DE19953008A1 - Vorrichtung zur Steuerung des Verkehrsflusses an einer Kreuzung, insbesondere zur Ampelsteuerung - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Steuerung mindestens einer an einer Kreuzung angeordneten Ampel mit einer Sensoreinrichtung, die Fahrzeuge im Stauraum vor der Ampel und ggf. im Kreuzungsbereich detektiert und hinsichtlich Ort und Geschwindigkeit vermißt, wobei die Sensoreinrichtung einen umlaufend Laserimpulse abstrahlenden Sender aufweist, der mindestens einen eine Fahrspur im Stauraum von oben parallel zur Fahrtrichtung in einem mittigen Bereich überstreichenden Strahlfächer erzeugt, und einen Empfänger (35), mit dem die Auftreffpunkte der Laserimpulse detektierbar sind, und wobei die Sensoreinrichtung (19) eine Auswerteeinrichtung aufweist, die aus den vom Empfänger (35) ermittelten Daten das Profil der Auftreffpunkte des Strahlfächers (20, 21) ermittelt, einzelnen Gruppen von Auftreffpunkten Objekte zuordnet und ggf. die Bewegung der erfaßten Objekte verfolgt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Gattungsgemäße Vorrichtungen werden dazu eingesetzt, den Verkehrsfluß an Kreuzungen insbesondere über eine verkehrsabhängige Ampelsteuerung flüssiger zu gestalten. Bekannte Vorrichtungen weisen z. B. Sensoreinrichtungen auf, die jeweils im Stauraum vor einer Ampel Fahrzeuge detektieren und eine der detek­ tierten Fahrzeugdichte angepaßte Ampelsteuerung veranlassen können.

Die in gattungsgemäßen Vorrichtungen eingesetzten Sensoreinrichtungen sind z. B. Induktionsschleifen, die im Abstand von ca. 50 bis 100 m vor der Ampel in der Fahrbahn verlegt sind, und die in der Lage sind, ein über die Schleife fahren­ des Fahrzeug zu detektieren und ein entsprechendes Signal an den die Ampel steuernden Computer zu senden.

Nachteilig an den bekannten Bodenschleifen ist, daß sie durch die darüber hin­ weg rollenden Fahrzeuge, witterungsbedingt oder durch Bauarbeiten leicht Scha­ den nehmen können und daher relativ wartungsintensiv sind, mit damit verbun­ denen hohen Kosten und Verkehrsbeeinflussungen. Außerdem erhält man mit Bodenschleifen nur punktuelle Messungen, d. h. man kann die Verkehrssituation insbesondere im Kreuzungsbereich nicht vollständig erfassen. Schließlich erlau­ ben Bodenschleifen auch keine eindeutige Fahrzeugklassifizierung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik eine Vor­ richtung zur Steuerung des Verkehrs an einer Kreuzung zu schaffen, die die Ver­ kehrssituation gegenüber bekannten Systemen vollständiger erfaßt und damit eine genauere Anpassung z. B. der Ampelsteuerung an die vorliegende Verkehrssitua­ tion ermöglicht.

Gelöst wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die kennzeichnenden Merk­ male des Anspruches 1 aufweist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß mindestens eine, bei größeren Straßen vor­ zugsweise jede zur Ampel führende Fahrspur, jeweils von einer Sensoreinrich­ tung im Bereich des Stauraumes abgetastet wird. Mit Stauraum soll im wesentli­ chen der Abstandsbereich zur Ampel bezeichnet werden, in dem die Ampelan­ zeige von einem sich nähernden Fahrzeug aus erkannt werden kann.

Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzte Sensoreinrichtung weist einen Sender auf, der umlaufend in einer oder mehreren Ebenen Laserimpulse aussendet und mindestens einen Empfänger, um Entfernung und Winkel der Auftreffpunkte der Laserimpulse an Objekten zu detektieren. Im Folgenden soll die von dem Sender erzeugte kontinuierliche Serie von umlaufenden Laserimpul­ sen als Strahlfächer bezeichnet werden.

Bevorzugt sind Empfänger und Sender in der Sensoreinrichtung gemeinsam um­ laufend und in dieselbe Richtung blickend angeordnet.

Erfindungsgemäß ist die Sensoreinrichtung so angeordnet, daß eine zur Ampel führende Fahrspur im Stauraumbereich parallel zur Fahrtrichtung von oben von einem Strahlfächer überstrichen wird und dabei ein Profil der jeweils auf der Fahrspur befindlichen Objekte, in aller Regel Fahrzeuge und der Fahrbahn er­ stellt wird. Die Dichte der Fahrzeuge folgt aus der Zahl der Profile im abgedeck­ ten Stauraum und den zwischen den Profilen vorhandenen Lücken.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin eine Auswerteinrichtung vorgesehen, die die vom Empfänger pro Senderumlauf im Strahlfächer detektier­ ten Auftreffpunkte verarbeitet. Zusammenhängende Gruppen von Auftreffpunk­ ten können Auftreffpunkten zugeordnet werden, wobei feststehende Objekte, z. B. die Straßenoberfläche in einem Lernmodus als immer vorhanden abgespeichert werden können. Zusammenhängende Gruppen von Auftreffpunkten zwischen Entfernungssprüngen oder zwischen deutlichen Änderungen gegenüber gespei­ cherten Daten können nicht feststehenden Objekten zugeordnet werden.

Bevorzugt wird die Bewegung nicht feststehender oder nicht gespeicherter Ob­ jekte verfolgt, indem der Ort, die Geschwindigkeit mit Richtung (vektoriell) der Objekte aus den aufeinanderfolgenden Daten der Strahlfächer berechnet wird. Die Auswerteinrichtung kann so ermitteln, ob sich die Objekte im relevanten überwachten Bereich befinden, wann sie den Bereich verlassen werden, die Ob­ jekte zählen, klassifizieren und bezüglich Priorität bewerten. Die Ergebnisse der Auswerteinrichtung können dann bei der Ampelsteuerung zugrunde gelegt wer­ den.

Es versteht sich, daß sinnvollerweise alle zur Kreuzung hinführenden Spuren mit der beschriebenen Sensoreinrichtung überwacht werden sollten, damit eine ge­ meinsame optimierte Schaltung aller Kreuzungsampeln möglich ist.

Erfindungsgemäß ist die Sensoreinrichtung, wie oben erwähnt, so angeordnet, daß sie den Strahlfächer von oben auf die zu überwachende Fahrspur sendet. Nur so kann sicher ausgeschlossen werden, daß störende Gegenstände den Lichtweg unterbrechen und die Messung beeinträchtigen.

Vorzugsweise wird die Sensoreinrichtung im oberen Bereich der zugeordneten Ampel, besonders vorzugsweise an ihrem freien oberen Ende angeordnet. Da Ampeln in aller Regel so aufgestellt werden, daß sie unverdeckt auch aus größe­ rer Distanz erkannt werden können, ist bei dieser Ausgestaltung sichergestellt, daß der Strahlfächer ebenfalls frei und ohne dazwischen liegende störende Ge­ genstände, wie Bäume, Häuser oder dergleichen auf die Fahrspur gesendet wer­ den kann. Selbstverständlich kann die Sensoreinrichtung aber auch an einem se­ paraten Pfosten oder dergleichen befestigt werden.

Die Erfindung läßt sich problemlos bei ein-, aber auch bei mehrspurigen Straßen verwirklichen. Bei mehrspurigen Straßen kann z. B. eine Sensoreinrichtung vor­ gesehen werden, die mehrere Sender aufweist, die jeweils den einzelnen Fahrspu­ ren zugeordnete Strahlfächer erzeugen.

Genauso gut ist es aber auch möglich, bei z. B. zwei Fahrspuren einen Sender einzusetzen, der in einem Teil seines Umlaufes direkt auf die eine Fahrspur und in dem anderen Teil seines Umlaufes über Spiegel umgelenkt auf die andere Fahrspur sendet. Hierauf wird bei der Zeichnungsbeschreibung noch näher ein­ gegangen.

Außerdem kann selbstverständlich der von dem Sender abgestrahlte Strahlfächer nicht nur den Stauraum vor der Ampel abdecken. Er kann sich vielmehr in sei­ nem anderen Endbereich auch in den Kreuzungsbereich oder sogar darüber hin­ aus auf die von der Kreuzung wegführende Fahrspur erstrecken. Auf diese Weise kann man mit der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung nicht nur den ankom­ menden, sondern auch den abfließenden Verkehr erfassen, was eine noch sinn­ vollere Ampelsteuerung ermöglicht.

Im folgenden soll die Erfindung von mehreren Abbildungen näher erläutert wer­ den:

Fig. 1 zeigt eine zu einer Ampel führende Straße im Schnitt mit einer Sensoreinrichtung gemäß der ersten Variante der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf eine Kreuzung, bei der die in Fig. 1 gezeigte Ausführung vorgesehen ist.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht auf eine mit einer Sendeein­ richtung gemäß Fig. 1 ausgestatteten Ampel.

Fig. 4 zeigt eine Schnittdetailansicht einer Sensoreinrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Fahrbahn 10 mit vier Spuren 11, 12, 13 und 14. Im gezeigten Fall führen die Spuren 11 und 12 aus der Bildebene hinaus und die Spuren 13 und 14 in die Bildebene hinein. Die Spuren sind durch Fahr­ bahnmarkierungen 15 und 16 sowie durch einen Mittelstreifen 17 voneinander getrennt.

Außerdem zeigt Fig. 1 eine an einer in dieser Abbildung nicht zu erkennenden Kreuzung befindliche Ampel 18, zu der in Fahrtrichtung die Spuren 13 und 14 hinführen.

Erfindungsgemäß ist auf der Ampel 18 eine Sensoreinrichtung 19 vorgesehen, die wie weiter unten erläutert einen Sender enthält, der jeweils einen Strahlfächer 20, 21 aus umlaufenden Laserstrahlimpulsen auf die Spuren 13 und 14 im Bereich des Stauraumes vor der Ampel 18 sendet.

Dies ist in der Fig. 2 deutlicher zu erkennen, die die Fahrbahn 10 mit den Spu­ ren 11, 12, 13 und 14 sowie eine Kreuzung 30 zeigt, in die die Spuren 13 und 14 einmünden. Weiterhin zu erkennen ist der Sensor 19, der auf der in dieser Dar­ stellung nicht zu erkennenden Ampel 18 angeordnet ist.

In Fig. 2 wird deutlich, daß die von der Sensoreinrichtung 19 erzeugten Strahlfä­ cher 20 und 21 sich in den Spuren 13 und 14 über einen Bereich 22 vor der Am­ pel bis in die Kreuzung 30 hinein erstrecken. Der Bereich 22 wird so groß ge­ wählt, daß herannahende Fahrzeuge in ausreichendem Abstand von der Sen­ soreinrichtung 19 erkannt und bei der Schaltung der Ampel 18 berücksichtigt werden können. Der Bereich 22 kann z. B. dem Abstand entsprechen, aus dem ein Autofahrer die Ampel 18 erkennen kann.

Wie oben ausgeführt und in Fig. 2 angedeutet, können sich die Strahlfächer 20 und 21 über die Ampel hinaus in den Bereich der Kreuzung hinein erstrecken. Denkbar ist sogar, daß sie über die Kreuzung hinaus auch noch den von der Kreuzung wegführenden Bereich der Spuren abdecken.

Fig. 3 zeigt eine im wesentlichen mit den Fig. 1 und 2 übereinstimmende Sensoreinrichtung 19 in Seitenansicht. Zu erkennen ist in dieser Darstellung die äußere Fahrspur 14, der dieser Fahrspur zugeordnete Strahlfächer 21, sowie von dem Strahlfächer erfaßte Objekte 23, 24, im gezeigten Fall z. B. ein Bus 23 und ein PKW 24.

Aus Fig. 3 wird deutlich, daß die Sensoreinrichtung 19 im Gegensatz zu den be­ kannten Bodenschleifen nicht nur eine bloße numerische Belegungsdichte der Spur 14 ermittelt. Die Einrichtung 19 ist vielmehr in der Lage, z. B. den sich ge­ rade auf die Kreuzung 30 zu bewegenden 23 von dem davor fahrenden PKW 24 größenmäßig zu differenzieren.

Eine bevorzugt verwendeter Sensoreinrichtung 19 ist in Fig. 4 im Schnitt darge­ stellt. Sie weist ein Gehäuse 32 auf mit einem Motor 31, welcher eine Welle 33 dreht, an der quer ein Lasersender 25 und einen diesen umgebender Empfänger 35 befestigt ist. Sender und Empfänger können im einzelnen z. B. gemäß DE 195 30 281 C2, Fig. 1 ausgebildet sein.

Der Lasersender 25 sendet radial zur Achse der rotierenden Welle 33 Laserim­ pulse aus, die über etwa 180° Umlauf der Welle 33 im Ausführungsbeispiel lot­ recht nach unten strahlend einen ersten Strahlfächer 21 aufspannen. Ein zweiter Strahlfächer 20 wird schräg zum ersten Strahlfächer 21 durch Umlenkung der Laserstrahlen an Spiegeln 28, 29 des Gehäuses 32 während des oberen Umlaufes des Lasersender 25/Empfängers 35 erzeugt.

Eine an den Lasersender 25/Empfänger 35 angeschlossene, nicht dargestellte Auswerteinrichtung ermittelt aus der jeweiligen Startzeit eines ausgesendeten Impulses und der Empfangszeit, die mit dem eingebauten Empfänger 35 ermittelt wird, die Impulslaufzeit und daraus die Entfernung bis zu dem Auftreffpunkt an einem vom Laserstrahl getroffenen Gegenstand. Aus der Winkelstellung der Welle 33, die z. B. über Winkelgeber oder sonstige Einrichtungen ermittelt wird, läßt sich das Profil der im Strahlfächer gemessenen Auftreffpunkte bestimmen.

Mit einer Sensoreinrichtung in dieser Ausführung lassen sich mit einem Sender zwei Spuren überwachen, was eine erhebliche Kosteneinsparung bedeutet. Ge­ nauso gut ist es aber auch möglich, den Spuren jeweils einen direkt abstrahlenden Sender zuzuordnen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Steuerung mindestens einer an einer Kreuzung angeord­ neten Ampel mit einer Sensoreinrichtung, die Fahrzeuge im Stauraum vor der Ampel detektiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (19) einen Strahlsender und -empfänger aufweist, mit einem umlaufend Laserimpulse abstrahlenden Sender (25), der mindestens einen eine Fahr­ spur (13, 14) im Stauraum (22) von oben parallel zur Fahrtrichtung über­ streichenden Strahlfächer (20, 21) erzeugt und einem Empfänger (35), mit dem die Auftreffpunkte der Laserimpulse detektierbar sind, wobei die Sen­ soreinrichtung (19) eine Auswerteinrichtung aufweist, die aus den vom Empfänger (35) ermittelten Daten das Profil der Auftreffpunkte des Strahl­ fächers (20, 21) ermittelt und einzelne Gruppen von räumlich zusammen­ hängenden Auftreffpunkten Objekten zuordnet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Sensoreinrichtung erzeugte Strahlfächer (20, 21) zusätzlich einen sich auf der dem Stauraum (22) abgewandten Seite der Ampel (18) bis in die Kreu­ zung (30) hinein ggf. sogar darüber hinaus erstreckenden Bereich abdeckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Sender (25) über Spiegel (28, 29) zwei beabstandete, unterschiedli­ chen Fahrbahnen (13, 14) des Stauraumes (22) zugeordnete Strahlfächer (20, 21) erzeugbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (19) im oberen Bereich einer Ampel (18) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Empfänger (35) in Abstrahlrichtung des Senders (25) blickend und mit diesem umlaufend angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auswerteinrichtung die Bewegung erfaßter Objekte durch Berechnung des Ortes, der Geschwindigkeit und Richtung aus den für aufeinanderfolgende Strahlfächer vom Empfänger detektierten Daten ermittelt.