DE19944310C2

DE19944310C2 - Verfahren und System zur Priorisierung des öffentlichen Personennahverkehrs

Info

Publication number: DE19944310C2
Application number: DE1999144310
Authority: DE
Inventors: Ulrich Brackenhammer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-09-15
Filing date: 1999-09-15
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: DE19944310A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur bedarfsge rechten Priorisierung des öffentlichen Personennahverkehrs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf ein System zur Durchführung dieses Verfahrens.

Fahrzeuge des öffentlichen Personennahverkehrs, im folgenden öffentlicher Verkehr genannt, teilen sich häufig die Ver kehrsfläche insbesondere mit dem motorisierten Individualver kehr. Um einen reibungslosen Betrieb des öffentlichen Ver kehrs zu gewährleisten, werden, sofern möglich, Busspuren und andere Sonderflächen für den öffentlichen Verkehr geschaffen sowie ihm an Lichtsignalanlagen Sonderrechte eingeräumt. Die Priorisierung des öffentlichen Verkehrs geht aber immer zu Lasten der konkurrierenden Verkehrsströme, d. h. dem motori sierten oder auch nicht motorisierten Individualverkehr. Da mit treten systembedingt Zielkonflikte auf.

Diese Zielkonflikte seien wie folgt erläutert. Reisezeiten von Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs setzen sich aus ab soluten Fahrzeiten, Zeiten für den Aufenthalt an Haltestellen sowie Wartezeiten an Lichtsignalanlagen zusammen. Die ersten beiden Parameter sind im wesentlichen durch die Fahrzeugei genschaften sowie die verkehrsbedingten Charakteristika der Strecke festgelegt. Lediglich Haltezeiten an Lichtsignalanla gen sind durch steuerungstechnische Maßnahmen reduzierbar. Dabei sind zwei Arten von Verkehrssituationen zu unterschei den, die durch den Typ der entsprechenden Lichtsignalanlage bestimmt sind, nämlich die Situation an singulären Knoten punkten, d. h. einzeln gesteuerten Lichtsignalanlagen bzw. an einer Mehrzahl von koordiniert gesteuerten Knotenpunkten, häufig als "grüne Welle" bezeichnet.

An singulären Knotenpunkten sind die Zeitpunkte des Eintref fens von Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs zufallsbedingt, d. h. nicht mit einer vorgesehenen Freigabezeit der Licht signalanlage koordiniert. Hier ist es möglich, im Bedarfsfall einen Steuereingriff vorzunehmen, um dem öffentlichen Verkehr Vorrang zu schaffen. Dazu ist es aber erforderlich, Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs im Verkehrsstrom selektiv zu erken nen. Verzögerungen des Individualverkehrs lassen sich redu zieren, wenn man dabei den Eingriff in den Signalumlauf bei spielsweise durch Vorziehen bzw. Verlängern der Freigabezeit geeignet ausgestaltet.

Koordinierte Knotenpunkte zeichnen sich durch eine gemeinsa men Umlaufzeit aus, d. h. während eines definierten Zeitraumes erfolgt ein einmaliger Ablauf des Signalprogrammes jeder ein zelnen Lichtsignalanlage. Der Signalzeitenplan der einzelnen Lichtsignalanlagen an den miteinander koordinierten Knoten punkten ist auf die Progressionsgeschwindigkeit des motori sierten Individualverkehrs abgestimmt. Die davon abweichenden Charakteristika des öffentlichen Verkehrs, wie zum Beispiel andere Beschleunigungs- bzw. Verzögerungszeiten, auch Aufent halte an Haltestellen, ergeben, daß Fahrzeuge des öffentli chen Verkehrs der grünen Welle nicht folgen können. Bei die ser Art der Verkehrssituation ist jeder Eingriff in die Steuerung einer Lichtsignalanlage am einzelnen Knotenpunkt zum Zwecke der Priorisierung von Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs wesentlich kritischer. Um den Rhythmus der grünen Welle nicht zu zerstören, darf deren Kerngrünzeit nicht ver letzt werden. Deshalb empfiehlt sich bei koordinierten Kno tenpunkten lediglich ein Vorziehen oder Verlängern der Phase für den öffentlichen Verkehr innerhalb eines vorgegebenen To leranzbereiches.

Zu weiteren Einzelheiten sowie bekannten Lösungsvorschlägen für die Priorisierung von Fahrzeugen des öffentlichen Ver kehrs sei beispielhaft auf die folgenden Druckschriften ver weisen:
"Beschleunigung öffentlicher Verkehrsmittel in Straßennetzen mit Hilfe von Lichtsignalanlagen", Siemens AG, Straßenver kehrstechnik;
"Hinweise zur Bevorrechtigung des öffentlichen Personennah verkehrs bei der Lichtsignalsteuerung", Forschungsgesell schaft für Straßen- und Verkehrswesen, Ausgabe 1993;
"Priority for Public Transport in Germany", Journal of Advan ced Transportation, Vol. 28, No. 3, Seiten 313 bis 340.

Ein zentrales Problem bei den daraus bekannten Lösungen für die Priorisierung des öffentlichen Verkehrs ist die Anmeldung der Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs, d. h. die Anforderung dieser Fahrzeuge auf eine Freigabezeit der Lichtsignalanlage, in deren Bereich das entsprechende Fahrzeug einfährt.

In "Beschleunigung des öffentlichen Personennahverkehrs", veröffentlicht in Sonderausgabe "Grünlicht", Siemens AG, In formationen zur Straßenverkehrstechnik (ohne Angabe zum Pu blikationsdatum), ist ein Anforderungssystem beschrieben, das auf induktiver Signalübertragung beruht. Jedes Fahrzeug des öffentlichen Verkehrs führt einen Erkennungssender mit sich. An Anmeldepunkten sind Detektoren in Form einer in die Fahr bahn verlegten Drahtschleife vorgesehen, deren Ausgangssignal in einer Empfangsbaugruppe ausgewertet wird, die zumeist im Steuergerät der betreffenden Lichtsignalanlage untergebracht ist. Das Funktionsprinzip dieses bekannten Anforderungssyste mes ist zwar einfach, verlangt aber aufwendige Installationen in der Straßenoberfläche. Weiterhin ist der Automatisierungs grad relativ niedrig, da Angaben zur Fahrtrichtung vom Sy stem nicht unmittelbar erkannt werden, sondern diesem vom Fahrer des Fahrzeuges eigens übermittelt werden müssen.

Aus "LIO-PLUS-Systemfamilie für den öffentlichen Verkehr", einer Druckschrift der HPW-HÄNI-PROLECTRON AG, 1993, ist ein Anforderungssystem bekannt, das mittels Infrarotübertragung auf einfache Weise die bidirektionale Übertragung von Infor mationen zwischen Fahrzeug und einer Infrarot-Bake erlaubt.

Die Infrarot-Bake gibt an das passierende Fahrzeug ein Tele gramm ab, das insbesondere die Adresse der Lichtsignalanlage enthält, an die sich das Fahrzeug annähert. Die im Fahrzeug empfangene Information wird in einem Bordcomputer ausgewer tet, dabei wird ein Anforderungstelegramm generiert, das mit tels einer Adresse selektiv zu dem vorausliegenden Knoten punkt übertragen wird. Das Telegramm enthält Statusinformati on zum Fahrzeug, gegebenenfalls auch Prioritätsinformation. Im Steuergerät des Knotenpunktes wird dieses Funktelegramm ausgewertet und in entsprechende Signalschaltbefehle für die Signalgruppe des Knotenpunktes umgesetzt.

Diesen bekannten Lösungsansätzen ist gemeinsam, daß versucht wird, aufgrund individueller Anforderungen einzelner Fahrzeu ge des öffentlichen Verkehrs an lokalen Knotenpunkten eines Verkehrsnetzes die Verkehrssituation zu bewältigen. Dabei wird Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs gegenüber dem Indi vidualverkehr Vorrang eingeräumt, damit erstere einen vorge gebenen Fahrplan einhalten können. Daß dies in Stoßzeiten des Verkehrs nicht immer gelingt, ist jedermann offenkundig. Ein typisches Beispiel dafür ist die akkumulierte Verspätung, zum Beispiel eines Busses im Stoßverkehr. Bei einer eingetretenen Verspätung warten auf diesen Bus umso mehr Fahrgäste an einer Haltestelle. Aufgrund der erhöhten Zahl der aus- bzw. ein steigenden Fahrgäste verlängert sich die Aufenthaltszeit des Busses an der Haltestelle und er erhält eine weitere Verspä tung. Dies setzt sich im Verlauf seiner Fahrt fort, bis der Extremfall eintritt, daß auf den verspäteten, voll besetzten Bus schließlich das im Fahrplan nachfolgende Fahrzeug der gleichen Buslinie in kurzem zeitlichen Abstand und nahezu un besetzt folgt. Unter diesen Voraussetzungen sind Anschlußver bindungen zu anderen Linien des öffentlichen Verkehrs nicht aufrechtzuerhalten, so daß sich eine Störung auf einer Linie in anderen Linien des öffentlichen Verkehrs fortpflanzt und sich im Verkehrsnetz ausbreitet. Die konventionelle Priori sierung des öffentlichen Verkehrs, bei der sich Fahrzeuge einzeln und lokal anmelden, um eine Grünphase anzufordern, ist deshalb nicht effektiv und geht grundsätzlich zu Lasten des Individualverkehrs. Diese Benachteiligung des Individual verkehrs kann sogar dazu führen, daß er sich in bestimmten, von Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs mitbenutzten Fahr spuren staut und diese dadurch noch mehr behindert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszugestal ten, daß die Bedürfnisse des öffentlichen Verkehrs besser als bisher üblich auf den Individualverkehr abgestimmt werden und damit im Interesse beider Gruppen von Verkehrsteilnehmern ei ne Optimierung des Verkehrsflusses erreicht wird.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patent anspruches 1 beschriebenen Merkmale gelöst.

Bei dieser Lösung ist es nicht nur von Vorteil, daß für ein einzelnes Fahrzeug des öffentlichen Verkehrs bereits vor ei ner erneuten Anforderung, d. h. einer Anmeldung für eine be vorrechtigte Grünphase an der nächsten Lichtsignalanlage eine Bewertung für die Priorisierung dieses Fahrzeuges vorgenommen wird, es ist vielmehr nach diesem Verfahren möglich, die Fortbewegung aller in das Verfahren einbezogenen Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs miteinander zu korrelieren. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren stellt sich die Lenkung der Fahr zeuge des öffentlichen Verkehrs nicht mehr nur als eine Viel zahl von lokalen Anmeldungen einzelner Fahrzeuge dar, die auch lokal und völlig unkoordiniert gesteuert werden. Viel mehr basiert das Verfahren auf einer wenn auch kurzfristigen Vorausschau über die Entwicklung des Verkehrsgeschehens im gesamten, in das Verfahren einbezogenen Streckennetz. Dabei beruht diese kurzfristige Prognose über die Fortbewegung ein zelner Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs auf einfachen grundlegenden Annahmen, die auch kurzfristig durch das aktu elle Verkehrsgeschehen zu korrigieren sind.

Dies sei an einem Beispiel erläutert. Wird gemäß dem Verfah ren zunächst für die Fahrzeit eines Busses oder einer Stra ßenbahn von einer bestimmten Haltestelle zur nächsten ein Er fahrungswert zugrundegelegt, so kann die noch von diesem Er fahrungswert abweichende tatsächliche Fahrzeit als die pro gnostizierte Fahrzeit dem nachfolgenden Fahrzeug derselben Linie zugrundegelegt werden, wenn man davon ausgeht, daß auf grund einer relativ hohen Verkehrsfolge beim Eintreffen des nachfolgenden Fahrzeuges keine grundsätzliche Änderung des Verkehrsgeschehens eingetreten ist. Eine wesentliche und prinzipielle Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich daher als eine adaptive Regelung auffassen, die das ge samte Straßennetz einbezieht und den öffentlichen Verkehr nur insoweit priorisiert, wie erforderlich und die damit den Ver kehrsfluß für alle Gruppen von Verkehrsteilnehmern optimiert.

Konventionelle Methoden zur Priorisierung des öffentlichen Verkehrs versuchen, ein an sich instabiles System, verstanden als die Summe der Bewegungen aller Verkehrsteilnehmer in ei nem Verkehrsnetz, mit Hilfe von einzelnen, lokalen Eingrif fen, die untereinander nicht koordiniert sind, zu stabilisie ren. Die tägliche Erfahrung lehrt, daß sich in einem solchen instabilen System zunächst kleine Störungen, sofern sie nicht kompensiert werden, aufschaukeln, dann ausbreiten und schließlich zu erheblichen Störungen im gesamten Netz führen können. Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet eine solche Entwicklung. Kleine Störungen werden netzweit rechtzeitig er kannt, lassen sich, wenn nicht eliminieren, so doch korrigie ren und in ihrer Auswirkung auf das gesamte Netz minimieren. Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren flexibel einsetzbar. So erfordert es nicht grundsätzlich, alle eingesetzten Fahr zeuge des öffentlichen Verkehrs in das Verfahren einzubezie hen, wohl aber alle Linien mit hohem Verkehrsaufkommen und dann dort auch alle Fahrzeuge einer Linie. Analoges gilt für die Lenkung des Verkehrs im Verkehrswegenetz. Ohne die Funk tionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens vollständig in Frage zu stellen, ist es nicht erforderlich, alle Lichtsignalanlagen des gesamten Verkehrsnetzes in das Verfahren einzubeziehen. Bei Inkaufnahme gewisser Beschränkungen des Regelverhaltens genügt es vielmehr, wiederum nur diejenigen Verkehrswege in Betracht zu ziehen, auf denen sich die in das Verfahren einbezogenen Fahrzeuge bewegen. Dann aber gilt, daß alle Lichtsignalanlagen dieser betroffenen Verkehrswege und ihre Steuerung in das Verfahren einzubeziehen sind.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eines Systemes zum verkehrsoptimierten Priorisieren von Fahrzeugen des öffentlichen Personenverkehrs, bei dem das erfindungsge mäße Verfahren eingesetzt wird, ergeben sich aus den Unteran sprüchen sowie einer Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigt:

Fig. 1 in einer Übersicht ein System zum verkehrsoptimierten Priorisieren von Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs, die mit der Zentrale eines Betriebsleitsystemes einerseits und über Steuergeräte von Knotenpunkten einer Verkehrsleitanlage, mit deren Verkehrsrechner kommunizieren und mit einem Koppel rechner, der bidirektional mit der Zentrale des Betriebsleit systemes sowie dem Verkehrsrechner verbunden ist,

Fig. 2 in Ergänzung zu Fig. 1 die Struktur von Prozeßabläu fen in der Zusammenarbeit des Koppelrechners mit der Zentrale des Betriebsleitsystemes und dem Verkehrsrechner,

Fig. 3 ein Schema zur Fortbewegung von Fahrzeugen des öf fentlichen Verkehrs von einer Haltestelle zur nächsten, an hand dessen diese Fortbewegung in der Zeitachse bestimmende Kenngrößen illustriert werden und

Fig. 4 in Erweiterung von Fig. 3 ein Beispiel, wie neben Haltestellen auch Aufenthalte an Lichtsignalanlagen als Ab fertigungsstellen in das Schema einzubeziehen sind.

In Fig. 1 ist schematisch ein System zum verkehrsoptimierten Priorisieren von Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs darge stellt. Diese Darstellung soll eine wesentliche Eigenschaft dieses Systemes illustrieren, daß es nämlich bisher voneinan der unabhängig betriebene Einrichtungen zur Steuerung des öf fentlichen Verkehrs wie des Gesamtverkehrs in sich vereinigt. Dabei handelt es sich zum einen um ein rechnergesteuertes Be triebsleitsystem, bei dem ein ständiger programmgesteuerter Datenfunkverkehr zwischen Fahrzeugen des öffentlichen Ver kehrs, zum Beispiel einem Bus n und seiner Zentrale RBL stattfindet. Zum anderen handelt es sich dabei um eine rech nergesteuerte Verkehrsleitanlage mit einem zentralen Ver kehrsrechner VSR, der über Steuersignalverbindungen mit einer Vielzahl von Knotenpunktsteuergeräten KP in bidirektionaler Verbindung steht. Diese wiederum steuern jeweils den Si gnalumlauf von Lichtsignalanlagen LSA eines Verkehrsknoten punktes, senden aber auch Meßdaten zur aktuellen Verkehrslage an den Verkehrsrechner VSR.

Die Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs, zum Beispiel der Bus n, sind - in Fig. 1 nicht dargestellt - mit einem Bordrech ner ausgerüstet, an den ein bidirektionales Sen de/Empfangsgerät angeschlossen ist. Der Bus n erhält beim Passieren einer einzelnen Infrarot-Bake IR Informationen über die Bakennummer, einen Funkkanal, mit dem Verbindung zum nächsten Knotenpunktsteuergerät KP aufgenommen werden kann sowie verschiedene Distanzinformationen zu Anmeldepunkten für die vorausliegende Lichtsignalanlage LSA. Darüber hinaus ver waltet der Bordrechner im Bus n Informationen für die Fahrgä ste, den Fahrer sowie die Leitstelle und ferner Statusinfor mationen des einzelnen Fahrzeuges. Zu diesen gehören insbe sondere die aktuelle Fahrzeugposition, das Fahrtziel, Wegzäh lerinformationen sowie gegebenenfalls Besetzungsgrad und Fahrplanabweichung des Fahrzeuges. Ein Teil dieser Daten, die vom Bordrechner verwaltet werden, werden an das die voraus liegende Lichtsignalanlage LSA steuernde Knotenpunktsteuerge rät KP in Form einer Anforderung auf Zuteilung einer Grünpha se übermittelt. Dieses setzt die Anforderung, zum Beispiel des Busses n, in Steueranweisungen für den Signalumlauf der angeschlossenen Lichtsignalanlage LSA um. Rechnergesteuerte Verkehrsleitsysteme mit ihren Einrichtungen, den durch sie gesteuerten Abläufen sowie die diese auslösenden Kommunika tionen zwischen anfordernden Fahrzeugen des öffentlichen Ver kehrs und der Verkehrsleiteinrichtung sind inzwischen durch aus bekannt, vielfach bereits sogar standardisiert, so daß es dazu hier keiner weiteren Schilderung im einzelnen bedarf.

Die in den Bordrechnern der einzelnen Fahrzeuge des öffentli chen Verkehrs gesammelten und verwalteten Daten werden - in Auswahl - vorzugsweise zyklisch in kurzen Zeitabständen durch das Betriebsleitsystem abgerufen. In dessen Zentrale RBL ste hen damit Statusinformationen über alle angeschlossenen Fahr zeuge des öffentlichen Verkehrs zur Verfügung. Dabei wird zwischen statistischen und dynamischen Daten unterschieden. Bei den dynamischen Daten handelt es sich um die zyklisch ab gefragten Informationen. Statistische Daten werden durch Aus werten und Sammeln dieser dynamischen Daten gewonnen. Die dy namischen Daten dienen vorrangig zur Koordinierung der aktu ellen Verkehrssituation, d. h. zur Anschlußsicherung sowie zur Korrektur von Fahrplanabweichungen. Die statistischen Daten werden zum Erkennen von längerfristigen Störungen im Ver kehrsablauf, zum Aktualisieren von Einsatzplänen der Fahrzeu ge des öffentlichen Verkehrs sowie bei der Fahrplangestaltung ausgewertet. Eine weitergehende Detailbeschreibung von als solchen bekannten Abläufen im Betriebsleitsystem würde hier zu weit führen.

Zusammenfassend läßt sich aber feststellen: In der Verkehrs leitanlage liegen einerseits Informationen zur momentanen Verkehrssituation an den einzelnen Knotenpunkten des Verkehrswegenetzes vor, insbesondere auch eine Vielzahl von zu fälligen Anforderungen einzelner Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs, die unter Umständen in Abhängigkeit von beim ein zelnen Fahrzeug aufgetretenen Verzögerungen gegenüber dem Fahrplan unterschiedliche Prioritäten haben. Diese Aktualität besitzen aber die in der Zentrale RBL des rechnergesteuerten Betriebsleitsystemes gesammelten Daten nicht. Beide Datenmen gen werden in der Zentrale RBL des Betriebsleitsystemes bzw. im Verkehrsrechner VSR der Verkehrsleitanlage konventionell unabhängig voneinander verwaltet und ausgewertet. Als eine Schnittstelle zwischen diesen beiden Systemen könnte allen falls angesehen werden, daß Anforderungen einzelner Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs bei Anmeldungen an Knotenpunkten durch das rechnergesteuerte Betriebsleitsystem über den Bordrechner des anfordernden Fahrzeuges entsprechende Priori tätsmerkmale beigefügt werden.

Typisch für die beiden konventionell getrennt voneinander operierenden Systemeinheiten, das Betriebsleitsystem einer seits und die Verkehrsleitanlage andererseits ist ferner, daß sie auf völlig unterschiedlichen Planungskonzepten beruhen. Im Betriebsleitsystem werden dabei sog. Führungsgrößen wie Fahrpläne, Taktzeiten, Verteilung der Fahrzeugressourcen auf die einzelnen Linien, Reservekapazitäten um Ausfällen zu be gegnen usw. festgelegt. Eingeschlossen ist dabei, daß gegebe nenfalls unterschiedliche Strategien für den Verkehr in Spit zenzeiten bzw. Normalzeiten gefahren werden, auch Anpassungen an Feiertage oder an besondere Veranstaltungen vorgesehen sind. Während eines Tages werden diese längerfristig geplan ten Führungsgrößen jedoch nur selten verändert. Ähnliches gilt für zentrale Verkehrsleitanlagen, deren Aufgabe ist es, den Gesamtverkehr flüssig zu halten. Dafür ist es notwendig, die Verkehrsknotenpunkte koordiniert zu überwachen und zu steuern. Zu diesem Zweck werden für unterschiedliche Ver kehrssituationen, insbesondere während eines Tagesablaufes, geeignete Signalprogramme verfügbar gehalten, die beim Auftreten einer entsprechenden Verkehrssituation über den Ver kehrssignalrechner VSR zentral eingesetzt werden.

Auf diese Führungsebene ist in beiden Systemen jeweils eine Steuerungsebene aufgesetzt, die auf die aktuelle Verkehrssi tuation reagiert und dabei Störungen im Betrieb des öffentli chen Verkehrs einerseits bzw. im Gesamtverkehr andererseits zu vermeiden oder wenigstens zu beheben versucht. In beiden. Fällen erfolgt dies durch entsprechende Steuerungseingriffe. Im Falle des Betriebsleitsystemes bedeutet dies entsprechende Anweisungen an die einzelnen Fahrzeuge, beispielsweise Ab fahrten zu verzögern, um Anschlüsse trotz Verspätungen ande rer zuliefernder Fahrzeuge einzuhalten. Im Falle einer Ver kehrsleitanlage bedeutet dies die Überwachung und Steuerung der an den Verkehrsknotenpunkten aufgestellten Knotenpunkt steuergeräte, die ihrerseits das jeweilige Signalprogramm für die angeschlossene Lichtsignalanlage LSA ausführen.

Ein wesentliches Charakteristikum für die Auswirkung auf die gesamte Verkehrssituation ist die Tatsache, daß den Steuer eingriffen der Zentrale des Betriebsleitsystemes RBL bzw. des Verkehrssignalrechners VSR der Verkehrsleitanlage unter schiedliche Optimierungsziele zugrundeliegen. Das erstere ist darauf ausgerichtet, den öffentlichen Verkehr möglichst stö rungsfrei gebunden an vorgegebene Fahrpläne zu führen. Schon bei höherem Verkehrsaufkommen geht die damit verbundene Prio risierung des öffentlichen Verkehrs immer mehr zu Lasten des motorisierten Individualverkehrs. So ist es nicht ungewöhn lich, daß die uneingeschränkte Priorisierung des öffentlichen Verkehrs bei Spitzenbelastungen im Gesamtverkehr im Sinne dieses Optimierungszieles zu einem negativen Ergebnis führt. Der durch die Priorisierung des öffentlichen Verkehrs infol gedessen aufgestaute motorisierte Individualverkehr kann wie derum Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs, die in diesem Stau steckenbleiben, daran hindern, ihren Fahrplan einzuhalten. Besonders kritisch ist, daß sich diese Störungen im Verkehrs wegenetz ausbreiten, weil beispielsweise Anschlüsse nicht eingehalten werden. In dieser Situation ist der Verkehrsrech ner VSR der Verkehrsleitanlage durch die ständig wachsenden Anforderungen des öffentlichen Verkehrs daran gehindert, sei ner eigentlichen Optimierungsaufgabe nachzukommen, den Ge samtverkehr möglichst flüssig zu halten. Im Ergebnis wird das System "Gesamtverkehr" instabil, die Auswirkungen sind Ver kehrsstaus und unkoordinierte Verspätungen von Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs.

Das vorliegende System zum verkehrsoptimierten Priorisieren des öffentlichen Verkehrs sieht nun vor, wie in Fig. 1 sche matisch dargestellt ist, die beiden rechnergestützten Leitsy steme über einen Koppelrechner PTM miteinander zu vernetzen. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, erhält dieser Koppelrechner PTM sowohl von der Zentrale des Betriebsleitsy stems RBL als auch von dem Verkehrsrechner VSR Informationen über die aktuelle Verkehrssituation. Dem Koppelrechner PTM liegt also ein möglichst detailgetreues Abbild der gesamten Verkehrssituation vor. Er verarbeitet diese Information im Sinne einer Optimierung des Gesamtverkehrs unter Berücksich tiung der Anforderungen des öffentlichen Verkehrs. Als Ergeb nis liefert er Steuerinformationen sowie an die Zentrale des Betriebsleitsystems RBL als auch an den Verkehrsrechner VSR. Der Koppelrechner PTM besitzt damit eine Reglerfunktion für das System "Gesamtverkehr".

In Fig. 2 ist dieses Regelsystem in seiner Struktur schema tisch verdeutlich. Dort ist in einem Block 1 formal das Ver kehrswegenetz mit öffentlichem Verkehr und Individualverkehr wiedergegeben. Für die Regelung des Verkehrs in diesem Ver kehrswegenetz seien strategische Einsatzkonzepte entwickelt, die in Form von Führungsgrößen, mit D1 bezeichnet, im Hin blick auf die Bedürfnisse des öffentlichen Verkehrs in der Zentrale des Betriebsleitsystems RBL bzw. im Hinblick auf die Lenkung des Gesamtverkehrs im Verkehrsrechner VSR niederge legt sind. Wie vorstehend bereits erläutert, erhält sowohl die Zentrale des Betriebsleitsystemes RBL als auch der Verkehrsrechner VSR ständig Information über die ihnen zugeord neten Komponenten des Verkehrswegenetzes, die in entsprechen der Form an den Koppelrechner PTM weitergeleitet wird. Auf dieser Ebene sind die entsprechenden Rechnerteilsysteme die Meßglieder, die entsprechende Meßdaten, mit D2 bezeichnet, dem Koppelrechner PTM liefern. In Fig. 2 ist ferner angedeu tet, daß dem Koppelrechner PTM von dem Verkehrsrechner VSR weitere Information zugeführt werden kann. Dies bezieht sich darauf, daß der Verkehrsrechner VSR gegebenenfalls aus der Entwicklung der ihm über die Koppelsteuergeräte KP zugeführ ten Information über die Verkehrsentwicklung eine Prognose über die Fortentwicklung des Verkehrs erstellt. Diese wird in Form einer Prognoseinformation D3 in den Koppelrechner PTM eingegeben. Der Koppelrechner PTM verarbeitet diese ihm zuge führten Informationen und liefert im Ergebnis an die Zentrale des Betriebsleitsystems RBL sowie den Verkehrsrechner VSR, die in diesem Falle nun als Stellglieder operieren, eine ent sprechende Steuerinformation D4.

Um das anhand von Fig. 2 beschriebene System zu einem funk tionsfähigen Regelsystem auszubauen, bedarf es - entsprechend der Nomenklatur eines Regelkreises - einer möglichst exakten Beschreibung der Regelstrecke, die in der Darstellung von Fig. 2 dem Block 1 entspricht. Jede solche funktionale Be schreibung wird immer lediglich eine Approximation der Reali tät sein, sie ist daher insbesondere so zu wählen, daß vor allem diejenigen Eigenschaften in möglichst guter Annäherung durch die Beschreibung wiedergegeben werden, die für die Pro blemstellung des Regelkreises relevant sind. Wegen dieser Un schärfe, gegebenenfalls auch der Fehleinschätzung unberück sichtigt bleibender Parameter muß diese Beschreibung zudem so gewählt werden, daß das damit festgelegte Regelsystem mög lichst robust ist. Auf den hier vorliegenden Anwendungsfall bezogen, wird nachfolgend eine Beschreibung der Fortbewegung von Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs dargelegt, die aus aktuellen Meßwerten sowie fundierten statistischen Größen eine kurzfristige Prognose über die Fortbewegung dieser Fahr zeuge definiert.

In Fig. 3 ist stellvertretend für den gesamten öffentlichen Verkehr schematisch ein Ausschnitt aus dem Verkehrswegenetz mit der Strecke einer Verkehrslinie zwischen zwei Haltestel len dargestellt. Das Schema beschreibt die voraussichtliche Abfahrtszeit Z n|k eines Fahrzeuges n des öffentlichen Verkehrs an einer beliebigen anzufahrenden Haltestelle k in Relation zur vorhergehenden, bereits passierten Haltestelle (k - 1). Grundsätzlich setzt sich die Abfahrtszeit aus einer Fahrzeit und einer Haltestellenaufenthaltszeit zusammen. Die Fahrzeit sei hier als die reine physikalische Fahrzeit plus Verzöge rungen durch Verkehr, auch Lichtsignalanlagen LSA definiert. Mathematisch ist dies folgendermaßen formulierbar:

dabei ist Z n|k die Abfahrtszeit des Busses n an der Haltestel le k, F n|k die zufällig verteilte Fahrzeit von der vorausge henden Haltestelle (k - 1) zur nächsten Haltestelle k und H n|k die im allgemeinen zufällig verteilte Aufenthaltszeit des Busses n an der Haltestelle k.

Wenn sich bei hochfrequenten Linien mit kurzen Taktzeiten von z. B. ca. 10 min ein Fahrzeug verspätet, nimmt die Anzahl der an der nächsten Haltestelle wartenden Personen zu. Dieses er höhte Fahrgastaufkommen führt zu einer weiteren Verzögerung des Fahrzeuges durch den zeitaufwendigeren Ein- und Ausstei gevorgang. So summieren sich die Verspätungen. Dies berück sichtigend, wird die Anzahl P n|k der an einer Haltestelle ein steigenden Passagiere wie folgt beschrieben:

dabei ist C n'|k die "zufällige" Dichte des Passagierstromes, der proportional zu der Differenz der Abfahrtszeiten zweier aufeinanderfolgender Fahrzeuge an derselben Haltestelle ist. Setzt man weiterhin die Aufenthaltszeit H an einer Haltestelle proportional zur Anzahl P der einsteigenden Passagie re, so ist

Die Beziehung (3) vereinfacht in ihrer linearen Annahme die Vorgänge an Haltestellen. Sie läßt z. B. den Ausstiegsvorgang außer acht. Trotzdem ist diese Beschreibung zunächst hinrei chend.

Setzt man Beziehung (2) in Beziehung (3) ein und wird der sich damit ergebende Term H n|k wiederum in Beziehung (1) er setzt, so ergibt sich

wobei das Produkt der beiden stochastischen Parameter gemäß der nachfolgenden Beziehung (5) substituiert wurde:

Wird dann Beziehung (4) nach Z n|k aufgelöst, so ergibt sich

Die damit festgelegte Abfahrtszeit Z n|k bezieht sich auf ein sogenanntes fahrplanloses Fahren, bei dem das Fahrzeug sofort nach Beendigung des Ladevorganges weiterfährt. In den meisten Fällen ist aber ein Fahrplan einzuhalten. Dann kann das Fahr zeug n die Haltestelle k erst verlassen, wenn die im Fahrplan vorgesehene Abfahrtszeit T n|k erreicht und der Fahrgastwechsel abgeschlossen ist. Dies läßt sich folgendermaßen ausdrücken:

Soll ferner die Verspätung V n|k des Fahrzeuges n an einer Hal testelle k berechnet werden, so ergibt sich

Die vorgestellte formale Beschreibung von Abfahrtszeiten ist hinreichend genau, um damit Prognosen zu erstellen, mit denen die Zustände aller Fahrzeugen an allen Haltestellen k eines Verkehrssystemes vorhergesagt werden können. Diese Voraus schau ermöglicht ein frühzeitiges Erkennen von Störungen im System. So kann rechtzeitig eingegriffen werden, um zu ver hindern, daß sich diese Störungen aufschaukeln, über An schlußpunkte sogar fortpflanzen und schließlich der gesamte, Netzbetrieb unkoordiniert und instabil wird. Weiterhin können damit Anschlüsse gewährleistet und sogar ein Online Informa tionssystem für Fahrgäste an Haltestellen zur Verfügung ge stellt werden, welches diesen die noch verbleibende Wartezeit bis zum Eintreffen des nächsten Fahrzeuges ihrer betreffenden Linie mitteilt.

Bei einer Bewertung der berechneten Prognosen darf allerdings nicht übersehen werden, daß in den zugrundegelegten Beziehun gen an zwei Stellen zufällige Einflüsse zum Tragen kommen. Der stochastische Parameter C n|k setzt sich aus einer Wahr scheinlichkeitsverteilung C n'|k, welche die zufällige Vertei lung der Passagierdichte beschreibt, und der zufälligen Größe C n''|k zusammen, die eine Art Einsteigequalität beschreibt. Tatsächlich fallen unter diese Größe sämtliche Störungen des Ladeverkehres, wie sie z. B. durch Kinderwägen und Rollstühle verursacht werden können. Eine exakte Vorhersage derartiger Störungen ist aber unmöglich, die Prognostizierbarkeit der Abfahrtszeiten wird deshalb beeinträchtigt. Jedoch sind mo derne rechnergestützte Betriebsleitsysteme RBL für den öf fentlichen Verkehr in der Lage, Ladevorgänge und Passagier ströme quantitativ zu erfassen. Die Bestimmung der genannten Größen ist damit über statistische Daten mit ausreichender Genauigkeit möglich.

Ferner unterliegt die Bestimmung der Fahrtzeit F n|k zwischen zwei Haltestellen einer hohen Varianz, bedingt durch zufälli ge Einflüsse, wie z. B. der Verkehrsstärke des Individualver kehrs, dem Straßenzustand, usw. Besonders bedeutsam sind da bei signalisierte Knotenpunkte zwischen den Haltestellen (k - 1) und k. Zwar ist der momentane Zustand der Signalisie rung als bekannt anzusetzen, aber die exakte Position des Fahrzeuges während der Signalisierung ist im voraus nicht festzulegen.

Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, wird, um dieses Problem zu lösen und eine bessere Prognostizierung zu ermög lichen, die formale Streckenbeschreibung erweitert. Das dabei angestrebte Ziel ist, daß nur noch kurze, unsignalisierte Fahrstrecken prognostiziert werden müssen, die nicht durch signalisierte Knotenpunkte, d. h. Lichtsignalanlagen LSA un terbrochen sind. Dazu bietet es sich an, die signalisierten Knotenpunkte ebenfalls als Abfertigungsstationen zu definie ren. Damit können verschiedene Streckenprofile aus den Bezie hungen (7) und (9) zusammengesetzt werden.

Die Streckenbeschreibung zwischen einer Haltestelle (k - 1) und einer Lichtsignalanlage LSA beruht dabei auf den gleichen An nahmen wie der erläuterte Fahrtverlauf zwischen zwei Halte stellen (k - 1) bzw. k. Die Abfahrtszeit des Fahrzeuges n an einer Lichtsignalanlage LSA besteht jetzt ebenfalls aus drei Termen, der Abfahrtszeit Z n|k-1 an der vorherigen Abfertigungs station, d. h. im Beispiel an der Haltestelle (k - 1), der pro gnostizierten Fahrzeit F n|k zum signalisierten Knotenpunkt, d. h. der Abfertigungsstation k und einer Wartezeit W n|k an die ser:

Natürlich tritt auch hier wieder das Problem der Fahrtzeit prognostizierung auf. Es ist zwar durch die kürzere Partitio nierung entschärft, aber mit steigendem Detaillierungsgrad wächst der dabei zu treibende Aufwand exponentiell an. Wie viel Aufwand letzlich durch den damit erzielten Nutzen ge rechtfertigt ist, ist vom konkreten Anwendungsfall abhängig.

Mit diesen Definitionen zur Abbildung der Momentansituation des öffentlichen Verkehrs in dem Regelungsystem ist auch die Grundlage für eine koordinierte kurzfristige Vorausschau ge schaffen, sodaß Auswirkungen von lokalen Steuereingriffen im geographischen und zeitlichen Umfeld dazu zu übersehen sind. Die Beschreibung des Gesamtzustandes des öffentlichen Ver kehrs läßt sich in Form einer Matrix darstellen, die im Aus schnitt nachstehend dargestellt ist:

In dieser Matrix ist jeder Zelle z ein Fahrzeug n und eine Abfertigungsstation k zugeordnet. Der rechte Nachbar einer Zelle entspricht dem Halt des Fahrzeuges n an der nächsten Abfertigungsstation (k + 1). Der untere Nachbar einer Zelle entspricht dem Halt des nachfolgenden Fahrzeuges (n + 1) an dieser Abfertigungsstation k. Eine Zelle ist also ein doppelt indiziertes Objekt mit den folgenden statischen Elementen:

- einem Verweis auf Vorgänger-/Nachfolgefahrzeug an einer Ab fertigungsstation,
- einem Verweis auf Vorgänger-/Nachfolgeabfertigungsstation des Fahrzeuges,
- einer fahrplanmäßigen Abfahrtszeit.

Jede Zelle z enthält aber auch dynamische Informationen, die sich erst während des Prozeßablaufes ergeben:

- einen Zellenzustand (neu, angekommen, bzw. abgefahren),
- die prognostizierte Abfahrtszeit,
- die tatsächliche An- und Abfahrtszeit, falls bereits einge treten,
- die Regelung dieses Fahrzeuges an dieser Abfertigungsstati on.

Zu Beginn des Fahrbetriebes sind alle Zellen z dieser Matrix im Zustand neu. Im Laufe der Zeit liefert der Prozeß An- und Abfahrtszeiten der Fahrzeuge, die dann sofort in die entspre chenden Zellen eingetragen werden. Zeitbezogen ergibt sich damit folgende Abbildung: Zellen im Zustand neu entsprechen der Zukunft. Zellen, deren Zustand nicht neu ist, die aber einen rechten Nachbarn mit dem Zustand neu haben, bilden die Gegenwart. Alle anderen Zellen beinhalten bereits eingegange ne und verarbeitete Funktelegramme von Fahrzeugen des öffent lichen Verkehrs, beziehen sich also auf die Vergangenheit.

Die für den Regelvorgang relevanten Informationen liegen da mit vor. Mit Hilfe dieser Matrix lassen sich nun die Abfahrt zeiten aller Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs von allen Abfertigungsstationen in Abhängigkeit von potentiellen Ein griffen des Reglersystems prognostizieren. Welche Reglerein griffe aber vorzunehmen sind, um ein im Sinne des Regelungs prozesses optimiertes Ziel zu erreichen, ist nicht für jeden Anwendungsfall absolut zu definieren. Vielmehr ist dieses Op timum für jeden einzelnen Anwendungsfall in Form einer spezi ellen Zielfunktion des Regelungsprozesses festzulegen. Mit einer definierten Zielfunktion wird ein vorliegender, d. h. aktueller Systemzustand innerhalb eines festgelegten Vor schaubereiches in Abhängigkeit von Regelungseingriffen in be stimmter Weise fortentwickelt. Eine rechnerische Minimisie rung der Zielfunktion bestimmt diejenigen Regelungseingriffe, die im Ergebnis voraussichtlich zu einem - auf das Regelungs ziel bezogen - optimierten Systemzustand führen. Auch der Be stimmung der Größe des Vorschaubereiches kommt dabei wesent liche Bedeutung zu. Wird die dabei zugrundegelegte Zeitperi ode zu lang gewählt, wird der Rechenaufwand immens. Wird da gegen diese Zeitperiode zu kurz gewählt, können Auswirkungen der Regeleingriffe auf das Gesamtsystem nicht mehr ausrei chend berücksichtigt werden, was beispielsweise besonders einleuchtend mit dem Hinweis auf eine dann ungenügende An schlußsicherung zu belegen ist.

Es ist einleuchtend, daß auch im Bereich Straßenverkehrstech nik unterschiedliche Regelungsziele verfolgt werden können, die bestimmte Parameter des jeweiligen Anwendungsfalles, in dividuell gewichtet, berücksichtigen. Verschiedene Ansätze für entsprechend definierte Zielfunktionen werden daher im folgenden näher ausgeführt.

Eine lediglich auf den öffentlichen Verkehrsbetrieb abstel lende Zielfunktion ergibt sich im einfachsten Fall durch Auf summieren aller prognostizierten Verspätungen im Vorschaube reich. Dabei lassen sich zwei verschiedene Betriebsarten un terscheiden, den Fahrbetrieb mit starrem beziehungsweise mit variablem Fahrplan. Bei ersterem werden beispielsweise die Verspätungen der einzelnen Fahrzeuge im Verkehrsnetz aufsum miert, mit einer Zahl p potenziert und einem Faktor ε n|k ge wichtet, der spezifisch für ein Fahrzeug n sowie eine Halte stelle k ist. Wird ferner vorgesehen, daß auch der Beset zungsgrad der Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs, d. h. eine Angabe über die Zahl der transportierten Passagiere #(P) n|k er mittelt wird, so kann diese Größe ebenfalls in die Gewichtung einbezogen werden. Damit ist dann eine automatisch priori sierte Gleichbehandlung eines nahezu leeren Fahrzeuges mit vollbesetzten Fahrzeugen und der damit verbundene Nachteil für den Individualverkehr auszuschließen. Ein hoher Potenzie rungsfaktor p bedeutet, daß große Verspätungen stärker ins Gewicht fallen als kleine. Dies muß nicht unbedingt erwünscht sein. Denn einer Störung ist am wirksamsten zu begegnen, wenn darauf früh reagiert wird. Darüber hinaus ist ein hoher Po tenzierungsfaktor p praktisch gleichbedeutend mit einer Maxi mumsfunktion, kann also auch durch folgende Formulierung der Zielfunktion implementiert werden.

Mit Hilfe der Parameter ε und δ läßt sich jetzt gewichten, inwieweit hohe Abweichungen bzw. niedrige Abweichungen die Zielfunktion dominieren sollen.

Wird dagegen dem öffentlichen Verkehrsnetz ein variabler Fahrplan zugrunde gelegt, wird ein Disponent des Betriebs leitsystems nur die Anzahl der Fahrzeuge für eine Linie vor geben. Das Regelsystem muß dann daraus selbständig einen op timalen Takt berechnen, deshalb muß der Zielfunktion gemäß der Beziehung (11) ein weiterer Term zugefügt werden. Bei dieser Betriebsart ist der Begriff der Verspätung nicht defi niert; er kann aber durch die Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeugen bei der Abfahrt an einem Halt und Regelungszeitpunkt ersetzt werden. Folgender Term muß also ergänzt werden:

Dies ist eine Art Strafterm in der Zielfunktion. Denn ein zu enges Auffahren von Fahrzeugen erhöht den Wert der Zielfunk tion und die Minimierung der Zielfunktion erzwingt eine Ab standsregelung der Fahrzeuge untereinander. Auch dieser Term kann, wie in Beziehung (12) wiedergegeben, durch einen Para meter g gewichtet werden. Der prognostizierte Abstand eines Fahrzeuges zum Vorgänger-Fahrzeug wird durch d n|k beschrieben, ein Parameter r dient der Normierung. Ist ein solcher Term in der Zielfunktion enthalten, wird der Fahrtakt eine Zeit lang um einen Mittelwert oszillieren, um dann auf einen idealen Fahrtakt einzuschwingen. Dieser ist abhängig von den momenta nen Rahmenbedingungen des Gesamtsystems und den zur Verfügung stehenden Fahrzeugressourcen.

Ein Nachteil des Termes nach Beziehung (12) ist, daß ein Langsamfahren bzw. das Herstellen von großen Abständen gewis sermaßen belohnt wird. Dieser Effekt wird schon teilweise durch die Verspätungsterme gemindert. Es empfiehlt sich aber dennoch, zu häufige Regeleingriffe durch eine Kostenfunktion zu begrenzen. Eine solche Maßnahme ist auch geeignet, die Sensitivität des Regelsystemes zu konfigurieren. Wird nämlich ein Term aufaddiert, der Reglereingiffe bestraft, so führt dies zu einer Reduzierung der Steuerungseingriffe, weil vermieden wird, daß auf jede kleine Störung mit umfangreichen Eingriffen reagiert wird. Ein solcher Strafterm, der bei je den Reglereingriff zur Erhöhung der Zielfunktion führt, läßt sich wie folgt darstellen:

Die Strafe für den Steuerungseingriff S bei einem Fahrzeug n an der Abfertigungsstation k wird mit g gewichtet. Die Ge wichtung der Strafe sollte dabei progressiv erfolgen. Treten nämlich im System nur kleine Störungen auf, so sollte die Strafe für einen Eingriff groß sein. Besteht hingegen die Ge fahr, daß das System instabil wird, kann dies nur verhindert werden, wenn sehr viele Eingriffe erfolgen. Um dies zu er leichtern, muß g klein gehalten werden.

Wenn im Regelsystem ferner eine Anschlußsicherung unter den Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs überwacht und die Bedin gungen herbeigeführt werden sollen, bei denen ein Umsteigen zwischen zwei Fahrzeugen für die Fahrgäste möglich ist, muß die Zielfunktion entsprechend ergänzt werden. Aufgrund der Struktur des Regelsystemes ist es in diesem Falle, im Gegensatz zu herkömmlichen Anschlußsicherungen, möglich, frühzeitig ei nen Zusammenhang zwischen dem zubringenden und dem aufnehmen den Fahrzeug herzustellen. Damit kann auf Abweichungen schnell und flexibel reagiert werden. Dafür läßt sich folgen de Beziehung (14) mit einem Gewicht g aufstellen:

ε₁ ≧ (Z_ab - X_zu) ≧ ε₂ (14)

Die beiden E-Parameter beschreiben die maximale Zeit, die ein Fahrzeug auf den Anschluß wartet, bzw. die Zeit, welche die Passagiere zum Umsteigen mindestens benötigen. Der Term kann also zwischen den vorgegebenen Grenzen ε₁ und ε₂ variieren. Ungünstig für die Zielfunktion ist eine große Differenz zwi schen der Abfahrtszeit Z_ab des abholenden Fahrzeuges und der Ankunftszeit X_zu des zubringenden Fahrzeuges. Die Gewichtung g dieser Abweichung in der Zielfunktion kann als taktischer Parameter angelegt werden, der sich proportional zur Distanz der betroffenen Fahrzeuge verändert. Ist deren Entfernung voneinander noch groß, so kann das Gewicht g klein sein, da die Anschlußsituation noch lange nicht in Betracht gezogen werden muß. Steht aber der Kontakt zwischen den Fahrzeugen kurz bevor, so spielt die Zeitdifferenz eine große Rolle, Be schleunigungsmaßnahmen müssen gegebenenfalls eingeleitet wer den.

In vielen Fällen kommt es bei der klassischen Priorisierung des öffentlichen Verkehrs zu extremen, teilweise unnötigen Behinderungen des Individualverkehrs. Der öffentliche Verkehr wird dabei an ausgewählten Knotenpunkten - nach Plan - bei jeder Anmeldung automatisch priorisiert, obwohl dies, z. B. nach dem Fahrplan nicht immer notwendig wäre. Ferner wird konventionell im Regelfall nicht zwischen vollbesetzten und leeren Fahrzeugen unterschieden. Diese auf einer starren Pla nung beruhende Priorisierung des öffentlichen Verkehrs zum Nachteil des Individualverkehrs steht aber im Gegensatz zu einem effektiven Verkehrsmanagement des Gesamtverkehrs.

Diese Problematik läßt sich auf einfache Weise lösen. Die Zielfunktion erlaubt das Einbringen von Parametern, die den Individualverkehr berücksichtigen, in direkter und indirekte Weise. Indirekt geschieht dies zum Beispiel, wie bereits be schrieben, über ein Erfassen des Besetzungsgrades des Fahr zeuges. Es wird dann berücksichtigt, daß es z. B. effektiver ist, eine größere Anzahl von Fahrzeugen des Individualver kehrs warten zu lassen und dafür ein vollbesetztes Fahrzeug des öffentlichen Verkehrs zu priorisieren oder umgekehrt, ei nen nahezu leeren Bus, der im Fahrplan liegt, warten zu las sen. Auch direkt kann der Individualverkehr in der Zielfunk tion berücksichtigt werden, beispielsweise durch einen Term gemäß Beziehung (15):

In die Zielfunktion wird damit ein Strafterm aufgenommen, der sowohl das um Δ n|k verlängerte Einblenden eines Grünfensters bestraft, als auch die Zahl N der zusätzlich wartenden Fahrzeuge pro Zeit berücksichtigt. Das Produkt aus Wartezeit und Anzahl der Fahrzeuge ist dabei Bestandteil einer Funktion ϕ. Diese Funktion sorgt für eine gewisse, wünschenswerte Pro gression des Produktes, was bedeutet, daß eine doppelte An zahl von wartenden Fahrzeugen nicht unbedingt mit einer dop pelten Strafe in der Zielfunktion korrespondiert.

Bei der konventionellen, rein lokalen Priorisierung des öf fentlichen Verkehrs werden die Auswirkungen einer lokalen Be schleunigungsmaßnahme auf das Umfeld nicht beachtet. Auch treten Probleme bei konkurrierenden Anmeldungen von Fahrzeu gen auf. Bei dem vorliegenden Regelungssystem hingegen sorgt die Zielfunktion dafür, daß alle ergriffenen Maßnahmen in ei nem netzweiten Zusammenhang wirken. Der Regelungsmechanismus sucht ein Optimum für das gesamte System. So werden nur Maß nahmen ausgewählt, die bezogen auf den Zustand des Gesamtnet zes positiv sind. Bei konkurrienden Anforderungen von Fahr zeugen an einem signalisierten Knoten wird immer das Fahrzeug bevorrechtigt, welches für die Stabilität des Gesamtnetzes am meisten beiträgt.

Claims

1. Verfahren zum bedarfsgerechten Priorisieren von Fahrzeu gen des öffentlichen Personenverkehrs mittels Bedarfsanforde rungen dieser Fahrzeuge auf bevorrechtigte Zuteilung einer Grünphase an einer in ihrer Verkehrsrichtung vorausliegenden Lichtsignalanlage, wobei periodisch aktuelle Standorte ein zelner Fahrzeuge in einem Netz des öffentlichen Personenver kehrs ermittelt und als Statusinformation in einer datenver arbeitenden Anlage (PTM) gespeichert werden, dadurch ge kennzeichnet, daß die Fortbewegung der einzelnen Fahr zeuge mittels der datenverarbeitenden Anlage simuliert wird, indem eine voraussichtliche Abfahrtszeit (Z n|k) eines Fahrzeu ges (z. B. n) von einer als nächste anzufahrenden Haltestelle (z. B. k) aufgrund der Beziehung
berechnet wird, wobei für das betreffende Fahrzeug (n):
Z n|k-1 die ermittelte Abfahrtszeit an der zuletzt passierten Haltestelle (k - 1), F n|k dessen zufällig verteilte Fahrzeit von dieser zur nächsten Haltestelle (k) und H n|k dessen zufällig verteilte Aufenthaltszeit an dieser nächsten Haltestelle ist und daß die so ermittelte voraussichtliche Abfahrtszeit (Z n|k) des Fahrzeuges mit seiner dort fahrplanmäßigen Abfahrtszeit (T n|k) verglichen und abhängig von dem Grad der Abweichung dem betreffenden Fahrzeug eine entsprechend hohe bzw. niedrige Priorität eingeräumt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Bestimmung der Aufenthaltszeit (H n|k)des be treffenden Fahrzeuges (n) an der Haltestelle (k) eine Anzahl (P n|k) zusteigender Fahrgäste gemäß der Beziehung
zugrundegelegt wird, wobei (C n'|k) die zufällig verteilte Dich te eines Fahrgastaufkommens zwischen den Abfahrtszeiten (Z n-1|k und Z n|k) zweier aufeinanderfolgender Fahrzeuge ((n - 1) bzw. n) an dieser Haltestelle ist und daß damit die Aufent haltszeit (H n|k) des Fahrzeuges (n) an der Haltestelle (k) aufgrund der Beziehung
proportional zur Anzahl der dort zusteigenden Fahrgäste ge setzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die voraussichtliche Abfahrtszeit (Z n|k) des betref fenden Fahrzeuges (n) an der betrachteten Haltestelle (k) un ter Berücksichtigung von Verzögerungen, bedingt durch Einhal ten seiner fahrplanmäßigen Abfahrtszeit (T n|k), aufgrund der Beziehung
ermittelt wird, wobei sich C n|k aus der Beziehung
ergibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine voraussichtliche Verspätung der Abfahrt des betreffenden Fahrzeuges (n) von der betrach teten Haltestelle (k) aus der Differenz seiner voraussichtli chen Abfahrtszeit (Z n|k) zu seiner fahrplanmäßigen Abfahrts zeit (T n|k) gemäß der Beziehung
ermittelt wird und daß abhängig davon sowie gegebenenfalls von unter Berücksichtigung einer Wertigkeit dieser Haltestel le im Streckennetz bzw. einer diese Haltestelle anfahrenden Linie des öffentlichen Verkehrs vorbestimmten Schwellwerten die Priorität einer nächsten Anforderung des betreffenden Fahrzeuges (n) festgelegt wird.

5. System zum verkehrsoptimierten Priorisieren von Fahrzeu gen des öffentlichen Personenverkehrs unter Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß zum Überwachen des Be triebs und zum Koordinieren der Steuerung von Lichtsignalan lagen (LSA) eines vorbestimmten Straßennetzes eine Verkehrs leitanlage mit einem zentralen Verkehrssignalrechner (VSR) vorgesehen ist, mit dem in Abhängigkeit von der über Detekto ren festgestellten momentanen Verkehrsbelastung vorbestimmte Signalprogramme der Lichtsignalanlagen einzeln und/oder grup penweise aktiviert werden, daß ferner zum Überwachen und Ko ordinieren von Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs ein rech nergesteuertes Betriebsleitsystem mit einem Leitrechner (RBL) vorgesehen ist, in dem aktuelle Statusinformationen insbeson dere zum momentanen Standort zu den im Streckennetz einge setzten Fahrzeugen gespeichert werden und daß die datenverar beitende Anlage (PTM) einen Koppelrechner bildet, über den der Verkehrssignalrechner der Verkehrsleitanlage und der Leitrechner des Betriebsleitsystemes miteinander vernetzt sind.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitrechner (RBL) des Betriebsleitsystemes und der Verkehrssignalrechner (VSR) der Verkehrsleitanlage in Verbin dung mit dem Koppelrechner (PTM) im Zusammenwirken mit dem Verkehrswegenetz mit den gesteuerten Lichtsignalanlagen (LSA) und den geführten Fahrzeugen (n) des öffentlichen Verkehrs einen Regelkreis bilden, in dem das Verkehrswegenetz die Re gelstrecke ist, der Koppelrechner (PTM) die Funktion des Reg lers wahrnimmt und der Leitrechner (RBL) sowie der Verkehrssignalrechner Meßglieder einerseits und Stellglieder anderer seits darstellen.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Koppelrechner (PTM) die aktuelle Information über den Gesamtzustand des Verkehrswegenetzes in Form einer Matrix (z l|l bis z n|k) gespeichert ist, in deren Zellen (z. B. z n|k) je weils die Statusinformation eines einzelnen Fahrzeuges (n) an jeweils einer Abfertigungsstation (k), beispielsweise einer Haltestelle in der Weise gespeichert ist, daß sich in Zeilen- oder Spaltenrichtung einander benachbarte Zellen entweder auf die Fortbewegung eines individuellen Fahrzeuges (z. B. n) längs seiner Fahrstrecke bzw. auf einander nachfolgende Fahr zeuge an einer individuellen Abfertigungsstation beziehen.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Koppelrechner (PTM) eine auf die Besonderheiten des Verkehrswegenetzes und den dieses benutzenden öffentli chen Verkehr in einzelnen Anwendungsfall individuell abge stimmte Zielfunktion für den Regelungsprozeß vorgegeben ist, deren kontinuierliche rechnerische Mimimierung basierend auf dem Matrixinhalt diejenigen Steuereingriffe bestimmt, die für einzelne Fahrezeuge an bestimmten Abfertigungsstationen not wendig und zulässig sind, um den Fluß des Gesamtverkehrs im Verkehrswegenetz zu stabilisieren.