DE19907041A1 - Alternative route control for influencing road network involves determining non-static demand values for observable traffic parameters, deriving control intervention in successive steps - Google Patents

Alternative route control for influencing road network involves determining non-static demand values for observable traffic parameters, deriving control intervention in successive steps

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Abstract

The method involves forming local detection cross-sections using fixed detectors, detecting traffic-related measurement values and processing them to obtain traffic information from which the control intervention is derived in at least a complete process. Non-static demand values for observable traffic parameters, especially measurable parameters, are determined from the data in a processing step, and the control intervention is derived in a further step using the observed parameters.

Description

Stand der TechnikState of the art

Einfache Steuerungsalgorithmen für die Wechselwegweisung, zum Beispiel für Bundesautobahnen, basieren auf "wenn dann" Regelbasen mit Schwellwertabfragen. Die Regeln beziehen sich direkt auf das jeweilige Straßennetz und sind daher nicht übertragbar.Simple control algorithms for alternate routing, for example for Federal highways are based on "if then" rule bases with threshold value queries. The rules relate directly to the respective road network and are therefore not transferable.

Durch die Unterteilung der Steuerungsaufgabe in ein Verkehrsmodell und Steuerungsmodell wird eine weitgehende Unabhängigkeit von der konkreten Netztopologie erreicht. Das Dernbach-Koblenzverfahren (FGSV, 1992) verwendet ein einfaches Verkehrsmodell zur Prognose der Reisezeiten; die Abbiegeraten werden als unabhängig von der aktuellen Verkehrssituation angenommen. Das Steuerungsmodell ermittelt den Schaltplan durch Minimierung der Reisezeiten.By dividing the control task into a traffic model and Control model becomes largely independent of the concrete Network topology reached. The Dernbach-Koblenz method (FGSV, 1992) uses one simple traffic model for forecasting travel times; the turn rates are as regardless of the current traffic situation. The control model determines the circuit diagram by minimizing travel times.

CREMER (1993) ersetzt das einfache Verkehrsmodell durch ein dynamisches makroskopisches Modell. MESSMER (1994) erweitert das Steuerungsmodell, so daß anstatt eines Schaltplans eine optimale Sequenz von Schaltplänen berechnet wird. SACHSE (1998) definiert ein auf dem Dernbach-Koblenz Verfahren basierenden Rahmenplan für Steuerungsverfahren und erweitert diesen um eine Schätzung der Kordonmatrizen (PLOSS, 1993) der aktuellen Verkehrsbeziehungen.CREMER (1993) replaces the simple traffic model with a dynamic one macroscopic model. MESSMER (1994) extends the control model so that instead of a circuit diagram, an optimal sequence of circuit diagrams is calculated. SACHSE (1998) defines one based on the Dernbach-Koblenz method Framework plan for control procedures and extends this by an estimate of the Kordon matrices (PLOSS, 1993) of the current traffic relations.

Theoretische Überlegungen zum Zusammenspiel der Realdaten, der Matrixschätzung und der Prognose ergaben, daß die üblichen Verfahren und Modelle in ihrem Zusammenwirken neben den einfachen Schätzfehlern auch zu systematischen Fehlern neigen können. Diese Überlegungen wurden bei umfangreichen Datenanalysen im Projekt TABASCO (KELLER, 1998) und in SACHSE (1998) bestätigt. Es besteht daher die Notwendigkeit die klassischen Prognose- und Schätzverfahren zu erweitern oder verzichtbar zu machen.Theoretical considerations regarding the interaction of the real data, the matrix estimation and the prognosis showed that the usual procedures and models in their In addition to simple estimation errors, they also work together to form systematic errors can tend. These considerations were made during extensive data analyzes in the Project TABASCO (KELLER, 1998) and confirmed in SACHSE (1998). There is therefore the Need to extend the classic forecasting and estimation methods or to make it dispensable.

PAPAGEORGIOU (1990) führt anstelle einer Verkehrsprognose einen Regler ein, der die Differenz der Reisezeit auf einem Alternativroutenpaar zu Null regelt. Er unterscheidet dabei ein "prädiktives" (Prädiktion der Reisezeit) und ein "reaktives" Nutzeroptimum, bei dem die Reisezeit aus den aktuellen Kantenreisezeiten aufaddiert wird. In beiden Ansätzen werden statische Sollwerte verwendet; diese erlauben jedoch keine Berücksichtigung an sich dynamischer Größen wie die Befolgungsrate. PAPAGEORGIOU (1990) introduces a controller instead of a traffic forecast, which controls the Difference of travel time on an alternative route pair regulates to zero. He differentiates thereby a "predictive" (prediction of travel time) and a "reactive" user optimum, at to which the travel time from the current edge travel times is added. In both Static setpoints are used; however, these do not allow Consideration of dynamic variables such as the compliance rate.  

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde die fehlerhaften Modelle zur Wirkungsermittlung zu ersetzen. Dies geschieht durch die Verwendung gemessener Wirkungen in einem neuen Reglermodul des Steuerungsverfahrens. In diesem Papier wird daher die logische Systemarchitektur aus FGSV (1992) unter Nutzung dynamischer Sollwerte um ein Reglermodell erweitert. Dies ergibt eine Architektur für Verfahren, die "adaptiv" sind, sowohl bezüglich eines sich ändernden Systemzustandes, als auch bezüglich bisher als zeitinvariant modellierter Parameter wie zum Beispiel die Akzeptanzraten in Netzsteuerungen. Zusätzlich wird aus den gemessenen Wirkungen unter Nutzung von Methoden der künstlichen Intelligenz ein Wirkungsmodell abgeleitet, das sich zur Laufzeit an den gemessenen Wirkungen kalibriert. Die kombinierte Nutzung der gemessenen Wirkung und mit dem Modell anhand historischer Meßwerte geschätzten Wirkung erlaubt eine Erhöhung der technischen Zuverlässigkeit des Verfahrens durch Rückfallebenen aber auch eine erhöhte Systemgüte durch die Nutzung von modellbasierten Prognosen.Based on this prior art, the object of the present invention to replace the faulty models for determining the effects. this happens by using measured effects in a new controller module of the Control procedure. In this paper, therefore, the logical system architecture is out FGSV (1992) expanded using a controller model using dynamic setpoints. This provides an architecture for methods that are "adaptive", both with respect to one another changing system state, as well as previously modeled as time invariant Parameters such as the acceptance rates in network controls. In addition, from the measured effects using methods of artificial Intelligence derives an impact model that is based on the measured values at runtime Effects calibrated. The combined use of the measured effect and with the Model estimated from historical measured values allows an increase in the technical reliability of the process through fallback levels but also a Increased system quality through the use of model-based forecasts.

Verfahrenmethod Nutzung der gemessenen WirkungUse of the measured effect

Das Verfahren basiert auf einer Messung der Wirkung am Entscheidungspunkt, dem . Ausgangspunkt alternativer Routen. Der Stelleingriff kann dabei sowohl aus einem individuellen Informationssystem, als auch einem kollektiven Informationssystem, wie zum Beispiel ein Schild zur kollektiven Routenempfehlung (siehe (a) in Abb. 1) bestehen. Die Erfassung wird so gewählt, daß die Aufteilung der Verkehrsströme auf die linke und die rechte Kante gemessen werden kann. Dies kann zum Beispiel mit den in Abb. 1 gezeigten Meßquerschnitten b, c und d geschehen. Die Meßquerschnitte können zum Beispiel als Radardetektoren ausgebildet werden. Es wird vorgeschlagen, die Meßwerte durch Methoden der Automatisierungstechnik in das Steuerungsverfahren einzubinden. Hierzu wird die bisher bekannte Basisarchitektur für Steuerungsverfahren erweitert.The method is based on measuring the effect at the decision point, the. Starting point for alternative routes. The intervention can consist of an individual information system as well as a collective information system, such as a sign for collective route recommendations (see (a) in Fig. 1). The detection is chosen so that the distribution of traffic flows on the left and right edges can be measured. This can be done, for example, with the measuring cross sections b, c and d shown in Fig. 1. The measurement cross sections can be designed, for example, as radar detectors. It is proposed to incorporate the measured values into the control process using automation technology methods. To this end, the previously known basic architecture for control processes is being expanded.

Erweiterung der BasisarchitekturExtension of the basic architecture

In der bisherigen Basisarchitektur für Verfahren zur Verkehrsbeeinflussung besteht das Steuererungsverfahren aus einem Verkehrsmodell und einem Steuerungsmodell. Das Verkehrsmodell dient zur örtlich-zeitlichen Erfassung und Prognose des Verkehrs. Das Steuerungsmodell setzt die verkehrlichen Vorgaben in einer Zielfunktion um und nutzt das Verkehrsmodell zur Ermittlung des Stelleingriffs.This is the case in the previous basic architecture for procedures for influencing traffic Control procedure from a traffic model and a control model. The Traffic model is used for the local-time recording and forecast of traffic. The The control model implements and uses the traffic requirements in a target function the traffic model to determine the intervention.

Durch eine Erweiterung der Basisarchitektur (siehe Abb. 2) wird es ermöglicht, daß das Steuerungsmodell nicht mehr nur auf klassische modellbasierte Verfahren ohne Beachtung der Modellunsicherheiten zurückgreifen kann. Es wird die Möglichkeit geschaffen, die Schätzfehler des Verkehrsmodells zu berücksichtigen und die real gemessene Wirkung anstelle des fehlerbehafteten Modells zu verwenden. An expansion of the basic architecture (see Fig. 2) makes it possible that the control model can no longer only rely on classic model-based methods without taking model uncertainties into account. The possibility is created to take into account the estimation errors of the traffic model and to use the actually measured effect instead of the error-prone model.

Der Beobachter entspricht dem Verkehrsmodell. Im Beobachter wird das Verkehrsgeschehen mindestens zum aktuellen Zeitpunkt, oder auch in die Zukunft geschätzt. Der Beobachter liefert einen geschätzten Systemzustand (t), der auf Basis der Meßdaten y(t) ermittelt wird. Der Algorithmus entspricht dem Steuerungsmodell. Der Algorithmus liefert allerdings nicht sofort einen Schaltplan beziehungsweise den Stelleingriff, sondern zunächst dynamische Sollwerte s(t) für Größen, die möglichst gut meßbar oder beobachtbar sind. Innerhalb des Algorithmus können neben der klassischen Optimierung auch andere Ansätze aus der Regelungstechnik und/oder Heuristik verwendet werden.The observer corresponds to the traffic model. It becomes in the observer Traffic events at least at the current time, or also in the future estimated. The observer provides an estimated system state (t) based on that the measured data y (t) is determined. The algorithm corresponds to the control model. However, the algorithm does not immediately provide a circuit diagram or the Control intervention, but first dynamic setpoints s (t) for quantities that are as good as possible are measurable or observable. In addition to the classical optimization also other approaches from control engineering and / or Heuristics can be used.

Der Regler berechnet unter Nutzung der gemessenen Größen den Schaltplan beziehungsweise den Stelleingriff u(t) so, daß der Regelfehler möglichst klein bleibt. Auf diese Weise wird das Verkehrsmodell und die Realität (System) einander angepaßt. Explizit nicht modellierbare Störgrößen aus z(t) können damit implizit berücksichtigt werden. Diese zusätzliche Rückkopplung von Meßinformation ermöglicht schon bei einfachen Ansätzen in den Teilmodellen Beobachter, Algorithmus und Regler ein sehr gutes Systemverhalten. Dies wird durch eine simulative Valididierung der unten beschriebenen Netzsteuerung gezeigt.The controller calculates the circuit diagram using the measured quantities or the control intervention u (t) so that the control error remains as small as possible. In this way, the traffic model and reality (system) are adapted to each other. Disturbances from z (t) that cannot be modeled explicitly can thus be taken into account implicitly become. This additional feedback of measurement information already enables simple approaches in the submodels observer, algorithm and controller a very good system behavior. This is done through a simulative validation of the below described network control shown.

Der zur Entkopplung von Algorithmus und Regler verwendete Ansatz der dynamischen Sollwerte kann nicht nur als Schnittstelle zwischen dem Algorithmus und dem Regler, sondern auch innerhalb eines Teilmodells verwendet werden; dies wird anhand eines heuristischen Algorithmus für die Netzsteuerung demonstriert. Zudem besitzt der Ansatz der dynamischen Sollwerte das Potential in einer Kaskadenstruktur zur Kopplung unterschiedlicher Steuerungsverfahren herangezogen werden zu können (POSCHINGER ET AL, 1997).The dynamic dynamic approach used to decouple the algorithm from the controller Setpoints can not only be used as an interface between the algorithm and the controller, but can also be used within a sub-model; this is illustrated by a heuristic algorithm for network control demonstrated. In addition, the Approach of the dynamic setpoints the potential in a cascade structure Coupling different control methods can be used (POSCHINGER ET AL, 1997).

Aufbau der NetzsteuerungStructure of the network control

Die Netzsteuerung besteht entsprechend der Basisarchitektur aus einem Verkehrsmo­ dell (Beobachter), einem Steuerungsmodell (Algorithmus) und einem Regler. Der Beobachter liefert den aktuellen makroskopischen Verkehrszustand. Der Algorithmus liefert einen dynamischen Sollwert für den (meßbaren) Fahrzeugstrom auf der Hauptroute. Der Regler stellt durch Variation des Stelleingriffs sicher, daß der Sollwert so gut wie möglich eingehalten wird.According to the basic architecture, the network control consists of a traffic mo dell (observer), a control model (algorithm) and a controller. The Observer provides the current macroscopic traffic status. The algorithm provides a dynamic setpoint for the (measurable) vehicle current on the Main route. By varying the intervention, the controller ensures that the setpoint is adhered to as much as possible.

Das VerkehrsmodellThe traffic model

Das Verkehrsmodell (der Beobachter) muß sich den Möglichkeiten der Detektion anpassen. Der derzeitige Stand der Technik ist die Querschnitt bezogene Messung des Verkehrsflusses und der Geschwindigkeit. Zusätzlich werden in der Regel die Fahrstreifen sowie die Fahrzeugarten berücksichtigt.The traffic model (the observer) must be aware of the possibilities of detection to adjust. The current state of the art is the cross-sectional measurement of the Traffic flow and speed. In addition, the Lane and vehicle types are taken into account.

Abschnitt- oder netzbezogene Meßverfahren zum Beispiel auf Basis einer Kennzeichenerfassung oder individueller fahrzeugbezogener Daten können noch nicht vorausgesetzt werden. Section or network-related measurement methods, for example based on a License plate detection or individual vehicle-related data cannot yet be assumed.  

Der Beobachter wird aus einer Realdatenvorverarbeitung und einem Kalman Schätzverfahren nach CREMER (1979) aufgebaut. Das Kalman Filter stellt einen geschlossenen (sub-)optimalen Ansatz zur Schätzung von Modellzuständen dar.The observer becomes a real data preprocessing and a Kalman Estimation method based on CREMER (1979). The Kalman filter provides one closed (sub-) optimal approach for estimating model states.

Die Realdatenvorverarbeitung ist die Schnittstelle zum Steuerungssystem im online Betrieb beziehungsweise zur Simulation bei einer offline Validierung. Die Realdatenvor­ verarbeitung liefert TLS konform an jedem Meßquerschnitt den Verkehrsfluß qm der vergangenen Minute hochgerechnet auf Fahrzeuge/h und die mittlere Geschwindigkeit vm der vergangenen Minute in km/h.Real data preprocessing is the interface to the control system in online operation or for simulation in offline validation. In line with TLS, the real data preprocessing delivers the traffic flow q m of the past minute extrapolated to vehicles / h and the average speed v m of the past minute in km / h at each measurement cross-section.

Das Schätzverfahren basiert auf einer Ortsdiskretisierung durch die Segmentierung des Straßennetzes. Die Mindestsegmentlänge beträgt 200 m. Das Straßennetz wird zusätzlich in Teilnetze aufgeteilt, die durch Meßquerschnitte begrenzt werden. Innerhalb der Teilnetze gibt es keine Meßquerschnitte. Die Segmente werden so dimensioniert, daß die minimale Segmentlänge eingehalten und die Zahl der Segmente pro Meßquerschnitt drei nicht übersteigt. Damit ist die Beobachtbarkeit sichergestellt (CREMER, 1979). Die Verkehrsgrößen Geschwindigkeit vi und Dichte ki werden als örtlich konstante mittlere Größen des Segments i betrachtet. An Knoten werden zudem Abbiegeraten trmn eingeführt; diese Abbiegeraten beschreiben den Anteil der Dichte km des Segments vor dem Knoten, dessen Ziel das Segment n nach dem Knoten ist. Die in CREMER (1979) beschriebenen und in GR 97 P 8623 als Verfahren patentierte Formeln werden formal um die Abbiegeraten erweitert, die als weitere Systemzustände aufgefaßt werden. Die Größen vi, ki, und trmn werden geschätzt und stehen dem Steuerungsmodell zur Verfügung. Das beschriebene Schätzverfahren kann durch andere Schätzverfahren ersetzt werden; in Zukunft verfügbare streckenbezogene Meßdaten können das Schätzverfahren weitgehend ersetzen.The estimation method is based on a location discretization through the segmentation of the road network. The minimum segment length is 200 m. The road network is also divided into subnetworks that are limited by measuring cross sections. There are no measuring cross sections within the subnetworks. The segments are dimensioned so that the minimum segment length is maintained and the number of segments per measurement cross section does not exceed three. This ensures observability (CREMER, 1979). The traffic variables speed v i and density k i are regarded as locally constant mean variables of segment i. Turning rates tr mn are also introduced at nodes; these turn rates describe the proportion of the density k m of the segment in front of the node whose target is segment n after the node. The formulas described in CREMER (1979) and patented in GR 97 P 8623 as a process are formally expanded to include the turn rates, which are understood as further system states. The sizes v i , k i , and tr mn are estimated and are available to the control model. The estimation method described can be replaced by other estimation methods; Route-related measurement data available in the future can largely replace the estimation method.

Das Steuerungsmodell (Algorithmus)The control model (algorithm) Verkehrliche ZielsetzungTraffic objective

Die verkehrliche Zielsetzung kann unterschieden werden in den aus Sicht der Verkehrsteilnehmer möglichst ungehinderten Fahrtablauf in einem betrachteten Netzumgriff (Nutzeroptimum) und aus Sicht des Betreibers des Verfahrens in eine Optimierung der entstehenden globalen Kosten (Systemoptimum).The traffic objectives can be differentiated from the point of view of the Road users as unhindered as possible in a considered Network coverage (user optimum) and from the point of view of the operator of the process into one Optimization of the resulting global costs (system optimum).

Die Formulierung der Verkehrsteilnehmer bezogenen Zielsetzung ist meßtechnisch und damit auch mathematisch nicht eindeutig erfaßbar, da dies vom Charakter der individuellen Verkehrsteilnehmer abhängt. Als internes Gütemaß des Verfahrens kann zum Beispiel die mittlere individuelle Reisezeit verwendet werden. In Abhängigkeit vom gewählten Verkehrsmodell können auch andere Gütemaße verwendet werden. Die Zielsetzung des Betreibers kann zum Beispiel in einer Kostenfunktion formuliert werden; diese besteht in der Regel aus der gewichteten Summe von Größen wie die summierte Reisezeit, der summierte Schadstoffausstoß, eventuell auch die Abnutzung des Straßennetzes etc. Die verkehrliche Zielsetzung soll durch die Nutzbarmachung von vorhandenen, ansonsten ungenutzten, Kapazitäten erreicht werden, indem Verkehrsströme auf Alternativrouten verlagert werden. Dies geschieht durch die Weitergabe von Verkehrszustandsinformationen oder durch direkte Angabe von Umleitungsempfehlung­ en. Die Informationen können entweder individuell (mittels fahrzeugseitigen Geräten) oder kollektiv (mittels Wechselverkehrszeichen) übermittelt werden. In beiden Fällen besitzt die Information nur empfehlenden Charakter; der Systembetreiber ist auf die freiwillige Befolgung angewiesen.The formulation of the road user-related objective is metrological and thus also not mathematically clearly ascertainable, since this depends on the character of the depends on individual road users. As an internal measure of quality of the process for example, the average individual travel time can be used. Depending on selected traffic model, other quality measures can also be used. The The operator's objectives can be formulated, for example, in a cost function; this usually consists of the weighted sum of quantities like the summed Travel time, the total pollutant emissions, possibly also the wear of the Road network etc.  The traffic objective is to be made available by utilizing existing otherwise unused, capacities can be achieved by traffic flows on Alternative routes will be relocated. This is done by sharing Traffic status information or by directly specifying detour recommendations en. The information can either be customized (using on-board devices) or transmitted collectively (using variable message signs). In both cases the information has only a recommendative character; the system operator is on the instructed voluntary compliance.

Bei der Verwendung des Systemoptimums als Schaltkriterium wird das Nutzeroptimum in der Regel verletzt (WARDROP, 1952); es ist daher mit geringen, wenn nicht verschwindenden Akzeptanzraten zu rechnen. Die systemoptimale Zielfunktion führt sich somit ad absurdum, da aufgrund der verschwindenden Wirkung das Nutzer­ optimum auch bezüglich des Systemoptimums bessere Ergebnisse liefert als der "systemoptimale" Ansatz. Deshalb wird im weiteren als Beispiel das Nutzeroptimum betrachtet.When using the system optimum as a switching criterion, the user optimum usually injured (WARDROP, 1952); it is therefore low if not disappearing acceptance rates. The system-optimal target function leads thus become ad absurdum, because due to the vanishing effect the user optimum also delivers better results than the "System-optimal" approach. Therefore, the user optimum is used as an example below considered.

Eine individuelle Netzsteuerung kann das individuelle Nutzeroptimum beachten; es besitzt daher ein größeres Potential bezüglich der Akzeptanz als die kollektive Netzsteuerung. Eine individuelle Netzsteuerung erlaubt prinzipiell eine fein dosierbare Wirkung, indem die Information nur an ausgewählte Fahrzeuge übertragen wird.An individual network control can consider the individual user optimum; it therefore has a greater potential for acceptance than the collective Network control. In principle, an individual network control allows finely metered Effect by transmitting the information only to selected vehicles.

Demgegenüber kann mit einer kollektiven Netzsteuerung nur ein sehr grober stufenförmiger Zusammenhang zwischen dem Stelleingriff und der Wirkung erreicht werden. In dieser Arbeit werden die dadurch auftretenden besonderen Schwierigkeiten. der kollektiven Netzsteuerung berücksichtigt, indem das Steuerungsverfahren ohne Einschränkung der Übertragbarkeit am Beispiel der kollektiven Netzsteuerung entwickelt wird.In contrast, a collective network control can only be a very rough one step-like relationship between the control intervention and the effect achieved become. In this work, the special difficulties that arise as a result. the collective network control is taken into account by the control method without Limitation of transferability using the example of collective network control is developed.

Ansatzapproach

Der Algorithmus basiert auf einfachen heuristischen Annahmen sowie der Nutzung klassischer Regelungstechnik. Das zu regelnde Straßennetz wird in Alternativrouten­ paare eingeteilt. Auf jedem Routenpaar wird die mittlere individuelle Reisezeit beziehungsweise eine dazu proportionale Größe betrachtet. Zur Vermeidung von Überlastungen werden zudem die Verkehrsnachfrage und die Kapazität der Routen berücksichtigt. Basierend auf einer Untersuchung der möglichen Betriebszustände werden Formeln zur Berechnung des dynamischen Sollwertes für den Fahrzeugstrom auf der Hauptroute erarbeitet.The algorithm is based on simple heuristic assumptions and usage classic control technology. The road network to be regulated is in alternative routes pairs divided. The average individual travel time is on each pair of routes or considered a variable proportional to it. To avoid Congestion will also increase traffic demand and the capacity of the routes considered. Based on an examination of the possible operating conditions formulas for calculating the dynamic setpoint for the vehicle current worked out on the main route.

Mögliche BetriebszuständePossible operating states

Das Verkehrsgeschehen auf den Routenpaaren kann abhängig von der Auslastung und der Längendifferenz der Routen in zwei oder vier Bereiche eingeteilt werden, siehe Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden.The traffic on the route pairs can depend on the load and the length difference of the routes can be divided into two or four areas, see Error! Reference source not found.

  • - Im Bereich 1 ist keine Umleitung erforderlich. - No diversion is required in area 1.  
  • - In den Bereichen 2 und 3 kann eine Überlastung durch Umleitung vermieden werden. Bei Beachtung des Nutzeroptimums können die Bereiche 2 und 3 nur dann wirksam werden, wenn die Alternativ- und Hauptroute in etwa die selbe Reisezeit bei freiem Verkehr besitzen. Bei einer längeren Alternativroute wird das Nutzeroptimum erst erfüllt, wenn auf der Hauptroute bereits gebundener Verkehr auftritt; in diesem Fall werden nur die Bereiche 1 und 4 genutzt.- In areas 2 and 3, overloading by diversion can be avoided become. If the user optimum is observed, areas 2 and 3 can only then take effect when the alternative and main route are roughly the same Have travel time in free traffic. With a longer alternative route it will Optimum user only met if traffic is already bound on the main route occurs; in this case only areas 1 and 4 are used.
  • - Der Bereich 4 gilt nicht nur bei völliger Überlastung, sondern auch wenn auf einer Route Stau auftritt. Im Bereich 4 werden die Reisezeiten von einem Stauausgleichsalgorithmus einander angepaßt.- Area 4 applies not only when there is a complete overload, but also when on one Route jam occurs. In area 4, the travel times of one Congestion compensation algorithm adapted to each other.

In den Bereichen 1-3 gilt:
The following applies in areas 1-3:

qd1 + qd2 < c1 + c2
q d1 + q d2 <c 1 + c 2

qdi Nachfrage Route i
ci Kapazität Route i
q di route i request
c i capacity route i

Die Gesamtnachfrage muß kleiner sein als die Gesamtkapazität beider Routen; zudem darf auf keiner der Routen gebundener Verkehr (Stau) auftreten. Für die Bereiche 1-3 berechnet sich der Sollwert für die umzuleitenden Fahrzeuge zu:
The total demand must be less than the total capacity of both routes; in addition, bound traffic (traffic jams) must not occur on any of the routes. For areas 1-3, the target value for the vehicles to be diverted is calculated as follows:

qiS Sollwert Verkehrsfluß Route iq iS setpoint traffic flow route i

Der StauausgleichsalgorithmusThe congestion compensation algorithm

Im Bereich 4 der Betriebszustände wird entsprechend dem Nutzeroptimum versucht, die Reisezeit auf der Haupt- und Alternativroute anzugleichen. Nach PAPAGEORGIOU (1990) ist die aus den aktuellen Kantenreisezeiten berechnete "reaktive" Reisezeit in etwa proportional zur "prädiktiv" geschätzten tatsächlichen Reisezeit. Die Kantenreise­ zeiten können direkt aus den mittleren Geschwindigkeiten der Kanten errechnet werden. Im gebundenen Verkehr ist die Kantenreisezeit von der mittleren Dichte im Stau, dessen Länge sowie von der Abflußverkehrsstärke abhängig (CREMER ET AL, 1993). Unter der Annahme, daß sich die Reisezeit aus einer von der Routenlänge abhängigem Anteil und der Reisezeit im gebundenen Verkehr zusammensetzt, kann die Reisezeit daher durch eine beobachtbare Staulänge plus einem von der Routenlänge abhängigen Offset ersetzt werden. In area 4 of the operating states, an attempt is made according to the user optimum to adjust the travel time on the main and alternative route. After PAPAGEORGIOU (1990) is the "reactive" travel time calculated from the current edge travel times in approximately proportional to the "predictive" estimated actual travel time. The edge journey times can be calculated directly from the average speeds of the edges become. In bound traffic, the edge travel time is from the average density in Traffic jam, the length of which and depending on the outflow traffic volume (CREMER ET AL, 1993). Assuming that the travel time is one of the route length dependent share and the travel time in bound traffic, the Travel time therefore by an observable traffic jam length plus one of the route length dependent offset to be replaced.  

Unter der Annahme, daß die Dichte in einem Stau konstant ist kann das Gütemaß berechnet werden als:
Assuming that the density in a traffic jam is constant, the quality measure can be calculated as:

iiIst Iststaulänge auf Route
lsi Länge des Segments i
i is actual traffic jam length on route
ls i length of segment i

Die Formel
The formula

ki Dichte des Segments i
kmax Maximal auftretende Dichte (ca. 100 Fzg/(km*Spur))
berücksichtigt zudem unterschiedliche Dichten, die jeweils auf die maximale Dichte bezogen werden. Das Gütemaß
k i density of segment i
k max Maximum density (approx. 100 vehicles / (km * track))
also takes into account different densities, which are each related to the maximum density. The measure of quality

vi Geschwindigkeit des Segments i
verwendet eine Summe der abschnittsbezogenen Reisezeit. Daneben können je nach verwendeter Zustandsbeobachtung auch andere Ansätze zur Ermittlung eines Gütemaßes verwendet werden.
v i speed of segment i
uses a sum of the segment-based travel time. In addition, depending on the condition monitoring used, other approaches for determining a quality measure can be used.

Der dynamische Sollwert für den Fahrzeugstrom auf der Hauptroute wird aus einem Regler für das Gütemaß also zum Beispiel die Staulänge auf der Hauptroute berechnet. Das Sollmaß für den Stau auf der Hauptroute berechnet sich aus der Summe aus dem Stau auf der Alternativroute und einer Offsetstaulänge zur Berücksichtigung unterschiedlicher Routenlängen und sonstigen Parametrisierung:
The dynamic setpoint for the vehicle current on the main route is calculated from a controller for the quality measure, for example the length of the traffic jam on the main route. The target dimension for the traffic jam on the main route is calculated from the sum of the traffic jam on the alternative route and an offset traffic jam length to take into account different route lengths and other parameterization:

l1S = L0 + l2Ist
l 1S = L 0 + l 2

l1S Sollwert für Staulänge auf Route 1,
l2Ist Iststaulänge auf Route 2,
L0 Anpassung für unterschiedliche Routenlängen
l 1S setpoint for traffic jam length on Route 1,
l 2Is the actual traffic jam length on Route 2,
L 0 Adaptation for different route lengths

Der Sollwert für das Gütemaß ist damit ebenfalls ein dynamischer Sollwert.The setpoint for the quality measure is therefore also a dynamic setpoint.

Der Sollwert für den Fahrzeugstrom auf der Hauptroute wird von einem Proportional­ regler unter Nutzung der Regeldifferenz und einer Störgrößenaufschaltung geliefert:
The setpoint for the vehicle current on the main route is supplied by a proportional controller using the control difference and a feedforward control:

q1S(t) = K(t).(l1S (t)-l1Ist(t)) + S(t)
q 1S (t) = K (t). (l 1S (t) -l 1Is (t)) + S (t)

q1S Sollwert für den Fahrzeugstrom auf der Hauptroute
K Reglerverstärkung
l1Ist Iststaulänge auf Route 1
S Störgrößenaufschaltung
q 1S setpoint for the vehicle current on the main route
K controller gain
l 1Is the actual traffic jam length on route 1
S feedforward control

Unter der vereinfachten Annahme, daß nur ein Stau pro Route auftritt, besteht die Störgrößenaufschaltung aus dem Fahrzeugstrom, der diesen Stau verläßt; ohne zusätzliche Störungen ist dies genau der in die Hauptroute einzuleitende Fahrzeitstrom, bei dem die Staulänge konstant ist. Für den Fall, daß mehrere voneinander getrennte Bereiche mit gebundenem Verkehr auftreten, errechnet sich die Störgrößenaufschaltung aus einer Bilanz der Teilbereiche.Under the simplified assumption that there is only one traffic jam per route, there is Disturbance signaling from the vehicle current leaving this traffic jam; without additional disturbances, this is exactly the travel time current to be introduced into the main route, at which the accumulation length is constant. In the event that several separate Areas with limited traffic occur, calculated Feedforward control from a balance of the subareas.

Der ReglerThe regulator Ansatzapproach

Im Reglermodell können beliebige Ansätze der Regelungstechnik verwendet werden. Nachfolgend werden drei mögliche Ansätze skizziert. Diese lassen sich wie folgt klassifizieren:
Any control technology approach can be used in the controller model. Three possible approaches are outlined below. These can be classified as follows:

  • - Ein Zweipunktregler benutzt den Regelfehler, wobei nur zwei verschiedene diskrete Stelleingriffe (Schaltpläne, Zielpläne) genutzt werden.- A two-point controller uses the control error, whereby only two different discrete ones Interventions (circuit diagrams, target plans) can be used.
  • - Eine Mehrpunktsteuerung kann alle möglichen Stelleingriffe nutzen greift aber nicht auf den Regelfehler, sondern nur den Sollwert zurück.- A multi-point control can use all possible manipulations but does not work to the control error, but only the setpoint.
  • - Ein Mehrpunktregler nutzt sowohl alle möglichen Stelleingriffe, als auch den Regelfehler; dieser Regler nutzt den Mehrwert der erweiterten Architektur.- A multi-point controller uses all possible control interventions as well as the Control error; this controller uses the added value of the extended architecture.
ZweipunktreglerTwo-point controller

Überschreitet die Differenz aus Sollwert für den Fahrzeugstrom und tatsächlichem Fahrzeugstrom auf der Hauptroute einen Schwellenwert, so wird der maximal mögliche Fahrzeugstrom umgeleitet. Dieser Regler basiert auf der in vielen Veröffentlichungen enthaltenen Annahme, daß bei kollektiven Netzsteuerungen für ein Alternativroutenpaar nur zwei verschiedene Schaltpläne (nicht geschaltet und Umleitung empfohlen) existieren (z. B. PAPAGEORGIOU, 1990; MESSMER, 1994). Der Zweipunktregler folgt der Gleichung:
If the difference between the target value for the vehicle current and the actual vehicle current on the main route exceeds a threshold value, the maximum possible vehicle current is diverted. This controller is based on the assumption contained in many publications that there are only two different circuit diagrams (not switched and redirection recommended) for collective network controls for an alternative route pair (e.g. PAPAGEORGIOU, 1990; MESSMER, 1994). The two-point controller follows the equation:

D Gewählter Zielplan
di Zielplan i
D Selected target plan
d i target plan i

Der Zweipunktregler kann als Zweipunktsteuerung ohne Nutzung des Regelfehlers auch in der bisherigen Basisarchitektur (FGSV, 1992) direkt in einem Stauausgleichs­ algorithmus verwendet werden (PAPAGEORGIOU, 1990).The two-point controller can be used as a two-point control without using the control error also in the previous basic architecture (FGSV, 1992) directly in a traffic jam compensation algorithm can be used (PAPAGEORGIOU, 1990).

Der Zweipunktregler führt aufgrund der Systemtotzeiten zu großen (von den Totzeiten abhängigen) oszillierenden Arbeitsbewegungen. Es ist daher ein Ansatz unter Nutzung eines Mehrpunktreglers beziehungsweise einer Mehrpunktsteuerung sinnvoll.Due to the system dead times, the two-point controller leads to large (from the dead times dependent) oscillating work movements. It is therefore an approach using a multi-point controller or a multi-point control makes sense.

MehrpunktsteuerungMulti-point control

Der Einsatz einer Mehrpunktsteuerung ist möglich, da pro Alternativroutenpaar an einem Autobahnkreuz zwei Entscheidungspunkte existieren und ein Wechselwegweiser mit mehreren unterschiedlichen Zielströmen (z. B. drei in Prismentechnik) ausgestattet werden kann. Es ergeben sich also bis zu neun verschiedene Zielpläne.The use of a multi-point control is possible because there are two alternative routes There are two decision points at an interchange and a signpost equipped with several different target streams (e.g. three using prism technology) can be. So there are up to nine different goal plans.

Unter Nutzung der Kordonmatrix der Verkehrsbeziehungen (VAN ZUYLEN ET AL, 1980; PLOSS, 1993) und unter der Annahme einer Befolgungsrate kann der Zielplan bestimmt werden, bei dem der errechnete Strom auf der Hauptroute möglichst wenig vom Sollstrom abweicht.
Using the cordon matrix of traffic relations (VAN ZUYLEN ET AL, 1980; PLOSS, 1993) and assuming a compliance rate, the target plan can be determined in which the calculated current on the main route deviates as little as possible from the target current.

D(n + 1) = di mit i,| Effekt(di)-q1S |= min
D (n + 1) = d i with i, | Effect (d i ) -q 1S | = min

Effekt(di) Wirkung des Zielplans i als Fluß auf der Hauptroute 1Effect (d i ) Effect of the destination plan i as a flow on the main route 1

Es wird davon ausgegangen, daß die Ströme ohne Schaltung immer die kürzeste Route wählen und sich die Kordonmatrix bei einer Schaltung nicht ändert. Während der erste Punkt in einem Netz mit großen Längenunterschieden wie zum Beispiel im Autobahnteilnetz München Nord realistisch ist wird der zweite Punkt in der Realität oft nicht eingehalten, da ortskundige Fahrer das Sekundärnetz nutzen (siehe SACHSE, 1998). Die klassischen Schätzverfahren müssen daher erweitert werden; zudem muß die Akzeptanzrate mit hinreichender Güte vorliegen, um diese Mehrpunktsteuerung nutzen zu können.It is assumed that the currents without switching are always the shortest route choose and the Kordonmatrix does not change when switching. During the first Point in a network with large differences in length, such as in Motorway subnetwork Munich North is realistic, the second point in reality is often not adhered to because local drivers use the secondary network (see SAXONY, 1998). The classic estimation methods must therefore be expanded; also must the acceptance rate with sufficient quality is available for this multi-point control to be able to use.

Die Mehrpunktsteuerung benötigt den Regelfehler beziehungsweise den realen Verkehrsstrom nicht. Sie kann daher auch dem Algorithmus zugeordnet werden. Dies findet sich im Kontext einer Prognose basierten Optimierung zum Beispiel bei SACHSE (1998). Dieses Beispiel demonstriert, daß im erweiterten Steuerungsverfahren auch bisherige Steuerungsmodelle und Methoden verwendet werden können.The multi-point control requires the control error or the real one Traffic flow is not. It can therefore also be assigned to the algorithm. This can be found in the context of a forecast-based optimization, for example at SACHSE  (1998). This example demonstrates that in the extended control process too previous control models and methods can be used.

MehrpunktreglerMultipoint controller

Dieser Regler nutzt den Mehrwert des Verfahrens. Für diesen Ansatz wird eine Sortierung der Zielpläne bezüglich ihrer Wirkung an umgeleiteten Fahrzeugen vorausgesetzt beginnend bei dem Schaltplan ohne einem umgeleiteten Fahrzeugstrom, bis hin zu dem Schaltplan mit dem maximal umleitbaren Fahrzeugstrom:
This controller uses the added value of the process. For this approach, a sorting of the target plans with regard to their effect on redirected vehicles is required, starting with the circuit diagram without a redirected vehicle current up to the circuit diagram with the maximum redirectable vehicle current:

Effekt(di) < Effekt(dj), wenn i < jEffect (d i ) <effect (d j ) if i <j

In individuellen Steuerungsverfahren können die Schaltpläne durch eine kontinuierliche, aber ganze Zahl von Fahrzeugen ersetzt werden, denen die Information mitgeteilt wird. Die individuellen Fahrzeuge könnten über die Güte der Erfüllung des individuellen Nutzeroptimums ausgewählt werden. Das Schaltverfahren ist folgendes:
In individual control processes, the circuit diagrams can be replaced by a continuous, but whole number of vehicles, to which the information is communicated. The individual vehicles could be selected based on the quality of the fulfillment of the individual user optimum. The switching procedure is as follows:

  • - es wird der Regelfehler zwischen Sollwert und Istwert berechnet- The control error between setpoint and actual value is calculated
  • - überschreitet der Fehler einen bestimmten Betrag, so wird bei positivem Fehler der nächste Schaltplan mit größerer Wirkung genommen bei negativem Fehler der nächste Schaltplan mit kleinerer Wirkung- If the error exceeds a certain amount, the next circuit diagram taken with greater effect in the event of a negative error of the next circuit diagram with less effect
  • - ist eine Schaltung erfolgt, so wird die Berechnung für eine bestimmte Zeitdauer (z. B. 1 Minute) gesperrt, so daß sich die Wirkung an den Meßquerschnitten einstellen kann.- If a connection has been made, the calculation is carried out for a certain period of time (e.g. 1 minute) blocked, so that the effect occurs on the measuring cross-sections can.

Ist der aktuelle Schaltplan di geschaltet, so bestimmt sich der Schaltplan im nächsten Schritt zu:
If the current circuit diagram d i is switched, the circuit diagram is determined in the next step:

Existiert der so errechnete Schaltplan nicht (d-1, dN+1) so wird der bisherige Schaltplan verwendet (d0, dN). Der Umleitungsregler kann als Integralregler mit Verzögerungsglied und Beschränkung interpretiert werden.If the circuit diagram calculated in this way does not exist (d -1 , d N + 1 ), the previous circuit diagram is used (d 0 , d N ). The bypass controller can be interpreted as an integral controller with delay element and limitation.

Mehrpunktregler mit ModellwissenMulti-point controller with model knowledge

Der Mehrpunktregler kann mit einer Mehrpunktsteuerung kombiniert werden. Der Mehrwert ergibt sich bei einer sprungförmigen Änderung des dynamischen Sollwertes für die Verkehrsstärke, wobei es unerheblich ist, ob dieser Sprung durch eine sprungförmige Störgröße oder der Änderung des Betriebsbereiches verursacht wird. The multi-point controller can be combined with a multi-point control. The Added value results from a sudden change in the dynamic setpoint for the traffic volume, it is irrelevant whether this jump by a sudden disturbance or the change in the operating range is caused.  

Der meßwertbasierte Mehrpunktregler kann nur iterativ auf eine solche Störung reagieren, während eine Steuerung als Störgrößenaufschaltung sofort, wenn auch nicht optimal, reagieren kann. Die verbleibende Abweichung zwischen Soll und Istwert der Verkehrsstärke wird vom Mehrpunktregler unter Verwendung der Realdaten iterativ ausgeglichen. Der zeitliche Ablauf dieser Ausprägung des Steuerungsverfahrens ist in . . . dargestellt.The multi-point controller based on measured values can only iteratively respond to such a fault react while a control as feedforward control immediately, if not optimally, can react. The remaining difference between the target and actual value of the Traffic level is iterated by the multipoint controller using the real data balanced. The timing of this form of the control process is in . . . shown.

ValidierungValidation Methodikmethodology

Die Validierung erfolgt anhand einer makroskopischen Verkehrsflußsimulation. Die Eingänge der Simulation bestehen aus den Kordonströmen, die aus einer Schätzung der Kordonmatrix und den Realdatenganglinien gewonnen werden, sowie des vom Steuerungsverfahren ermittelten Stelleingriffs. Die Wirkung der Zielpläne wird anhand einer getrennten Simulation der Verkehrsströme und angenommenen Akzeptanzraten berücksichtigt. Die Simulation liefert ihrerseits virtuelle Meßdaten, die dem Steuerungsverfahren zur Verfügung gestellt werden. Somit kann der geschlossene Regelkreis nachgebildet werden.The validation is based on a macroscopic traffic flow simulation. The Inputs to the simulation consist of the cord streams, which are from an estimate the Kordonmatrix and the Realdatenganglinien be won, as well as that of Control procedure determined control intervention. The effect of the goal plans is based on a separate simulation of traffic flows and assumed acceptance rates considered. The simulation in turn provides virtual measurement data that the Control procedures are made available. So the closed one Control loop are simulated.

Das Modells muß die Realität nicht quantitativ sondern nur qualitativ möglichst genau nachbilden, um das Verhalten des geregelten Systems beurteilen zu können. Eventuell vorhandene Prognoseungenauigkeiten des Verkehrsflußmodells sind somit nicht störend.The model does not have to be realistic in terms of quantity, but only in terms of quality replicate in order to be able to assess the behavior of the regulated system. Perhaps existing forecast inaccuracies of the traffic flow model are therefore not annoying.

Durch Verwendung unterschiedlicher makroskopischer Gleichungen in der internen und externen Bewertung wird sichergestellt, daß die Ergebnisse nicht aufgrund von Modellähnlichkeiten verfälscht werden.By using different macroscopic equations in the internal and external evaluation ensures that the results are not based on Model similarities are falsified.

TestszenariumTest scenario

Das Steuerungsverfahren wird am Autobahnteilnetz München Nord, bestehend aus der A9, der A92 und der A99, getestet (siehe Abb. 5). Das Netz kann in zwei Alternativroutenpaare eingeteilt werden. Betrachtet wird im folgenden das Alternativroutenpaar mit der dreistreifigen Hauptroute A9 von dem AK Neufahrn bis zum AK München Nord und der zweistreifigen Alternativroute A92, A99. Es sind sechs verschiedene Zielpläne mit unterschiedlichen Wirkungen schaltbar (SACHSE, 1998):
The control procedure is being tested on the Munich North Autobahn sub-network, consisting of the A9, A92 and A99 (see Fig. 5). The network can be divided into two alternative route pairs. In the following, the alternative route pair with the three-lane main route A9 from the AK Neufahrn to the AK München Nord and the two-lane alternative route A92, A99 will be considered. Six different target plans can be switched with different effects (SACHSE, 1998):

Je größer die Nummer des Schaltplans ist, umso größer ist die Wirkung in Form der Zahl der umgeleiteten Fahrzeuge. Die genaue Zahl der Fahrzeuge muß nicht bekannt sein; diese wird zur Laufzeit des Verfahrens gemessen.The larger the number of the circuit diagram, the greater the effect in the form of Number of vehicles diverted. The exact number of vehicles does not have to be known his; this is measured at the time of the procedure.

Die Verkehrsdaten stammen vom 29.4.97 ab 7 : 00 Uhr. Das Modell wird so para­ metrisiert, daß ein tatsächlich vorhandener Überlastungsstau am AK München Nord nachgebildet wird. Ohne Alternativroutensteuerung würde sich dieser bis zum AK Neufahrn ausdehnen.The traffic data are from 04/29/97 from 7:00 a.m. The model becomes so para metrized that an actually existing congestion at the AK Munich North is reproduced. Without alternative route control, this would go up to the AK Extend Neufahrn.

ErgebnisseResults

Abb. 6 zeigt die Reisezeiten von Haupt- und Alternativroute bei Verwendung der Mehrpunktsteuerung. Die sich ergebende Abweichung zwischen Soll- und Istwert der Verkehrsstärke bewirkt über den Gütemaßregler eine große Abweichung zwischen den Reisezeiten beider Routen. Fig. 6 shows the travel times of the main and alternative routes when using the multi-point control. The resulting deviation between the target and actual value of the traffic volume causes a large deviation between the travel times of both routes via the quality measure controller.

Abb. 7 zeigt die Ergebnisse der Mehrgrößenregelung, die mit dem hier beschriebenen Verfahren eingeführt wurde. Lediglich um 7 : 20 ergibt sich eine größere Abweichung der Reisezeit in Folge einer 5 minütigen Abweichung der Soll- und Istverkehrsstärke ab 7 : 16 Uhr. Dies resultiert aus einer Änderung des Betriebsbereiches um 7 : 16 Uhr und dem daraus sprungförmig sich ändernden Sollwertes. Fig. 7 shows the results of the multi-variable control, which was introduced with the method described here. Only at 7:20 am there is a greater deviation in the travel time as a result of a 5 minute deviation in the target and actual traffic from 7:16 a.m. This results from a change in the operating range at 7:16 a.m. and the setpoint value that changes suddenly.

Abb. 8 zeigt die Ergebnisse der Mehrgrößenregelung mit Modellwissen. Das ungünstige Verhalten bei der Änderung des Betriebsbereiches kann vermieden werden. Diese Kopplung der Benutzung von gemessenen Realdaten und Modellwissen ist ebenfalls ein besonderer Vorteil des hier beschriebenen Verfahrens. Fig. 8 shows the results of the multivariable control with model knowledge. The unfavorable behavior when changing the operating area can be avoided. This coupling of the use of measured real data and model knowledge is also a particular advantage of the method described here.

Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. 9 zeigt die sich ergebende räumlich zeitliche Stauausbreitung. Das Segment 0 befindet sich kurz nach dem AK Neufahrn, das Segment 30 kurz vor dem AK München Nord. In den Höhenlinien sind die Schaltvorgänge deutlich erkennbar. In der Regel gibt es keinen Schaltplan, dessen Wirkung genau dem aktuellen Sollwert entspricht. Aus diesem Grund schaltet der Umleitungsregler zwischen zwei Schaltplänen automatisch hin und her, um im Mittel den Sollwert einzustellen.Error! Reference source not found. 9 shows the resulting spatial spreading of traffic jams. Segment 0 is located shortly after the AK Neufahrn, segment 30 just before the AK München Nord. In the contour lines are the switching operations are clearly recognizable. As a rule, there is no circuit diagram whose Effect corresponds exactly to the current setpoint. For this reason, the Forwarding regulator automatically switches back and forth between two circuit diagrams to average set the setpoint.

Zusammenfassung und AusblickSummary and Outlook

Am Beispiel einer Netzbeeinflussung konnte gezeigt werden, daß die Erweiterung der Basisarchitektur die Implementierung einfacher aber wirkungsvoller Steuerungsver­ fahren erlaubt.Using network control as an example, it was shown that the extension of the Basic architecture the implementation of simple but effective control ver driving allowed.

Das beschriebene Netzsteuerungsverfahren basiert aus Sicht des Steuerungsmodells auf einfachen heuristischen Ansätzen, mit denen die Nutzer bezogene Zielfunktion der kürzest möglichen individuellen Reisezeit optimiert wird. Das Steuerungsverfahren benötigt weder eine Schätzung der Kordonmatrix, noch eine Annahme von Befolgungsraten, noch Querschnitt bezogene Prognosen des Verkehrsflusses, noch eine räumlich-zeitliche Prognose des Verkehrsflusses. Trotzdem, oder gerade deshalb, weil vielfach Fehlerquellen ausgeschlossen werden, werden gute Ergebnisse erzielt.The described network control method is based on the control model on simple heuristic approaches with which the user-related objective function of the shortest possible individual travel time is optimized. The control process requires neither an estimate of the cordon matrix nor an assumption of Compliance rates, still cross-sectional forecasts of traffic flow, still  a spatial-temporal forecast of the traffic flow. Anyway, or because of that, because error sources are often excluded, good results are achieved.

Das als Beobachter des aktuellen Verkehrszustandes verwendete Kalman Filter kann gegebenenfalls durch andere Verkehrsmodelle ersetzt werden. Das Steuerungsmodell kann von Modellwissen unterstützt werden. In Zukunft etwa verfügbare Kordonmatrizen können so zum Beispiel berücksichtigt werden. Im Regler wurden bereits mehrere Ansätze demonstriert; natürlich können auch hier weitere Ansätze, zum Beispiel für ein individuelles Steuerungsverfahren, verwendet werden. Aufgrund der zugrundeliegenden Basisarchitektur liegt ein modulares Steuerungsverfahren vor, dessen Module weitgehend voneinander unabhängig sind. The Kalman filter used as an observer of the current traffic condition can if necessary, be replaced by other traffic models. The control model can be supported by model knowledge. Available cordon matrices in the future can be taken into account, for example. There were already several in the controller Approaches demonstrated; Of course, other approaches can also be used here, for example for a individual control method can be used. Because of the underlying The basic architecture is a modular control process, whose modules are largely independent of each other.  

Literaturliterature

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Claims (13)

1. Verfahren zur Ermittlung von Stelleingriffen bei Alternativroutensteuerungen auf Straßennetzen, wobei mittels ortsfester Detektoren lokale Erfassungsquerschnitte gebildet, verkehrsbezogene Meßwerte erfaßt und zur Ermittlung von Verkehrsinformation bearbeitet werden, aus diesen in wenigstens einem komplexen Verfahren der Stelleingriff abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Daten in einem Bearbeitungsschritt nichtstatische Sollwerte für beobachtbare Verkehrsgrößen, insbesondere meßbare Verkehrsgrößen ermittelt werden, aus denen in wenigstens einem weiteren Bearbeitungsschritt unter Nutzung der beobachteten Verkehrsgrößen der Stelleingriff ermittelt wird.1. Method for determining control interventions in alternative route controls on road networks, local detection cross-sections being formed by means of stationary detectors, traffic-related measured values being recorded and processed for determining traffic information, the control intervention being derived from this in at least one complex method, characterized in that from the data In one processing step, non-static target values for observable traffic variables, in particular measurable traffic variables, are determined, from which the intervention is determined in at least one further processing step using the observed traffic variables. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Straßennetz in Alternativroutenpaare eingeteilt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the road network in Alternative route pairs is divided. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Hauptroute eines Routentupels in einem Bearbeitungsverfahren ein Sollwert für die primäre Wirkung, insbesondere den Verkehrsfluß der Alternativroutensteuerung ermittelt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that for the main route one Route tuples in a machining process a target value for the primary effect, in particular the traffic flow of the alternative route control is determined. 4. Verfahren nach Anspruch 3. Dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Sollwertes Bewertungskriterien wie zum Beispiel Reisezeiten und/oder Staulängen und/oder Emissionen auf den Alternativrouten in Beziehung gesetzt werden.4. The method according to claim 3. characterized in that for determining the Setpoint evaluation criteria such as travel times and / or traffic jam lengths and / or emissions on the alternative routes are related. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewertungskriterien mittels eines Verkehrsflußmodells geschätzt werden, dessen Zustandsvariablen min­ destens die Geschwindigkeit, die Dichte, die Verkehrsflüsse und die Abbiegeraten an Entscheidungspunkten sind.5. The method according to claim 4, characterized in that the evaluation criteria are estimated using a traffic flow model, the state variables of which are min the speed, density, traffic flows and turn rates Decision points are. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verkehrsflußmodell unter Anwendung eines um die Abbiegeraten erweiterten Korrekturverfahrens, insbesondere nach Wiener und Kalman, anhand von Meßwerten korrigiert werden.6. The method according to claim 5, characterized in that the traffic flow model using a correction procedure expanded to include the turn rates, especially according to Wiener and Kalman, can be corrected on the basis of measured values. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Straßennetz in längenbehaftete Segmente und virtuelle Segmente an Knoten eingeteilt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the road network in length segments and virtual segments are divided at nodes. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich der Bewertungskriterien auf den Routenpaaren durch einen Regler durchgeführt wird, wobei die Wirkungskriterium der Hauptroute und der Alternativrouten als Sollwert, beziehungsweise Istwert verwendet werden.8. The method according to claim 7, characterized in that the comparison of the Evaluation criteria on the route pairs is carried out by a controller, whereby the impact criterion of the main route and the alternative routes as setpoint, or actual value can be used. 9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungskriterien im Sinne eines Nutzeroptimums verwendet werden, um hohe Akzeptanzraten zu erhalten.9. The method according to claim 8, characterized in that the evaluation criteria in In order to achieve a high level of acceptance, the user needs to be used in the best possible way. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Sollwerten für beobachtete Verkehrsgrößen und den tatsächlich beobachteten Verkehrsgrößen mittels eines Reglers, insbesondere unter Nutzung von Ansätzen der linearen und nicht linearen Regelungstechnik der Schaltplan ermittelt wird.10. The method according to claim 9, characterized in that from the target values for observed traffic quantities and the actually observed traffic quantities by means of of a controller, especially using linear and non-linear approaches Control technology the circuit diagram is determined. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das in Anspruch 10 beschriebene komplexe Verfahren der Realdatennutzung von mindestens einem weiteren Verfahren unter Nutzung von Modellwissen zur Verbesserung unterstützt wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that in claim 10 complex method of real data use described by at least one other Processes using model knowledge for improvement is supported.   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für die Alternativroutentupel Schaltpläne gebildet werden, die sich dadurch auszeichnen unterschiedliche Wirkungen in Form von umgeleiteten Fahrzeugen zu besitzen.12. The method according to claim 11, characterized in that for the Alternative route tuple circuit diagrams are formed, which are characterized by this to have different effects in the form of diverted vehicles. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielpläne entsprechend ihrer Wirkung geordnet werden.13. The method according to claim 12, characterized in that the target plans accordingly their effects are ordered.
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