DE2207487C3

DE2207487C3 - Einrichtung zum Erfassen und Steuern des Verkehrsablaufs auf Straßen

Info

Publication number: DE2207487C3
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: 1974-10-31
Also published as: FR2172413A1; IT986045B; ATA74673A; DE2207487B2; FR2172413B1; AT338146B; US3906438A; GB1419563A; NL7301955A; ZA73974B; BE795561A; DE2207487A1

Description

zeuge nur in Richtung des Pfeiles P fahren. In einem Abstand von etwa 500 bis 1000 m sind auf diesem Streckenabschnitt S^l zwei Meßstellen A, B mit den für jede Spur erforderlichen Verkehrsdetektoren 1 bis 4 vorgesehen. Mit diesen vier Verkehrsdetektoren 1 bis 4 können mittels der in F i g. 2 dargestellten Schaltungseinrichtung der Verkehisverlauf auf dem Strekkenabschnitt SA erfaßt und entsprechende Anzeige- und Steuermittel eingestellt werden. Außerdem ist auf der rechten Fahrspur FI ein stehendes Hindernis Hi dargestellt

Die F i g. 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 Fahrzeugimpuls über den Zeitgeber ZG das Zeitmeßglied ZM auf Hull, und gleichzeitig wird der letzte Inhalt des Zeitmeßglieds ZM an einen Mittelwertbildner MW1 gegeben. Vom Detektor 1, der Meßeinrichtung M, dem Zeitgeber ZG und dem Zeitmeßglied ZM werden also jeweils die Zeitdauer der Impulslücken zwischen zwei Fahrzeugen gemessen und diese Ergebnisse an den Mittelwertbildner MWi weitergegeben. Damit aber durch zu große Zeitlücken keine falschen Endergebnisse entstehen können, kann weiterhin am Zeitgeber ZG eine Maximalzeit tm eingestellt werden, nach der dieser ebenfalls einen Obergabetakt an das Zeitmeßglied ZM gibt, falls inzwischen kein Fahrzeugimpuls vom Detektor 1 eingetroffen ist Im Mittelwertbildner MWl werden die nacheinander eintreffenden Zeitlücken gemittelt und die Ergebnisse nach jedem Eintreffen einer neuen Zeitlücke in den RegisternRl und R 2 für die weitere Auswertung gespeichert. Im einzelnen bildet dazu ein im Mittelwertbildner MWl vorgesehener, nicht dargestellter Differenzbildner zunächst die Differenz aus dem alten Mittelwert Zu der Zeitlücken und der neuen Zeitlücke Zn. Diese Differenz wird anschließend mit dem Faktor <i 1 durch einen ebenfalls nicht dargestellten Produktbildner im MittelwertbildnerMWX multipliziert und dann dem Inhalt der Register Rl, Rlzur Speicherung zuaddiert. Dies ist durch seine entsprechenden Inhalte Z η Za dieser Register Rl, R 2 angedeutet.

Gleichzeitig wird auch die Differenz aus der neuen Zeitlücke Zn und dem alten Mittelwert Za an einen Quadratbildner QB und von diesem an einen zweiten Mittelwertbildner M W2 gegeben. Dieser arbeitet mit dem Faktor al, bildet aber ansonsten die Mittelwerte aus den Quadraten wie der Mittelwertbildner MWl. Anschließend werden die Ergebnisse Sa, Sn in den Registern R 3, R 4 abgespeichert. Schließlich werden die Inhalte dieser Register R 2, 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 wird also ein Produkt a 1 aus den mittleren Zeitlücken Zn und der Varianz der mittleren Zeitlücken Sn Tür den Detektor 1 immer dann gebildet, wenn vom Taktgeber TG nach jeweils 60 Sekunden ein Abfrageimpuls kommt. Das gleiche gilt auch für die übrigen drei Detektoren 2 bis 4, wobei die Produkte a 1, a 2 der Meßstelle M für die Detektoren 1, 2 wie in F i g. 2

angedeutet einem Quotientenbüdner QB zugeführt werden.

Von diesem Quotientenbildner QB gelangen die Quotienten Kn an einen dritten Mittelwertbildner

M W 3, der ähnlich den vorgenannten Mittelwertbildnern MWl, MW2 aufgebaut ist und in Verbindung mit dem Register R5 einen Mittelwert Kn (.4) der pro Abfrageimpuls verfügbaren Quotienten Kn aus den MeßergebnisseB der Detektoren 1 und 2 von der

ίο Meßstelle A an emen_pifferenzbildner DB1 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 Mittelweribildner usw.

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

I. Mittlere Zeitlücken:

₂, Z₈₃,

-B4

und daraus

*„ =

Al

II. Varianz der Zeitlücken:

und daraus

T= Ti

"AU ^ύΑ

-, Yb =

Sg₃

X 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

Mit der Behinderung im skizzierten Fall gilt

₈₃

Z^ < Z

_A2

und

zf¹

ϊ wegen Dichteänderungen auf Grund
J von Spurwechseln

da S_B3 freier Verkehr geringerer Dichte und S₈₄ erzwungener Verkehr höherer Dichte

also

Alle 60 Sekunden wird demnach die Differenz aus den vorgenannten Quotienten Kn[A); Kn(B) gebildet

und einer Auswerteeinrichtung 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 Wert »Null« als

Maß der Behinderung dient.

Weiterhin kann für eine einzelne Meßstelle, z. B. A, wie durch den zweiten Differenzbildner DB 2 angedeutet ist, auch eine Differenz der Quotienten

(Kn — Κα) einer Meßstelle A (oder natürlich auch anderer Meßstellen,z. B. ß) zwischen zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Abfrageintervallen gebildet und daraus Rückschlüsse auf das Maß der zeitlichen Änderung der Behinderung gezogen werden. Zur Unter- S scheidung 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

da der Quotient K weitgehend un- K_U} — Kj-_ls a01 abhängig von Belastungsschwan- K_Uj — K₁-J-! as 0 J kungen ist

i Meßquerschnitt, j Zeitintervall,

Für ortsfeste Behinderung gilt

|K_U —Κ;__1-7| »0=τ·Behinderung,

1K₁-, j — K₁- j _ ₁1 χ 0 =$ zeitliche Konstanz. _2J

Für mitlaufende Behinderung gilt

Ik₁₁J-K,-_ ij > 0=4 Behinderung, * ,

IK₁-J — K₁-, j_, I :» 0=τ· zeitliche Veränderung.

3°

In F i g. 3 sind die Diagramme der Häufigkeitsverteilung H der Zeitlücken dargestellt. Die ausgezogene Linie C zeigt den Verkehrsstrom gegebener Stärke im Normalfall und die gestrichelte Linie C den gleichen Verkehrsstrom im Störungsfalle. Aus den Diagrammen ist zu ersehen, daß die beiden charakteristischen Werte, nämlich der Mittelwert Z als Mittelwert der Zeitlücken und die Varianz bzw. Streuung S als Maß fur die Streuung der Zeitlücken sich erheblich nach Z' bzw. S' ändern.

Zur Erläuterung dieser Veränderungen wurden bei den Kurven C bzw. C die Flächen F bzw. F' betrachtet, die nach der Definition von S bzw. S' jeweils 75% der Gesamtflächen ihrer zugehörigen Kurven C bzw. C betragen.

Die Flächen F bzw. F' sind bei gleicher Anzahl von beobachteten Fahrzeugen gleich groß. Die Art der Verschiebung der Flächen F bzw. F'zueinander wird eindeutig durch die GrößenZ und S bzw. Z' und S' beschrieben, wobei S bzw. S' die Konzentration der Fläche auf der Abszisse wiedergibt

In der F i g. 4 ist schließlich noch der Grad der Behinderung G auf einer Autobahn dargestellt, wobei zwischen Bereichen ohne Rückstau (weiß) und dem Bereich, in dem Rückstau entsteht (schraffiert), unterschieden wird. Dabei zeigt sich, daß für den Bereich ohne Rückstau (weiß) die Behinderung K, wie sie mittels der vorgenannten Einrichtung festgestellt werden kann, gute Meßergebnisse liefert. Tritt dagegen Rückstau (schraffierter Bereich) auf, so liefert die Größe K nur bis zu einem bestimmten Grenzwert > KG auswertbare Ergebnisse. Als zusätzliches Kriterium kann dann die Schleifenbdegung B eingeführt werden, die gemeinsam mit der Behinderung K einen lückenlosen Überblick für alle möglichen Verkehrszustände zu geben vermag.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Erfassen und Steuern des Verkehrsablaufs auf Straßen mit mindestens zwei vom Gegenverkehr freien Fahrspuren, vorzugsweise auf Autobahnen, durch Anzeige- und Verkehrssteuermittel, wobei jede Fahrspur durch 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 zagehörigen Speichern für jedes Verkehrsdetektor vorgesehen sind und daß ein Differenzbildner die Inhalte dieser über Produkt- bzw. Quotientenbüdner miteinander verknüpfbaren und durch einen Taktgeber abrufbaren Speicher auswertet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzbildner die Inhalte von zu unterschiedlichen Zeiten vom Taktgeber abrufbaren und über Produkt- bzw. Quotientenbildner miteinander verknüpfbaren Speichern einer Meßstelle mit mindestens jeweils zwei zugehörigen Verkehrsdetektoren auswertet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzbüdner die Inhalte von gleichzeitig vom Taktgeber abrufbaren und über Produkt- bzw. Quotientenbüdner miteinander · verknüpfbaren Speichern zweier Meßstellen mit mindestens jeweils zwei zugehörigen Verkchrsdetektoren auswertet.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 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 einen Produktbildner bei gemeinsamer Auswertung beider Arten von Zeit-Mittelwerten miteinander verknüpft sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, 4s dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Mittelwertbildner in Verbindung mit einem Speicher die jeweils durch Ablauf des Taktgebers nacheinander verfügbaren Meßwerte vor Weitergabe an den Differenzbildner mittelL

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

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

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

Der immer dichter werdende Verkehr auch auf Autobahnen erfordert es, diesen genauso wie in den 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 Überwachungspersonal 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 Verkehre auf Straßen mit mindestens zwei vom Gegenverkehr freien Fahrspuren, vorzugsweise auf Autobahnen, zu schaffen, die die obengenannten Nachteile nicht aufweist, sondern trotz einfachen Aufbaus sichere Aussagen über den auf der Autobahn fließenden Verkehr macht.

Ernnuungsgemäß 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 Vorzugs^ weise ein Quadratbildner in Verbindung mit einem weiteren Mittelwertbildner für deren quadratischein Zeit-Mittelwert nebst zugehörigen Speichern für jedem 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 erfindungsgemäßem Einrichtung,

Fig. 3 ein Diagramm der Häufigkeitsverteilung und

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

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