl von Fahrspuren zwischen
je zwei benachbarten Meßstellen. Die verschiedenen Möglichkeiten
sind in den Fig. 3 bis 8 schematisch für zwei aufeinanderfol
gende Meßstellen Mi, Mi+1 dargestellt, wobei jeweils eine von
links nach rechts verlaufende Fahrtrichtung vorausgesetzt und
ein jeweils angenommener Stau schraffiert wiedergegeben ist.
Fig. 3 zeigt den Fall einer vor dem Stau liegenden Zufahrt Z
zwischen den beiden Meßstellen Mi und Mi+1. Die Zufahrt Z ist in
nicht gezeigter Weise ebenfalls mit einer Verkehrsmeßdaten auf
nehmenden Meßstelle ausgerüstet, mit welcher der über die Zu
fahrt Z in den überwachten n-spurigen Fahrbahnabschnitt zusätz
lich eintretende Verkehrsfluß qein erfaßt wird. Zur Berücksichti
gung dieses Zusatzflusses qein wird in den obigen Beziehungen zur
Schätzung der Position x1 der stromaufwärtigen Stauflanke S1 die
Größe q0 durch q0+qein/n ersetzt, d. h. der Fluß qein der Zufahrt Z
liefert den additiven Zusatzterm qein/n. Dieser Zusatzterm ent
fällt, sobald die stromaufwärtige Stauflanke die nächstgelegene
Meßstelle Mi+1 stromaufwärts der Zufahrt Z erreicht hat.
Analog zeigt Fig. 4 den Fall einer Abfahrt A zwischen zwei be
nachbarten Meßstellen Mi, Mi+1 stromaufwärts des Staus, wobei der
über die Abfahrt A abfließende Verkehrsfluß qaus mittels einer
dortigen Meßstelle erfaßt wird. Dieser abgeleitete Verkehrsfluß
qaus wird in der obigen Schätzwertgleichung für die Ortskoordinate
x1 der stromaufwärtigen Stauflanke S1 durch den zu q0 subtraktiv
hinzutretenden Zusatzterm qaus/n berücksichtigt, d. h. q0 wird er
setzt durch q0-qaus.
Fig. 5 zeigt den Fall einer Spurverengung von einer Anzahl m von
Fahrspuren an einer stromaufwärtigen Meßstelle Mix1 auf eine An
zahl n von Fahrspuren an einer stromabwärtigen Meßstelle Mi
stromaufwärts des Staus. In diesem Fall ist die Größe q0 in obi
ger Schätzwertgleichung für xl mit dem Faktor m/n zu multiplizie
ren, d. h. anstelle q0 tritt q0.m/n. Es versteht sich, daß bei kom
biniertem Auftreten von Zufahrten, Abfahrten und/oder Spurveren
gungen gemäß der Fig. 3 bis 5 die Größe q0 in entsprechender
Weise mit den additiven, subtraktiven bzw. multiplikativen Zu
satztermen zu versehen ist. Die für den Fall der Spurverengung
von Fig. 5 angegebene, multiplikative Modifikation der Größe q0
bleibt im übrigen auch richtig, wenn es sich um eine Spurerwei
terung handelt.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen die zu den Fig. 3 bis 5 analogen
Beispiele für den Fall, daß der Stau jeweils vor der betreffen
den Zufahrt Z, Abfahrt A bzw. Spurverengung liegt. In diesem
Fall ist anstelle der Größe q0 die Größe qout in entsprechender
Weise zu modifizieren. Speziell ist im Fall einer Zufahrt Z
stromabwärts des Staus, wie in Fig. 6 dargestellt, qout in der
Schätzwertgleichung für die Position xr der stromabwärtigen
Stauflanke Sr durch qout-qein/n zu ersetzen. In gleicher Weise ist qout
in dieser Schätzwertgleichung im Fall der in Fig. 7 gezeigten
Ausfahrt A stromabwärts des Staus durch qou+qaus/n zu ersetzen. Bei
der in Fig. 8 gezeigten Spuranzahländerung hinter dem Stau von m
Fahrspuren auf n Fahrspuren wird qout zu qout.n/m modifiziert. Damit
lassen sich in allen Fällen Zufahrten, Abfahrten und Änderungen
in der Fahrspuranzahl sehr einfach in der erfindungsgemäßen
Staudynamikanalyse berücksichtigen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht des weiteren eine Pro
gnose hinsichtlich des Zeitpunktes, zu dem sich ein gebildeter
Stau wieder aufgelöst hat. Das Ergebnis einer solchen Stauauflö
sungsprognose läßt sich dazu verwenden, den Zeitpunkt zu bestim
men, ab wann die durch geeignete, dem Stau entgegenwirkende
Steuerung vorhandener Verkehrsbeeinflussungsanlagen, wie fern
steuerbare Geschwindigkeitsbegrenzungsschilder und/oder Umlei
tungsschilder, getroffenen Verkehrsbeeinflussungsmaßnahmen wie
der aufgehoben werden können. Eine solche Stauauflösungsprognose
ist in Fig. 9 diagrammatisch veranschaulicht. Unter plausiblen
Annahmen ergibt sich anhand des Diagramms von Fig. 9 der Zeit
punkt tst der Auflösung eines Staus, dessen stromaufwärtige
Flanke gemäß Fig. 2 zum Zeitpunkt t0 die dortige erste Meßstelle
M1 bei x=0 passiert hat, aus der Beziehung:
wobei mit vgl bzw. vgr die Geschwindigkeiten der stromaufwärtigen
S1 bzw. der stromabwärtigen Stauflanke Sr bezeichnet sind und der
Zeitpunkt tz derjenige ist, zu welchem die Geschwindigkeit vgl der
stromaufwärtigen Stauflanke S1 ihren betragsmäßig kleinsten Wert
erreicht hat. Dabei ist plausibel vorausgesetzt, daß die Ge
schwindigkeiten vgl und vgr der stromaufwärtigen S1 bzw. der strom
abwärtigen Stauflanke Sr nach diesem Zeitpunkt tz bis zur erreich
ten Stauauflösung zum Zeitpunkt tst konstant bleiben. Die obige
Beziehung zur Ermittlung des Zeitpunkts tst der vollständigen
Stauauflösung resultiert dabei aus der Bedingung verschwindender
Staulänge, d. h. LS(tst)=0.
Als weitere Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in
Fig. 10 die Erstellung einer Kurzzeit-Reisezeitprognose für eine
Fahrt auf einem überwachten Streckenabschnitt veranschaulicht,
speziell für die Fahrtdauer zwischen zwei Meßstellen mit zwi
schenliegendem Stau, wie in Fig. 2 allgemein veranschaulicht.
Die Reisezeitschätzung läßt sich unter Verwendung der Situation
von Fig. 2 für einen Fahrtantrittszeitpunkt tp ermitteln, der
später als der Zeitpunkt t1 liegt, zu welchem die stromabwärtige
Stauflanke Sr die stromabwärtige Meßstelle M1 erreicht hat. In
Fig. 10 ist die Reisedauerschätzung anhand eines entsprechenden
Fahrliniendiagramms repräsentiert. Zunächst werden in dem Dia
gramm von Fig. 10 die Position x1 der zum Zeitpunkt t0 bei x=0,
d. h. an der ersten Meßstelle M1, auftretenden, stromaufwärtigen
Stauflanke S1 und die Position xr der zu dem späteren Zeitpunkt t1
dieselbe Stelle x=0 passierenden stromabwärtigen Stauflanke Sr
eingetragen, wie gestrichelt gezeichnet. Dann wird in das Dia
gramm die Fahrlinie FL eingetragen, die sich für eine zum Zeit
punkt tp an der stromaufwärtigen Meßstelle M2 begonnene Fahrt in
Richtung der stromabwärtigen Meßstelle M1 ergibt.
Während eines ersten Fahrtabschnitts bis zum Erreichen der
stromaufwärtigen Stauflanke S1 zu einem Zeitpunkt tzu wird dieser
Fahrlinie FL die mittlere Fahrgeschwindigkeit w0 der stromaufwär
tigen Meßstelle M2 zugrundegelegt. Für den anschließenden Fahr
tabschnitt im Stau, d. h. bis zum Erreichen der stromabwärtigen
Stauflanke Sr zu einem Zeitpunkt tab, wird die mittlere Fahrzeug
geschwindigkeit wst im Stau zur Erzeugung des entsprechenden Fahr
linienabschnitts verwendet. Da diese Geschwindigkeit wst typi
scherweise viel kleiner als die mittlere Fahrgeschwindigkeit au
ßerhalb des Staus ist, verläuft der entsprechende Fahrlinienab
schnitt annähernd horizontal. Einem letzten Fahrtabschnitt von
der stromabwärtigen Stauflanke Sr bis zum Zielort, d. h. der
stromabwärtigen Meßstelle M1, wird entsprechend die an dieser
Meßstelle M1 gemessene mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit wmax zu
grundegelegt. Aus dem Schnittpunkt der Fahrlinie FL mit der ho
rizontalen Linie bei x=0 ergibt sich dann unter Setzen des Zeit
nullpunktes auf den Fahrtantrittszeitpunkt, d. h. tp=0, die Reise
zeit tR zu
Dabei kann die Geschwindigkeit wst meist vernachlässigt werden, so
daß sich für die geschätzte Reisezeitdauer tR von der stromauf
wärtigen M2 zur stromabwärtigen Meßstelle M1 einschließlich des
Durchfahrens des in diesem Bereich liegenden Staus die Nähe
rungsformel
ergibt. Es versteht sich, daß bei Reisezeitprognosen für Fahrt
strecken, die sich über mehrere derartige Fahrtabschnitte zwi
schen je zwei Meßstellen erstrecken, die Fahrtzeiten für die
Fahrt zwischen je zwei benachbarten Meßstellen einzeln in der
erläuterten Weise unter Berücksichtigung eventuell gebildeter
Verkehrsstaus ermittelt und dann zur gesamten, geschätzten Rei
sedauer aufaddiert werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch Fälle behandelt
werden, bei denen zwischen je zwei Meßstellen mehrere Staus auf
treten. Dabei wird unter der Annahme, daß sich keine Zu- und Ab
fahrten im überwachten Bereich zwischen den jeweiligen Meßstel
len befinden, die plausible Annahme verwendet, daß der Fluß und
die mittlere Geschwindigkeit der Fahrzeuge vor der stromaufwär
tigen Flanke des stromabwärtigen Staus dem Fluß bzw. der mittle
ren Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen, wie sie stromabwärts
des stromaufwärtigen Staus zu dem Zeitpunkt vorlagen, zu dem
dessen stromabwärtige Stauflanke die stromabwärtige Meßstelle
passiert hat.
Es versteht sich, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht
nur, wie beschrieben, zur automatischen Überwachung von Straßen
verkehrsnetzen, sondern in gleicher Weise auch zur entsprechen
den Überwachung von Schienenverkehrsnetzen eingesetzt werden
kann.
Claims (5)
1. Verfahren zur automatischen Verkehrsüberwachung mit Staudyna
mikanalyse, bei dem
- - an mehreren Meßstellen des Verkehrsnetzes Verkehrsmeßdaten
aufgenommen werden,
dadurch gekennzeichnet, daß - - laufend eine Schätzung der zeitabhängigen Positionen xl und xr
der stromaufwärtigen Stauflanke (S1) und der stromabwärtigen
Stauflanke (Sr) nach den Beziehungen
vorgenommen wird, wobei- (i) qmin der Verkehrsfluß im Stau und ρmax die nach der Beziehung
ermittelte Verkehrsdichte im Stau mit einer Anzahl Fz un terschiedlicher, mit jeweiligen Anteilen AFz beteiligter Fahrzeugarten unterschiedlicher durchschnittlicher Länge LFz sind, - (ii) t0 der Zeitpunkt ist, zu dem die an einer jeweiligen ersten Meßstelle (M1) mit der Ortskoordinate x=0 aufgenommenen Verkehrsmeßdaten anzeigen, daß die stromaufwärtige Stau flanke (S1) diese Meßstelle (M1) erreicht hat,
- (iii) t1 der Zeitpunkt ist, zu dem die an der jeweiligen ersten Meßstelle (M1) aufgenommenen Verkehrsmeßdaten anzeigen, daß die stromabwärtige Stauflanke (Sr) diese Meßstelle (M1) er reicht hat,
- (iv) qout und wmax der Fluß bzw. die mittlere Fahrzeuggeschwindig keit des Verkehrs an der jeweiligen ersten Meßstelle (M1) sind und
- (v) q0 und w0 der Fluß und die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit des Verkehrs an einer jeweiligen zweiten, stromaufwärts von der stromaufwärtigen Stauflanke (S1) gelegenen Meßstelle (M2) sind.
- (i) qmin der Verkehrsfluß im Stau und ρmax die nach der Beziehung
2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
- - von einer bisherigen Meßstelle zu der dieser stromaufwärts be nachbarten Meßstelle als der jeweiligen zweiten Meßstelle (M2) übergegangen wird, sobald die stromaufwärtige Stauflanke (S1) diese bisherige Meßstelle passiert hat und/oder
- - von einer bisherigen Meßstelle zu der dieser stromaufwärts be nachbarten Meßstelle als jeweiliger erster Meßstelle (M1) übergegangen wird, sobald die stromabwärtige Stauflanke (Sr) diese stromaufwärts benachbarte Meßstelle passiert hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
die Fahrzeit (tR) für eine Fahrt auf dem staubelasteten Abschnitt
von der zweiten (M2) zur ersten Meßstelle (M1) vorausgeschätzt
wird als Summe der Zeitdauer (tzu) bis zum Erreichen der voraus
geschätzten stromaufwärtigen Stauflanke (S1), wobei die an der
zweiten Meßstelle (M2) gemessene durchschnittliche Fahrgeschwin
digkeit zugrundegelegt wird, plus der Zeitdauer (tab-tzu) bis zum
Erreichen der vorausgeschätzten stromabwärtigen Stauflanke (Sr),
wobei eine mittlere Fahrgeschwindigkeit (wst) im Stau zugrunde
gelegt wird, plus der Zeitdauer (tR-tab) bis zum Erreichen der
ersten Meßstelle (M1), wobei die an der ersten Meßstelle ge
messene durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit (wmax) zugrundege
legt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Zufahrt (Z) oder eine Abfahrt (A) zwischen den jeweiligen
beiden Meßstellen (M1, M2) durch den Zusatzterm qein/n bzw. qaus/n
mit n als Anzahl der Fahrspuren berücksichtigt wird, der bei
stromaufwärts des Staus liegender Zufahrt additiv zu q0 und bei
stromabwärts des Staus liegender Zufahrt subtraktiv zu qout bzw.
bei stromaufwärts des Staus liegender Abfahrt subtraktiv zu q0
und bei stromabwärts des Staus liegender Abfahrt additiv zu qout
hinzutritt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Änderung der Anzahl von Fahrspuren zwischen den jeweiligen
beiden Meßstellen (M1, M2) von m Spuren auf n Spuren durch einen
multiplikativen Faktor berücksichtigt wird, der bei vor dem Stau
liegender Änderung der Spuranzahl den Wert m/n hat und multipli
kativ zu q0 hinzutritt und bei hinter dem Stau liegender Änderung
der Spuranzahl den Wert n/m hat und multiplikativ zu qout hinzu
tritt.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19647127A DE19647127C2 (de) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | Verfahren zur automatischen Verkehrsüberwachung mit Staudynamikanalyse |
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