DE19937894B4

DE19937894B4 - Verfahren zur Bewertung und Verfahren zur Optimierung von Verkehrsstörungserkennungsverfahren

Info

Publication number: DE19937894B4
Application number: DE1999137894
Authority: DE
Inventors: Marcus Hoops; Ronald Kates; Hartmut Keller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-08-15
Filing date: 1999-08-15
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2019-08-16
Also published as: DE19937894A1

Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators für Verkehrsstörungserkennungsverfahren, die zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnen, die zum Steuern von Vorrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind, mit den Schritten: Definieren von zeitabhängigen Verkehrsstörungsereignissen auf Basis der zeitabhängigen Schaltzustände, und Ermitteln eines Güteindikators durch Vergleichen der definierten Verkehrsstörungsereignisse mit den Schaltereignissen. Weiterhin schafft die Erfindung Verfahren zur Bewertung und Verfahren zur Optimierung von Verkehrsstörungserkennungsverfahren, welche den mit dem oben beschriebenen Verfahren ermittelten Güteindikator verwenden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Verkehrsstörungserkennungsverfahren und insbesondere die Bewertung und Optimierung von derartigen Verfahren.
Derartige Verkehrsstörungserkennungsverfahren berücksichtigen durch Verarbeitung lokal gemessener Daten eine verbesserte automatische Störungserkennung die räumliche und zeitliche Entwicklung des Verkehrsflusses und setzen die dadurch gewonnenen Kenntnisse in Form von Steueralgorithmen für Streckenbeeinflussungsanlagen, Wechselwegweisungsanlagen, automatische Erzeugung von Verkehrsfunkmeldungen und dergleichen um. Verkehrsstörungserkennungsverfahren, die ihre Vorhersagen auf die räumliche Entwicklung stützen, werden auch als Detektionsverfahren bezeichnet; Verkehrsstörungserkennungsverfahren, die ihre Vorhersagen auf die zeitliche Entwicklung stützen, werden als Prognoseverfahren bezeichnet.
Insbesondere verwenden Verkehrsstörungserkennungsverfahren Meßdaten, die von einer oder mehreren Meßstationen, die beispielsweise auf Induktionsschleifen, Videokameras, Infrarotdetektoren und dergleichen zugreifen, zur Verfügung gestellt werden. Diese Meßdaten können beispielsweise in Form von zeitlich gemittelten Geschwindigkeiten, zeitlich gemittelten Verkehrsdichten, Zählraten der Fahrzeuge und dergleichen vorliegen. Verkehrsstörungserkennungsverfahren ermitteln aus diesen Daten Schaltzustände, durch die beispielsweise Streckenbeeinflussungsanlagen so angesteuert werden, daß die durch das Verfahren beabsichtigten Schaltwünsche, beispielsweise Geschwindigkeitsbeschränkungen, angezeigt oder für die Anzeige berücksichtigt werden.
Die verschiedenen Verkehrsstörungserkennungsverfahren unterscheiden sich hierbei in der Methode, wie der Verkehrsablauf nachgebildet wird und/oder welche grundsätzlichen Eigenschaften dem Verkehr unterstellt werden. Sowohl das Modell des Verkehrsverlaufs als auch die grundsätzlichen Eigenschaften werden sehr stark von den örtlichen Begebenhei ten, unter denen das Verkehrsstörungserkennungsverfahren implementiert ist, beeinflußt. Demnach führen verschiedene Verfahren in gleichen Einsatzgebieten oder das gleiche Verfahren in verschiedenen Einsatzgebieten häufig zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen, so daß eine Bewertung dieser verschiedenen Verkehrsstörungserkennungsverfahren im Hinblick auf eine Gesamteffektivität von Streckenbeeinflussungsanlagen, von Wechselwegweisungsanlagen, einer automatischen Erzeugung von Verkehrsfunkmeldungen und dergleichen von höchster Wichtigkeit ist.
Stand der Technik
Eine derartige Bewertung wurde bisher allerdings nur basierend auf Erfahrungswerten einzelner Spezialisten auf dem Gebiet der Verkehrsstörungserkennungsverfahren durchgeführt. Eine systematische Untersuchung verschiedener Verfahren für gleiche Einsatzgebiete oder gleicher Verfahren für verschiedene Einsatzgebiete ist bisher nicht möglich. Als Konsequenz hieraus ergibt sich, daß die Gesamteffektivität von Streckenbeeinflussungsanlagen, von Wechselwegweisungsanlagen, einer automatischen Erzeugung von Verkehrsfunkmeldungen und dergleichen sehr viel geringer ist, als dies theoretisch durch optimale Anpassung eines oder mehrerer Verfahren an die speziellen Begebenheiten möglich wäre.
In der DE 197 54 483 A1 wird ein Verfahren zur Vervollständigung und/oder Verifizierung von den Zustand eines Verkehrsnetzes betreffenden Daten beschrieben, bei welchem Zustände und/oder Messdaten des Verkehrsnetzes zu vergangenen Zeitpunkten betreffende statistische Daten einer historischen Datenbank verwendet werden. Damit wird eine Optimierung der Generierung einer Verkehrsmeldung betreffend einen aktuellen oder einen zukünftigen Zustand des Verkehrsnetzes erreicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zu schaffen, das eine automatische Bewertung und Optimierung von Verkehrsstörungserkennungsverfahren ermöglicht.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators für Verkehrsstörungserkennungsverfahren, die zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnen, die zum Steuern von Vorrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind, mit den Schritten: Definieren von zeitabhängigen Verkehrsstörungsereignissen auf Basis der zeitabhängigen Meßdaten, Definieren von zeitabhängigen Schaltereignissen auf Basis der zeitabhängigen Schaltzustände, und Ermitteln eines Güteindika tors durch Vergleichen der definierten Verkehrsstörungsereignisse mit den Schaltereignissen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden demnach die Meßdaten in Verkehrsstörungsereignisse umgesetzt; die von dem Verkehrsstörungserkennungsverfahren übernommenen Schaltzustände werden in Schaltereignisse umgesetzt. Auf Basis der nachgewiesenen Verkehrsstörungsereignisse und der durch das Verkehrsstörungserkennungsverfahren angewiesenen Schaltzustände für die Verkehrsbeeinflussungvorrichtung kann schließlich über den Güteindikator ein Maß angegeben werden, wie gut die Zuordnung eines Schaltzustandes durch das Verkehrsstörungserkennungsverfahren ist.
Dadurch daß durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Güteindikator automatisch ermittelt werden kann, lassen sich über diesen Güteindikator verschiedene Verkehrsstörungserkennungsverfahren objektiv miteinander vergleichen oder die optimalen Arbeitspunkte der einzelnen Verkehrsstörungserkennungsverfahren objektiv ermitteln. Auf diese Weise ist es möglich, für den jeweiligen Einsatzbereich das optimale Verfahren zu verwenden, wodurch die Gesamteffektivität von Streckenbeeinflussungsanlagen, von Wechselwegweisungsanlagen, einer automatischen Erzeugung von Verkehrsfunkmeldungen und dergleichen erheblich gesteigert werden kann.
Darüber hinaus kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Güteindikator für ein Verkehrsstörungserkennungsverfahren, unabhängig davon ob es sich um ein Detektionsverfahren oder ein Prognoseverfahren handelt, ermittelt werden.
Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zum Definieren der zeitabhängigen Verkehrsstörungsereignisse ein Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium ausgewählt werden, und ein Verkehrsstörungsereignis kann dann definiert werden, wenn zeitlich aufeinander folgende Meßdaten das Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium über- oder unterschreiten. Diese Weiterbildung erlaubt auf einfache und somit kostengünstige Weise eine Zuordnung der Meßdaten zu den Verkehrsstörungsereignissen.
Gemäß einer ersten Alternative kann hierzu als Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium ein Geschwindigkeitswert verwendet werden, und ein Verkehrsstörungsereignis definiert werden, wenn die zeitlich aufeinander folgenden Meßdaten den Geschwindigkeitswert unterschreiten, also ein Geschwindigkeitseinbruch stattfindet.
Vorteilhafterweise kann als Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium zusätzlich ein weiterer Geschwindigkeitswert, der größer als der zuvor genannte Geschwindigkeitswert ist, verwendet werden, und ein neues Verkehrsstörungsereignis nur dann definiert werden, wenn die zeitlich aufeinander folgenden Meßdaten sowohl den Geschwindigkeitswert als auch den weiteren Geschwindigkeitswert unterschreiten. Durch diese Maßnahme kann vermieden werden, daß Meßdaten, die um den zuvor genannten Geschwindigkeitswert fluktuieren, weitere Verkehrsstörungsereignisse signalisieren, obwohl das zuerst detektierte Verkehrsstörungsereignis noch andauert.
Entsprechend einer zweiten Alternative kann als Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium ein Dichtewert verwendet werden, und ein Verkehrsstörungsereignis definiert werden, wenn zeitlich aufeinander folgende Meßdaten den Dichtewert überschreiten. Zur Vermeidung einer falschen Definition von Verkehrsstörungsereignissen aufgrund einer Fluktuation der Meßdaten um diesen Dichtewert kann auch hier ein weiterer Dichtewert, der kleiner als der besagte Dichtewert ist, verwendet werden, und ein Verkehrsstörungsereignis nur dann definiert werden, wenn die zeitlich aufeinander folgenden Meßdaten sowohl den weiteren Dichtewert als auch den Dichtewert überschreiten.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung aller zuvor beschriebener Verfahren kann zum Definieren der zeitabhängigen Schaltereignisse ein Schaltereignisschwellwertkriterium ausgewählt werden, und ein Schaltereignis definiert werden, wenn eine Änderung zeitlich aufeinander folgender Schaltzustände vorliegt, wobei das Schaltereignisschwellwertkriterium über- oder unterschritten oder angenommen wird. Diese Weiterbildung erlaubt es, analog zur Verwendung des Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium, auf einfache und somit kostengünstige Weise eine Zuordnung der von dem Verkehrsstörungserkennungsverfahren erzeugten Schaltzuständen zu den Schaltereignissen zu realisieren.
Zweckmäßiger- und vorteilhafterweise läßt sich als Schaltereignisschwellwertkriterium eine Alarmstufe verwenden, und ein Schaltereignis dann definieren, wenn der Schaltzustand der Alarmstufe entspricht. Dieses Schwellwertkriterium eignet sich insbesondere bei Verkehrsstörungserkennungsverfahren für Verkehrsbeeinflussungsvorrichtungen, die verschiedene Schaltzustände, die ihrerseits verschiedenen Schaltanforderungen entsprechen, vorsehen. Für Verkehrsstörungserkennungsverfahren, die nur Verkehrsbeeinflussungsvorrichtungen mit zwei Schaltzuständen, also beispielsweise AN/AUS, steuern, entspricht das Schaltereignisschwellwertkriterium der einzigen Alarmstufe, also dem Schaltzustand AN.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Schaltereignisschwellwertkriterium so ausgelegt sein, daß ein Schaltereignis nur dann definiert wird, wenn sich der Schaltzustand gegenüber dem vorherigen Schaltzustand erhöht hat. Diese Maßnahme eignet sich insbesondere wenn die den Schaltzuständen zugeordneten Alarmstufen ordinal sind, also eine Alarmstufe alle niedrigeren Alarmstufen einschließt. Vorliegend sind die Alarmstufen so definiert, daß niedrige Werte für eine Alarmstufe weniger restriktive Maßnahmen (also beispielsweise Geschwindigkeitsbeschränkungen) implizieren als höhere Werte. (Diese Festlegung ist selbstverständlich willkürlich.)
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der zuvor beschriebenen Verfahren können, falls von einem Verkehrsstörungserkennungsverfahren qualitative nicht ordinale Schaltzustände ausgegeben werden, wie beispielsweise die Schaltzustände ”Staudetektion”, ”kritische Geschwindigkeit”, ”Einwandernder Stau”, ”Verdichtung beendet” oder dergleichen, diese qualitativen Schaltzustände vor dem Definieren der zeitabhängigen Schaltereignisse in ordinale Schaltzustände transformiert werden.
In Abhängigkeit von den zu überprüfenden Verkehrsstörungserkennungsverfahren ist es oftmals zweckmäßig, daß nur binäre oder in binäre transformierte Schaltzustände, wie beispielsweise im letzten Absatz beschrieben, verarbeitet werden.
Entsprechend einer ersten Alternative kann der Güteindikator durch eine Erkennungsrate definiert sein.
Eine Möglichkeit einer Definition einer Erkennungsrate ist:
N(Treffer) die Häufigkeit der Treffer ist und ein Treffer vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_vor vor einem Verkehrsstörungsereignis ein Schaltereignis aufgetreten ist, und N(Verkehrsstörungsereignis) die Häufigkeit der definierten Verkehrsstörungsereignisse ist.
Zweckmäßigerweise kann die Erkennungsrate auch definiert werden als:
N_gew(Treffer) eine gewichtete Häufigkeit der Treffer ist und ein Treffer vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_vor vor einem Verkehrsstörungsereignis ein Schaltereignis aufgetreten ist, und N_gew(Verkehrsstörungsereignisse) eine gewichtete Häufigkeit der definierten Verkehrsstörungsereignisse ist. Diese Definition eignet sich insbesondere, wenn Meßwerte, die zu stark verschiedenen Bedingungen, beispielsweise am Tag bei hohem Verkehrsaufkommen oder in der Nacht bei geringem Verkehrsaufkommen ermittelt worden sind, eingesetzt werden sollen. Durch diese Erkennungsfunktion kann somit eine der Bedingung angepaßte Wichtung der entsprechenden Meßwerte vorgenommen werden.
Gemäß einer zweiten Alternative kann der Güteindikator durch eine Fehlalarmrate definiert sein.
Die Fehlalarmrate kann vorteilhafterweise definiert sein durch:
N(Treffer) die Häufigkeit der Treffer ist und ein Treffer vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_nach nach einem Schaltereignis ein Verkehrsstörungsereignis aufgetreten ist, und N(Schaltereignisse) die Häufigkeit der Schaltereignisse ist.
Analog zur Fehlerrate kann auch eine gewichtete Fehlalarmrate als Güteindikator definiert werden:
N_gew(Treffer) eine gewichtete Häufigkeit der Treffer ist und ein Treffer vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_nach nach einem Schaltereignis ein Verkehrsstörungsereignis aufgetreten ist, und N_gew(Schaltereignisse) eine gewichtete Häufigkeit der Schaltereignisse ist. Wie im Fall der gewichteten Erkennungsrate läßt sich auch die gewichtete Fehlalarmrate vorteilhaft einsetzen, wenn die Schaftzustände aus sehr verschiedenen Meßbedingungen resultieren.
Entsprechend einer dritten und besonders vorteilhaften Alternative kann der Güteindikator durch eine von einer Erkennungsrate und einer Fehlalarmrate abhängige Kosten-Nutzen-Funktion definiert sein. Da im Fall der Kosten-Nutzen-Funktion sowohl Erkennungsrate als auch Fehlalarmrate berücksichtigt sind, sind die mit dieser Funktion ermittelten Güteindikatoren von hoher Qualität.
Unter Verwendung der oben dargelegten Definitionen für die Erkennungsrate und die Fehlalarmrate kann die Kosten-Nutzen-Funktion definiert werden durch: KNF = –k1N(NichtTreffer) – k2N(Fehlalarme) + n1N(Treffer), wobei N(NichtTreffer) = [1 – ER]·N(Verkehrsstörungsereignisse) die Häufigkeit der NichtTreffer ist und ein NichtTreffer vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_vor vor einem Verkehrsstörungsereignis kein Schaltereignis aufgetreten ist,
N(Fehlalarme) = FAR·N(Schaltereignisse) die Häufigkeit der Fehlalarme ist und ein Fehlalarm vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_nach nach einem Schaltereignis kein Verkehrsstörungsereignis aufgetreten ist,
N(Treffer) = ER·N(Verkehrstörungsereignisse) die Häufigkeit der Treffer ist und ein Treffer vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_nach nach einem Schaltereignis ein Verkehrsstörungsereignis aufgetreten ist,
k₁ die Kosten eines NichtTreffers sind, k₂ die Kosten eines Fehlalarms sind, und n₁ der Nutzen eines Treffers ist.
Entsprechend einer anderen bevorzugten Weiterbildung aller oben beschriebener Verfahren können die zeitabhängigen Verkehrsstörungsereignisse Primärereignisse, die auf Basis der zeitabhängigen Meßdaten definiert werden, und Sekundärereignisse, die aufgrund von Sekundärinformation definiert werden, umfassen. Es werden demnach auch die Verkehrsstörungsereignisse, die keinen Niederschlag in den Meßdaten gefunden und damit zu Primärereignissen geführt haben, berücksichtigt. Durch Berücksichtigung dieser Sekundärinformation wird die Menge der tatsächlich eingetretenen Verkehrsstörungsereignisse, die zu Schaltzuständen hätten führen müssen, genauer bestimmt, was insgesamt zu einer verbesserten Bestimmung des Güteindikators führt.
Die angesprochene Sekundärinformation kann beispielsweise registrierte Unfälle und/oder registrierte Baustellen und/oder dergleichen umfassen.
Falls das erfindungsgemäße Verfahren mit Sekundärinformation unter Verwendung einer Erkennungsrate und/oder Fehlalarmrate, wie sie oben definiert worden sind, durchgeführt wird, ist es vorteilhaft die zur Verarbeitung der Primärereignisse verwendeten Zeitintervalle ΔT p / vor und ΔT p / nach so einzustellen, daß sie sich von den Zeitintervallen ΔT s / vor und ΔT s / nach zur Verarbeitung der Sekundärereignisse unterscheiden. Da in der Regel die durch Meßvor richtungen erfaßten Meßdaten eine genauere Zeitinformation beinhalten als registrierte Ereignisse, kann durch diese Maßnahme die Ungenauigkeit in der Zeiterfassung bei der Sekundärinformation berücksichtigt werden.
Für den Fall, daß ein Teil der Meßdaten unvollständig und/oder fehlerhaft sind, können fehlende Meßwerte und/oder fehlerhafte Meßwerte, d. h. Fehler 1. Art, und nicht plausible Meßwerte, d. h. Fehler 2. Art, aus den fehlerfreien Meßdaten rekonstruiert werden.
Durch die oben beschriebenen Verfahren lassen sich für ein vorgegebenes Verkehrsstörungserkennungsverfahren nunmehr verschiedene Güteindikatoren berechnen, die eine Bewertung und Optimierung von Verkehrsstörungserkennungsverfahren ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird deshalb außerdem ein Verfahren zum Bewerten von Verkehrsstörungserkennungsverfahren geschaffen, wobei die Verkehrsstörungserkennungsverfahren zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnen, die zum Steuern von Einrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind. Dieses Verfahren umfaßt die Schritte: Durchführen eines der zuvor beschriebenen Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators, und Vergleichen des Güteindikators mit einem vorgegebenen Güteindikator.
Hierbei kann der vorgegebene Güteindikator aus einer Durchführung eines entsprechenden der zuvor beschriebenen Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators erhalten werden. Einerseits kann auf diese Weise die Güte zweier verschiedener Verfahren einander gegenüber gestellt werden. Andererseits kann auch die Güte desselben Verfahrens mit verschiedenen Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterien und/oder Schaltereignisschwellwertkriterien miteinander verglichen werden.
Entsprechend einer anderen Weiterbildung kann der vorgegebene Güteindikator einen Referenzgüteindikator darstellen, der aus der Durchführung eines zur Ermittlung eines Güteindikators, wie beispielsweise oben stehend beschrieben worden ist, für ein entsprechendes Referenzverkehrsstörungserkennungsverfahren erhalten worden ist.
Bei Verwendung einer Erkennungsrate als Güteindikator in einem der zuvor beschriebenen Verfahren zum Bewerten von Verkehrsstörungserkennungsverfahren ist die Güte des zu bewertenden Verkehrsstörungserkennungsverfahrens besser als die vorgegebene Güte, wenn die Erkennungsrate größer als die vorgegebene Erkennungsrate ist.
Falls eine Fehlalarmrate als Güteindikator in einem der zuvor beschriebenen Verfahren zum Bewerten von Verkehrsstörungserkennungsverfahren verwendet wird, ist die Güte des zu bewertenden Verkehrsstörungserkennungsverfahrens besser als die vorgegebene Güte, wenn die Fehlalarmrate kleiner als die vorgegebene Fehlalarmrate ist.
Wenn eine Kosten-Nutzen-Funktion als Güteindikator in einem der zuvor beschriebenen Verfahren zum Bewerten von Verkehrsstörungserkennungsverfahren eingesetzt wird, ist die Güte des zu bewertenden Verkehrsstörungserkennungsverfahrens besser als die vorgegebene Güte, wenn die Kosten-Nutzen-Funktion größer als die vorgegebene Kosten-Nutzen-Funktion ist.
Neben dem Vergleich zweier verschiedener Verkehrsstörungserkennungsverfahren kann mit Hilfe des Güteindikators auch ein einziges Verkehrsstörungserkennungsverfahren genau analysiert und bewertet und insbesondere der optimale Einsatzbereich für dieses Verkehrsstörungserkennungsverfahren ermittelt werden.
Der optimale Einsatzbereich kann hierbei in bezug auf das Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium, also Geschwindigkeitseinbrüche, ermittelt werden.
Hierzu wird ein Verfahren zum Bewerten eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens geschaffen, wobei das Verkehrsstörungserkennungsverfahren zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnet, die zum Steuern von Einrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind, mit den Schritten: mehrfaches Durchführen eines der oben stehend beschriebenen Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators für verschiedene Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterien, und Ermitteln eines optimalen Güteindikators aus der Mehrzahl der durch die verschiedenen Durchführungen erhaltenen Güteindikatoren, wobei das Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium, für das der optimale Güteindikator erhalten worden ist, den optimalen Arbeitsbereich des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens in bezug auf Geschwindigkeitseinbrüche darstellt.
Der optimale Einsatzbereich kann auch in bezug auf das Schaltereignisschwellwertkriterium, also die durch das Verkehrsstörungserkennungsverfahren realisierbaren Alarmzustände, ermittelt werden.
Hierfür eignet sich ein Verfahren zum Bewerten eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens, das zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnet, die zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnen, die zum Steuern von Einrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind, mit den Schritten: mehrfaches Durchführen eines der oben stehend beschriebenen Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators für verschiedene Schaltereignisschwellwertkriterien, und Ermitteln eines optimalen Güteindikators aus der Mehrzahl der durch die verschiedenen Durchführungen erhaltenen Güteindikatoren, wobei das Schaltereignisschwellwertkriterium, für das der optimale Güteindikator erhalten worden ist, den optimalen Arbeitspunkt des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens in bezug auf durch das Verkehrsstörungserkennungsverfahren realisierbare Alarmzustände darstellt.
Darüber hinaus läßt sich der optimale Einsatzbereich auch in bezug auf das Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium und Schaltereignisschwellwertkriterium bestimmen.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Bewerten eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens geschaffen, wobei das Verkehrsstörungserkennungsverfahren zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnet, die zum Steuern von Einrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind, mit den Schritten: mehrfaches Durchführen eines der oben stehend beschriebenen Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators für verschiedene Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterien bei jeweils festgehaltenem Schaltereignisschwellwertkriterium, mehrfaches Durchführen eines der oben stehend beschriebenen Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators für verschiedene Schaltereignisschwellwertkriterien bei jeweils festgehaltenem Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriteri um, und Ermitteln eines optimalen Güteindikators aus der Mehrzahl der durch die verschiedenen Durchführungen erhaltenen Güteindikatoren, wobei der Punkt, für den der optimale Güteindikator erhalten worden ist, eine Optimierung des Arbeitsbereichs des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens in bezug auf Geschwindigkeitseinbrüche und des Arbeitspunkts des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens in bezug auf durch das Verkehrsstörungserkennungsverfahren realisierbare Alarmzustände darstellt.
Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung der zuvor beschriebenen Verfahren zur Bewertung eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens kann an die für ein festgehaltenes Schaltereignisschwellwertkriterium oder an die für ein festgehaltenes Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium gegebenen Güteindikatoren eine Gütefunktion, beispielsweise durch Interpolation, angepaßt werden, und die Ermittlung des optimalen Güteindikators für das festgehaltene Schaltereignisschwellwertkriterium oder das festgehaltene Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium entlang dieser Gütefunktion ermittelt werden. Da durch diese Maßnahme eine kontinuierliche Gütefunktion erhalten wird, kann die Bestimmung der optimalen Einsatzbereiche genauer durchgeführt werden.
In den zuvor beschriebenen Verfahren zum Bewerten eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens hat sich als Güteindikator die zuvor beschriebene Kosten-Nutzen-Funktion als vorteilhaft erwiesen.
Die oben beschriebenen Verfahren zum Bewerten eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens lassen sie darüber hinaus zur Optimierung des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens einsetzen.
Hierzu wird ein Verfahren zur Optimierung eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens geschaffen, wobei das Verkehrsstörungserkennungsverfahren zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnet, die zum Steuern von Einrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind, mit den Schritten: Bestimmen des optimalen Arbeitspunkts des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens in bezug auf durch das Verkehrsstörungserkennungsverfahren realisierbare Alarmzustände und/oder des optimalen Arbeitsbereichs des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens in bezug auf Geschwindigkeitseinbrüche mit einem der zuvor beschriebenen Verfahren zum Bewerten eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens, und Einstellen der Regelgrößen des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens, so daß der optimale Güteindikator durch das Verkehrsstörungserkennungsverfahren reproduziert wird.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Ermittlung und Definition verschiedener Güteindikatoren dazu eingesetzt werden, um ein Maß für die Wirksamkeit einer Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung, die durch ein Verkehrsstörungserkennungsverfahren gesteuert ist, das zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnet, die zum Steuern der Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung vorgesehen sind, zu bestimmen.
Ein Verfahren hierfür zeichnet sich aus durch die Schritte: Erfassen von Meßdaten und Zuordnen der Meßdaten zu Schaltzuständen im geschlossenen Regelkreis, Erfassen von Meßdaten und Zuordnen der Meßdaten zu Schaltzuständen im offenen Regelkreis, Durchführen eines der oben beschriebenen Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators für die Meßdaten und Schaltzustände aus dem geschlossenen Regelkreis, so daß ein Güteindikator für den geschlossenen Regelkreis erhalten wird, Durchführen dieses Verfahrens zur Ermittlung eines Güteindikators für die Meßdaten und Schaltzustände aus dem offenen Regelkreis, so daß ein Güteindikator für den offenen Regelkreis erhalten wird, und Ermitteln eines Maßes der Wirksamkeit der Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung durch statistische Auswertung des Güteindikators für den geschlossenen Regelkreis und des Güteindikators für den offenen Regelkreis.
Vorteilhafterweise kann das Maß unter Verwendung einer Fehlalarmrate als Güteindikator durch einen t-Test ermittelt werden, wobei der Test bezüglich folgender Hypothesen:

H⁰:: Die Steuerung der Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung hat keine Wirkung im Hinblick auf die Vermeidung von Geschwindigkeitseinbrüchen
H^A:: Die Steuerung der Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung hat eine Wirkung im Hinblick auf die Vermeidung von Geschwindigkeitseinbrüchen

b₁: = N(Schaltereignisse_offen),
b₂: = N(Schaltereignisse_geschlossen),
b₃: = b₁ + b₂,
c₁: = N(Fehlalarme_offen),
c₂: = N(Fehlalarme_geschlossen),
c₃: = c₁ + c₂,
d₁: = b₁ – c₁,
d₂: = b₂ – c₂, und
d₃: = d₁ + d₂

^A

Die Fehlalarmrate FAR ist hierbei t implizit über die oben gegebenen Formeln in den c_i und d_i enthalten.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Darstellung der Gütefunktionen, die mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für ein Verkehrsstörungserkennungsverfahren P2 erhalten worden sind;
2 eine Darstellung der Gütefunktionen, die mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für ein Verkehrsstörungserkennungsverfahren D1 erhalten worden sind;
3 eine Darstellung der Gütefunktionen, die mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für ein Verkehrsstörungserkennungsverfahren D2 erhalten worden sind; und
4 eine Darstellung der Gütefunktionen für die Verkehrsstörungserkennungsverfahren D1 und D2.
Zunächst werden die Grundlagen des Verfahrens zur Ermittlung eines Güteindikators für Verkehrsstörungserkennungsverfahren beschrieben.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu untersuchenden Verkehrsstörungserkennungsverfahren sind von der Art, daß sie zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnen. Die Schaltzustände sind derart ausgelegt, daß sie zum Steuern von Vorrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses geeignet sind.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zeitabhängige Verkehrsstörungsereignisse auf Basis der zeitabhängigen Meßdaten definiert. Im zweiten Schritt werden zeitabhängige Schaltereignisse auf Basis der zeitabhängigen Schaltzustände definiert. Durch Vergleichen der Verkehrsstörungsereignisse und der Schaltereignisse wird schließlich ein Güteindikator ermittelt.
In dem Verfahren werden also zunächst die Meßdaten in Verkehrsstörungsereignisse umgesetzt; dann werden die von dem Verkehrsstörungserkennungsverfahren übernommenen Schaltzustände in Schaltereignisse umgesetzt.
Auf Basis der tatsächlich statt gefundenen Verkehrsstörungsereignisse und der durch das Verkehrsstörungserkennungsverfahren angewiesenen Schaltzustände für die Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung kann schließlich über den Güteindikator ein Maß angegeben werden, wie gut der von dem Verkehrsstörungserkennungsverfahren ermittelte Schaltzustand ist.
Dadurch daß der Güteindikator automatisch ermittelt werden kann, lassen sich über diesen Güteindikator verschiedene Verkehrsstörungserkennungsverfahren objektiv miteinander vergleichen oder die optimalen Arbeitspunkte der einzelnen Verkehrsstörungserkennungsverfahren objektiv ermitteln.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators für Verkehrsstörungserkennungsverfahren P1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Als Güteindikatoren werden in dem Verfahren die Erkennungsrate und die Fehlalarmrate verwendet.
Bei dem Verkehrsstörungserkennungsverfahren P1 sollte der Übergang des Verkehrsablaufs (ohne externe Ursache) zu einem gebundenen oder einem zähfließenden Verkehrszustand mit dem Ziel erkannt werden, rechtzeitig vor einem Geschwindigkeitseinbruch zu warnen. Dies geschieht bei dem Verkehrsstörungserkennungsverfahren P1 dadurch, daß Instabilitätsvorgänge, die zu einem solchen Geschwindigkeitseinbruch führen könnten, bereits im Entstehen als solche erkannt werden. Für das Verfahren P1 wurden Daten eines Testfelds an einer Bundesautobahn über einen Zeitraum von drei Monaten zugrunde gelegt. Die Daten für diesen Zeitraum waren vollständig. Die Kalibrierung der Meßeinrichtung war in der endgültigen Form und wurde während des Zeitraums nicht verändert (sogenannter offener Regelkreis). Das Verfahren war in der Verkehrsbeeinflussungsanlage so implementiert, daß eine Alarmmeldung keine Rückwirkung auf den Verkehr hatte.
Zunächst wird in dem Verfahren zur Ermittlung des Güteindikators zum Definieren zeitabhängiger Verkehrsstörungsereignisse ein Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium in Form eines Geschwindigkeitseinbruchs ausgewählt. Im nächsten Schritt wird für einen gegebenen Geschwindigkeitseinbruch ein Verkehrsstörungsereignis definiert, wenn zeitlich aufeinander folgende Meßdaten das Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium unterschreiten.
Dann werden die Schaltzustände in Schaltereignisse umgewandelt. Da im Verkehrsstörungserkennungsverfahren P1 nur die Schaltzustände 1 und 0 zu Verfügung stehen, wird als Schaltereignisschwellwertkriterium der Wert 1 verwendet und ein neues Ereignis definiert, wenn dieser Schaltereignisschwellwertkriterium von aufeinander folgenden Meßdaten angenommen wird, d. h. nur ein Übergang von dem Schaltzustand 0 auf den Schaltzustand 1 führt zur Definition eines Ereignisses.
Zur Ermittlung der Erkennungsrate wird zunächst die Häufigkeit der Treffer, N(Treffer), bestimmt. Ein Treffer wurde hierbei angenommen, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_vor = 10 min vor einem Verkehrsstörungsereignis ein Schaltereignis aufgetreten ist. Weiterhin ist noch die Häufigkeit der definierten Verkehrsstörungsereignisse, N(Verkehrsstörungsereignis), zu bestimmen.
Mit diesen Größen ergibt sich die Erkennungsrate und die Fehlalarmrate aus der Definition:
Zur Ermittlung der Fehlalarmrate ist analog die Häufigkeit der Treffer, N(Treffer), zu bestimmen. Elf Treffer wird hierbei angenommen, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_nach = 10 min nach einem Schaltereignis ein Verkehrsstörungsereignis aufgetreten ist.
Zur Ermittlung der Fehlalarmrate ist außerdem die Häufigkeit der Schaltereignisse N(Schaltereignisse) zu bestimmen.
Mit den so ermittelten Größen ergibt sich die Fehlalarmrate zu:
Nachdem die Erkennungsrate und die Fehlalarmrate für einen Verkehrsstörungsereignisschwellwert bestimmt worden sind, wird dieser Verkehrsstörungsereignisschwellwert verändert und es werden wiederum die Erkennungsrate und die Fehlalarmrate bestimmt.
In Tabelle 1 sind die Ergebnisse für das Verkehrsstörungserkennungsverfahren P1 dargestellt: Tabelle 1:

VSW (km/h) FAR ΔFAR ER ΔER

10 99.4% 0.3% 4.6% 2.3%

20 97.9% 0.5% 6.5% 1.9%

30 95.2% 0.7% 7.6% 1.6%

40 91.8% 1.0% 7.0% 1.3%

60 87.1% 1.2% 5.1% 0.8%

80 73.8% 1.5% 5.0% 0.3%
Wie man Tabelle 1 entnehmen kann, liefert das Verkehrsstörungserkennungsverfahren P1 eine Erkennungsrate (ER) unter 10% für alle Verkehrsstörungsereignisschwellwerte (VSW) zusammen mit einer Fehlalarmrate (FAR) von bestenfalls etwa 74%. Diese Resultate sind mit einer relativ kleinen statistischen Unschärfe behaftet (die statische Unschärfe der Fehlalarmrate ΔFAR bzw. der Erkennungsrate ΔER beziehen sich auf ein Fehlermodell für einen Bernoulliprozeß).
Im folgenden wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators für ein weiteres Verkehrsstörungserkennungsverfahren P2 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Als Güteindikatoren werden in dem Verfahren ebenfalls die Erkennungsrate und die Fehlalarmrate verwendet.
Wie bei P1 werden bei sollen P2 Instabilitätsvorgänge, die zu einem Geschwindigkeitseinbruch führen könnten, bereits im Entstehen als solche erkannt werden. Bei P2 werden solche Instabilitätsprozesse nicht explizit modelliert, sondern das Modell „lernt” den Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangskenngrößen quasi empirisch anhand der Trainingsdaten.
Im Gegensatz zu dem P1 erlaubt P2 die Verwendung von sechs Schaltzuständen, die sechs ordinalen Alarmstufen entsprechen, nämlich ”keine Meldung”, ”120 km/h”, ”100 km/h”, ”80 km/h”, ”60 km/h” und ”Stau”.
Dementsprechend wurden die Güteindikatoren nicht nur für verschiedene Verkehrsstörungsereignisschwellwerte sondern auch für verschiedene Schaltereignisschwellwerte (SSW) berechnet.
Die hierbei verwendeten Meßdaten sind mit den oben verwendeten Meßdaten identisch.

Die Ergebnisse der Ermittlung des Güteindikators sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Tabelle 2:

VSW (km/h)	SSW	FAR	Δ FAR	ER	ΔER
10	P2_Stau	94.2%	1.0%	26.0%	6.6%
10	P2_60	97.8%	0.3%	47.3%	7.5%
10	P2_80	99.0%	0.1%	62.7%	7.3%
10	P2_100	99.4%	0.1%	95.9%	3.0%
10	P2_120	99.4%	0.1%	96.4%	2.8%
20	P2_Stau	87.2%	1.4%	26.0%	4.5%
20	P2_60	94.1%	0.6%	51.0%	5.1%
20	P2_80	97.6%	0.2%	65.8%	4.9%
20	P2_100	98.6%	0.1%	95.9%	2.0%
20	P2_120	98.6%	0.1%	97.0%	1.8%
30	P2_Stau	78.7%	1.7%	24.0%	3.6%
30	P2_60	89.6%	0.7%	48.9%	4.2%
30	P2_80	95.7%	0.3%	69.5%	3.9%
30	P2_100	97.7%	0.1%	95.3%	1.8%
30	P2_120	97.7%	0.1%	97.2%	1.4%
40	P2_Stau	66.8%	1.9%	19.1%	2.8%
40	P2_60	80.8%	0.9%	49.3%	3.5%
40	P2_80	92.1%	0.4%	71.9%	3.2%
40	P2_100	95.9%	0.2%	96.5%	1.3%
40	P2_120	96.0%	0.2%	97.8%	1.0%
60	P2_Stau	51.5%	2.1%	14.9%	1.8%
60	P2_60	66.2%	1.1%	41.8%	2.5%
60	P2_80	85.7%	0.5%	70.8%	2.3%
60	P2_100	92.6%	0.2%	97.1%	0.8%
60	P2_120	92.7%	0.2%	97.9%	0.7%
80	P2_Stau	29.3%	1.9%	9.8%	0.6%
80	P2_60	39.7%	1.2%	34.9%	0.9%
80	P2_80	67.9%	0.6%	70.7%	0.9%
80	P2_100	82.7%	0.3%	98.3%	0.2%
80	P2_120	83.1%	0.3%	98.8%	0.2%

Die in Tabelle 2 dargestellten Ergebnis sind außerdem auch in 1 graphisch dargestellt. Auf der X-Achse ist die Fehlalarmrate dargestellt, auf der Y-Achse die Erkennungs rate. Punkte in der oberen linken Ecke des Diagramms bedeuten eine hohe Güte, Punkte in der rechten unteren Ecke eine geringe Güte. Die verschiedenen Schaltereignisschwellwerte sind jeweils zu einer Kurve zusammengefaßt. Jede Kurve stellt die Gütefunktion des Verfahrens in Bezug auf Geschwindigkeitseinbrüche dar.
So bedeutet zum Beispiel der dritte Punkt von unten auf der linken Kurve („Stau 80”), daß P2 mit dem Schaltereignisschwellwert 80 (in der Grafik P2_80) in bezug auf Geschwindigkeitseinbrüche unter 80 km/h eine Erkennungsrate von rund 70% bei einer Fehlalarmrate von etwa 70% hatte. Für ein Verkehrstörungserkennungsverfahren stellt dies eine hohe Güte dar. Die Güte von P2_60 in Bezug auf „Stau 60” ist mit über 40% Erkennungsrate und etwa 65% Fehlalarmrate auch als sehr hoch anzusehen.
Im folgenden wird ein Verfahren beschrieben in dem ein Maß für die Wirksamkeit einer Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung bestimmt werden kann. Die Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung wird hierbei durch ein Verkehrsstörungserkennungsverfahren P3 gesteuert, das zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnet, die zum Steuern der Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung vorgesehen sind.
Wie bei P1 werden bei dem Verkehrsstörungserkennungsverfahren P3 der Übergang des Verkehrsablaufs (ohne externe Ursache) zu einem gebundenen oder einem zähfließenden Verkehrszustand mit dem Ziel erkannt werden, rechtzeitig vor einem Geschwindigkeitseinbruch zu warnen. Dies geschieht bei dem Verkehrsstörungserkennungsverfahren P3 dadurch, daß Instabilitätsvorgänge, die zu einem solchen Geschwindigkeitseinbruch führen könnten, bereits im Entstehen als solche erkannt werden.
In dem erfindungsgemäße Verfahren werden Meßdaten im geschlossenen Regelkreis erfaßt und dann den Schaltzuständen zugeordnet. Im nächsten Schritt wird die gleiche Prozedur für einen offenen Regelkreis durchgeführt.
Für die derart erhaltenen Daten werden die Güteindikatoren, wie oben beschrieben sowohl für die Meßdaten und Schaltzustände aus dem geschlossenen Regelkreis, als auch für die Meßdaten und Schaltzustände aus dem offenen Regelkreis bestimmt.
Das Maß für die Wirksamkeit einer Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung wird unter Verwendung einer Fehlalarmrate als Güteindikator durch einen t-Test ermittelt, wobei der Test bezüglich folgender Hypothesen:

Falls die Hypothese H^A angenommen wird, kann das Maß für die Wirksamkeit als die geschätzte Anzahl der durch den geschlossenen Regelkreis verhinderten Einbrüche angesehen werden; dieses Maß berechnet sich aus:
Die Fehlalarmrate FAR ist hierbei t implizit über die oben gegebenen Formeln in den c_i und d_i enthalten.

In Tabelle 3 ist das Ergebnis für das Verkehrsstörungserkennungsverfahren P3 dargestellt. Tabelle 3:

Schaltung	N(Schaltereignisse) (P3_100)	Davon: Geschw.-Einbrüche unter 60 km/h	Geschw.-Einbruchrate (% von N)	Verhinderte Geschw.-Einbrüche
offener Regelkreis	1616	648	40,1%	0
geschlossener Regelkreis Schaltung 100 km/h	2796	813	29,9%	308

Schaltung	N(Schaltereignisse) (P3_100)	Davon: Geschw.-Einbrüche unter 30 km/h	Geschw.-Einbruchrate (als % von N)	Verhinderte Geschw.-Einbrüche
offener Regelkreis	1616	530	32.8%	0
geschlossener Regelkreis Schaltung 100 km/h	2796	670	24.0%	247

Aus Tabelle 3 geht hervor, daß die Geschwindigkeitseinbruchrate gemäß diesem Test im geschlossenen Regelkreis signifikant kleiner war als im offenen Regelkreis. In diesem Zeitraum kann man die Anzahl der durch die Schaltungen verhinderten Geschwindigkeitseinbrüche auf unter 60 km/h mit 308 schätzen. Die verhinderten Geschwindigkeitseinbrüche unter 30 km/h können demgemäß mit 247 geschätzt werden.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators für ein weiteres Verkehrsstörungserkennungsverfahren D1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Als Güteindikatoren werden in dem Verfahren ebenfalls die Erkennungsrate und die Fehlalarmrate verwendet.
Im vorliegenden Verfahren werden zusätzlich zu den in den oben dargestellten Verfahren durchgeführten Schritten Sekundärereignisse, die aufgrund von Sekundärinformation definiert werden, berücksichtigt. Vorliegend umfaßt Sekundärinformation registrierte Unfälle. Es werden demnach auch die Verkehrsstörungsereignisse, die keinen Niederschlag in den Meßdaten gefunden und damit zu Primärereignissen geführt haben, berücksichtigt.
Diese Sekundärereignisse werden nachdem Verkehrsstörungsereignisse aus den Meßdaten und dem Verkehrsstörungsereignisschwellwert ermittelt worden sind, zu der Menge der Verkehrsstörungsereignisse hinzugefügt. Aus dieser vergrößerten Menge werden schließlich die Treffer bestimmt.

In Tabelle 4 und in 2 sind die Ergebnisse dieses Verfahrens gezeigt. Tabelle 4:

VSW (km/h)	SSW	FAR	Δ FAR	ER	Δ ER
10	D1_Stau	60.9%	3.8%	67.9%	7.1%
10	D1_60	63.0%	3.6%	78.0%	6.3%
10	D1_80	75.5%	2.5%	82.1%	5.8%
10	D1_100	89.6%	0.9%	94.0%	3.6%
10	D1_120	94.2%	0.4%	98.2%	2.0%
20	D1_Stau	47.8%	3.9%	51.5%	6.0%
20	D1_60	50.5%	3.7%	60.4%	5.8%
20	D1_80	66.9%	2.7%	71.5%	5.4%
20	D1_100	86.7%	1.0%	92.6%	3.1%
20	D1_120	93.4%	0.4%	98.9%	1.3%
30	D1_Stau	40.5%	3.8%	39.3%	4.8%
30	D1_60	43.1%	3.7%	48.0%	4.9%
30	D1_80	60.9%	2.8%	64.8%	4.7%
30	D1_100	83.9%	1.1%	92.3%	2.6%
30	D1_120	92.7%	0.4%	99.2%	0.9%
40	D1_Stau	34.8%	3.7%	31.6%	4.0%
40	D1_60	37.6%	3.6%	40.3%	4.2%
40	D1_80	54.6%	2.9%	56.1%	4.2%
40	D1_100	80.0%	1.2%	92.4%	2.3%
40	D1_120	91.6%	0.4%	99.2%	0.7%
60	D1_Stau	24.3%	3.3%	21.0%	2.6%
60	D1_60	27.7%	3.3%	26.5%	2.9%
60	D1_80	40.5%	2.8%	42.4%	3.2%
60	D1_100	70.2%	1.4%	87.5%	2.2%
60	D1_120	88.8%	0.5%	98.6%	0.8%
80	D1_Stau	6.3%	1.9%	9.1%	0.7%
80	D1_60	8.7%	2.1%	10.7%	0.8%
80	D1_80	17.5%	2.2%	18.8%	1.0%
80	D1_100	44.8%	1.5%	60.7%	1.2%
80	D1_120	77.4%	0.6%	88.5%	0.8%

Die verschiedenen Kurven in 2 beziehen sich wie bisher auf Einbrüche auf den verschiedenen Geschwindigkeitsniveaus. Der Verlauf einer Kurve von oben rechts nach unten links entspricht einer Erhöhung der Schwellenwerte des Kernverfahrens. Besonders aufschlußreich sind Stellen, wo die Kurve relativ steil nach oben zeigt, wie zum Beispiel von D1_60 auf D1_Stau für Geschwindigkeitseinbrüche auf dem Niveau 30, 20 oder 10 km/h. Sie bringen zum Ausdruck, daß die entsprechende Erhöhung des Schwellenwertes gemäß der hier definierten Güte keinen Vorteil bringt.
Die Güte gemäß dieser Daten ist insgesamt sehr gut, auch in bezug auf Geschwindigkeitseinbrüche unter dem Niveau 30.
Im folgenden wird das unter Bezugnahme auf Tabelle 4 und 2 beschriebene Verfahren mit denselben Daten, jedoch mit einem anderen Verkehrsstörungserkennungsverfahren D2, durchgeführt.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefaßt und in 3 dargestellt. Tabelle 5:

VSW	SSW	FAR	Δ FAR	ER	Δ ER
10	3	64.9%	8.9%	46.8%	11.0%
10	2	84.6%	3.1%	74.7%	9.6%
10	1	95.3%	0.7%	83.5%	8.2%
20	3	58.6%	9.2%	44.2%	8.6%
20	2	78.9%	3.5%	79.1%	7.0%
20	1	93.7%	0.8%	89.1%	5.4%
30	3	51.4%	9.3%	36.9%	7.1%
30	2	73.0%	3.8%	76.1%	6.3%
30	1	91.9%	0.9%	92.0%	4.0%
40	3	44.1%	9.2%	31.2%	6.2%
40	2	62.7%	4.1%	74.0%	5.9%
40	1	89.8%	1.0%	93.5%	3.3%
60	3	33.3%	8.8%	23.9%	4.8%
60	2	50.1%	4.3%	64.7%	5.3%
60	1	86.8%	1.1%	90.3%	3.3%
80	3	21.6%	7.7%	9.1%	1.8%
80	2	41.5%	4.2%	33.2%	2.9%
80	1	82.4%	1.3%	75.0%	2.7%

In 4 sind die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Gütefunktionen für beide Verkehrsstörungserkennungsverfahren D1 und D2 für einen Geschwindigkeitseinbruch 10 km/h graphisch dargestellt. Wie aus 4 ersichtlich, ist das Verkehrsstörungserkennungsverfahren D1 dem Verkehrsstörungserkennungsverfahren D2 überlegen.

Claims

Verfahren zur Ermittlung eines Güteindikators für Verkehrsstörungserkennungsverfahren, die zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnen, die zum Steuern von Vorrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind, mit den Schritten: Definieren von zeitabhängigen Verkehrsstörungsereignissen auf Basis der zeitabhängigen Meßdaten, Definieren von zeitabhängigen Schaltereignissen auf Basis der zeitabhängigen Schaltzustände, und Ermitteln eines Güteindikators durch Vergleichen der definierten Verkehrsstörungsereignisse mit den Schaltereignissen.
Verfahren nach Anspruch 1, in welchem zum Definieren der zeitabhängigen Verkehrsstörungsereignisse ein Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium ausgewählt wird, und ein Verkehrsstörungsereignis definiert wird, wenn zeitlich aufeinander folgende Meßdaten das Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium über- oder unterschreiten.
Verfahren nach Anspruch 2, in welchem als Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium ein Geschwindigkeitswert verwendet wird, und ein Verkehrsstörungsereignis definiert wird, wenn die zeitlich aufeinander folgenden Meßdaten den Geschwindigkeitswert unterschreiten.
Verfahren nach Anspruch 3, in welchem als Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium ein weiterer Geschwindigkeitswert, der größer als der Geschwindigkeitswert ist, verwendet wird, und ein Verkehrsstörungsereignis nur dann definiert wird, wenn die zeitlich aufeinander folgenden Meßdaten sowohl den weiteren Geschwindigkeitswert als auch den Geschwindigkeitswert unterschreiten.
Verfahren nach Anspruch 2, in welchem als Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium ein Dichtewert verwendet wird, und ein Verkehrsstörungsereignis definiert wird, wenn zeitlich aufeinander folgende Meßdaten den Dichtewert überschreiten.
Verfahren nach Anspruch 5, in welchem als Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium ein weiterer Dichtewert, der kleiner als der Dichtewert ist, verwendet wird, und ein Verkehrsstörungsereignis nur dann definiert wird, wenn die zeitlich aufeinander folgenden Meßdaten sowohl den weiteren Dichtewert als auch den Dichtewert überschreiten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in welchem zum Definieren der zeitabhängigen Schaltereignisse ein Schaltereignisschwellwertkriterium ausgewählt wird, und ein Schaltereignis definiert wird, wenn eine Änderung zeitlich aufeinander folgender Schaltzustände vorliegt, wobei das Schaltereignisschwellwertkriterium über- oder unterschritten oder angenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, in welchem als Schaltereignisschwellwertkriterium eine Alarmstufe verwendet wird, und ein Schaltereignis definiert wird, wenn der Schaltzustand der Alarmstufe entspricht.
Verfahren nach Anspruch 8, in welchem ein Schaltereignis nur dann definiert wird, wenn sich der Schaltzustand gegenüber dem vorherigen Schaltzustand erhöht hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in welchem qualitative Schaltzustände vor dem Definieren der zeitabhängigen Schaltereignisse in ordinale Schaltzustände transformiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, in welchem nur binäre oder in binäre transformierte Schaltzustände verarbeitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, in welchem der Güteindikator durch eine Erkennungsrate definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 12, in welchem die Erkennungsrate definiert ist als:
N(Treffer) die Häufigkeit der Treffer ist und ein Treffer vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_vor vor einem Verkehrsstörungsereignis ein Schaltereignis aufgetreten ist, und N(Verkehrsstörungsereignis) die Häufigkeit der definierten Verkehrsstörungsereignisse ist.
Verfahren nach Anspruch 12, in welchem die Erkennungsrate definiert ist als:
N_gew(Treffer) eine gewichtete Häufigkeit der Treffer ist und ein Treffer vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_vor vor einem Verkehrsstörungsereignis ein Schaltereignis aufgetreten ist, und N_gew(Verkehrsstörungsereignisse) eine gewichtete Häufigkeit der definierten Verkehrsstörungsereignisse ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, in welchem der Güteindikator durch eine Fehlalarmrate definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 15, in welchem die Fehlalarmrate definiert ist als:
N(Treffer) die Häufigkeit der Treffer ist und ein Treffer vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_nach nach einem Schaltereignis ein Verkehrsstörungsereignis aufgetreten ist, und N(Schaltereignisse) die Häufigkeit der Schaltereignisse ist.
Verfahren nach Anspruch 15, in welchem die Fehlalarmrate definiert ist als:
N_gew(Treffer) eine gewichtete Häufigkeit der Treffer ist und ein Treffer vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_nach nach einem Schaltereignis ein Verkehrsstörungsereignis aufgetreten ist, und N_gew(Schaltereignisse) eine gewichtete Häufigkeit der Schaltereignisse ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, in welchem der Güteindikator durch eine von einer Erkennungsrate und einer Fehlalarmrate abhängige Kosten-Nutzen-Funktion definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 18 in Verbindung mit Anspruch 13 oder 14 und 16 oder 17, in welchem die Kosten-Nutzen-Funktion definiert ist durch: KNF = –k1N(NichtTreffer) – k2N(Fehlalarme) + n1N(Treffer), wobeiN(NichtTreffer) = [1 – ER]·N(Verkehrsstörungsereignisse) die Häufigkeit der NichtTreffer ist und ein NichtTreffer vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_vor vor einem Verkehrsstörungsereignis kein Schaltereignis aufgetreten ist, N(Fehlalarme) = FAR·N(Schaltereignisse) die Häufigkeit der Fehlalarme ist und ein Fehlalarm vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_nach nach einem Schaltereignis kein Verkehrsstörungsereignis aufgetreten ist, N(Treffer) = ER·N(Verkehrstörungsereignisse) die Häufigkeit der Treffer ist und ein Treffer vorliegt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ΔT_nach nach einem Schaltereignis ein Verkehrsstörungsereignis aufgetreten ist, k₁ die Kosten eines NichtTreffers sind, k₂ die Kosten eines Fehlalarms sind, und n₁ der Nutzen eines Treffers ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, in welchem die zeitabhängigen Verkehrsstörungsereignisse Primärereignisse, die auf Basis der zeitabhängigen Meßdaten definiert werden, und Sekundärereignisse, die aufgrund von Sekundärinformation definiert werden, umfassen.
Verfahren nach Anspruch 20, in welchem die Sekundärinformation registrierte Unfälle und/oder registrierte Baustellen umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 in Verbindung mit einem der Ansprüche 13, 14, 16, 17, oder 19, in welchem zur Verarbeitung der Primärereignisse Zeitintervalle ΔT p / vor und ΔT p / nach verwendet werden, die sich von den Zeitintervallen ΔT s / vor und ΔT s / nach zur Verarbeitung der Sekundärereignisse verwendeten unterscheiden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, in welchem fehlende Meßwerte und/oder fehlerhafte Meßwerte, d. h. Fehler 1. Art, und nicht plausible Meßwerte, d. h. Fehler 2. Art, aus den fehlerfreien Meßdaten rekonstruiert werden.
Verfahren zum Bewerten von Verkehrsstörungserkennungsverfahren, die zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnen, die zum Steuern von Einrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind, mit den Schritten: Durchführen eines Verfahrens zur Ermittlung eines Güteindikators nach einem der Ansprüche 1 bis 23, und Vergleichen des Güteindikators mit einem vorgegebenen Güteindikator.
Verfahren nach Anspruch 24, in welchem der vorgegebene Güteindikator aus einer Durchführung eines entsprechenden Verfahrens zur Ermittlung eines Güteindikators nach einem der Ansprüche 1 bis 23 erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 24, in welchem der vorgegebenen Güteindikator einen Referenzgüteindikator darstellt, der aus der Durchführung eines Verfahrens zur Ermittlung eines Güteindikators nach einem der Ansprüche 1 bis 23 für ein entsprechendes Referenzverkehrsstörungserkennungsverfahren erhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26 in Verbindung mit einem der Ansprüche 12 bis 14, in welchem die Güte des zu bewertenden Verkehrsstörungserkennungsverfahrens besser als die vorgegebene Güte ist, wenn die Erkennungsrate größer als die vorgegebene Erkennungsrate ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26 in Verbindung mit einem der Ansprüche 15 bis 17, in welchem die Güte des zu bewertenden Verkehrsstörungserkennungsverfahrens besser als die vorgegebene Güte ist, wenn die Fehlalarmrate kleiner als die vorgegebene Fehlalarmrate ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26 in Verbindung mit einem der Ansprüche 18 oder 19, in welchem die Güte des zu bewertenden Verkehrsstörungserken nungsverfahrens besser als die vorgegebene Güte ist, wenn die Kosten-Nutzen-Funktion größer als die vorgegebene Kosten-Nutzen-Funktion ist.
Verfahren zum Bewerten eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens, das zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnet, die zum Steuern von Einrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind, mit den Schritten: mehrfaches Durchführen eines Verfahrens zur Ermittlung eines Güteindikators nach einem der Ansprüche 1 bis 23 in Verbindung mit einem der Ansprüche 2 bis 6 für verschiedene Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterien, und Ermitteln eines optimalen Güteindikators aus der Mehrzahl der durch die verschiedenen Durchführungen erhaltenen Güteindikatoren, wobei das Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium, für das der optimale Güteindikator erhalten worden ist, den optimalen Arbeitsbereich des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens in bezug auf Geschwindigkeitseinbrüche darstellt.
Verfahren zum Bewerten eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens, das zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnet, die zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnen, die zum Steuern von Einrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind, mit den Schritten: mehrfaches Durchführen eines Verfahrens zur Ermittlung eines Güteindikators nach einem der Ansprüche 1 bis 23 in Verbindung mit einem der Ansprüche 7 bis 9 für verschiedene Schaltereignisschwellwertkriterien, und Ermitteln eines optimalen Güteindikators aus der Mehrzahl der durch die verschiedenen Durchführungen erhaltenen Güteindikatoren, wobei das Schaltereignisschwellwertkriterium, für das der optimale Güteindikator erhalten worden ist, den optimalem Arbeitspunkt des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens in bezug auf durch das Verkehrsstörungserkennungsverfahren realisierbare Alarmzustände darstellt.
Verfahren zum Bewerten eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens, das zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnet, die zum Steuern von Einrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind, mit den Schritten: mehrfaches Durchführen eines Verfahrens zur Ermittlung eines Güteindikators nach einem der Ansprüche 1 bis 23 in Verbindung mit einem der Ansprüche 2 bis 6 für verschiedene Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterien bei jeweils festgehaltenem Schaltereignisschwellwertkriterium, mehrfaches Durchführen des Verfahrens zur Ermittlung eines Güteindikators nach einem der Ansprüche 1 bis 23 in Verbindung mit einem der Ansprüche 7 bis 9 für verschiedene Schaltereignisschwellwertkriterien bei jeweils festgehaltenem Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium, und Ermitteln eines optimalen Güteindikators aus der Mehrzahl der durch die verschiedenen Durchführungen erhaltenen Güteindikatoren, wobei der Punkt für den der optimale Güteindikator erhalten worden, eine Optimierung des Arbeitsbereichs des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens in bezug auf Geschwindigkeitseinbrüche und des Arbeitspunkts des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens in bezug auf durch das Verkehrsstörungserkennungsverfahren realisierbare Alarmzustände darstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, in welchem an die für ein festgehaltenes Schaltereignisschwellwertkriterium oder an die für ein festgehaltenes Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium gegebenen Güteindikatoren eine Gütefunktion angepaßt wird, und die Ermittlung des optimalen Güteindikators für das festgehaltene Schaltereignisschwellwertkriterium oder das festgehaltene Verkehrsstörungsereignisschwellwertkriterium entlang dieser Gütefunktion ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 33 in Verbindung mit einem der Ansprüche 18 oder 19, in welchem die Güteindikatoren durch die Kosten-Nutzen-Funktion ermittelt werden.
Verfahren zur Optimierung eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens, das zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnet, die zum Steuern von Einrichtungen zur Beeinflussung des Verkehrsflusses vorgesehen sind, mit den Schritten: Bestimmen des optimalen Arbeitspunkts des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens in bezug auf durch das Verkehrsstörungserkennungsverfahren realisierbare Alarmzustände und/oder des optimalen Arbeitsbereichs des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens in bezug auf Geschwindigkeitseinbrüche mit einem Verfahren zum Bewerten eines Verkehrsstörungserkennungsverfahrens nach einem der Ansprüche 30 bis 34, und Einstellen der Regelgrößen des Verkehrsstörungserkennungsverfahrens, so daß der optimale Güteindikator durch das Verkehrsstörungserkennungsverfahren reproduziert wird.
Verfahren zur Ermittlung der Wirksamkeit einer Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung, die durch ein Verkehrsstörungserkennungsverfahren gesteuert ist, das zeitabhängigen Meßdaten zeitabhängige Schaltzustände zuordnet, die zum Steuern der Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung vorgesehen sind, mit den Schritten: Erfassen von Meßdaten und Zuordnen der Meßdaten zu Schaltzuständen im geschlossenen Regelkreis, Erfassen von Meßdaten und Zuordnen der Meßdaten zu Schaltzuständen im offenen Regelkreis, Durchführen eines Verfahrens zur Ermittlung eines Güteindikators nach einem der Ansprüche 1 bis 23 für die Meßdaten und Schaltzustände aus dem geschlossenen Regelkreis, so daß ein Güteindikator für den geschlossenen Regelkreis erhalten wird, Durchführen des Verfahrens zur Ermittlung eines Güteindikators nach einem der Ansprüche 1 bis 23 für die Meßdaten und Schaltzustände aus dem offenen Regelkreis, so daß ein Güteindikator für den offenen Regelkreis erhalten wird, und Ermitteln eines Maßes für Wirksamkeit der Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung durch statistische Auswertung des Güteindikators für den geschlossenen Regelkreis und des Güteindikators für den offenen Regelkreis.
Verfahren nach Anspruch 36 in Verbindung mit einem der Ansprüche 15 bis 17, in welchem als Güteindikator eine Fehlalarmrate verwendet wird und ein t-Test für die Hypothesen: H⁰: Die Steuerung der Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung hat keine Wirkung im Hinblick auf die Vermeidung von Geschwindigkeitseinbrüchen H^A: Die Steuerung der Verkehrsbeeinflussungsvorrichtung hat eine Wirkung im Hinblick auf die Vermeidung von Geschwindigkeitseinbrüchen mit der Testfunktion
b₁ = N(Schaltereignisse_offen), b₂ = N(Schaltereignisse_geschlossen), b₃ = b₁ + b₂, c₁ = N(Fehlalarme_offen), c₂ = N(Fehlalarme_geschlossen), c₃ = c₁ + c₂, d₁ = b₁ – c₁, d₂ = b₂ – c₂, und d₃ = d₁ + d₂ durchgeführt wird, und falls die Hypothese H^A angenommen wird, das Maß für die Wirksamkeit definiert ist als die geschätzte Anzahl der durch den geschlossenen Regelkreis verhinderten Einbrüche und sich berechnet aus: