-
Neben
rechnergesteuerten Betriebsleitsystemen (RBL) und automatisch arbeitenden
Fahrgastinformationssystemen (FIS) sorgen in vielen Städten vor
allem funkgesteuerte, die Lichtsignalanlagen (LSA) beeinflussende
Systeme für
einen reibungslosen und anschlusssichernden Ablauf im ÖPNV, indem
sie von Bussen aus per Datenfunk die Ampelphasen so „beeinflussen", dass der Bus beim
Erreichen der Ampel eine „GRÜN-Phase" erhält. Derzeitige
LSA-Beeinflussungssysteme weisen folgende Schwachpunkte auf: Sie
erfordern entlang der Straße
exakt vermessene infrastrukturelle Maßnahmen, sind linien- oder
streckenbezogen, benötigen
im Bus einen „Wegzähler", bieten zu den Ampelphasen
keinen echten und realen Zeitbezug, lassen aus technischen und wirtschaftlichen
Gründen
nicht mehr als zwei Meldepunkte pro LSA zu, die Verfahren sind überwiegend
firmenspezifische Lösungen,
d. h. ein Einsatz außerhalb
definierter (Stadt) Grenzen ist nicht möglich.
-
Aus
der
DE 43 26 237 C1 ist
ein System bekannt, bei dem die Grün-Anforderung jeweils dann
an den Kreuzungsrechner gesendet wird, wenn das Fahrzeug definierte
Ortspositionen erreicht hat. Dieses System hat den Nachteil, dass
sich allein aus der Tatsache des Erreichens einer Ortsposition der
Zeitpunkt des Erreichens der Kreuzung nicht ausreichend genau herleiten
lässt.
-
Weiterhin
ist aus der
WO 96/35197
A1 ein Verfahren zur Steuerung für Lichtsignalanlagen bekannt, das
zur Ampelsteuerung auf die jeweils von in ihrer Umgebung befindlichen
vorrangberechtigten Fahrzeugen gesendete Momentangeschwindigkeit
dieser Fahrzeuge zurückgreift.
Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass die Steuerung unpräzise ist,
da nur die Momentangeschwindigkeit des vorrangberechtigten Fahrzeugs,
nicht aber die aktuelle Verkehrslage berücksichtigt wird.
-
Von
dem zuletzt genannten Stand der Technik ausgehend ist es Aufgabe
der Erfindung, ein Verfahren zur Beeinflussung von Lichtsignalanlagen
durch ein vorrangberechtigtes Fahrzeug zu schaffen, das eine genauere
Ermittlung der zu erwartenden Ankunftszeit ermöglicht.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch das Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Der
einzige Unterspruch gibt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
wieder.
-
Die
erfindungsgemäße Systemlösung umfasst
folgende Schwerpunkte:
- 1. Geschwindigkeitsabhängige Bestimmung
von „Meldepunkten" und „Fahrzeit
bis zur LSA" auf
einem Rechner.
- 2. Bereitstellung ermittelter Daten zur Anwendung auf einem
Bordrechner.
- 3. Geschwindigkeitsabhängige
Berechnung der „Fahrzeit
bis zur LSA" und Übertragung
der Fahrzeit per LSA-Funktelegramm zur Ziel-LSA.
- 4. Echtzeitbezogene Steuerung der Ampelphasen durch den Kreuzungsrechner
der Ziel-LSA.
-
Anhand
der Meldepunkt-Daten und seiner am Meldepunkt xy gefahrenen Geschwindigkeit
(Tacho) berechnet der Bordrechner die Fahrzeit TLSA und überträgt sie (zusammen
mit weiteren Daten) per LSA-Funktelegramm an den Kreuzungsrechner
der Ziel-LSA, der daraufhin seine Ampelphasen echtzeitbezogen steuern kann.
-
Die
Erfindung wir im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren erläutert.
-
In 1 ist
ein streckenbezogener Ablauf einer Zufahrt auf eine LSA- beeinflussbare
Kreuzung (LSA-Kreuzung) dargestellt. Dazu gehören: Eine mittels Datenfunk
beeinflussbare LSA-Kreuzung (LSA-Kr), drei LSA-Meldepunkte (LSA-Mpt), ein Haltestellen-Meldepunkt
(HS-Mpt) und ein Bus-Bordrechner mit eingebauter LSA-Beeinflussungssteuerung.
-
Der
Bus-Bordrechner kennt die Koordinaten der Meldepunkte und erkennt über seine
Standorterfassungssteuerung, ob er gerade einen Meldepunkt erreicht
hat. In der Meldepunkt-Datei (Mp-Datei) steht, was er an diesem
Meldepunkt ausführen
muss. Im Falle einer „LSA-Beeinflussung" liest er aus der
Mp-Datei die „Strecke", ermittelt die momentane
Geschwindigkeit (Tacho), berechnet daraus die Fahrzeit bis zur LSA
(TLSA) und überträgt diese anschließend über Funk
an den Kreuzungsrechner der Ziel-LSA.
-
Die
ermittelten Daten werden in einer Meldepunkt-Datei abgespeichert.
Dazu gehören
vor allem:
- – Meldepunkt-Name (Kennzeichnung)
- – Meldepunkt-Koordinaten
(Länge,
Breite)
- – Abstand
zur LSA (Strecke in Meter)
- – Adresse
des Kreuzungsrechners
- – Priorität der Kreuzung
- – Einfahrt
in bzw. Ausfahrt aus der Kreuzung
- – Zeitkennzeichnung.
-
Diese
Daten können
dann aus der Mp-Datei über
eine Schnittstelle, PC-Card, etc. in einen Bordrechner geladen werden.
Damit wird die LSA- Steuerung im Bus in die Lage versetzt, die LSA-Kr
in Abhängigkeit koordinatenbeschreibender
Meldepunkte und momentaner Geschwindigkeit optimal über die
Zeit TLSA anzusteuern.
-
Die
Zeit, die der Bus ab dem „Meldepunkt
xy" mit seiner momentanen
Geschwindigkeit bis zur LSA-Kr benötigt, wird T
LSA bezeichnet.
Bei der Genauigkeitsdefinition wurden die Richtlinien für Lichtsignalanlagen „RiLSA" berücksichtigt
und folgende Zeitgrenzen festgelegt bzw. Zeitkorrekturen einbezogen:
| a Zeitbereich | 1
bis 120 Sekunden |
| b Auflösung | 1
Sekunde (die Zeitwerte werden „grundsätzlich aufgerundet") |
| c Zeitkorrektur | Zusätzliche
Zeitfenster, Zeitkorridore, Zeitdaten etc.. Sie könnenzusätzlich definiert
und verwendet werden. |
-
Die
Vorgaben müssen
sich an der „realen
Umgebung" orientieren
und entsprechend angepasst werden. Denn eine Zufahrt auf eine LSA-Anlage
erfolgt immer in Abhängigkeit
des Verkehrsaufkommens und somit mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten,
Fahrprofilen und Zeitkorrekturen. Dies muss alles in der Fahrzeit TLSA berücksichtigt
werden. In aller Regel kann man davon ausgehen, dass Verkehrsaufkommen
und Fahrprofile typische tageszeitliche Merkmale aufweisen.
-
Und
so könnte
man von vornherein Fahrprofile mit festgelegten Zeitkorridoren definieren,
wie z. B.:
| a Fahrprofil
1 | 5:00
bis 11:00 Uhr |
| b Fahrprofil
2 | 11:00
bis 14:00 Uhr |
| c Fahrprofil
3 | 14:00
bis 17:00 Uhr |
| d Fahrprofil
4 | 17:00
bis 19:00 Uhr |
| e Fahrprofil
5 | 19:00
bis 24:00 Uhr |
-
Das
Verfahren setzt kein bestimmtes Funksystem oder Funkstandard voraus,
sondern definiert lediglich die Inhalte des Funktelegramms.
-
LSA-Beeinflussungsmaßnahmen
basieren derzeit hauptsächlich
noch auf der Grundlage der Empfehlungen nach VDV 420. Daher wird
für den
in 2 dargestellten und nachfolgend beschriebenen
beispielhaften Aufbau eines LSA-Funktelegramms
diese Empfehlung herangezogen.
-
Um
der LSA-Anlage den von der Verkehrssituation abhängigen Eintreffzeitpunkt mitteilen
zu können, wird
im Bus die Fahrzeit berechnet und im LSA-Telegramm an den Kreuzungsrechner übertragen.
Neben der Anlehnung an das Telegrammformat VDV 420 hatte bei der
Telegrammdefinition vor allem die Telegrammlänge, d. h. die Anzahl zu übertragender
Telegramm-Bytes, oberste Priorität.
-
Zudem
war ein weiterer wichtiger Grundsatz, kein Telegramm zu definieren,
das ausschließlich
zur Übertragung
im VDV-Protokoll vorgesehen ist, sondern das auch in andere und
zukünftige
Protokolle eingebunden werden kann. Da die VDV-Telegramme sich anhand des ersten Info-Bytes
identifizieren, wurde dieses Byte auch zur Kennung des Vx-Telegramms
herangezogen.
-
Das
Telegramm kann wie folgt aufgebaut sein:
| Synch.
Pattern | Telegrammsynchronisation |
| Startbit | 1.
Synchronisationsbit => nach
Telesynchr., vor Infobytes |
| Infobyte | Nutzdaten
(3 Byte) |
| Zusatzbyte | Nutzdaten
(1 bis 6 Byte) |
| CRC-Byte | Checksummen-Byte
(CRC = Cyclic Redundancy Check) |
| Datenrate | 2.400bit/s |
-
Alternativ
kommt folgender Telegrammaufbau in Betracht:
| Synch.
Pattern | Telegrammsynchronisation |
| Startbit | 1.
Synchronisationsbit => nach
Telesynchr., vor Infobytes |
| Infobyte
1 | Mode,
Type |
| Infobyte
2 | Priorität, Einfahrt,
Ausfahrt |
| Infobyte
3 | Kreuzungsadresse |
| Zusatzbyte
1 | Zeitkennzeichnung
(1 = Anmeldung, 0 = Abmeldung), Fahrzeit TLSA (in Sekunden) |
| Zusatzbyte
2 | Zufahrtinformation
(zur Fahrzeug-Unterscheidung) |
| CRC-Byte | Checksummen-Byte
(CRC = Cyclic Redundancy Check) |
| Datenrate | 2.400bit/s |
-
Als
otionale Erweiterung kommt in Betracht:
| Zusatzbyte
3, 4 | Linien-Nummer |
| Zusatzbyte
5, 6 | frei
definierbar |
-
Der
Telegrammaufbau beinhaltet die wichtigsten Parameter, die für eine LSA-Beeinflussungsmaßnahme benötigt werden.
-
Bis
auf die Zeitkennzeichnung (Anmeldung, Abmeldung) und Fahrzeit (Zeit)
TLSA (in Sekunden) können die Telegramminhalte anwendungsbezogen
geändert
werden. Die Unterscheidung erfolgt dann in der Typenbeschreibung „Type". Der Bus-Bordrechner
oder ein anderer im Fahrzeug eingebauter Rechner – allgemein „Fahrzeug-Rechner" genannt – kennt
anhand der mitgeführten
Meldepunkt-Datei die Koordinaten der „gesuchten" Meldepunkte.
-
Um
zu erkennen, ob gerade ein Meldepunkt erreicht wurde, muss die Standorterfassungssteuerung ebenfalls
koordinatenbezogen arbeiten und in regelmäßigen und kurzen Intervallen
Standortkoordinaten ermitteln und an den Fahrzeug-Rechner weiterleiten.
Dieser vergleicht dann die laufend gemeldeten Standortkoordinaten
mit den in den Meldepunkt-Dateien mitgeführten Meldepunkt-Koordinaten
und überprüft, ob der
gerade gemeldete Standort einem Meldepunkt entspricht. Ist dies
der Fall, liest der Fahrzeug-Rechner aus der Meldepunkt-Datei die dazugehörenden Daten
und Vorgaben und führt
sie anschließend
aus.
-
Um
eine ausreichend hohe Standortgenauigkeit zu erreichen, sollte die
Standorterfassung möglichst 2 × pro Sekunde
erfolgen. Ferner muss die Standorterfassungssteuerung auch dann
Standortdaten „liefern", wenn durch Funkabschattungen
oder anderen Störungen
kurzzeitig kein Satellitenempfang besteht.