DE2207487B2

DE2207487B2 - Einrichtung zum Erfassen und Steuern des Verkehrsablaufs auf Straßen

Info

Publication number: DE2207487B2
Application number: DE2207487A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl.-Math. 8031 Eichenau Kohnert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-02-17
Filing date: 1972-02-17
Publication date: 1974-03-21
Also published as: ATA74673A; DE2207487C3; BE795561A; NL7301955A; FR2172413B1; IT986045B; GB1419563A; DE2207487A1; FR2172413A1; AT338146B; US3906438A; ZA73974B

Description

zeuge nur in Richtung des Pfeiles P fuhren. In einem Abstand von etwa 500 his IUOOm sind auf diesem Streckenabschnitt SA zwei Meßstellen /1, Ii mil den für jede Spur erforderlichen Verkehrsdeicktoren 1 bis 4 vorgesehen. Mit diesen vier Verkehrsdetekloren 1 bis 4 können mittels der in F i g. 2 dargestellten Schaltungseinrichtung der Verkehrsverlauf auf dem Strekkenabschr.itt SA erfaßt und entsprechende Anzeige- und Steuermittel eingestellt werden. Außerdem ist auf der rechten Fahrspur Fl ein stehendes Hindernis Hi dargestellt.

Die Fig. 2 zeigt nur die erforderlichen Einrichtungen für einen Detektor 1, die übrigen sind sinngemäß zu ergänzen. Vom Detektor 1 gelangt bei jeder Belegung durch ein Fahrzeug ein Fahrzeugimpuls an die Meßeinrichtung M, und diese steuert den Zeitgeber ZG. Letzterer gibt Impulse von 20 msec Abstand an das als Zähler ausgebildete Zeitmeßglied ZM. Außerdem setzt jeder neue Fyhrzeugimpuls über den Zeitgeber ZG das Zeitmeßglied ZM auf Null, und gleichzeitig wird der letzte Inhalt des Zeitmeßglieds ZM an einen Mittelwertbildner MW I gegeben. Vom Detektor 1, der Meßeinrichtung .Vi. dem Zeitgeber ZG und dem Zeitmeßglicd ZM werden also jeweils die Zeitdauer der Impulslücken zwischen zwei Fahrzeugen gemessen und diese Ergebnisse an den Mittehvcrtbildner MWl weitergegeben. Damit aber durch zu große Zeitlücken keine falschen Endergebnisse entstehen können, kann weiterhin am Zeitgeber ZG eine Maximalzeit fm eingestellt werden, nach der dieser ebenfalls einen Ubergabetakt an das Zeitmeßglied ZM gibt, falls inzwischen kein Fahrzeugimpuls vom Detektor 1 eingetroffen ist. Im Mittelwertbildner MW 1 werden die nacheinander eintreffenden Zeitlücken gemittelt und die Ergebnisse nach jedem Eintreffen einer neuen Zeitlücke in den Registern R I und .12 für die weitere Auswertung gespeichert. Im einzelnen bildet dazu ein im Mittelwertbildner MWi vorgesehener, nicht dargestellter Differenzbildner zunächst die Differenz aus dem alten Mittelwert Za der Zeitlücken und der neuen Zeitlücke Z n. Diese Differenz wird anschließend mit dem Faktor« I durch einen ebenfalls nicht dargestellten Produktbildner im Mittelwertbildner M Wi multipliziert und dann dem Inhalt der Register R 1. R 1 zur Speicherung zuaddjert._Dies ist durch seine entsprechenden Inhalte Z//, Zd dieser Register Ri, Rl angedeutet.

Gleichzeitig wird auch die Differenz aus der neuen Zeit'ückeZ/i und dem alten Mittelwert Zn an einen Quadratbildner QB und von diesem an einen zweiien Mittelwerrbildncr MWl gegeben. Dieser arbeitet mit dem Faktor «2. bildet aber ansonsten die Mittelwerte aus den Quadraten wie der Mittelwertbildner MW 1. Anschließend werden die Ergebnisse Sa, Sm in den Registern R3, R4 abgespeichert. Schließlich werden die Inhalte dieser Register R2. R4 einem Produktbildner PB zugeführt. Diese vorbeschriebenen Einrichtungen sind vierfach, nämlich für die Detektoren 1 bis 4 — wie im einzelnen nicht dargestellt — vorgesehen.

Durch die bisher beschriebene Einrichtung wn/d also ein Produkt a 1 aus den mittleren Zeitlücken Zn und der Variarz der mittleren Zeitlücken Sn für den Detektor 1 imm.,r dann gebildet, wenn vom Taktgeber TG nach jeweils 60 Sekunden ein Abfrageimpuls kommt. Oa > gleiche gilt auch für die übrigen drei Detektoren 2 bis 4, wobei die Produkte «1, η 2 der Meßstelle M für die Detektoren 1. 2 wie in F i g. 2 angedeutet einem QuotienicnbildnerQß zugeführt werden.

Von diesem Quotientenbildner QB gelangen die Quotienten Kn an einen dritten Mitielwertbildner A/H'3, der ähnlich den vorgenannten Mittelwertbiidnern AiI-Vl, MWl aufgebaut ist und in Verbindung mit dem Register R5 einen. Mittelwert KnM) der pro Abfrageimpuls verfügbaren Quotienten Kn aus den Meßergebnissen der Detektoren 1 und 2 von der ίο Meßstelle A an eineri_pifferenzbildnerDBX gibt. Den gleichen Mittelwert Kn(B) der Quotienten Kn aus den Meßergebnissen der Detektoren 3, 4 von der Meßstelle B erhält er auch über einen Mittelwertbildner usw.

Damit ist die Messung und Ermittlung folgender Größen gemäß F i g. 1 gewährleistet, wie nachstehende Aufstellung zeigt:

1. Miniere Zeitlücken:

Z Z z

, Z_fl

und daraus

ν — ^■■>'■ γ — ^⁸³

Λ , - ■- . Λ_Β — -

II. Varianz der Zeitlücken:

und daraus

γ _ ^J.ll ν' _ S

λ' und Y sind unter der Annahme gleicher Spuraufteilung weitgehend unabhängig von der Verkehrsbelastung, verlassen also bei geringeren Belastungsschwankungen ihren normalen Wertebereich nicht.

Liegt keine Behinderung vor. gilt also

X Λ ^ X B- ^ ,1

Mit der Behinderung im skizzierten Fall gilt

„3 > Z₁₁ \ wege:i Dichteänderungen auf Grund
_(i4 < Z.,2 j von Spurwechseln

'■==~- X_n » Λ ι

und

S₈₄ < S₁₂

da S,i, freier Verkehr geringerer Dichte und S_fl4 erzwungener Verkehr höherer Dichte

=-r_B» γ,.

also

Alle 60 Sekunden wird demnach die Differenz aus de.i vorgenannten Quotienten Kn(A); Kn(B) gebildet

und einer Ausweiteeinrichtung A W zugeführt. Diese Differenz ist nämlich, wie eben erläutert, ein Maß für die Behinderung auf der überwachten Fahrstrecke SA. Bei der Differenz »Null« liegt keine Behinderung vor. während jedes Abweichen vom Wirt »Null« als Maß der Behinderung dient.

Weiterhin kann für eine einzelne Mcßstelle, z. B. A. wie durch den zweiten Differenzbildner DB2 angedeutet ist, auch eine Differenz der Quotienten

{kn Ka) einer Meßstelle /1 (oder natürlich auch anderer Mcfistcllcn.z. H. B) /wischen zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Abfrageinlervallen gebildet und daraus Rückschlüsse auf das MaB der zeitlichen Änderung der Behinderung gezogen werden. Zur Unterscheidung von ortsfesten und sich bewegenden Hindernissen Hi werden demnach die ersten Differenzen nach Ort und Zeit herangezogen. Wie im einzelnen aus folgender Zusammenstellung entnommen werden kann:

Ortsfeste und mitfahrende Hindernisse

Für normalen unbehinderten Verkehr gilt
also

K₁ j ι % konst..

da der Quotient K weitgehend un- -. 0 I abhängig von Bclastimgssehwan- : 0/ kungen ist.

ι Meßquerschnitt. /' Zeitintervall.

Für ortsfeste Behinderung gilt

Κ-,

0 ^=³ Behinderung.

Kij- Κ..ν-11 «0 -— zeitliche Konstanz.
Für mitlaufende Behinderung gilt

> ()=---=-- Behinderung.

()——-: zeitliche Vcriindcriing.

In Fi g. 3 sind die Diagramme der Häufigkeitsverteilung // der Zeitlücken dargestellt. Die ausgezogene Linie C zeigt den Vcrkchrsstiom gegebener Stärke im Normalfall und die gestrichelte Linie C^-' den gleicher Verkehrsslrom im Störungsfalle. Aus den Diagram men ist zu ersehen, dall die beiden charakteristischer Werte, nämlich der Mittelwert Z als Mittelwert dei Zeitlücken und die Varianz bzw. Streuung S als Mal. für die Streuung der Zeitlücken sich erheblich nacl Z' bzw. .S" ändern.

Zur Erläuterung dieser Veränderungen wurdet bei den Kurven C bzw. C" die Flächen /·" bzw. /■"' be

ίο !rächtet, die nach der Definition von S bzw. .S" jeweil: 75% der Gesamtflächen ihrer zugehörigen Kurven ( bzw. C" betragen.

Die Flächen /·' bzw. '■" sind bei gleicher Anzahl vor beobachteten Fahrzeugen gleich groll. Die Art dei Verschiebung der Flächen F bzw. /·' zueinander wire eindeutig durch die Größen Z und S bzw. Z' und S beschrieben, wobei S bzw. S' die Konzentration de Fläche auf der Abszisse wiedergibt.

In der F i g. 4 ist schließlich noch der Grad de Behinderung (ί auf einer Autobahn dargestellt, wöbe zwischen Bereichen ohne Rückstau (weiß) und den Bereich, in dem Rückstau entsteht (schraffiert), unter schieden wird. Dabei zeigt sich, daß für den Bereicl ohne Rückstau (weiß) die Behinderung K. wie sii mittels der vorgenannten Einrichtung festgestellt wer den kann, gute Meßergebnisse liefert. Tritt dagegei

Rückstau (schraffierter Bereich) auf. so liefert dii Größe K nur bis zu einem bestimmten Grenzwer -KG auswertbare Ergebnisse. Als zusätzliches Kri lerium kann dann die Schlcifcnbclcgung ß eingeführ werden, die gemeinsam mit der Behinderung K einei lückenlosen fiberblick für alle möglichen Verkehrs zustände zu geben vermag.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Erfassen und Steuern des Verk.ehrsablaufs auf Straßen mit mindestens zwei vom Gegenverkehr freien Fahrspuren, vorzugsweise auf Autobahnen, durch Anzeige- und Verkehrssteuermitte!, wobei jede Fahrspurdurch einen Verkehrsdetektor an mindestens einer gemeinsamen Meßstelle überwachbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Zeitmeßglied zum Bestimmen der Zeitlücken zwischen zwei Fahrzeugen und ein Mittelwertbildner für deren Zeit-Mittelwert und vorzugsweise ein Quadratbildner in Verbindung mit einem weiteren Mittelwertbildner für deren quadratischen Zeit-Mittelwert nebst zugehörigen Speichern für jeden Verkehrsdetektor vorgesehen sind und daß ein Di(Terenzbildner die Inhalte dieser über Produkt- bzw. Quotientenbildner miteinander verknüpfbaren und durch einen Taktgeber abrufbaren Speicher auswertet.

2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzbildner die Inhalte von zu unterschiedlichen Zeiten vom Taktgeber abrufbaren und über Produkt- bzw. Quotientenbildner miteinander verknüpfbaren Speichern einer Meßstells mit mindestens jeweils zwei zugehörigen Verkehrsdetektoren auswertet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzbildner die Inhalte von gleichzeitig vom Taktgeber abrufbaren und Über Produkt- bzw. Quotient' ibildner miteinander verknüpfbaren Speichern zweier Meßstellen mit mindestens jeweils zwei zugehörigen Verkehrsdetektoren auswertet.

4. Einrichtung nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher jeweils einer Meßstelle durch Quotientenbildner bei Auswertung nur einer Art von Zeit-Mittelwerten und beide Speicher eines Detektors auch durch ein?n Produktbildner bei gemeinsamer Auswertung beider Arten von Zeit-Mittelwerten miteinander verknüpft sind.

5. Einrichtung nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Mittelwertbildner in Verbindung mit einem Speicher die jeweils durch Ablauf des Taktgebers nacheinander verfügbaren Meßwerte vor Weitergabe an den Differenzbildnei mittelt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die verfügbaren Meßwerte unterschiedlich bewertende Mittelwertbildr.er, z. B. solche mit einem Differenzbildner und flinem Produktbildner, vorgesehen sind, die das Produkt aus einem wählbaren Faktor («) und der Differenz zwischen dem jeweils gespeicherten Mittelwert und dem neuen Meßwert dem gespeicherten alten Mittelwert zuaddieren.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitgeber bei überschreiten von Zeitlücken bestimmter Größe durch einen Impuls ein Fahrzeug simuliert.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Erfassen und Steuern des Verkehrsublaufs auf Strauen mit mindestens zwei vom Gegenverkehr freien Fahrspuren, vorzugsweise auf Autobahnen, durch Anzeige- und Verkehrssteuermittel, wobei jede Fahrspurdurch einen Verkehrsdetekior an mindestens einer gemeinsamen Meßstelle überwachbar ist.

Der immer dichter werdende Verkehr auch auf Autobahnen erfordert es. diesen genauso wie in den

ίο Städten zu überwachen und gegebenenfalls durch Geschwindigkeitszeichen und sonstige Gebote zu steuern. Es ist auch schon bekannt, bei zu dichtem Verkehr ein Teil davon an Ausfahrten abzuleiten und so die Autobahn zu entlasten. Dazu ist es erforderlich.

den Verkehr auf der Autobahn am besten über den ganzen Bereich hin zu erfassen, und deshalb ist es bereits bekannt, an geeigneten Beobachtungsstellen Fernsehkameras aufzustellen und deren Auswertung in einer gemeinsamen Befehlszentrale zu konzentrieren. Da dazu Uberwachungspersona! erforderlich ist, wurde bereits versucht, in geeigneten Abständen Meßstellen mit Verkehrsdetektoren vorzusehen, die die einfahrenden bzw. ausfahrenden Fahrzeuge erfassen und aus der Differenz Rückschlüsse auf die Verkehrsbelastung und sonstigen Verkehrsdaten zu ziehen. Bei dem erstgenannten Verfahren sind, wie oben schon erwähnt, ständig Beobachter erforderlich. Dies trifft beim zuletzt genannten Verfahren nicht zu. doch können Fahrzeuge entweder beim Einfahren oder beim Ausfahren nicht erfaßt werden, wo daß mit der Zeit durch eine Addition dieser Fehler völlig falsche Aussagen entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Erfassen und Steuern des Verkehrs auf Straßen mit mindestens zwei vom Gegenverkehr freien Fahrspuren, vorzugsweise auf Autobahnen, zu schaffen, die die obengenannten Nachteile nicht aufweist, sondern trotz einfache., Aufbaus sichere Aussagen über den auf der Autobahn fließenden Verkehr macht.

Erfindungsgemäß wird dies durch eine Einrichtung zum Erfassen und Steuern des Verkehrsablaufs durch Anzeige- und Steuermittel, wobei jede Fahrspur durch einen Verkehrsdetektor mindestens an einer gemeinsamen Meßstelle überwachbar ist, dadurch erreicht, daß jeweils ein Zeitmeßglied zum Bestimmen der Zeitlücken zwischen zwei Fahrzeugen und ein Mittelwertbildner für deren Zeit-Mittelwert und vorzugsweise ein Quadratbildner in Verbindung mit einem weiteren Mittelweitbildner für deren quadratischen Zeit-Mittelwert nebst zugehörigen Speichern für jeden Verkehrsdetektor vorgesehen sind und daß ein Differenzbildner die Inhalte dieser über Produkten- bzw. Quotientenbildner miteinander verknüpfbaren und durch einen Taktgeber abrufbaren Speicher auswertet. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigt
F i g. 1 die Anordnung der Meßeinrichtung längs einer Straße ohne Gegenverkehr,

F i g. 2 das Schaltdiagramm der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 3 ein Diagramm der Häufigkeitsverteilung und

F i g. 4 ein Diagramm über den günstigen Arbeitsbereich der Einrichtung.

F i g. I zeigt den Streckenabschnitt SA einer Autobahn mit zwei Fahrspuren Fl, F2,auf dem die Fahr-