DE2411716A1

DE2411716A1 - Verkehrssteuersystem

Info

Publication number: DE2411716A1
Application number: DE19742411716
Authority: DE
Inventors: James Graham Cherrill; Roger Francis Felix Harris; Dennis Ian Robertson
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-03-21
Filing date: 1974-03-12
Publication date: 1974-10-10
Also published as: FR2222709B1; IT1007444B; FR2222709A1; JPS49123600A; GB1375813A

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: UK 973 501

Verkehrs s teuersys tem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Verkehrsflusses in einem Straßennetz mit ampelgesteuerten Kreuzungen, wobei jeder Ampel eine Ampelsteuereinheit zugeordnet ist und sämtliche Ampelsteuereinheiten mit einer zentralen Steuereinheit verbunden sind.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Verkehrssteuersysteme wurden in den vergangenen Jahren häufig untersucht. Sie bestanden im allgemeinen aus Ampeln an einer Kreuzung, die durch einzelne Steuergeräte entweder nach einem festen Zeitplan gesteuert wurden, in dem die Dauer der Grün-, Gelb-, und Rotphasen festgelegt war oder bei denen die Anzahl der an die Kreuzung heranfahrenden Fahrzeuge durch Sensoren gemessen und so die Ampeln gesteuert wurden. Solche Systeme sind in zahlreichen Situationen durchaus zufriedenstellend, mit einer Zunahme des Straßenverkehrs insbesondere in großen Städten sind jedoch verfeinerte Systeme notwendig, um einen wirkungsvollen Verkehrsfluß zu gestalten.

Eine bekannte Lösungsmöglichkeit für VerkehrsSteuersysteme liegt im Betrieb unter Steuerung einer Anzahl festgelegter Zeitpläne.

409841/0249

Während der morgendlichen und abendlichen Stoßzeiten werden z.B. die Ampeln so geschaltet, daß der Pendlerverkehr Vorrang hat und zwischen diesen Stoßzeiten wird in der übrigen Tageszeit ein anderer Plan benutzt, um den Verkehr wirkungsvoll in der Stadt zu steuern. Außerhalb dieser Zeiten kann noch ein weiterer Plan benutzt werden, so daß der Verkehr eine minimale Verzögerung erfährt. In dieser einfachsten Form kann ein solches System eine zeitliche Teilungsanordnung in jeder einzelnen Ampel und Einrichtungen zum Verändern dieser Einstellung zu bestimmten, durch diese Zeitanordnung angegebenen Zeiten, enthalten. Die Ampelschaltung kann aber auch von einer Zentralstelle gesteuert werden. Dieses System mit festen Zeitplänen konnte durch Verwendung eines Datenverarbeitungssystems zur Optimierung der verschiedenen Pläne verbessert werden. Ein geeignetes Optimierungssystem ist in einem Artikel mit dem Titel "TRANSYT method for area traffic control" in "Traffic Engineering and Control", VoI H, No. 6, October 1969, Seiten 276 - 281 aufgezeigt. Eine vollständigere Beschreibung findet sich im Road Reserach Report No. LR 253 der Road Research Laboratory, Crowthorne, Berkshire ¹¹TRANSYT: A Traffic Network Study Toll". Dieses Modell umfaßt datenliefernde Verbindungen (Straßenabschnitte zwischen Kreuzungen oder Einmündungen) mit ihren zugehörigen Knotenpunkten (Einmündungen oder Kreuzungen) . Die Daten des Verbindungsstückes umfassen die zugeordnete Verbindungszahl, den vorhergesagten Verkehrsfluß in die Verbindung, die Identifizierung des Knotenpunktes am Ende dieses Verbindungsstückes und die zyklische Schaltung der Ampeln an diesem Knotenpunkt. Der vorhergesagte Verkehrsfluß wird natürlich ursprünglich aus Messungen im Verkehrsnetz ermittelt. Das Verkehrsvolumen am Anfang und Ende eines jeden Verbindungsstückes als Funktion der Zeit wird als Histogramm aus obigen Daten erstellt, um ein Gesamtbild des vorhergesagten Verkehrsflusses zu erhalten. Nach dem Aufbau eines AnfangsmodelIs wird dieses System durch eine "Bergsteigertechnik" optimiert. Bei dieser Technik wird eine Ampeleinstellung an einem gewählten Knotenpunkt in einer bestimmten Richtung verändert und die Auswirkung dieser veränderten Einstellung auf den vorhergesagten Verkehrsfluß be-

^ÜK973501 409841/0249

obachtet. Wird der Verkehrsfluß verbessert, wird eine weitere Änderung in derselben Richtung vorgenommen; dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis eine optimale Einstellung gefunden ist. Diese Operation läuft dann für andere Ampeln im Modell weiter. Der ganze Prozeß muß mehrmals wiederholt werden, um einen optimalen Verkehrsfluß in bezug auf die Auswirkung einer veränderten Einstellung an einem Knotenpunkt auf die anderen Knotenpunkte zu erreichen. Schließlich erhält man einen festen Zeitplan, der die Einstellungen der Ampeln im Verkehrsnetz angibt. Diese Einstellungen werden normalerweise für manuelle Einstellungen der Ampelsteuergeräte ausgedruckt.

Eine weitere Anordnung, mit der die Verzögerung im Verkehr möglichst klein gehalten werden soll, wird in einem Artikel mit der Überschrift "SIGSET, a computer program for calculating signal settings" erschienen in "Traffic Engineering and Control", Vol. 13, No. 12, Juni 1971, Seiten 53 - 60, beschrieben. Auch hier besteht das Ziel wieder darin, eine Ausgabeliste von Signalzeiteinstellungen zu erzeugen, die eine geschätzte Operation der Ampeln in einem Verkehrsnetz darstellen.

Die beiden Techniken "TRANSYT" und "SIGSET" sind unabhängige Techniken.

Eine Anzahl von abhängigen Steuersystemen wurde ebenfalls entwickelt und benutzt. Ein Artikel mit der Überschrift "Computer traffic control in Tecas", erschienen in Traffic Engineering and Control, VoI, 10, No. 10, Februar 1969, Seiten 505 - 508, beschreibt ein Verkehrssteuersystem, das in Wichita Falls benutzt wird. In diesem System speichert ein zentrales Verarbeitungssystem mehrere feste Verkehrssteuerpläne. Durch Messungen des Verkehrsvolumens mittels an das Verarbeitungssystem gekoppelter Sensoren werden die Umschaltungen zwischen den einzelnen Plänen bestimmt. Daten werden dann von der Zentraleinheit an die örtlichen Ampelsteuergeräte geliefert, um das Umschaltmuster der Ampeln festzulegen.

UK 973 501 409841/024Ö

Eine etwas andere Lösung bietet ein System, welches in dem Artikel "Charleston's computerised traffic control system" in "Traffic Engineering and Control", Vol. 11, No. 1, Mai 1969, Seiten 24 - 27, beschrieben ist. Dieses System arbeitet nicht mit festen Zeitplänen sondern reagiert auf den eigentlichen Verkehr dadurch, daß ein zentrales Steuergerät eine Anzahl von lokalen Bereichssteuergeräten speist, von denen jedes die Ampeln an mehreren Kreuzungen steuert. Während sich also der Verkehrsfluß und die-Dichte ändern, ändern sich auch die Operationszyklen der Ampeln. Dieses System kann man als eine verfeinerte zentralisierte Version der einfachsten Systeme bezeichnen, in denen jeder Ampelsatz an einer Kreuzung durch Signale von Sensoren an den AmpelZufahrten gesteuert wird.

Eine ähnliche Lösung wird in dem New Yorker System verfolgt, welches in einem Artikel mit der Überschrift "Computerised traffic control in New York City" in "Traffic Engineering and Control", Vol. 13, No. 1, Mai 1971 auf den Seiten 16-19 beschrieben ist.

Die oben erwähnten Systeme haben bestimmte Nachteile:

Erstens, daß die unabhängigen festen Zeitpläne von durchschnittlichen Verkehrsflußstärken aus errechnet werden. Da zwischen der Datensammlung und der Anwendung der Pläne eine bestimmte Zeit vergeht, ist eine gute Obereinstimmung zwischen dem tatsächlichen Verkehr und dem Plan schwer zu erreichen und auch wenn sie erreicht wird, können immer noch große Fluktuationen im Verkehrsvolumen auftreten.

Zweitens fällen die oben erwähnten abhängigen Systeme willkürliche Entscheidungen, basierend auf Sätzen von vorgegebenen Regeln. Da sich der Verkehrsfluß für ein gegebenes Netzwerk stark ändert und die Regeln nur für einen begrenzten Bereich von Bedingungen angepaßt sind, kann sich eine Steuerung unter den möglichen Mittelwerten ergeben.

UK 973 501 . _A _Λ

409841/0249

Zur Vermeidung vorstehender Nachteile ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, welches ein VerkehrsSteuermodell in einem abhängigen System verwendet, um kurzfristige Steuerentscheidungen zu treffen. Dabei werden die Verkehrsmodelldaten mit laufenden Verkehrsdaten verglichen und bei Bedarf auf den neuesten Stand gebracht, um sich veränderten Bedingungen anpassen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der in einer zu einer Kreuzung führenden Verbindungsstraße fließende Verkehr kreuzungsfern über mit der zentralen Steuereinheit verbundenen Sensoren in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen erfaßt wird,

daß in der zentralen Steuereinheit ein Verkehrsmodell datenmäßig gespeichert ist, in dem

a) für jede Verbindungsstraße eine Liste vorhergesagter Verkehrsströme für eine bestimmte Zeitperiode zeitintervallmäßig aufgeteilt vorliegt und

b) aufgrund der Daten gemäß a) vorhergesagte Ampelschaltzeiten vorliegen

und daß die vorhergesagten Verkehrsströme durch die von den Sensoren erhaltenen Daten ersetzt

und daß die Ampelschaltzeiten entsprechend der aus den aktuellen Sensordaten abgeleiteten Warteschlangenwerte für die Verkehrsstromaufwärts liegende Ampel optimierend hinsichtlich des Verkehrsflusses verändert werden.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Optimierung des Verkehrsflusses nach Empfang der zugehörigen Sensordaten kurz vor dem Umschalten der Ampel computergestützt.

Dabei erfolgt die Verkehrsflußoptimierung für eine mehrere Verbindungsstraßen aufnehmende und abgebende Kreuzung für die Summe aller Warteschlangenwerte sämtlicher Verbindungsstraßen.

UK 973 501

409841/0249

Ein vorteilhafter spezifizierter Ablauf der Verkehrssteuerung ist dadurch gekennzeichnet, daß nach der Ermittlung erster Verkehrsverzögerungswerte der Anteil der Grünphase im Ampelzyklus der betreffenden Kreuzung herabgesetzt wird, sofern ein vorgegebener erster definierter Grenzwert durch die Umschaltung nicht überschritten wird,

daß anschließend zweite die veränderte Signaleinstellungen berücksichtigende Verkehrsverzögerungswerte erzeugt werden, daß sodann die ersten mit den zweiten Verkehrsverzögerungswerten verglichen werden,

und daß bei einer Verbesserung durch die zweiten Verkehrsverzögerungswerte neue VerbindungsStraßenlisten und Ampelschaltzeiten ermittelt werden,

andernfalls, also bei Überschreitung des ersten Grenzwertes oder bei einem Vergleichsergebnis zweite Verkehrsverzögerungswerte nicht kleiner als die ersten, der Anteil der Grünphase im Ampelzyklus der betreffenden Kreuzung heraufgesetzt wird, sofern vorgegebene zweite definierte Grenzwerte nicht überschritten werden, daß anschließend dritte die veränderte Signaleinstellung berücksichtigende Verkehrsverzögerungswerte erzeugt werden, daß sodann die ersten mit den dritten Verkehrsverzögerungswerten verglichen werden und daß bei Verbesserung durch die dritten Verkehrsverzögerungswerte neue VerbindungsStraßenlisten und Ampelschaltzeiten ermittelt werden,

daß nach der Ermittlung der neuen VerbindungsStraßenlisten und der Ampelschaltzeiten sowie nach Überschreitung der zweiten Grenzwerte oder bei einem Vergleichsergebnis dritte Verkehrsverzögerungswerte nicht kleiner als die ersten eine Verkehrsflußoptimierung durch Veränderung der Verzögerung zwischen den entsprechenden Ampelumschaltungen aufeinanderfolgender Kreuzungen erfolgt,

daß darauf die Zykluszeit der Ampeln, das ist die Zeit der Umschaltung auf Grün bis zur nächsten Umschaltung auf Grün, optimiert wird,

daß sodann die Anfahrt von der Kreuzung darstellenden Daten erzeugt und in die VerbindungsStraßenlisten eingegeben werden.

^OK973501 409841/0249

Eine vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß in der zentralen Steuereinheit eine die Sensordaten aufnehmende Eingabeeinheit vorgesehen ist, die mit einem anfangs das Verkehrsmodell aufnehmenden Speicher und mit auf eine arithmetische und logische Einheit arbeitenden Registern und einer die Ampelumschaltung steuernde Ausgabeeinheit verbunden ist, daß eine mit der Ein- und Ausgabeeinheit, der arithmetischen und logischen Einheit, und über ein Adreßregister mit dem Speicher verbundene die Zeiteinteilung und Operationsfolge der anderen Einheiten steuernde Zeitprogrammeinheit vorgesehen ist und daß die arithmetische und logische Einheit mit dem Ausgang der Eingabeeinheit verbunden ist.

Eine Spezifizierung erhält diese Anordnung dadurch, daß die Eingabeeinheit für jeden Sensor einen für ein bestimmtes Zeitintervall kumulativ fortschaltenden Zähler aufweist und daß die Zählerdaten am Ende des ZeitintervalIs taktgesteuert in den Speicher übertragbar sind auf die Adressen der vorgegebenen Modelldaten, daß die Ausgabeeinheit aus einer Anzahl von jeweils einer Kreuzung zugeordneten Schieberegistern besteht, wobei die im Inhalt wechselnden Schieberegisterstufen Ampelumschaltungen bewirken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anschließend näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm mit Darstellung einer in ein

Verkehrsnetz geschalteten zentralen Steuereinheit,

Fig. 2 eine Modelleinzelheit des in Fig. 1 gezeigten Verkehrsnetzes,

Fig. 3 ein Diagramm zur Verkehrsmodel'lvorhersage

aus den erfaßten Verkehrsflußzahlen,

UK 973 501

409841 /02A3

Fig. 4 verschiedene Kurven zur Verkehrsflußvorhersage an einer Kreuzung zu verschiedenen Zeiten,

Fig. 5 Diagramme zu dem an eine Kreuzung heranfahrenden

und von einer Kreuzung abfahrenden Verkehrsfluß als Funktion der Zeit zusammen mit Schlangenwerten zu verschiedenen Zeiten,

Fig. 6 ein Blockdiagramm für die in Fig. 1 gezeigte

zentrale Steuereinheit und

Fig. 7 ein Ablaufschema der Verkehrssteuerung.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Straßennetzes mit drei Kreuzungen und einer Straßeneinmündung. Die Kreuzungen werden durch Ampeln 1,2 und 3 gesteuert. Die Verkehrsampeln werden durch lokale Steuergeräte 4 bis 6 entsprechend gesteuert. Diese lokalen Steuergeräte sind von der in dem oben erwähnten Artikel "Computerised traffic control in New York City" beschriebenen Art. Diese Ampelsteuergeräte werden normalerweise über ein Zeitgeberrad gesteuert, welches die einzelnen Signalzeiten nach einem festen Muster vorsieht. Diese Steuergeräte sind jedoch insofern modifiziert, als sie auf Kommandos von der zentralen Steuereinheit so reagieren können, daß die Einstellungen verändert werden und eine virtuell unbegrenzte Anzahl von Leuchtzeitmustern möglich ist. Bei den Kommandos handelt es sich um Vorschaltkommandos , die die lokalen Steμergeräte veranlassen, die Signale von einer Phase auf die nächste vorzuschalten. Die lokalen Steuergeräte erzeugen AusgangssignaIe, die die momentane Phase der angeschlossenen Ampeln anzeigen, damit die zentrale Steuereinheit 15 Bezugspunkte für die Steuerungseinleitung und Beendung einer fehlerhaften Operation der Ampeln hat. Sechs Fahrzeugsensoren 7 bis 12 sind am Anfang eines jeden Verbindungsstückes oder Straßenabschnittes zwischen Kreuzungen oder Einmündungen angeordnet. Die Sensoren 7 bis 8 erfassen also den Verkehr, der auf die durch die Ampeln gesteuerte Kreuzung zufließt und entsprechend die Sensoren 9, 10

UK 973 501 . _{A A} ,

409841/0249

von 11 den Verkehr, der auf die durch die Ampeln 2 bzw. 3 gesteuerten Kreuzungen zufließt. Die Pfeile auf den Straßen zeigen an, daß das Verkehrsnetz für Linksverkehr ausgelegt ist. Die Art der Sensoren ist freibleibend; so können Schleifensensoren oder Ultraschallelemente verwendet werden, lediglich muß jeder Sensor ein Signal abgeben, sobald ein Fahrzeug sich in seinem Erfassungsbereich befindet. Jeder Sensor liefert also die Zahl der seinen Erfassungsbereich passierenden Fahrzeuge und Besetzsignale, die angeben, wie lange ein Fahrzeug in seinem Erfassungsbereich steht. Mit den Besetzsignalen kann ein Rückstau von Fahrzeugschlangen von der Kreuzung an bis zum Sensor oder darüberhinaus angezeigt werden. Sobald ein Besetzsignal also eine vorgegebene Länge überschreitet, heißt das für die zentrale Steuereinheit, daß der entsprechende Sensor die Fahrzeuge nicht zählt und eine abnorm lange Fahrzeugschlange vorhanden ist; Anlaß für eine Sonderaktion.Diese Sonderaktion kann lediglich im Aufleuchten einer Anzeigelampe bestehen, die das Steuerpersonal daraufhinweist, daß an einer Kreuzung im Netz eine ungewöhnliche Bedingung vorliegt. Die Sensoren und die Ausgänge der lokalen Steuergeräte sind über Kabel 16 mit dem Eingang der zentralen Steuereinheit 15 verbunden. Die Ausgangssignale von der Steuereinheit 15 werden über Kabel 17 an die lokalen Steuergeräte geleitet. Jeder Sensor kann mit der Zentraleinheit durch ein individuelles Telefonleitungspaar verbunden sein und ebenso können die Eingänge und Ausgänge von den lokalen Steuergeräten durch separate Telefonleitungspaare mit der Zentraleinheit gekoppelt sein. MuItiplexleitungsverbindungen oder Funkverbindungen können auch verwendet werden. In jedem Fall müssen die Eingangs- und Ausgangseinheiten der zentralen Steuereinheit die Multiplexsignale auf den Eingangsleitungen decodieren und die auf die Ausgangsleitungen gegebenen Daten multiplexcodieren oder Ausgangsleitungen entsprechend' auswählen.

Die Eingabedaten werden auf ein gespeichertes Verkehrsmodell angewandt, welches ähnlich aufgebaut ist wie das oben erwähnte TRANSYT Modell. Das Modell besteht aus Daten, die eine Kombina-

UK 973 501

409841/0249

- IO -

tion von Verbindungsstraßen, Warteschlangen und Knotenpunkten darstellt, es ist ein Modell des gesteuerten Verkehrsnetztes. Das Verkehrsnetz in Fig. 2 zeigt die gespeicherten Daten für einen Teil des in Fig. 1 gezeigten Systemes und insbesondere für den Straßenabschnitt zwischen den beiden durch die Ampeln 1 und 2 gesteuerten Kreuzungen (in Fig. 2 mit Knotenpunkt Nl und Knotenpunkt N2 bezeichnet) an. Fig. 2 ist natürlich insofern etwas vereinfacht, als nur der horizontal in der Zeichnung von links nach rechts laufende Verkehr und nicht der gesamte Verkehrsfluß auch in vertikaler Richtung gezeigt ist. Das Modell folgt diesem Diagramm und enthält Daten, die die Kombination von Verbindungsstücken, Warteschlangen und Knotenpunkten innerhalb des gesteuerten Netzes darstellen. Jede Datensektion enthält die Nummer des Verbindungsstückes, die Schlangennummer und die Knotenpunktnummer. Zu den weiteren Daten gehören die Länge des Verbindungsstückes (d. h. von einem Sensor bis zur obersten Linie) und die Steuerwerte für die Ampeleinstellung.

Für jedes Verbindungsstück im Netz errechnet und speichert die zentrale Steuereinheit den Verkehrsfluß, dessen Ankunft an der Haltelinie an dem Knotenpunkt erwartet wird, in welchen das Verbindungsstück den Verkehrsfluß vom Augenblick an bis 160 Sekunden später leitet. Diese Verkehrsströme sind als Datenzahlen für je 4 Sekunden innerhalb der 160 Sekunden dargestellt. Die Verkehrsfluß vorher sage ist in Fig. 3 gezeigt und bezieht sich auf das Verbindungsstück L3 zwischen den Knotenpunkten N2 und Nl, von denen jeder außer dem Verkehrsfluß in der Hauptrichtung einen Teil des dargestellten Abbiegeverkehrs aufnimmt. Das bedeutet natürlich, daß hinter dem Sensor ein Verkehrsfluß stattfindet, auch wenn die Ampeln am oberen Knotenpunkt gegen den Hauptverkehrsfluß geschaltet sind. Für den Augenblick kann man annehmen, daß am Ende des Verbindungsstückes L3 nur eine Schlange und nicht wie in Fig. 2 dargestellt drei Schlangen stehen. Die vertikale Ordinate der graphischen Darstellung in Fig. 3 gibt den Abstand und die Horizontale die Zeit vom gegebenen Augenblick an wieder. Fig. 3 zeigt, wie Schlangendaten am Knotenpunkt N2 weiter vor-

UK 973 5Qi

400841/0249

gegeben werden, um Vorhersagedaten für die Fahrzeugankunft am Knotenpunkt Nl zu erzeugen. Die durchschnittliche Fahrzeit pro Fahrzeug zwischen den Knotenpunkten beträgt in dieser Figur 32 Sekunden, wie aus der zeitlichen Vorverlegung um 8, jeweils 4 Sekunden große Perioden des Verkehrs vom Knotenpunkt N2 zum Knotenpunkt Nl zu ersehen ist.

Wenn also die Ampeln am Knotenpunkt N2 für den Verkehr im Verbindungsstück Ll auf grün schalten, läuft dieser Verkehr durch das Verbindungsstück L3 32 Sekunden nach Verlassen des Verbindungsstückes L2. Auf diese Weise kann ein Modell des ganzen gesteuerten Verkehrsnetzes aufgebaut werden, indem man für jeden Knotenpunkt ein Bild der vom vorhergehenden Knotenpunkt ankommenden Fahrzeuge entwirft. Aus diesen Ankunftszahlen können von den Ampelsteuerwerten Autoschlangendaten aufgebaut werden oder, mit anderen Worten, wenn die Ampeln für einen bestimmten Verkehrsstrom auf rot stehen, werden Schlangen erzeugt und diese abgebaut, wenn die Ampeln auf grün umschalten.

Die bisher im Zusammenhang mit Figur 3 beschriebene Anordnung ist der im TRANSYT-Systern verwendeten ähnlich. In diesem System wird ein derartiges Modell aus manuell vorgenommenen Verkehrsmessungen und Ampeleinstellungen aufgebaut. Das Modell wird dann zur Reduzierung der Verkehrsverzögerungsfaktoren optimiert und mit der Ausgabe die Ampelsteuergeräte neu eingestellt. Im Gegensatz dazu arbeitet das vorliegende System mit angeschlossenen abhängigen Sensoren, die den Verkehrsfluß laufend überwachen, um das Modell auf dem neuesten Stand zu erhalten. Der Sensor 21 in Figur 3 erfaßt beispielsweise den durch das Verbindungsstück L3 fließenden Verkehr. Während der Verkehr diesen Sensor passiert, wird jede Fahrzeuganzeige vom Sensor in einem Zähler 22 akkumuliert, der eine die Gesamtfahrzeugzahl für jedes 4-Sekundenintervall angebende Ausgabe liefert. Diese Zahlen werden dann nach vorne projeziert und so erhält man berechnete Zahlen der am Knotenpunkt Nl 20 Sekunden später ankommenden Fahrzeuge. Diese Zahlen ersetzen die vorhergesagten Fahrzeugankunftszahlen, die früher aus den Zahlen der den Knotenpunkt N2

UK 973 501

409841/0249

verlassenden Fahrzeuge errechnet wurden, für 20 Sekunden später oder mit anderen Worten, in der Nähe der kurzfristigen Vorhersageperiode der vollen 160 Sekunden großen Vorhersageperiode. Die vorhergesagten Ankunftszahlen an den Knotenpunkten werden also kontinuierlich durch die Sensordaten korrigiert und dadurch wird das Modell verbessert, so daß man eine gute Übereinstimmung zwischen dem Modell und dem tatsächlichen Verkehrsfluß wenigstens am wichtigeren Ende der kurzfristigen Vorhersage eines jeden Satzes von Knotenpunktankunftsdaten erhält.

Wenn man jetzt ein Bild des vorhergesagten Verkehrsflusses auf einem Verbindungstück, der vorhergesagten Schlange oder Reihenfolge am Ende des Verbindungsstückes und die Ampelschaltzeiten am Knotenpunkt hat, kann man mit diesen Daten die Ampelschaltzeiten so regulieren, daß die Verkehrsverzögerung möglichst klein gehalten wird. Das ist die Funktion des in der zentralen Steuereinheit 15 in Figur 1 dargestellten Optimierungsgerätes. Das Optimierungsgerät arbeitet mit Daten vom Verkehrsmodell, verändert die dem Modell entnommenen Daten für die Ampelschaltzeiten bis man die errechnete Mindestverzögerung erhält und gibt dann diese neuen Daten für die Schaltzeiten an die Signaleinstellsteuerung, die daraufhin passende Ausgangssignale zu den entsprechenden Zeitpunkten abgibt, um die Ampeln an jedem überwachten Knotenpunkt zu steuern. Außerdem meldet die Signaleinstellsteuerung Daten an das Verkehrsmodell zurück, um dessen Ampelschaltzeitdaten mit den momentanen Bedingungen abzustimmen und dadurch das Modell laufend auf dem neuesten Stand zu halten. Die Kurve in Figur 4 zeigt die Verkehrsflußvorhersagen für ein einziges Verbindungsstück und illustriert das Verfahren, in dem das Modell auf den neuesten Stand gebracht wird. Die Startzeiten einer jeden Kurve entsprechen den Ampelumschaltzeitpunkten und jede Kurve umfaßt eine Vorhersageperiode von 160 Sekunden. Die Punkte S bezeichnen die 20 Sekunden lange Vorwärts-Projektionsperiode der Sensorwerte, wobei es sich natürlich um die Periode handelt, wenn die Sensorwerte die berechneten vorhergesagten Ankunftswerte ersetzen. Die Kurven A und B sind im wesentlichen gleich, sie stellen projektierte Ankünfte von einem stromaufwärts liegenden

^OK973501 409841/0249

Knotenpunkt dar und so erfolgte die Optimierung des Verkehrsflusses an diesem Knotenpunkt zwischen den Fahrzeug-Abfahrtzeiten, die den Fahrzeugankunftszeiten am gezeigten Knotenpunkt zwischen den Zeitpunkten T=60 und T=68 entsprechen. Die Kurve C zeigt die vorhergesagten Ankünfte vom Zeitpunkt T=I28 , wobei die Ankunftsdaten hier in zweifacher Hinsicht verändert wurden, und zwar erstens über der Anfangsperiode T=I28 bis S unter Verwendung der Sensorwerte und zweitens wurden die vorhergesagten Ankünfte, die man aus den stromaufwärtsliegenden Knotenpunktdaten erhielt, verändert, da dieser Knotenpunkt optimiert wurde. Die in der Kurve C gezeigten Daten stehen jetzt für die Optimierung der Ampelschaltzeiten des gezeigten Knotenpunktes bereit. Die Kurve D zeigt den Fall, in dem der Knotenpunkt nicht bei T=I28 optimiert wurde und diese Kurve unterscheidet sich von der Kurve C durch die Sensorwertposition. Der Effekt der Optimierung eines stromaufwärtsgelegenen Knotenpunktes ist aus einem Vergleich der Kurven E und D zu ersehen, und zwar wiederum zusätzlich zu den Veränderungen der Sensorwerte. Der Effekt der Optimierung unmittelbar vor T=184 ist aus einem Vergleich der Veränderungen 12 Sekunden später zu ersehen, die durch die Vorhersagen auf der Kurve F dargestellt sind. Es können also die Vorhersagedaten für jeden Knotenpunkt durch 3 Faktoren verändert werden, erstens durch Veränderungen der Ampelschaltzeiten der stromaufwärtsgelegenen Knotenpunkte, zweitens durch Optimierung zur Veränderung der Schaltzeiten des Knotenpunktes selbst und drittens durch die Sensordaten. Am genauesten sind natürlich davon die Sensordaten und diese sind die einzigen, mit denen ernsthafte Diskrepanzen zwischen den Modell- und den tatsächlichen Verkehrsflußdaten angezeigt werden können.

Figur 5 zeigt graphisch den "historischen" Ablauf für den vorhergesagten Aufbau von Warteschlangen am Ende eines bestimmten Verbindungsstückes . Dieses Diagramm zeigt natürlich keine Vorhersagen vom jetzigen Zeitpunkt bis zu einem Zeitpunkt 160 Sekunden später, wie die Kurven in Figur 4, sondern gibt statt dessen ein Bild der Vorhersagen von einem gegebenen Zeitpunkt an. Die vorhergesagten Fahrzeugankünfte an der Haltelinie eines Knotenpunktes am Ende einer

^ÜK'^{973 501} 409841/0249

Verbindung sind im unteren Teil des Diagrammes zusammen mit dem vom Knotenpunkt abfließenden oder abfahrenden Verkehr gezeigt, wobei jede Linie ein Intervall von 4 Sekunden darstellt. Verkehrsschlangen an der Haltelinie des Knotenpunktes sind in entsprechenden Positionen im oberen Teil des Diagrammes wiedergegeben. Der Abfließende oder abfahrende Verkehr wird natürlich durch die maximale Fahrzeugdichte geregelt, die vom Knotenpunkt abfahren kann. Die Schlangengrößen werden gesteuert durch den anfahrenden Verkehr, die Schaltdauer der einzelnen Ampel und die maximale Dichte des abfahrenden Verkehrs. Die Anzahl von Fahrzeugen in einer Schlange und die Zeit, in der die Fahrzeuge stehen; beide Größen können aus den in der oberen Kurve dargestellten Daten bestimmt werden, welche benutzt werden können, die Veränderung der Ampelschaltzeiten unter bestimmten Einschränkungen wie z.B. einer Mindestzeit für die Grünphase oder dem Vorrang in einer bestimmten Straße fahrender Fahrzeuge wie z.B. öffentliche Verkehrsmittel oder Notdienste zu bestimmen. Änderungen können auch in weiträumigen gesteuerten Netzen mit Hochgeschwindigkeits-Digitalrechnern wenige Sekunden vor der Durchführung einer Änderung an jeder der gesteuerten Kreuzungen bestimmt werden.

Da jeder Knotenpunkt mehr als einen Verkehrsstrom aufzunehmen hat, können einander widersprechende Anforderungen für die Veränderung der Ampelschaltzeiten von den zu diesem gemeinsamen Knotenpunkt führenden Verbindungsstücken vorliegen. Diese Konflikte werden dadurch gelöst, daß man die Schlangengrößen auf allen zum Knotenpunkt hinführenden und von ihm wegführenden Verbindungsstücken summiert, um die die Gesamtverzögerung am Knotenpunkt darstellenden Daten zu erhalten. Wenn jedoch der Verkehr in einer Richtung oder der auf einem bestimmten Verbindungsstück ablaufende Verkehr bevorzugt behandelt werden soll, können die entsprechenden Verzögerungsdaten z.B. durch Multiplikation mit einem Faktor gewichtet werden, bevor die Optimierung erfolgt.

Die zentrale Steuereinheit ist in Figur 6 gezeigt. Sie umfaßt eine Eingabeeinheit 31, einen Speicher 35 mit einem Adreßregister

UK 973 5Ol

408841/0249

41, 3 Register 37,38 und 39, die jeweils an eine arithmetische und logische Einheit ALU 36 gekoppelt sind, die ihrerseits wieder mit einer Ausgabeeinheit 40 verbunden ist. Eine Zeitsteuer- und Programmeinheit 32 steuert die Zeiteinteilung und die Operationsreihenfolge der anderen Einheiten durch Signale über die Sammelleitungen 33 und 42. Die Zeitsteuer- und Programmeinheit arbeitet entweder nach einer festen Reihenfolge permanent eingegebener Befehle, die im Speicher 35 gespeichert sein können und entweder der Reihe nach oder in Blocks an die Programmeinheit zur Ausführung übertragen werden. In letzterem Fall kann es sich bei der Steuereinheit um einen digitalen allgemeinen Speicherprogramm-Datenprozessor mit speziellen an die Kanäle angeschlossenen Eingabe- und Ausgabeeinheiten handeln. Die Sammelleitung 34 und die durch dicke Linien angedeuteten Sammelleitungen führen Daten, jede dünne Verbindungsleitung führt Steuerinformationen.

im Betrieb wird am Anfang ein Verkehrsmodell in den Speicher 35 gegeben. Dieses Modell wird in mehreren definierten Speicherbereichen gespeichert, von denen jeder unter einer aus der Verbindungsnummer bestehenden Überschrift eine Liste von vorhergesagten Verkehrsströmen durch das Verbindungsstück für Intervalle von 4 Sekunden über eine Periode von 160 Sekunden enthällt. Jede der Listen wird natürlich aus früheren Messungen des Verkehrsflusses im Straßennetz aufgebaut. Außerdem werden die vorhergesaten Ampelschaltzeiten für die 160 Sekunden in diesen Bereichen gespeichert. Die Funktion des vorliegenden Systemes besteht darin, das im Speicher befindliche Verkehrsmodell auf den neusten Stand zu bringen, in dem es die vorhergesagten Verkehrszahlen durch die von den Sensoren erhaltenen Zahlen ersetzt und die Ampelumschaltfolgen nach den aus den neuesten Verkehrszahlen abgeleiteten Warteschlangenwerten verändert. In Anbetracht dessen, daß Zahlen von den Sensoren Fahrzeugankünfte an den folgenden Knotenpunkten angeben, können die Ampelschaltzeiten nach den vorhergesagten Ankünften verändert werden. Die veränderten Ampel'schaltzeiten können daher errechnet werden, nachdem der Verkehr den vorhergehenden Knotenpunkt verläßt und bevor er am Ende eines Verbindungsstückes

973 501 409841/0249

ankommt.

Das Modell wird nach den Sensordaten durch die von der Eingabeeinheit 31 erzeugten Daten auf den neuesten Stand gebracht. Diese Einheit erhält mehrere Akkumulatoren, die alle Signale von einem entsprechenden Sensor durch einen Eingabeanschluß empfangen. Der verwendete Sensorentyp liefert bekanntlich ein Ausgangssignal für jedes erfaßte Fahrzeug. Beim Passieren eines Sensors erzeugt also jedes Fahrzeug ein Signal, welches die Zahl im entsprechenden Akkumulator der Eingabeeinheit 31 um 1 erhöht. In Intervallen von jeweils 4 Sekunden erzeugt die Programmeinheit 32 eine Folge von Rückstellsignalen und sendet sie über die Sammelleitung 33 und stellt die Akkumulatoren der Reihe nach zurück. Dadurch werden die dort gesammelten Zahlen über die Sammelleitung 34 in den Speicher 35 übertragen. In jedem 4 Sekunden großen Intervall adressiert die Programmeinheit 32 den Speicher bereichsweise und für aufeinanderfolgende Intervalle an aufeinanderfolgenden Adressen in jedem dieser Bereiche. Die Zahlen von der Eingabeeinheit ersetzen so die Daten an den entsprechenden Adressen im zugehörigen Bereich. Diese Abtast- und Speicheroperation benötigt nur einen Bruchteil eines jeden 4 Sekunden langen Intervalles.

Außer den oben erwähnten Daten des Verbindungsstückes werden auch Knotenpunktdaten gespeichert. Diese Daten betreffen die Signalschaltzeiten eines jeden Knotenpunktes im überwachten Straßennetz. Unter der Überschrift der Knotenpunktzahl für eine Anzahl von Stufen oder Zyklen der Ampeln, z.B. für drei Stufen, ist für jede Stufe die Zeiteinteilung für die Signalumschaltungen aufgeführt.

Ein gespeichertes Modell umfaßt also mehrere Verbindungslisten, von denen jede eine Reihenfolge vorhergesagter Ankünfte an einer Haltelinie am Ende des Verbindungsstückes enthält, und mehrere Knotenpunktlisten, von denen jede die Schaltzeiten für die Ampeln an den entsprechenden Knotenpunkten angibt. Die Verbindungslisten werden gemäß obiger Beschreibung periodisch durch die Sensordaten auf den neuesten Stand gebracht, wozu nur ein kleiner Teil

UK 973 501

409841/0249

einer jeden 4 Sekunden langen Periode benötigt wird. Die Verbindungs- und Knotenpunktlisten werden ebenfalls kontinuierlich auf den neuesten Stand gebracht, so daß sie den echten Zeiten entsprechen. Dieses Fortschreiben auf den neuesten Stand erfolgt durch Verschiebung der Listen in ihren entsprechenden Speicherblocks, so daß der erste Punkt in jeder Liste der gegenwärtigen 4 Sekunden langen Periode entspricht. Das hinterste oder letzte Ende einer jeden Verbindungsliste wird außerdem kontinuierlich auf den neuesten Stand gebracht durch die von den Daten eines stromaufwärts liegenden Verbindungsstückes abgeleiteten projezierten Ankünfte. Diese Projektionen erhält man natürlich nicht für die Verbindungsstücke, die in Knotenpunkte an der Peripherie des überwachten Straßennetzes einmünden. Näherungen solcher FFahrzeugankünfte kann man jedoch entweder von Sensoren erhalten, die man so aufstellt, daß sie die Fahrzeuge bis zu 160 Sekunden vor ihrer Ankunft an diesen Knotenpunkten erfassen, oder man kann auch ausgeglichene durchschnittliche Verkehrsflußzahlen von in kürzerem Abstand aufgestellten Sensoren erhalten.

Das Verkehrsflußdiagramm in Figur 7 zeigt die durch die zentrale Steuereinheit zur Optimierung des Verkehrsmodelles ausgeführten Schritte. Für jeden Knotenpunkt wird die Optimierung kurz vor dem Umschalten der Ampeln, z.B. 8 Sekunden vorher, ausgeführt. Dazu kann man Kennzeichen in den Knotenpunktdaten abfühlen, die zwei 4 Sekunden lange Perioden vor jeder Rot-Grün-Umschaltung in die Knotenpunktdaten gesetzt werden. Zu diesem Zeitpunkt werden die Knotenpunktdaten zusammen mit den Verbindungslisten für jedes zu dem Knotenpunkt führende Verbindungsstück in einen Arbeitsspeicherabschnitt des Speichers 35 (Figur 6) gegeben. Diese Daten sind nach Darstellung in den Figuren 3 und 5, beschränkt auf die Daten für nur 160 Sekunden, dargestellt. Da eine kurze Periode vor dem Umschaltzeitpunkt der Ampeln gewählt wurde, wurden alle zugehörigen Sensordaten bereits empfangen, bevor die Optimierung erfolgt. Das Abrufen der Knotenpunkt- und Verbindungslisten ist in Figur 7 als Schritt 70 dargestellt. Danach wird mit einer Prüfung bestimmt, ob die Sensoren auf den relevanten Verbindungsstücken eine BeIe-

973 5Oi 409841/0249

gung anzeigen oder mit anderen Worten, ob sich eine Schlange bis zu oder über den zugehörigen Sensor hinaus nach hinten erstreckt. Dieser Vorgang ist im Schritt 71 gezeigt und im. nächsten Schritt wird die Fehleraktion eingeleitet, die anzeigt, daß ein manueller Eingriff zur Auflösung der Schlange erforderlich ist. Diese Fehleraktion kann, wie bereits gesagt, im Aufleuchten einer zu dem Verbindungsstück oder Knotenpunkt gehörenden Anzeigelampe resultieren. Diese Anzeige gibt zusammen mit einem Ausdruck der in Fig. 5 gezeigten Form an, welche Vorgänge zu dieser verlängerten Schlange führten, oder, wenn keine Fahrzeugschlange besteht (und der Sensor defekt ist oder ein Fahrzeug im Erfassungsbereich parkt), was sonst zu tun ist.

Wenn der Entscheidungsschritt 71 mit NEIN beantwortet wird, folgt der Schritt 72. In diesem Schritt werden die Fahrzeugschlangendaten aus den Fahrzeugankunftsdaten von den Verbindungslisten und die Ampelschaltzeiten von den Knotenpunktlisten erzeugt. Wenn die Fahrzeuge ankommen und die Ampeln gegen die Fahrtrichtung geschaltet sind, bilden sich Schlangen und nehmen in jeder vier Sekunden dauernden Periode zu. Wenn die Ampeln dann umschalten, reduzieren sich die Schlangen mit einer Geschwindigkeit, die am Anfang durch den Sättigungsgrad an der Kreuzung und danach durch die Fahrzeugampein bestimmt wird. Die Schlangendaten bilden eine Liste der in der Schlange befindlichen Fahrzeugzahlen für jede vier Sekunden lange Periode gemäß der graphischen Darstellung oben in Fig. 5. Aus dieser Liste läßt sich die gesamte Fahrzeugverzögerung und der Knotenpunkt für die 160-Sekunden-Periode bestimmen, indem man die aufgelisteten Schlangen addiert und so die Gesamtverzögerungszahl erhält, die als Gesamtverzögerung A bei 73 in Fig. 7 angegeben ist. Im nächsten Schritt 74 werden die Aufteilungen herabgesetzt, d.h. der Anteil der Grünzeit im Ampelzyklus des Knotenpunktes. In diesem Beispiel wird angenommen, daß eine feste Reduzierung von vier Sekunden benutzt wird. Die Grünphasenzeit wird dann im Schritt 75 geprüft, um festzustellen, ob ein vorgegebenes definiertes Minimum durch die umschaltung überschritten wird. Wenn das der Fall ist, läßt sich die Umschaltung nicht durchführen und es

973 501 409841/0249

wird zum Schritt 79 verzweigt. Liegt keine Überschreitung vor, folgt der Schritt 76. Im Schritt 76 werden neue, die revidierten Signaleinstellungen berücksichtigende Schlangendaten erzeugt. Aus diesen Daten wird eine neue Zahl für die Gesamtverzögerung um den Knotenpunkt im Schritt 77 errechnet, die als gesamte Schlangenverzögerung B angegeben ist. Danach werden im Schritt 78 die beiden Verζögerungszahlen A und B miteinander verglichen. Wenn die neue Verzögerungszahl gegenüber der alten eine Verbesserung darstellt, wird zum Schritt 84 verzweigt, sonst folgt der Schritt 79. Im Schritt 79 werden die Aufteilungen über die Ursprungswerte vor der Herabsetzung im Schritt 74 hinaus erhöht. Im Schritt 80 wird wieder mit einer Prüfung festgestellt, ob vorgegebene Grenzwerte durch diese Veränderung verletzt wurden und wenn dies nicht der Fall ist, werden neue Schlangendaten und eine neue Gesamtverzögerungszahl in den Schritten 81 und 82 erzeugt. Im Schritt 83 werden dann die neue Verzögerung (B) und die alte Verzögerung (A) miteinander verglichen, um festzustellen, ob die Verzögerung B eine Verbesserung aufweist. Wenn das der Fall ist, folgt der Schritt 84, wenn nicht, erfolgt eine Verzweigung zum Schritt 86. Wenn der Schritt 84 begonnen wird, (entweder vom Schritt 78 oder vom Schritt 83) wird die Gesamtschlangenverzögerungszahl A ersetzt durch die Gesamtschlangenverzöger ungs zahl B und danach werden neue Knotenpunkt- und Verbindungslisten basierend auf den herauf- oder herabgesetzten Aufteilungen im Schritt 85 erzeugt.

In den Schritten 70 bis 85 werden also die ursprünglichen Knotenpunkt- und Verbindungsdaten modifiziert, indem man zuerst die Aufteilungen herabsetzt, wenn sich die Gesamtverzögerung verbessert und dann den neuen Knotenpunktbetrieb auswählt. Wird dadurch keine Verbesserung erreicht, werden die Aufteilungen erhöht und wenn sich dadurch eine Verbesserung ergibt, wird dieser Knotenpunktbetrieb gewählt. Andernfalls wird keine Veränderung vorgenommen.

Im nächsten Schritt 86, der eigentlich aus mehreren, den Schritten UK 973 501

409841/0249

74 bis 85 entsprechenden Schritten besteht, wird die Verschiebung anstelle der Aufteilungen verändert. Unter Verschiebung versteht man natürlich die Verzögerung zwischen entsprechenden Anr-pelumschaltungen an aufeinanderfolgenden Knotenpunkten. In diesem Fall kann die Verschiebung ausgedrückt werden als das Vorlaufen oder die Verzögerung aller ümschaltungen an einem Knotenpunkt um ähnliche Beträge.

Es folgt der Schritt 87. Dieser besteht wieder aus mehreren, den Schritten 74 bis 85 entsprechenden Schritten, jedoch wird in diesem Fall die Zykluszeit der Ampeln optimiert. Die Zykluszeit kann definiert v/erden als die Zeit zwischen dem Anfang einer Umschaltung auf grün bis zum Anfang der nächsten Umschaltung auf grün, beides natürlich für den Verkehr in demselben Verbindungsstück. Im Schritt 88 wird eine Kopie der Knotenpunkt- und Verbindungslisten entweder modifiziert, wenn sich eine Verbesserung der Verzögerung ergab, oder nicht modifiziert, wenn sich keine Verbesserung ergab und aus dem Arbeitsspeicherteil des Hauptspeichers in das Modell im Hauptspeicher übertragen. Im Schritt 89 werden dann die Anfahrt vom Knotenpunkt darstellende Daten erzeugt, die aus den Knotenpunkt- und Verbindungslisten und der graphischen Darstellung in Fig. 5 für eine Vorhersageperiode von 160 Sekunden abgeleitet sind. Diese Daten werden als Anfahrtdaten in die Modellverbindungslisten der weiter vorne im Verkehrsstrom liegenden Verbindungsstücke eingegeben. Auf diese Weise wirken sich also Änderungen an einem Knotenpunkt durch das Modell auf spätere Knotenpunkte aus.

Die tatsächlichen Ampelumschaltungen im Verkehrsnetz werden durch Signale von der Ausgabeeinheit 40 (Fig. 6) gesteuert. Diese Einheit umfaßt eine Anzahl von Schieberegistern, von denen je eines einer überwachten Kreuzung entspricht. Jedes Schieberegister enthält eine Reihe von Nullen, die mit eine Ampelschaltänderung anzeigenden Einerbits durchsetzt sind. Die Schieberegisterstufen können den vier Sekunden langen Perioden in der gesamten Vorhersageperiode entsprechen und synchron mit den Modelldaten im Hauptspeicher verschoben werden. Wie bereits ge-

υκ 973 501 409841/0249

sagt wurde, erfolgt die Optimierung der Knotenpunkte unmittelbar, bevor die Ampeln an diesem Knotenpunkt umschalten. Modifikationen für die Jtapeiumschaltungen erfolgen daher in den Ausgaberegistern UBter Steuerung der PrograiEmeinheit 32 nach der Optimierung aber vor der tatsächlichen Ampeiumsciialtung am entsprechenden Knotenpunkt. Die Ünderuncf erfolgt durch Übersteuerung der Daten im entsprechenden Register durch direkt von der optimierten Knotenrninktliste abgeleiteten Daten.

Zum besseren Verständnis der Grundprinzipien wurde das im Zusammenhang mit Fig. 7 beschriebene Optimierungsverfahren etwas vereinfacht. Zur Verbesserung der erhaltenen Vorhersagen können andere Merkmale hinzugenomrcen werden. Erstens wurde nur eine Zunahme und eine Abnahme der verschiedenen Betriebsmerkmale der Ampeln gezeigt. Wenn z.B. eine Herabsetzung der Aufteilung dar Ampelleuchtzeiten eine verbesserte Gessmtverzöcrerung ergibt, kann man natürlich versuchen, diese Aufteilungen weiter herabzusetzen, um weitere Verbesserungen zu erreichen, "and dieser Vorgang kann für alle versuchten Änderungen durchcreföiirt werden. Zweitens können die Schlangen- und Abfahrtzahlen ausgedrückt werden als Prozentsätze der Anfahrt zahlen, ura den in Fig. 2 gezeigten Abbiegerverkehr zu berücksichtigen. Die Afofahrtzahien können modifiziert werden, um eine Verteilung auf Verkehrsebenen zu ermöglichen, bevor sie an im Verkehrsstrom stromabwärts liegende Verbindungsstücke übertragen werden. Biese Verteilung resultiert daraus, daß die Ampel bei deren Umschalten auf grün verlassende Verkehrsblocks nicht an den folgenden Ampeln als Blocks ankommen, weil die einzelnen Fahrzeuge mit unterschiedlicher Geschwindigkeit fahren. Ebenen-Verteilungsberechnungen sind in der oben erwähnten TRANSYT-Veröffentlichung beschrieben. Schließlich wurde gesagt, daß die Optimierung an einem Knotenpunkt beginnt, wenige Sekunden, bevor seine Ampeln umgeschaltet werden müssen. Eine mögliche Konfliktsituation entsteht, wenn zwei oaer mehr Ampelsätze gleichzeitig zu schalten sind. Dieser Konflikt kann gelöst werden, indem man die Knotenpunkte in einer sorgfältig ausgewählten vorgegebenen Reihenfolge numeriert und die Opti-

UK 973 5Ol

409841/0249

mierung an Knotenpunkten mit gleichzeitig vorhergesagten Umschaltungen in der Reihenfolge ihrer Nuirierung vornimmt. Dieses Verfahren ist möglich, weil jede Knotenpunktoptimierung nur einen kleinen Bruchteil einer vier Sekunaen langen Periode beansprucht.

^ÜK"³⁵⁰¹ 409841/0249

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.) Verfahren zur Steuerung des Verkehrsflusses in einem "" Straßennetz mit ampelgesteuerten Kreuzungen, wobei jeder Ampel eine Ampelsteuereinheit zugeordnet ist und sämtliche Ampelsteuereinheiten mit einer zentralen Steuereinheit verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß

der in einer zu einer Kreuzung führenden Verbindungsstraße fließende Verkehr kreuzungsfern über mit der zentralen Steuereinheit verbundenen Sensoren in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen erfaßt wird,

b) aufgrund der Daten gemäß a) vorhergesagte Ampelschaltzeiten vorliegen

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Optimierung des Verkehrsflusses nach Empfang der zugehörigen Sensordaten kurz vor dem Umschalten der Ampel computergestützt erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkehrsflußoptimierung für eine mehrere Verbindungsstraßen aufnehmende und abgebende Kreuzung für die Summe aller Warteschlangenwerte sämtlicher Verbindungsstraßen erfolgt.

^OK973501 409841/0249

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer bevorzugten Behandlung des Verkehrsflusses in einer Verbindungsstraße oder in einer Richtung die entsprechenden Verzögerungsdaten vor der Optimierung gewichtet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Ermittlung erster Verkehrsverzögerungswerte der Anteil der Grünphase im Ampelzyklus der betreffenden Kreuzung herabgesetzt wird, sofern ein vorgegebener erster definierter Grenzwert durch die Umschaltung nicht überschritten wird,

daß anschließend zweite die veränderte Signaleinstellungen berücksichtigende Verkehrsverzögerungswerte erzeugt werden,

daß sodann die ersten mit den zweiten Verkehrsverzögerungswerten verglichen werden,

andernfalls, also bei Überschreitung des ersten Grenzwertes oder bei einem Vergleichsergebnis zweite Verkehrsverzögerungswerte nicht kleiner als die ersten, der Anteil der Grünphase im Ampelzyklus der betreffenden Kreuzung heraufgesetzt wird, sofern vorgegebene zweite definierte Grenzwerte nicht überschritten werden, daß anschließend dritte die veränderte Signaleinstellung berücksichtigende Verkehrsverζögerungswerte erzeugt werden,

daß sodann die ersten mit den dritten Verkehrsverζögerungswerten verglichen werden und daß bei Verbesserung durch die dritten Verkehrsverzögerungswerte neue Verbindungsstraßenlisten und Ampelschaltzeiten ermittelt werden, daß nach der Ermittlung der neuen VerbindungsStraßenlisten und der Ampelschaltzeiten sowie nach Überschreitung der zweiten Grenzwerte oder bei einem Vergleichsergebnis drit-

UK 973 501

409841 /0249

te Verkehrsverzögerungswerte nicht kleiner als die ersten eine Verkehrsflußoptimierung durch Veränderung der Verzögerung zwischen den entsprechenden Ampelumschaltungen aufeinanderfolgender Kreuzungen erfolgt, daß darauf die Zykluszeit der Ampeln, das ist die Zeit der Umschaltung auf Grün bis zur nächsten Umschaltung auf Grün, optimiert wird,

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zentralen Steuereinheit

(15) eine die Sensordaten aufnehmende Eingabeeinheit (31) vorgesehen ist, die mit einem anfangs das Verkehrsmodell aufnehmenden Speicher (35) und mit auf eine arithmetische und logische Einheit (36) arbeitenden Registern (37, 38, 39) und einer die Ampelumschaltung steuernde Ausgabeeinheit (40) verbunden ist, daß eine mit der Ein(31)- und Ausgabeeinheit (40), der arithmetischen und logischen Einheit (36), und über ein Adreßregister (41) mit dem Speicher (35) verbundene, die Zeiteinteilung und Operationsfolge der anderen Einheiten steuernde Zeitprogrammeinheit (32) vorgesehen ist und daß die arithmetische und logische Einheit (36) mit dem Ausgang der Eingabeeinheit (31) verbunden ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinheit (31) für jeden Sensor einen für ein bestimmtes Zeitintervall kumulativ fortschaltenden Zähler aufweist und daß die Zählerdaten am Ende des Zeitintervalls, taktgesteuert in den Speicher (35) übertragbar sind auf die Adressen der vorgegebenen Modelldaten, daß die Ausgabeeinheit (40) aus einer Anzahl von jeweils einer Kreuzung zugeordneten Schieberegistern besteht, wobei die im Inhalt wechselnden Schieberegisterstufen Ampelumschaltungen bewirken.

^OK973501 409841/0249