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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrwegfreischaltung für Einsatzfahrzeuge
mit Sonderbefugnissen unter Nutzung des GPS-Systems und eine Steuereinrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens, insbesondere für
Verkehrsleitzentralen in großstädtischen
Ballungsräumen
und dezentralisiert betriebene Fahrwegfreischaltungseinrichtungen,
beispielsweise Lichtsignalanlagen, in kleineren Verkehrsräumen und
städtischen
Außenbezirken.
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Es
ist eine Anordnung zur Steuerung von Wechselverkehrslichtzeichen
(
DE 28 55 625 A1 )
bekannt, bei der aus dem Einsatzfahrzeug auf einem Sprachkanal ohne
Zutun des Fahrzeugführers
in einer Entfernung von bis zu 500 m vom zu beeinflussenden Objekt
Steuersignale ausgesendet werden, wenn das betreffende Fahrzeug
an einer Funkbake vorbeifährt.
Funkbaken sind störanfällig, Reflexionen von
anderen Einsatzfahrzeugen sind nicht auszuschließen. Daran ändern auch die Herabsetzung
der Eingangsempfindlichkeit des Fahrzeugempfängers und die Erhöhung der
Sendeleistung der Funkbake nichts. Auch bleibt die Geschwindigkeit
der Einsatzfahrzeuge bei dieser Anordnung unberücksichtigt.
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In
einer Anordnung (
DE 28 50 208
B1 ) von jeweils aus Sender/Empfängerkombination bestehenden
Meldestationen sind alle in einem Kreuzungsbereich vorgesehenen
Meldestationen zu einer einzigen Meldestation zusammengefaßt und der
Datenaustausch erfolgt zwischen dem Einsatzfahrzeug und dieser zentralen
Meldestation.
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Die
Meldestation befindet sich zentral über der Kreuzung, und die Daten
werden mittels Mikrowellen übertragen.
Durch die zentrale Lage der Meldestation werden zwar Abstand und
Geschwindigkeit des Einsatzfahrzeuges ständig ermittelt, jedoch die Meldestation
entscheidet über
den Zeitablauf der Ampelsteuerung unabhängig von einer, beispielsweise
verkehrsbedingten, kurzfristigen Kursänderung des Einsatzfahrzeuges.
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Auch
ist eine Steueranordnung (
DE 19508043
C1 ) für
eine Ampel bekannt, die einen Empfänger aufweist, 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 Positionssignalen in einem
Ampelrechner die Richtung und die Geschwindigkeit des sich annähernden Fahrzeuges
ermittelt wird, um die Verkehrssignale der Ampel für das Einsatzfahrzeug
zu steuern. Der Nachteil dieser Lösung ist das hohe Funkdatenaufkommen,
um genaue und zutreffende Informationen an die Ampel zu übertragen.
Bei dieser Lösung
muß das
Einsatzfahrzeug kontinuierlich seriell seine Position in Form von
Ortsdatenmustern aussenden, da nicht bekannt ist, wo sich die nächste anzusprechende
Ampel befindet. Alle Ampeln im Empfangsbereich des Fahrzeugsenders
müssen
diese Daten empfangen und auswerten, um zu erkennen, welche Ampel zu
passieren ist und die Grünphase
einleiten muß. Befinden
sich im Empfangsbereich einer Ampel mehrere Einsatzfahrzeuge mit
gleicher Sendefrequenz auf unterschiedlichen Routen, so ist bei
der beschriebenen Lösung
eine fehlerfreie Datenübertragung durch überlagerten
Funkempfang nicht gewährleistet und
es kann zu großen
Verzögerungen
der Datenübertragung
kommen, wodurch die Ampel nicht rechtzeitig die Fahrtrichtung freischalten
kann. Auch ist die dezentral verteilte Ortsinformation in Form einzelner Ortsdatenmuster
zur Beschreibung der möglichen Anfahrrichtungen
in jedem Ampelrechner anders.
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Die
Ortsdatenmuster sind in einem Festwertspeicher abgelegt, was einen
großen
Aufwand erfordert. Eine flexible Anpassung an veränderte Verkehrsverhältnisse
im Zufahrtsbereich der Kreuzung ist nicht möglich, jede neue Situation
erfordert einen hohen Änderungsaufwand.
Ungünstig
ist ebenfalls, daß im
Ampelrechner nur die Anfahrtrichtung des Einsatzfahrzeuges ermittelt
werden kann, nicht aber der weitere Fahrtrichtungswusch bekannt
ist. Es ist nicht möglich
mit diesem Lösungskonzept
eine gewünschte
Fahrtrichtungsänderung
des Einsatzfahrzeuges zu erkennen und damit intelligent in die diversen
Verkehrsströme
einer komplizierten Kreuzung einzuwirken. Beispielsweise muß bei Linksabbiegen des
Einsatzfahrzeuges der Gegenverkehr anhalten, bei Rechtsabbiegen
oder Geradeausfahren sollte der Gegenverkehr aber ungestört rollen
können.
Auch erfordert es einen nicht gerechtfertigten Aufwand, in jedem
Ampelrechner die Geschwindigkeit des Einsatzfahrzeuges zu berechnen.
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Letztlich
beschreibt
DE 19601024
A1 ein System zur Optimierung der Fahrzeiten von Fahrzeugen
mit Sonderrechten, wobei die Ampelphasen beeinflußt werden.
Der Verkehr wird gemäß Aufgabenstellung
so geleitet, daß "man Behinderungen
des Rettungstransportes oder anderer Fahrzeuge auf dem Weg zu ihrem
Ziel umgeht". Dazu
sendet jedes Einsatzfahrzeug ständig
seine Positionsdaten über ein
Mobilfunknetz an einen lokalen Verkehrssteuerrechner, der gleichzeitig
Verkehrsleitrechner ist. Damit wird der auch so schon hoch belastete
Funkverkehr in Ballungsgebieten unnötig zusätzlich belastet. In Großstädten, insbesondere
in Großstädten mit Vororten, mit
einem Verkehrsleitrechner auszukommen, ist fast unmöglich, insbesondere
wenn man die Vielzahl möglicher
Einsatzfahrzeuge, Einsatzfahrzeugtypen und möglicher gleichzeitiger Einsatzfahrzeuge
bedenkt, die alle ständig über ein
zusätzliches, ggf.
das kostenpflichtiges intensives Mobilnetz Funkkontakt zum Verkehrsleitrechner
haben müssen. Selbst
wenn davon gesprochen wird, daß der
Verkehrsleitrechner einzelne Verkehrssteuerrechner steuert, so lastet
die gesamte "Intelligenz" des Systems auf
dem Verkehrsleitrechner. Die Verkehrssteuerrechner schalten lediglich
die Ampeln auf zentrale Weisung. Sämtliche Informationen wie GPS-Koordinaten,
Koordinaten aller Einsatzfahrzeuge, Koordinaten der möglichen
Zielobjekte und Ampelanlagen müssen
in diesem Verkehrsleitrechner verarbeitet und den Einsatzfahrzeugen
in geeigneter Form zur Verfügung
gestellt werden. Dabei ist sicherlich die Frage, wo letztlich der
Verkehrsleitrechner körperlich angesiedelt
ist, nicht das Problem. In einem Stadtzentrum bzw. Stadtgebiet mit
vielen Lichtsignalanlagen müssen
also alle Ampeln, die in einem definierten Umfeld des Einsatzfahrzeuges
liegen, vorbereitet und freigeschaltet werden. Unabhängig vom
möglichen
(aber wahrscheinlichen) gleichzeitigen Einsatz mehrerer Einsatzfahrzeuge
aus unterschiedlichen Richtungen, u.U. zum gleichen Einsatzort,
wird nicht nur der zivile Verkehr sondern auch der Funkverkehr belastet.
Welche Schäden
durch die enorme elektromagnetische Belastung im Menschen selbst
entstehen, ist zum Glück
noch nicht abschließend
erforscht. Der Fahrer selbst muß im
Einsatzfahrzeug die Routendarstellung verfolgen, wodurch er abgelenkt
wird. Der Spielraum für
den Fahrer des Einsatzfahrzeuges ist eng begrenzt, da solche Faktoren
wie Verkehrsstau, sonstige kurzfristige Behinderungen oder die tatsächliche
Fahrgeschwindigkeit des Einsatzfahrzeuges nicht kalkulierbar sind
und vom Verkehrsleitrechner nicht beachtet werden können.
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Zwischen
den Systemkomponenten Ortung und Routing/Navigation muß ein stabiler
Datenstrom laufen, um so die differenziert gelagerten Funktionen zum
Zwecke der Lichtsignalanlagen-Steuerung wieder zu verknüpfen. Die
Systemfunktionalität
basiert damit auf einer funktionelle Abhängigkeit zwischen den Komponenten
zweier nach unterschiedlichen Prämissen
arbeitenden kommunalen Organisationssystemen, was zwangsläufig wechselseitig
zur Beeinträchtigung
der jeweiligen Grundfunktionalität führt. Für das Routing
muß der
Verkehrsleitrechner das Einsatzziel (Zielortkoordinaten) kennen.
Es bleibt unklar wie dies geschieht, ob es dem Verkehrsleitrechner
aus dem Einsatzfahrzeug oder der Rettungsleitstelle übermittelt
wird. Bei einer Zielortnennung über
Sprechfunk oder Handy ist eine Vorrangschaltung erst möglich, wenn
diese Daten auch im Verkehrsleitrechner zur Verfügung stehen und von diesem
verarbeitet wurden. Das Routing im Verkehrsleitrechner kann Berechnungsfaktoren
ausgesetzt/unterworfen sein; die die sich den Einsatzfahrzeugen
zeigende tatsächliche
Verkehrssituation nicht richtig würdigen. Beispielsweise kann
es durch ein Routingverfahren für
ein zweites Einsatzfahrzeug zu einer Routenberechnung kommen, die,
um eine Freischaltungskonkurrenz zu vermeiden, einen Umweg zum Einsatzort
vorgibt, obwohl im Augenblick Straßen und Kreuzungen frei sind.
Unter den normalen Umständen
zeitlich parallel ablaufender Rettungsfahrten entstehen in der "zentralen" Intelligenz des Verkehrsleitrechner
Routenkonkurrenzen, die dem Anspruch nach optimalen Rettungsweg
nicht erfüllen lassen.
Außerdem
sind Verkehrsleitrechner darauf ausgerichtet große Verkehrsströme im großräumigen Straßennetz
einer Stadt/Region im Fluß zu
halten. Darauf sind alle Quelldatenerfassungen und -auswertungen
sowie Steuerungen ausgelegt. Müßten nun
die häufigen
und vergleichbar kurzzeitigen Beeinflußungen durch Rettungseinsatzfahrten im
zentralen Verkehrsleitrechner verarbeitet werden, würden damit
nicht zu rechtfertigende Ablaufbeeinträchtigungen der Verkehrsorganisation
verbunden sein.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fahrwegfreischaltung
für Einsatzfahrzeuge
mit Sonderbefugnissen unter Nutzung des GPS-Systems und eine Steuereinrichtung
zu schaffen, die die Sicherheit und Schnelligkeit von Einsatzfahrzeugen
mit Sonderbefugnissen wie Feuerwehr, Rettungsdienste und Polizei
bei Minimierung des technischen Aufwandes erhöhen und die von der Fahrtrichtung
der Einsatzfahrzeuge nicht berührte Fahrspuren
weiterhin befahrbar lassen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Verfahren zur Fahrwegfreischaltung für Einsatzfahrzeuge
mit Sonderbefugnissen unter Nutzung des GPS-Systems, bei dem dem
Einsatzfahrzeug neben der üblichen
Meldung des Einsatzortes an den Einsatzfahrer von einer Leitstelle
die geografischen Koordinaten des Einsatzortes sowie der Leitstelle
vom Einsatzfahrzeug in einem bestimmten Takt die aktuellen Ortskoordinaten
des Einsatzfahrzeuges telemetrisch übertragen werden, gelöst. Dabei
werden im Einsatzfahrzeug die aktuell ermittelten Ortskoordinaten
des Einsatzfahrzeuges mit den Koordinaten von Lichtsignalanlagen
des entsprechenden Territoriums verglichen. Alle auf dem Weg zum
Einsatzort befindlichen Lichtsignalanlagen werden intern vorselektiert. Nur
jeweils die Straßenfreischalteinrichtung
erhält ein
voranmeldesignal, die sich in einem ersten individuell festgelegten
geschwindigkeitsabhängigen
Abstand zwischen Einsatzfahrzeug und der in Richtung Einsatzort
liegenden Lichtsignalanlage befindet. Anschließend erhält nur jeweils die Straßenfreischalteinrichtung
ein Hauptanmeldesignal, die sich in einem zweiten individuell festgelegten
geschwindigkeitsabhängigen
Abstand zwischen Einsatzfahrzeug und der in Richtung Einsatzort
liegenden Lichtsignalanlage befindet. Sowohl nach dem Passieren
der hauptangemeldeten Lichtsignalanlage als auch nach einer Fahrtrichtungsänderung
vor dem Passieren der hauptangemeldeten Lichtsignalanlage veranlaßt ein Abmeldesignal
den üblichen
Betrieb der Straßenfreischalteinrichtung.
Dabei wird dem Einsatzfahrzeug ein Signal übermittelt, wenn eine bereits
vorangemeldete Straßenfreischalteinrichtung
aus einer anderen Richtung angesteuert wird. Es ist vorteilhaft,
wenn die angemeldeten Straßenfreischalteinrichtungen entwarnt
werden, wenn der Koordinatenvergleich ergibt, daß diese Lichtsignalanlagen
nicht mehr auf dem Fahrweg des Einsatzfahrzeuges liegen, daß die Vorselektion
im Einsatzfahrzeug aufgehoben wird und daß der Weg zum Einsatzort im
Einsatzfahrzeug neu geroutet wird. Das Einsatzfahrzeug kann bei Passieren
eines freigeschalteten Weges die betroffenen Straßenfreischalteinrichtungen
verzögert
abmelden, es kann aber auch die Straßenfreischalteinrichtung nach
Empfang des Abmeldesignals den üblichen
Betrieb der Straßenfreischalteinrichtung
verzögert
veranlassen. Zur Feststellung des Aufenthaltsortes des Einsatzfahrzeuges
auf dem Bildschirm in der Leitstelle reicht es, wenn in einem Takt
zwischen 60 und 120 Sekunden die aktuelle Ortskoordinate des Einsatzfahrzeuges übermittelt
wird. Es ist zweckmäßig, wenn
dem Einsatzfahrzeug eine Warnung übermittelt wird, wenn beispielsweise
eine bereits vorangemeldete Straßenfreischalteinrichtung aus
einer anderen Richtung angesteuert wird und eine Freischaltung der
entsprechenden Lichtsignalanlage nicht erfolgt oder wenn trotz eigener
Voranmeldung durch ein Einsatzfahrzeug höherer Priorität die Freischaltung
der entsprechenden Lichtsignalanlage verwehrt wird. Letzteres ist
möglich,
wenn den Einsatzfahrzeugtypen Prioritäten zugeordnet sind, die über eine Hauptanmeldung
entscheiden, wenn diese noch nicht bestätigt wurde aber bereits eine
Voranmeldung varliegt.
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Die
Steuereinrichtung zur Durchführung
des Verfahrens wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie aus
mindestens einer Leitstelle, mindestens einer Straßenfreischalteinrichtung
und mindestens einem Einsatzfahrzeug besteht, bei der alle diese
Bestandteile jeweils mindestens sowohl ein Datenfunkmodul mit Empfänger und
Sender, über
das sie untereinander in Funkverbindung stehen und telemetrisch geografische
Koordinaten, Adressen, Modi und Statusmeldungen übertragen, als auch eine Recheneinheit
aufweisen. Dabei ist es sinnvoll, die Einsatzfahrzeuge in verschiedene
Typen zu unterteilen. Jedes Einsatzfahrzeug enthält neben dem Datenfunkmodul einen
GPS-Empfänger
und einen Bordcomputer.
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In
größeren Orten
ist es günstig,
wenn die Leitstelle aus mehreren Einsatzleitstellen besteht, wobei
jeder Einsatzleitstelle ein Typ von Einsatzfahrzeugen zugeordnet
ist und jede Einsatzleitstelle neben dem Datenfunkmodul einen Einsatzleitrechner und
einen Computer enthält.
Günstig
ist es, wenn jede Straßenfreischalteinrichtung
neben dem Datenfunkmodul jeweils mindestens einen Kommunikationskontroller,
ein Interface und eine Lichtsignalanlage enthält. Die als Verkehrsleitzentrale
ausgebildete Straßenfreischalteinrichtung
enthält
zusätzlich
einen Verkehrsleitrechner. Dabei weist der Verkehrsleitrechner Gebietsknotenkommunikatoren
jeweils eine Gruppe von Lichtsignalanlagen zu. Auch ist es möglich, daß das Einsatzfahrzeug
eine Fahrzeugkolonne ist, wobei sich das erste Fahrzeug anmeldet
und sich das letzte Fahrzeug abmeldet, oder daß die Straßenfreischalteinrichtungen
Schranken steuern.
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Der
Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch Einbeziehen von Intelligenz
in den Bordcomputer eines jeden Einsatzfahrzeuges und die Beschränkung der
Rechenfunktion im Stationärteil
der Steuereinrichtung auf einfache Datenkommunikationsroutinen die
aufgeführten
Nachteile der bekannten Lösung
beseitigt werden und eine wesentliche Verbesserung und Erweiterung
des Funktionsumfanges der erfindungsgemäßen Lösung erreicht wird.
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Da
für die
Funktion der Erfindung nur die Voranmelde-, Hauptanmelde- und Abmeldebefehle
an die Straßenfreischalteinrichtung
der jeweils zu passierenden Kreuzung und die Quittung des Empfangs und
der Weiterleitung der Befehle an die angesprochene Straßenfreischalteinrichtung
notwendig sind und die Geschwindigkeitsberechnung bereits in jedem
GPS-Empfänger
erfolgt und somit im Fahrzeug zur Nutzung zur Verfügung steht,
ist das Funkdatenaufkommen stark reduziert. Es müssen folglich nicht einzelne
Ortskoordinaten an den stationären
Teil übertragen
und damit die knappe Datenfunkkapazität unnötig belastet werden.
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Im
Voranmelde- und Hauptanmeldebefehl ist für jede zu passierende Kreuzung
die Information der beabsichtigten Fahrtrichtung des Einsatzfahrzeuges enthalten.
Damit ist es möglich,
intelligent in diverse Verkehrsströme einer komplizierten Kreuzung
einzuwirken und beispielsweise den Gegenverkehr nicht unnötig anzuhalten,
wenn ein Linksabbiegen nicht vorgesehen ist.
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Es
ist eine flexible und differenzierte Anpassung unterschiedlicher
Einsatzfahrzeugtypen an die individuell festgelegten Abstände zwischen
dem Einsatzfahrzeug und der in Richtung Einsatzort liegenden Lichtsignalanlage
möglich
und es erfolgt eine schnelle Anpassung an veränderte Verkehrsverhältnisse
im Zufahrtsbereich von Kreuzungen. Ebenfalls ist eine schnelle Anpassung
an veränderte
Verkehrswegbedingungen möglich,
indem in den Einsatzfahrzeugen der Speicher mit dem abgelegten vektorisierten
Stadtplan geändert
oder ausgetauscht wird.
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In
die zentrale Straßenfreischalteinrichtung können vorhandene
Verkehrsleitstellen in Großstädten mit
ihren Lichtsignalanlagen problemlos einbezogen werden, indem eine
Vielzahl dieser in Gruppen zusammengefaßten Lichtsignalanlagen durch
jeweils einen Gebietsknotenkommunikator über den Verkehrsleitrechner
gesteuert werden. Es ist aber auch möglich, alle Lichtsignalanlagen
zu einer einzigen Gruppe zusammenzufassen.
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Durch
die ständige
Beobachtung der Einsatfahrzeuge auf dem Bildschirm des Einsatzleitrechners
kann ein Einsatz gut koordiniert werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Zur
Fahrwegfreischaltung für
Einsatzfahrzeuge mit Sonderbefugnissen wird das übliche GPS-System benutzt,
bei dem ständig
die Position eines Fahrzeuges ermittelt bzw. geortet wird und die Position
des Fahrzeuges durch dessen gesendete Koordinaten in einem Koordinatensystem,
dem beispielsweise ein Stadtplan überlagert ist, sichtbar ist. Die
aktuellen Ortskoordinaten des Einsatzfahrzeuges werden in einem
bestimmten Takt, z.B. im Minutentakt, telemetrisch übertragen
und beispielsweise auf dem Bildschirm eines Sichtgerätes in einer Leitstelle
sichtbar gemacht. Damit ist in der Leitstelle möglich, die Einsatzfahrt und
den aktuellen Standort des Einsatzfahrzeuges zu verfolgen.
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Dem
Einsatzfahrzeug werden nun, neben der üblichen Meldung des Einsatzortes
an den Einsatzfahrer, beispielsweise per Funk, von einer Leitstelle
die geografischen Koordinaten des Einsatzortes, beispielsweise eines
Unfallortes, telemetrisch übertragen
und in einem Bordcomputer des Einsatzfahrzeuges verarbeitet. Die
im Einsatzfahrzeug aktuell ermittelten Ortskoordinaten des Einsatzfahrzeuges
werden im Einsatzfahrzeug mit den Koordinaten der Lichtsignalanlagen
des entsprechenden Territoriums verglichen. Alle auf dem Weg zum
Einsatzort befindlichen Lichtsignalanlagen werden im Bordcomputer
vorselektiert. Nur jeweils die Straßenfreischalteinrichtung erhält aber
ein Voranmeldesignal, die sich in einem ersten individuell festgelegten
geschwindigkeitsabhängigen
Abstand zwischen Einsatzfahrzeug und der in Richtung Einsatzort
liegenden Lichtsignalanlage befindet. Ein Hauptanmeldesignal erhält nur jeweils
die Straßenfreischalteinrichtung,
die sich in einem zweiten individuell festgelegten geschwindigkeitsabhängigen Abstand
zwischen Einsatzfahrzeug und der in Richtung Einsatzort liegenden
Lichtsignalanlage befindet.
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Ein
Hauptanmeldesignal veranlaßt
die Freischaltung für
das Einsatzfahrzeug. Sowohl nach dem Passieren der hauptangemeldeten
Lichtsignalanlage als auch nach einer Fahrtrichtungsänderung
vor dem Passieren der hauptangemeldeten Lichtsignalanlage veranlaßt ein Abmeldesignal
des Einsatzfahrzeuges den üblichen
Betrieb der Straßenfreischalteinrichtung.
Wird bei der Voranmeldung eines zweiten Einsatzfahrzeuges in der
gleichen Freischaltrichtung eine bereits vorangemeldete oder hauptangemeldete Straßenfreischalteinrichtung
angesteuert, kann dieses dem Einsatzfahrzeug signalisiert werden;
damit weiß der
Fahrer dieses Einsatzfahrzeuges, daß bereits ein Fahrzeug in der
gleichen Richtung zur Lichtsignalanlage unterwegs ist. Wird allerdings
eine bereits vorangemeldete Straßenfreischalteinrichtung aus
einer anderen Richtung angesteuert, wird dem Einsatzfahrzeug eine
Warnung übermittelt;
damit weiß der
Fahrer, daß er
keine Straßenfreischaltung erhält und kann
entweder seine Geschwindigkeit regulieren oder die Fahrtrichtung
verändern.
Mit der Fahrtrichtungsänderung
vom ursprünglichen
Routingplan wird die alte Strategie aufgegeben, und es erfolgt ein
Neurouting, d.h., daß alle
Vorselektionen aufgehoben und alle vor- oder hauptangemeldeten Straßenfreischalteinrichtungen
abgemeldet werden und eine neue Vorselektion erfolgt und bei Erreichen der
oben beschriebenen Abstände
zu nun folgenden Lichtsignalanlagen neue Vor- und Hauptanmeldungen
abgegeben werden.
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Die
für dieses
Verfahren erfundene Steuereinrichtung wird nachfolgend anhand eines
in einer Zeichnung in vereinfachter Weise dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Dabei
zeigt:
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1: das Blockschaltbild einer
erfindungsgemäßen telemetrieunterstützten Steuereinrichtung.
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In 1 ist das Blockschaltbild
einer telemetrieunterstützten
Steuereinrichtung dargestellt. Es gibt verschiedene Typen von Einsatzfahrzeugen 1 mit
Sonderbefugnissen, wie Feuerwehr, Polizei, Rettungsdienste, Bundesgrenzschutz
und Havariedienste. Der Einfachheit halber sind zwei Gruppen von
Einsatzfahrzeugen, bestehend jeweils aus mindestens einem Einsatzfahrzeug,
dargestellt, beispielsweise Greenwaymobil 2 als Feuerwehr
und Greenwaymobil 3 als Krankenfahrzeug.
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Jedes
Einsatzfahrzeug 1 bzw. Greenwaymobil 2 und 3 besitzt
neben einem Bordcomputer 4 einen GPS-Empfänger 5 und
ein Datenfunkmodul 6. Bordcomputer 4, GPS-Empfänger 5 und
Datenfunkmodul 6 bilden eine Einheit und stehen über das
Datenfunkmodul 6 sowohl mit einer Leitstelle 7 als
auch mit einer zentrale Straßenfreischalteinrichtung 8,
beispielsweise einer Verkehrsleitzentrale, in Funkverbindung, wobei
neben oder anstelle der Verkehrsleitzentrale auch dezentrale Straßenfreischalteinrichtungen 9 existieren
können.
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Jede
Straßenfreischalteinrichtung 9 besteht aus
einer freizuschaltenden Einrichtung, beispielsweise einer Lichtsignalanlage 11,
und einem Kommunikator 12. Die Kommunikatoren 12 bestehen
aus einem Datenfunkmodul 6, einem Kommunikationscontroller 10 und
einem Interfacemodul 20. Anstelle der Lichtsignalanlage 11 können auch
andere Einrichtungen, wie beispielsweise Schranken, gesteuert werden.
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Die
zentrale Straßenfreischalteinrichtung 8, also
die Verkehrsleitzentrale, besteht aus einer beliebigen Anzahl zentral über einen
Verkehrsleitrechner 13 gesteuerten freizuschaltenden Einrichtungen,
im Ausführungsbeispiel
ebenfalls Lichtsignalanlagen 11, und einer beliebigen Anzahl
Gebietsknotenkommunikatoren 14, denen jeweils konkrete
Lichtsignalanlagen 11 zugeordnet sind. Ein Gebietsknotenkommunikator 14 ist
eine Funkrelaisstelle des Steuerungssystems an einem Gebietsverkehrsrechner
(Struktureinheit eines nach territorialen Einheiten gegliederten Verkehrsleitrechner).
Die zentrale Straßenfreischalteinrichtung 8 ist
also ähnlich
aufgebaut wie die dezentralen Straßenfreischalteinrichtungen 9,
wobei anstelle der Kommunikatoren 12 Gebietsknotenkommunikatoren 14 eingesetzt
werden, die neben dem Datenfunkmodul 6 und dem Kommunikationscontroller 10 ein
entsprechendes mit dem Verkehrsleitrechner 13 kommunizierendes
Interfacemodul 19 aufweisen.
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Die
Leitstelle 7 kann aus mehreren Einsatzleitstellen 15 und 16 bestehen.
Sinnvoll ist es, die Zuordnung der Einsatzleitstellen 15 und 16 entsprechend
der Typen von Einsatzfahrzeugen 1 mit Sonderbefugnissen,
wie Feuerwehr, Polizei, Rettungsdienste, Bundesgrenzschutz und Havariedienste
zu wählen.
Im Ausführungsbeispiel
sind zwei Einsatzleitstellen 15 und 16 dargestellt,
beispielsweise eine Einsatzleitstelle 15 für die Greenwaymobile 2 als Feuerwehr-Einsatzleitstelle
und eine Einsatzleitstelle 16 als Krankenfahrzeug-Einsatzleitstelle
für die Greenwaymobile 3.
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Die
Leitstelle 7 bzw. jede Einsatzleitstelle 15 oder 16 besteht
aus einem Einsatzleitrechner 17, einem Datenfunkmodul 6 und
einem Computer 18 mit den Funktionen Visualisierung, Geodatenkonvertierung
und Funkdatencontrolling sowie einem Straßenkartenspeicher. Der Computer 18,
genannt Visucomputer, ist die Systemkomponente in der Einsatzleitstelle
Rettungsdienst/Feuerwehr für
das technische Systemmanagement in den Versionen eines separaten
Einsatzleitrechners oder als Softwarebaustein in einem vorhandenen
Einsatzleitrechner. Der Bordcomputer 4 eines Einsatzfahrzeuges 1 bzw.
eines Greenwaymobile 2 oder 3 führt die
Funktionen Ortung, Mapmatching, Routing, Ampelselektion, Ampeldispatching,
Funkdatencontrolling, Straßenkartenspeicherung,
Ereignisspeicherung und Neurouting aus.
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Zusammenfassend
ergibt sich ein klares Konzept. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung zur
Durchführung
des Verfahrens zur Fahrwegfreischaltung für Einsatzfahrzeuge mit Sonderbefugnissen
unter Nutzung des GPS-Systems, bestehend aus mindestens einer Leitstelle 7,
mindestens einer Straßenfreischalteinrichtung 8 und 9 und
mindestens einem Einsatzfahrzeug 1, bei der alle diese
Bestandteile jeweils mindestens sowohl ein Datenfunkmodul 6 mit
Empfänger
und Sender, über
das sie untereinander in Funkverbindung stehen und telemetrisch geografische
Koordinaten, Adressen, Modi und Statusmeldungen übertragen, als auch eine Recheneinheit
aufweisen. Es ist zweckmäßig die
Einsatzfahrzeuge 1 je nach Unterstellung in verschiedene
Typen von Greenwaymobilen 2 und 3 zu unterteilen,
die Typanzahl sollte aber in Grenzen gehalten werden. Jede Straßenfreischalteinrichtung 8 und 9 enthält neben
dem Datenfunkmodul 6 jeweils mindestens einen Kommunikationscontroller 10,
ein Interface 19 bzw. 20 und eine Lichtsignalanlage 11.
Die als Verkehrsleitzentrale ausgebildete zentrale Straßenfreischalteinrichtung 8 enthält dabei
lediglich zusätzlich einen
Verkehrsleitrechner 13 und der Kommunikator 12 der
dezentralen Straßenfreischalteinrichtung 9 ist als
Gebietsknotenkommunikator 14 ausgebildet, wobei der Verkehrsleitrechner 13 den
Gebietsknotenkommunikatoren 14 jeweils eine Gruppe von
Lichtsignalanlagen 11 zuweist. Abschließend sei erwähnt, daß das Einsatzfahrzeug 1 eine
Fahrzeugkolonne sein kann und daß die Straßenfreischalteinrichtungen 8 bzw. 9 Schranken
o.ä. steuern
können.
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Die
Einsatzfahrzeuge 1 verfügen über einen Funkkanal
zum Auslösen
ihrer Freischaltforderung unter Verwendung eines D-GPS-Empfängers, eines Bordcomputers 4 und
eines Datenfunkmoduls 6,
über einen zweiten Datenfunkkanal
stehen die Einsatzfahrzeuge 1 mit dem ihm zugeordneten
Datenfunkmodul 6 und dem dazugehörigen Computer in der Leitstelle 7 in
Verbindung, die Ampeln werden zentral von einem Verkehrsleitrechner 13 gesteuert und
diesem sind ein oder mehrere Gebietsknotenkommunikatoren 14 mit
je einem Datenfunkmodul 6, Kommunikationscontroller 10 und
zentralem seriellem Interfacemodul 19 vorgeschaltet,
weitere
dezentrale Ampeln, die nicht vom Verkehrsleitrechner 13 gesteuert
werden weisen ebenfalls ein Datenfunkmodul 6 und einen
Kommunikationscontroller 10 und ein dezentrales paralleles
Interfacemodul 20 auf.
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Die
Wirkungsweise der Steuereinrichtung stellt sich wie folgt dar und
zeichnet sich dadurch aus, daß
- – die
Positionssignale des D-GPS-Empfängers
im Bordcomputer 4 zu in einem GIS (geografisches Informationssystem)(Vektorkarte
des Einsatzgebietes) gespeicherten Daten in Bezug gebracht werden
(Map-Match-Algorithmus),
- – die
Koordinaten des Einsatzzieles von der Leitstelle 7 (Konvertierungsalgorithmus)
in den Bordcomputer 4 über
Datenfunk übertragen
werden,
- – zwischen
den aktuell ermittelten Ortskoordinaten (gegenwärtiger Standort) des Einsatzfahrzeuges 1 und
der in den Bordcomputer 4 übertragenen Koordinaten des
Zielortes der schnellste Fahrweg ermittelt (Routingalgorithmus)
und die auf dieser Route liegenden Ampelkreuzungen selektiert und
der zutreffenden Datenfunkadresse der ampelseitigen Datenfunkmodule 6 zugeordnet
werden,
- – bei
Verlassen des vorgeschlagenen Kurses von dem neuen aktuellen Standort
zum Zielort neu geroutet wird und dabei die vorher selektierten
Ampeln annulliert und die auf dem neuen Kurs liegenden Ampeln selektiert
werden,
- – vor
den Kreuzungsschnittpunkten konzentrisch auf allen Zufahrtstraßen virtuell
eine oder mehrere Zonen festgelegt sind, bei deren Passieren durch das
sich nähernde
Einsatzfahrzeug 1 abstands- oder geschwindigkeitsabhängig je
ein Datensatz mit der Freischaltanmeldung (-voranmeldung) für die auf
der Route nächstgelegene
Ampel generiert und an den ampelseitigen Datenfunkmodul 6 zur
Einleitung der Bevorrechtigung gesendet wird und bis zu dreimal
wiederholt werden kann,
- – auf
dem Kreuzungsschnittpunkt oder nach dessen Verlassen ein weiterer
Datensatz als Quittung für
das Passieren der Kreuzung generiert und an den ampelseitigen Datenfunkmodul 6 eine
Abmeldung zur Aufhebung der Bevorrechtigung gesendet wird,
- – die
vom ampelseitigen Datenfunkmodul 6 empfangenen Datensätze im Ampel-Kommunikationscontroller
ausgewertet und an einen zentralen Verkehrsleitrechner 13 oder
dezentralen Knotenpunktsteuerrechner weitergeleitet werden, wodurch
die Einleitung eines Sonderprogrammes im Knotenpunktsteuerrechner
der jeweils selektierten Ampel erwirkt wird,
- – die
Auswertung der empfangenen Datensätze im Ampelkommunikationscontroller
eine Kolonnenfahrt erkennt und dafür jeweils die erste Vor- und
Hauptanmeldung sowie die letzte Abmeldung einer Kolonne weiterleitet,
- – die
Auswertung der empfangenen Datensätze im Ampelkommunikationscontroller
die nahezu gleichzeitige Freischaltanforderung von zwei konkurrierenden
Einsatzfahrzeugen 1 erkennt und den exakt erstempfangenen
Datensatz weiterleitet und dies dem ersten Einsatzfahrzeug 1 quittiert und
einen weiteren Datensatz generiert und an das zweite Einsatzfahrzeug 1 adressiert
sendet, der im zweiten Einsatzfahrzeug 1 empfangen wird und
einen Warnton auslöst;
- – der
Ampelkommunikationscontroller nach Weiterleitung der Daten an den
Verkehrsleitrechner bzw. eine Knotenpunktsteuergerät eine Quittung über die
erfolgte Datenweitergabe an das anfordernden Einsatzfahrzeug 1 zurücksendet,
um die sonst bei Ausbleiben der Quittung einsetzende mehrfache Wiederholung
der Datenübertragung vom
Einsatzfahrzeug 1 zum ampelseitigen Datenfunkmodul 6 zu
deaktivieren und
- – die
aktuellen Ortsdaten aller zur Flotte gehörenden Einsatzfahrzeuge 1 zeitabhängig zyklisch
von den Einsatzfahrzeugen 1 an die Leitstelle 7 gesendet
werden und hier in der Vektorkarte des Einsatzgebietes verwaltet
und vom Visucomputer 18 in der Leitstelle 7 zur
Anzeige kommen.
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Alternativ
zur Bevorrechtigung durch den exakt erstempfangenen Datensatz können die
Einsatzfahrzeuge 1 einer jeden Flotte priorisiert sein,
wenn noch keine Hauptanmeldung vorliegt.
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- 1
- Einsatzfahrzeug
- 2
- Greenwaymobil
- 3
- Greenwaymobil
- 4
- Bordcomputer
- 5
- GPS-Empfänger
- 6
- Datenfunkmodul
- 7
- Leitstelle
- 8
- Straßenfreischalteinrichtung
- 9
- Straßenfreischalteinrichtung
- 10
- Kommunikationscontroller
- 11
- Lichtsignalanlage
- 12
- Kommunikator
- 13
- Verkehrsleitrechner
- 14
- Gebietsknotenkommunikator
- 15
- Einsatzleitstelle
- 16
- Einsatzleitstelle
- 17
- Einsatzleitrechner
- 18
- Visucomputer
- 19
- Interface,
zentral
- 20
- Interface,
dezentral