DE2540830B1

DE2540830B1 - Verfahren zum schnellen signalplanwechsel bei strassenverkehrssignalanlagen und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2540830B1
Application number: DE19752540830
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Boettger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-12
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1977-01-27
Also published as: FI62427B; IT1072765B; FI62427C; CH609477A5; FR2324075B3; FR2324075A1; GB1503293A; FI762379A; NL7609967A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum schnellen Signalplanwechsel bei Straßenverkehrssignalanlagen. Bei bisher bekannten Verfahren wurden vorher Punkte mit gleichen Signalbildphasen festgestellt und als »Umschalt«-Punkte ausgewählt Diese »Umschalt«- Punkte können jedoch infolge der unterschiedlichen Länge einzelner Umlaufzeiten stark voneinander abweichen. Deshalb wurde der gerade laufende Signalplan so lange angehalten, bis der zugehörige »Umschalt«-Punkt des neu einzuschaltenden Signalplans mit dem angehaltenen Punkt übereinstimmte und erst dann der neue Signalplan eingeschaltet Dieses Anhalten des laufenden Signalplans brachte aber häufig Verkehrsstörungen, da bereits die Verlängerung einer Signalbildphase um 10% zu Pulkbildungen führen kann. Weiterhin glauben die Verkehrsteilnehmer bei längeren Standzeiten, daß die Verkehrsanlage defekt sei und beginnen, sich verkehrswidrig zu verhalten, also auch bei »rot« in die Kreuzung einzufahren. Dies muß aber zwangsläufig zu Verkehrsstörungen und sogar zu Unfällen führen.

Deshalb wurde zwecks Sicherstellung eines gleitenden Obergangs und einer daraus resultierenden Zeitersparnis bereits folgendes Verfahren angewendet: a) ausgewählte vorbestimmte Umschaltpunkte mit jeweils gleichen Signalbildphasen zweier Signalpläne werden auf die zeitliche Zuordnung zueinander überprüft und daraus wird fallweise ein Verkürzungsbefehl für alle in Frage kommenden Signalbildphasen bzw. ein entsprechender Verlängerungsbefehl abgeleitet;

b) ausgewählte, vorbestimmte Schaltpunkte (auch Umschaltpunkte) verschieben die Zeitachse eines Signalplans gegenüber der Zeitachse des anderen, wobei sie mindestens eine der Zeitachsen vor dem Umschalten a-synchronisieren;

c) der eintreffende Schaltwunsch veranlaßt im nächstfolgenden Umschaltpunkt die Umschaltung von einem Signalplan auf den anderen;

d) die Schaltpunkte synchronisieren nach dem Umschalten wieder die Zeitachsen.
Auch sind in dem Vorentwurf zu den »Richtlinien für den Betrieb von Lichtsignalanlagen (RILSA) der Forschungsgesellschaft für das Straßenwesen, Ausgabe 1975«, in Kapitel 5 bereits die erforderlichen Sicherheitszeiten für die Übergänge der Signalgruppen -* Rot und Rot -* Grün bei Wechsel ohne definierten Umschaltzeitpunkt erläutert Hierbei handelt es sich um den sicheren Übergang von einem beliebigen Signalisierungszustand zu einem anderen, ohne daß eine Lösung angegeben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Signalplanwechsel zu ermöglichen, der ohne die vorgenannten, möglicherweise zeitlich weit auseinanderliegenden »Umschalt«-Punkte auskommt, also jederzeit aus dem gerade laufenden Signalplan auszusteigen und baldmöglichst in den neu einzuschaltenden Signalplan einzusteigen gestattet Der also mit Sicherheit jede

unerwünschte Dehnung der Signalbildphasen vermeidet und deshalb einen reibungslosen Ablauf des Signalplanwechsels und des Straßenverkehrs gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem solchen Verfahren zum schnellen Signalplanwechsel bei Straßenverkehrssignalanlagen dadurch erreicht, daß folgende Verfahrensschritte angewendet werden:

a) Ein Umschaltbefehl schaltet den derzeit laufenden Signalplan (Ausstiegspunkt a in) ab und einen Umschaltsignalplan ein, während dem der Einstieg in den neuen Signalplan vorbereitet und dieser dann eingeschaltet (Einstiegspunkt e I12) wird;

b) eine Umschaltprogramm-Gebeeinrichtung ermittelt die »Ist«-Signalphase im Ausstiegspunkt und die »Soll«-Phase im Einstiegspunkt jeweils für den oder die jeweils einem selbständig zu regelnden Verkehrsfluß zugeordneten Signalgeber;

c) die Umschaltprogramm-Gebeeinrichtung ermittelt jeweils für unterschiedliche »Ist«- und »Soll«-Signalphasen eines jeden dieser Signalgeber, die durch die Minimalgrünzeit von beispielsweise 11 see bzw. durch die maximale Zwischenzeit entsprechend der Kreuzungsräumzeit von beispielsweise 13 see vorgeschriebenen Umschaltzeitpunkte, und ·

d) die Umschaltprogramm-Gebeeinrichtung schaltet in den vorher genannten Signalgebern die Haltbzw. Fahrtlampe und am Ende der durch die Minimalgrünzeiten und die Maximal-Zwischenzeiten vorgegebenen Zeitspanne den neuen Signalplan ein.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß

a) wenige über den Umlauf eines Signalplans verteilte Ausstiegspunkte durch den Umschaltbefehl anreizbar sind und

b) diesen Ausstiegspunkten entsprechend unterschiedliche Umschaltsignalpläne zum Einstieg in den gewünschten neuen Signalplan vorprogrammiert sind und so die erforderlichen Signalgeber vor Einstieg in den neuen Signalplan schalten.

Damit kann der Übergang von einem Signalplan zu einem anderen sofort gleichzeitig an allen Kreuzungen beginnen und nach relativ kurzer Zeit (ca. 35 see) beendet sein: Nach diesem kurzen, gleichzeitigen Übergang bei allen Kreuzungen, die zum Schaltbereich gehören, läuft der neue Plan, und damit ist von diesem Zeitpunkt an der gesamte Bereich wieder voll koordiniert und läuft mit der richtigen Grünzeit- und Phasenaufteilung. Beim bisherigen Verfahren über vorgegebene Umschaltzeitpunkte waren sowohl die Koordinierung als auch die Grünzeitaufteilung im Gesamtbereich ca. 2 Minuten lang oder noch länger gestört, was bei sehr starkem Verkehr außerordentlich nachteilig war.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigt

F i g. 1 eine Kreuzung mit fünf Zufahrten und den zugehörigen Signalgebern,

Fig.2 zwei unterschiedliche Signalpläne für diese Kreuzung,

F i g. 3 ein Schaltprogramm für eine Signalplan-Gebeeinrichtung,

Fig.4 das Blockschaltbild dieser Signalplan-Gebeeinrichtung, F i g. 5 ein Umschaltbefehle-Register und

F i g. 6 einen Abfrage-Ablaufplan.

Die in Fig. 1 dargestellte Kreuzung K hat fünf Zufahrten, deren Verkehrsflüsse /1 ... /5 durch die Signalgeber g 1... g5 regelbar sind. Die Verkehrsflüsse /1... /5 sollen geradeaus fahren und nach rechts bzw. halb links abbiegen dürfen. Demnach sind also verschiedene Verkehrsflußpaare, z. B. die Verkehrsflüsse /1, /3 zueinander feindlich und dürfen nicht gleichzeitig freigegeben werden.

In F i g. 2 sind zwei verschiedene Signalpläne P1, P2 für die Umlaufzeiten u\ =60 see, //2=80 see und weitere Umlaufzeiten u% u_g und u* dargestellt Die Umlaufzeit u_g bildet das kleinste gemeinsame Vielfache der drei Umlaufzeiten ui ... «3, hat hier allerdings nichts weiter zu bedeuten. Die Umlaufzeit U_x bedeutet jeweils die Umschaltzeit zwischen dem Anfang (Ausstieg) a und dem Ende (Einstieg) e eines Umschaltvorganges. Im vorliegenden Falle sind zwei Umschaltvorgänge, nämlich a I12 ... e In, d. h. ein erster Umschaltvorgang von dem Umlauf U\ zum Umlauf ui und a 221... e 2₂i, d. h. ein zweiter Umschaltvorgang von dem Umlauf 112 zum Umlauf Ui dargestellt.

Die Signalgeber g\ ... gS sollen also nach zwei Signalplänen Pi, P2 mit den Umlaufzeiten u\=60 see und i/2=80 see steuerbar sein. Die dafür erforderlichen Informationen sind in die Speicherzellen I... X (F i g. 3) eingegeben, wobei gerade die Speicherzellen I... V die Signalgeber g 1... g5 steuern, was der Einschaltbefehl »L« in der letzten Spalte dieser Speicherzellen erkennen läßt. Dazu werden über die Wirkverbindungen FIl die Ausschaltzeiten 48 see usw. für die Haltlampen der Signalgeber g\ ... g5 und über die Wirkverbindungen V12 die Ausschaltzeiten 58 see usw. für die Fahrtlampen der Signalgeber g\ ... g5 abgegeben. Außerdem werden über die Wirkverbindungen V13 der Zeitgeber ZgX mit der Umlauf zeit i/i = 60 see aktiviert.

Nach Einschalten der Signalplan-Gebeeinrichtung gemäß F i g. 4 gibt der Taktgeber ^entsprechend dem Taktabstand des Zeitrasters sekundlich Impulse über die Wirkverbindung Vl an den Frequenzgenerator Ge für 40 kHz. Dieser fragt über die Wirkverbindung V2 nacheinander alle Speicherzellen I, II usw. der Speichereinrichtung Spe durch den Taktverteiler Tv ab und setzt sich selbst durch den letzten Taktverteiler-Schritt über die Wirkverbindung V3 wieder still. Gleichzeitig geben der Taktgeber Tg und der Frequenzgenerator Ge ihre Zeittakte an als Zeitgeber Zg 1... Zg 3 für die Umlaufzeiten u\=60 see, t/2=80 see und i/3 = 120 see wirkende Taktzähler. Jeder von diesen ist über die Wirkverbindung V13 durch den von der Speichereinrichtung Spe betätigbaren Wahlschalter Ws an der Speichereinrichtung Spe nachgeschaltete Vergleichseinrichtung Vg 1, Vg2 anschaltbar. Durch das als Zuordner wirkende Adressenregister Atl werden nacheinander sämtliche Speicherzellen I, II usw. der Speichereinrichtung Spe abgefragt Gleichzeitig werden über die Wirkverbindung FlO die Zuordnung zwischen den Speicherzellen I, II usw. und den einzelnen bistabilen Schaltern Si, S2 usw. für die Signalgeber g i, g2 usw. im Schaltgerät Sch hergestellt Wird also beispielsweise die in F i g. 3 dargestellte Speicherzelle I vom Taktverteiler Tv über das Adressenregister Ar^ abgefragt, so wird durch die Wirkverbindung V13 der Zeitgeber Zgi an die Vergleichseinrichtungen Vgl, Vg2 angeschaltet. Diese legen bei Zeitidentität zwischen dem Zeitgeber Zg 1 und dem Informationsinhalt »48« der Speicherzelle I über die Wirkverbindungen VIl, V15 mittels der Umstellwicklung u den bistabilen Schalter Sl des Signalgebers gi um;

nachdem der Einschaltbefehl »L« über die Wirkverbindung V14 kommt, so daß nun die Haltlampe ausgeschaltet wird. Im Schaltgerät Sch sind die über die einzelnen Wirkverbindungen VlO, V14 bis V16 herbeizuführenden Schaltoperationen durch die Schalter ν 10, vi4 bis ν 16 symbolisiert. Nur wenn die zugehörige Speicherzelle über die Wirkverbindung V14 den Einschaltbefehl »L« gibt, wird durch eines der Relais Sl usw. nach Anwahl durch den als Drehwähler dargestellten Schalter ν 10 über die Kontakte ν 14 bis ν 16 die Halt- oder Fahrtlampe im zugehörigen Signalgeber g\ usw. ein- bzw. ausgeschaltet. Dabei können beim Umschalten der bistabilen Schalter Sl usw. gleichzeitig Zeitglieder angelassen und so zunächst — wie im einzelnen nicht dargestellt — die Lampen der Übergangsphasen ein- und erst nach deren Ablauf diese Lampen ab- und die Lampen der Hauptphasen eingeschaltet werden.

Zu Beginn sei der Umlauf u\ eingeschaltet und deshalb sind in alle Speicherzellen I... V der Signalgeber g\ ... g5 gemäß Fig.3 der Befehl »L« eingeschrieben, wie dies bereits erläutert wurde. Wird nun gemäß F i g. 2 der Umschaltwunsch a 112 in den Umlauf 1/2 zur see 18 des Umlaufs u\ gegeben, so löscht eine nicht weiter dargestellte Umschaltprogramm-Gebeeinrichtung die »Einschalt«-Befehle »L« in den vorgenannten Speicherzellen I ... V der Signalgeber g\ ... g5. Gleichzeitig werden die in Spalte 1 des Zeitgebers Zg 1 (u%) ablesbare Abschaltzeit a I12= 18 sec zum Ausstieg aus dem Signalplan Pl und die in Spalte 2 des Zeitgebers Zg2 (112) ablesbare Einstiegszeit el 12=53see zum Einstieg in den Signalplan P 2 in das Umschaltebefehl-Register üb 1 gem. F i g. 5 eingegeben.

Spalte 1 der Zeitgeber Zg\...(u\..) enthält nämlich jeweils die »Ist«-Zeit der einzelnen Signalpläne Pl ... Spalte 2 der Zeitgeber Zg\ ... (m ...) enthält dagegen jeweils die »Soll«-Zeit zum Einstieg in die einzelnen Signalpläne Pl ..., und zwar wird diese Soll-Zeit einfach dadurch erhalten, daß der entsprechenden »Ist«-Zeit eines Signalplans z.B. Pl die erforderliche Umschaltzeit in einen anderen Signalplan, z.B. P2, zuaddiert wurde. Im vorliegenden Fall ist eine Umschaltzeit von 35 Sekunden angenommen und den Spalten 2 der Zeitgeber Zg\ ... zuaddiert bzw. in den Zeitgeber Zgx eingeschrieben.

Diese Umschaltzeit setzt sich aus den nachfolgend erläuterten Teilzeiten zusammen. In den »Richtlinien für den Betrieb von Signalanlagen im Straßenverkehr« sind als Vorgabe für die minimale Grünzeit 8 ... 10 see vorgeschrieben und deshalb wurden im vorliegenden Fall 11 see gewählt. Je nach der Topografie einer Kreuzung schließt sich daran eine der Kreuzungsräumzeit entsprechende maximale Zwischenzeit von beispielsweise 10 see an. Hierfür wurden 13 see gewählt. Da auch die neu eingeschaltete Grünzeit mindestens die minimale Grünzeit von 11 see erhalten muß, ergibt sich damit eine Gesamtumschaltzeit von insgesamt 35 see und diese ist in den Spalten 2 der Zeitgeber Zg 1 bzw. im Zeitgeber Zgx wie bereits beschrieben vorprogrammiert.

Natürlich brauchen diese Umschaltzeiten auch bei zentral geregelten Verkehrssignalanlagen für die einzelnen Kreuzungen nicht gleich zu sein, sondern sie können den Erfordernissen der einzelnen Kreuzungen angepaßt werden.

Diese kurzen Zeiten von 35 see zum Umschalten von einem Signalplan, z. B. Pl, in einen anderen Signalplan P2, sind deshalb möglich, weil zwischen den einzelnen Signalgebern g\ ... #5 und damit zwischen ihren zugehörigen Verkehrsflüssen /1 ... /5 wechselseitig überhaupt keine schaltungsmäßigen Verknüpfungen bestehen. Damit kann aber die Signalplan-Gebeeinrichtung PG jeden selbständig zu regelnden Verkehrsfluß z. B. /1 schaltungsmäßig auch völlig unabhängig von den übrigen Verkehrsflüssen /2 ... /5 steuern. Sie darf dabei nur die Grundbedingungen einer Verkehrsregelung, nämlich »kein feindliches Grün«, »minimale Grünzeit« und die erforderliche Räumzeit der Kreuzung nicht außer acht lassen.

Nun werden noch mit Hilfe des Abfrage-Ablaufplans gem. F i g. 6 die Speicherzellen I... V aller Signalgeber g 1... g5 für den gerade abgeschalteten Umlauf U\ und den neu einzuschaltenden Umlauf ui zu den Schaltzeitpunkten a I12 bzw. e I12 nach ihrer gültigen Signalphase (rt bzw. gn) abgefragt und diese Ergebnisse in das Umschaltbefehle-Register ub\ eingeschrieben. Dabei bedeutet Signalgeber gh\ im Abfrage-Ablauf plan folgendes:

g = Signalgeber,

1 = Kennzeichen des Signalgebers,

11 = Umlauf m und Rotende,

12 = Umlaufzeit w und Grünende.

Im Abfrage-Ablaufplan gem. F i g. 6 sind jeweils in die obere Zeile der Kästchen die Werte des gerade gültigen Signalplans P2 und in die untere Zeile der Kästchen die Werte des neu einzuschaltenden Signalplans Pl eingeschrieben. Außerdem wurde jeweils über bzw. unter die entsprechenden Kästchen die für den Signalgeber g 1 maßgeblichen Werte und am Ausgang das Resultat für den Abschaltzeitpunkt a 2i2 bzw. den Einstiegspunkt e 2i2 angegeben.

Zum Schluß vergleicht die Umschalte-Programmeinrichtung Spalte 1 und Spalte 2 des Umschaltbefehle-Registers übt miteinander. Dabei bedeutet rt/rt bzw. gn/gn in Spalten 1/2 jeweils für die Spalten 3 und 4 eine »0«, also ist nichts zu unternehmen. Dagegen ist, wie aus Umschaltbefehle-Register üb 2 gemäß F i g. 5 zu ersehen ist, bei gn/rt in den Spalten 1/2 in die Spalte 3 der Befehl »rt« und bei rt/gn in den Spalten 1/2 in die Spalte 4 der Befehl »gn« einzuschreiben. Dies gilt natürlich für alle Signalgeber g 1 usw.

Alle bisher genannten Schaltvorgänge erfolgten mit Rechnergeschwindigkeit von einigen Mikrosekunden. Anschließend ist der Umschaltzeitgeber Zgx (U_x) zu starten (Ausgangsstellung Sekunde 0), und das Umschaltregister üb 1 abzufragen. Da in den Spalten 3 und 4 des Umschaltbefehle-Registers üb 1 allerdings keine Befehle stehen, werden auch keine veranlaßt Der Zeitgeber Zgx (u_x) setzt sich mit seinem letzten Schritt selbst still, was die Symbole 35/»0« in Spalte 3 ausdrücken sollen. Dagegen bedeuten die Symbole 60/»L« in Spalte 3 des Zeitgebers ZgX usw, daß dieser mit einem Umlauf von 60 see ständig umläuft. Damit gibt der Zeitgeber Zgx (u_x) gleichzeitig den Einstiegbefehl el 12 in den Umlauf U₂. Damit wird in alle entsprechenden Speicherzellen VI... X dieser Signalgeber gi ... gS der Befehl »L« eingeschrieben. Die Kreuzung K läuft also mit dem Umlauf uz.

Wie Umschaltbefehle-Register üb2 gemäß Fig.5 zeigt, aktiviert bei dem Umschaltwunsch a 2₂i nach e2₂i der Zeitgeber Zgx (u_x) das Umschaltbefehlsregister üb 2 zur Sekunde 11 bzw. 24 und schaltet damit den Signalgeber g2 auf »rt« und den Signalgeber #3 auf »gn«. Auch hier veranlaßt schließlich der Zeitgeber Zgx (U_x), daß nach 35 see in den neuen Umlauf üi (zur Sekunde 25) eingestiegen wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum schnellen Signalplanwechsel bei Straßenverkehrssignalanlagen, gekennzeichnetdurch folgende Verfahrensschritte,

a) ein Umschaltbefehl schaltet den derzeit laufenden Signalplan (Pl) ab (Ausstiegspunkt a I12) und einen Umschaltsignalplan (Px) ein, während dem der Einstieg in den neuen Signalplan (Pl) vorbereitet und dieser dann eingeschaltet (Einstiegspunkt e I12) wird;

c) die Umschaltprogramm-Gebeeinrichtung (Px) ermittelt jeweils für unterschiedliche »Ist«- und »Soll«-Signalphasen eines jeden dieser Signalgeber, die durch die Minimalgrünzeit von beispielsweise 11 see bzw. durch die maximale Zwischenzeit entsprechend der Kreuzungsräumzeit von beispielsweise 13 see vorgeschriebenen Umschaltzeitpunkte und

d) die Umschaltprogramm-Gebeeinrichtung schaltet in den vorher genannten Signalgebern die Halt- bzw. Fahrtlampe und am Ende der durch die Minimalgrünzeiten und die Zwischenzeiten vorgegebenen Zeitspanne den neuen Signalplan (PT) ein.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch den Umschaltbefehl anreizbare Umschaltprogramm-Gebeeinrichtung die Speicherzellen der gerade gültigen Signalpläne stillsetzt, und daß sie besondere Abfrage- und Vergleichseinrichtungen zur Ermittlung der »Ist«- und »Solk-Signalphasen der einzelnen Signalgeber steuert, und daß diese letztgenannten Einrichtungen die entsprechenden Befehle in ein Umschaltbefehle-Register eingeben, das die betreffenden Signalgeber in Verbindung mit einem von der Umschaltprogramm-Gebeeinrichtung anreizbaren Zeitgeber steuert und anschließend die Speicherzellen des neuen Signalplans im Einstiegspunkt scharf schaltet

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zeitgeber für die einzelnen Signalpläne Zeitregister für die »Ist«- und für die »Soll«-Zeit der jeweiligen Aus- bzw. Einstiegszeiten ihre zugehörigen Umlaufzeiten aufweisen.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Umlaufzeiten aller Zeitgeber entsprechender Umlauf-Zeitgeber vorgesehen ist, an dem die Zuordnung der einzelnen Umlaufzeiten zueinander und damit die aus der Zuordnung der »Ist«- bzw. »Solk-Zeiten sich ergebenden Schaltbefehle für die einzelnen Signalgeber nach dem jeweiligen Umschaltbefehl abgreifbar sind.