DE4106024C1

DE4106024C1 -

Info

Publication number: DE4106024C1
Application number: DE4106024A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr.-Ing. 8122 Penzberg De Boettger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-02-26
Filing date: 1991-02-26
Publication date: 1992-04-02
Anticipated expiration: 2011-02-27
Also published as: EP0501193B1; EP0501193A1; ATE127258T1; DE59203412D1; GR3017263T3; ES2076573T3

Abstract

Method for the automatic coordination of an independent intersection traffic light control device with neighbouring intersections. The traffic flowing therefrom is recorded and analysed, where, for a predefinable measuring time period (MZ) with a number (I) of time intervals (ti), the number (Z) of vehicles per time interval is determined and stored. The measuring time period is divided up into test cycles (Zy) with equal-length cycle time (TZ). Within the test cycles, the number of vehicles is added up for each associated time interval. Such a mapping of the total measuring time period onto a test cycle enables mean value and variance formation for these numbers. Mappings and variance calculations of this type are carried out for further test cycles with respective different cycle times. Since the size of the variance provides a measure of the cyclic characteristic of the traffic flow, an existing vehicle cycle and its cycle time are determined from the calculated variances for the coordinated control of the traffic lights. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für eine selbsttätige verkehrstechnische Koordinierung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (EP 02 93 724 A1).The invention relates to a method for an automatic traffic coordination according to the generic term of claim 1 (EP 02 93 724 A1).

In den Außenbereichen von Städten, wo die koordinierte Steuerung des Straßennetzes aufhört und die unabhängigen Signalanlagen der Straßenbauämter in den Vororten beginnen, gibt es immer größere Probleme mit der Verkehrsabwicklung. Die fehlende Koordinierung und die meist unterschiedlichen Signalumläufe führen zu einem sehr unbefriedigenden Verkehrsablauf. Im allgemeinen stehen weder eine Funkuhr in den Geräten noch Leitungen für eine Abstimmung zur Verfügung, so daß eine Koordinierung nicht möglich ist.In the outskirts of cities where the coordinated Control of the road network ceases and the independent Signal systems of the road building authorities in the suburbs begin, there are increasing problems with traffic management. The lack of coordination and the mostly different signal circulation lead to a very unsatisfactory traffic flow. Generally there is neither a radio clock in the devices nor Lines available for a vote, so that a Coordination is not possible.

Aus der EP 02 93 724 A1 ist ein Verfahren zur meßtechnischen Erfassung der Intensität des Straßenverkehrs bekannt, bei dem während eines jeweiligen Signalumlaufs für eine Vielzahl von Zeitintervallen die Anzahl der Fahrzeuge je Zeitintervall ermittelt und gespeichert wird. Mit den erfaßten und verarbeiteten Daten kann die Steuerung der Signalanlage optimiert und auch miteinander in Verbindung stehende Nachbarknoten koordiniert werden.EP 02 93 724 A1 describes a method for measuring Detection of the intensity of traffic known during a respective signal cycle for a large number of Time intervals the number of vehicles per time interval is determined and saved. With the captured and processed The control of the signaling system can be optimized and data also coordinates related neighboring nodes will.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verbesserung der Steuerung eines unabhängigen Knotens anzugeben, welche selbsttätig zu einem gut angepaßten Betrieb der Lichtsignalanlage führt.The object of the invention is therefore a method to improve control of an independent node, which automatically to a well-adapted operation of the Light signal system leads.

Diese Aufgabe wird bei einem eingangs genannten Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Aus der hieraus gewonnenen und bewerteten Verkehrsintensität können periodische Erscheinungen mit bestimmter Zyklusdauer innerhalb des zufließenden Verkehrs erkannt werden. This task is carried out in a method mentioned at the beginning solved with the characterizing features of claim 1. From the traffic intensity obtained and evaluated from this can have periodic appearances with a certain cycle duration be recognized within the incoming traffic.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch systematische Analye der vom benachbarten Knoten, der im allgemeinen eine koordinierte Steuerung aufweist, zufließende Verkehr festgestellt und dabei vorhandene, zyklisch auftretende Schwankungen in der Verkehrsstärke ermittelt und die Signifikanz dieser Zyklen mit statistischen Methoden untersucht. Dabei wird der ankommende Verkehr über einen längeren Meßzeitraum von beispielsweise mehreren Minuten in einem engen Zeitraster mit einer sehr kurzen Intervalldauer, beispielsweise 5 Sekunden, erfaßt. Dabei wird die Anzahl der Fahrzeuge pro Zeitintervall ermittelt und abgespeichert. Aus diesen Meßwerten erhält man so eine detaillierte Beschreibung des ankommenden Verkehrs über diesen Zeitraum, der anschließend auf zyklische Eigenschaften untersucht wird.With the method according to the invention, systematic Analye that of the neighboring node, which in general has coordinated control, incoming traffic determined and existing, cyclically occurring Fluctuations in traffic levels are determined and the significance of these cycles was investigated using statistical methods. Incoming traffic is measured over a longer period of time of, for example, several minutes in a tight Time grid with a very short interval duration, for example 5 seconds. The number of vehicles determined and saved per time interval. From these Measured values are given a detailed description of incoming traffic over this period, which then is examined for cyclical properties.

Zu diesem Zweck wird der betrachtete Meßzeitraum in Testzyklen mit gleicher Zykluszeit eingeteilt und die Elementar-Meßintervalle innerhalb eines jeden Testzyklus von eins beginnend durchnumeriert. Danach werden die Meßwerte mit gleicher Intervallnummer innerhalb der Testzyklen aufsummiert, so daß eine zyklische Abbildung des gesamten Meßzeitraumes auf den gewählten Testzyklus entsteht, deren Mittelwert und Varianz charakteristische Größen für die betrachtete Zykluszeit der Testzyklen sind. Die Größe der Varianz stellt ein Maß für die zyklischen Eigenschaften des gemessenen, zufließenden Verkehrs bezogen auf die betrachtete Zykluszeit der Testzyklen dar. Nacheinander werden systematisch derartige Testzyklen-Abbildungen für verschiedene Zykluszeiten untersucht und die jeweils zugehörigen Mittelwerte und Varianzen bestimmt, so daß man einen Überblick in Form einer Art Spektrum gewinnt, welche zyklischen Eigenschaften und mit welcher Ausprägung im ankommenden Verkehr vorhanden sind. For this purpose, the measurement period considered is in test cycles with the same cycle time and the elementary measuring intervals starting from one within each test cycle numbered. Then the measured values with the same interval number summed up within the test cycles so that a cyclical mapping of the entire measurement period to the selected test cycle arises, its mean and variance characteristic quantities for the considered cycle time of the Are test cycles. The size of the variance is a measure of that cyclical properties of the measured, incoming traffic related to the considered cycle time of the test cycles. Such test cycle maps are systematically shown in succession examined for different cycle times and the the associated averages and variances are determined so that you get an overview in the form of a kind of spectrum, which cyclical properties and with what form in the incoming Traffic is available.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß unabhängige Straßenkreuzungsgeräte automatisch eine koordinierte Steuerung der Lichtsignalanlage durchführen können, wenn aufgrund der Verkehrsmessung und Auswertung der auf den Knoten zukommenden Fahrzeuge, ein hinreichend signifikanter Zyklus festgestellt wurde. Zweckmäßigerweise wird die Erfassung der Fahrzeuge und die Ermittlung der Verkehrsintensität laufend durchgeführt und die Analyse in bestimmten Zeitabständen mit den neuen Meßwerten wiederholt, um eventuelle Änderungen der Verkehrsintensität bzw. der Fahrzeugzyklen zu erkennen und dementsprechend die Koordinierung anpassen zu können.The inventive method has the advantage that independent Road crossing devices automatically coordinate control the light signal system can perform if due to Traffic measurement and evaluation of those coming to the nodes Vehicles, found a sufficiently significant cycle has been. The detection of vehicles and the determination of the traffic intensity is carried out continuously and analysis at certain intervals with the new measured values repeated to see any changes in traffic intensity or to recognize the vehicle cycles and accordingly to be able to adjust the coordination.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Varianzwert jedes Testzyklus mit einem Kompensationsfaktor beaufschlagt. Dies hat seinen Grund darin, daß die Anzahl der Testzyklen bei der Einteilung des festen Meßzeitraums in Testzyklen wesentlich von der betrachteten Zykluszeit abhängt. Dementsprechend bestehen die einzelnen Meßwertsummen der Abbildung des Meßzeitraumes auf den jeweiligen Testzyklus aus unterschiedlich vielen Summanden: Bei großer Zykluszeit wenige Summanden, bei kleiner Zykluszeit viele. Dies überträgt sich auch auf die Mittelwerte: Sie sind bei kleinen Zykluszeiten größer als bei großen und dasselbe gilt auch für Varianzen. Um die Varianz- Größen für alle Zykluszeiten wirklich vergleichbar zu machen, führt man daher einen Kompensationsfaktor für die Varianz ein, der sich etwa umgekehrt proportional der Mittelwerte der Testzyklus-Abbildungen für die verschiedenen Zykluszeiten verhält. Die Varianz wird also bewertet, indem der jeweilige Varianzwert auf einen festen Mittelwert normiert wird, der einer bestimmten Zykluszeit, z. B. 60 sec., entspricht.In a development of the invention, the variance value is each Test cycle applied with a compensation factor. this has its reason is that the number of test cycles at the The division of the fixed measurement period into test cycles is essential depends on the considered cycle time. Accordingly are the individual measured value sums in the illustration of the measurement period different on the respective test cycle many summands: with large cycle times, few summands, with less cycle time many. This also applies to the Average values: They are larger for short cycle times than for large and the same applies to variances. To the variance Sizes really comparable for all cycle times make a compensation factor for the Variance, which is roughly inversely proportional to the means the test cycle maps for the various Cycle times behaves. The variance is thus assessed by the respective variance value normalized to a fixed mean is the a certain cycle time, z. B. 60 sec.

Dieses Verfahren arbeitet mit dem beschriebenen, verhältnismäßig einfachen, statistischen Filter sehr selektiv, solange die Intensität des zufließenden Verkehrs ungleichmäßig über einen Zyklus verteilt ist. Es müssen also feste Zeitbereiche mit großer und kleiner Verkehrsintensität gegeben sein, die sich zyklisch in gleichen Zeitabständen wiederholen, um einen Fahrzeugzyklus erkennen zu können. Dies ist in der Regel bei einem Verkehrsfluß der Fall, der eine signalgesteuerte Kreuzung verläßt, es sei denn, daß Einbieger- und Geradeausverkehr gleich stark sind und zu einem einzigen Verkehrsfluß verschmelzen, dessen Intensität dann gleichmäßig über einen Signalumlauf verteilt ist. In diesem Fall kann dann kein Fahrzeugzyklus erkannt werden und eine entsprechend koordinierte Steuerung ist auch nicht nötig. Die Lichtsignalanlage wird dann entweder eine verkehrsabhängige oder eine Festzeitsteuerung so lange vornehmen, bis aufgrund der ständig wiederholten Analyse der laufenden Verkehrsintensität wieder ein zyklisches Verhalten ermittelt wird.This procedure works with the described, proportionately simple, statistical filter very selective as long as the intensity of the incoming traffic unevenly over one Cycle is distributed. So there must be fixed time ranges large and small traffic intensity can be given Repeat cyclically at equal intervals to one To be able to recognize the vehicle cycle. This is usually the case with a traffic flow the case that is a signal driven Intersection leaves, unless there is turn and straight traffic are equally strong and to a single flow of traffic merge, the intensity of which then evenly over one Signal circulation is distributed. In this case, none Vehicle cycle can be recognized and a correspondingly coordinated Control is also not necessary. The traffic light system becomes either a traffic-dependent or a fixed-time control until it is repeated due to the constantly repeated Analysis of the current traffic intensity again cyclical behavior is determined.

Anhand einer Zeichnung mit verschiedenen Diagrammen wird das erfindungsgemäße Verfahren kurz erläutert. Es zeigtUsing a drawing with various diagrams, this is The method according to the invention is briefly explained. It shows

Fig. 1 Anzahl der Fahrzeuge pro Zeitintervall über den gesamten Meßzeitraum mit 7 Testzyklen zu je 50 sec, Fig. 1 number of vehicles per time interval sec over the entire measurement period with 7 Test cycles of 50,

Fig. 2 Fahrzeugsummen über diese 7 Testzyklen, Abbildung des Meßzeitraums auf den Testzyklus von 50 sec,Of the measurement time period sec Fig. 2 Vehicle sums over this 7 test cycles, mapping to the test cycle of 50,

Fig. 3 Anzahl der Fahrzeuge pro Zeitintervall mit 4 Testzyklen zu je 90 sec, Fig. 3 number of vehicles per time interval of 4 test cycles per sec to 90,

Fig. 4 Fahrzeugsummen über diese 4 Testzyklen, Abbildung des Meßzeitraums auf den Testzyklus von 90 sec., und Fig. 4 vehicle totals over these 4 test cycles, mapping the measurement period to the test cycle of 90 sec., And

Fig. 5 Fahrzeugsummen-Mittelwert µ, -Varianzen v und kompensierte Varianzen v′ für Testzyklen mit unterschiedlichen Zykluszeiten. Fig. 5 mean vehicle sum µ, variances v and compensated variances v 'for test cycles with different cycle times.

In Fig. 1 ist die Anzahl z der gemessenen bzw. ermittelten Fahrzeuge pro Zeitintervall ti=5 sec über den gesamten Meßzeitraum MZ=6 min=360 sec aufgetragen. Bei einem Meßzeitraum ME von 360 sec und einer Intervalldauer ti von 5 sec ergeben sich insgesamt 72 Intervalle. Dieses Diagramm zeigt einen bestimmten Fahrzeugzyklus, der nun nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus den erfaßten und gespeicherten Werten zu ermitteln ist. Dazu werden - wie oben beschrieben - Testzyklen mit verschiedenen Zykluszeiten, bei Fig. 1 beispielsweise 50 sec, in der Fig. 3 beispielsweise 90 sec, zugrunde gelegt, um das erfaßte Verkehrsgeschehen mathematisch zu analysieren. Bei einer Zykluszeit TZ=50 sec ergeben sich für den Meßzeitraum ME=360 sec 7 Zyklen. Die Anzahl der Fahrzeuge innerhalb eines jeweiligen Zyklus werden nun, bezogen auf das Zeitintervall, aufsummiert, z. B. die Summe über die Intervalle 1, 11, 21, . . ., 61 bildet in Fig. 2 den ersten Meßpunkt (für das dortige Intervall 1). Für einen Zyklus mit einer Zykluszeit TZ von 50 sec ergibt das 10 Zeitintervalle. Die ermittelten Fahrzeugsummen S pro Zeitintervall sind in Fig. 2 dargestellt (Abbildung des Meßzeitraums auf den Testzyklus). Für diesen Testzyklus Zy läßt sich dann ein Mittelwert µ errechnen. Der Mittelwert µ beträgt hier 6,5. Um nun eine Aussage dahingehend zu treffen, ob der Testzyklus mit einem etwa vorhandenen Fahrzeugzyklus innerhalb der gespeicherten Meßwerte übereinstimmt, wird die Varianz für diesen Testzyklus ermittelt, denn je größer die Varianz wird, desto besser stimmt der Testzyklus mit dem tatsächlichen Fahrzeugzyklus überein. Die Varianz v beträgt für dieses Ausführungsbeispiel 2,72.In Fig. 1, the number z is the measured or determined vehicles per time interval ti = 5 sec plotted sec min = 360 6 over the entire measurement period = MZ. With a measurement period ME of 360 sec and an interval duration ti of 5 sec, a total of 72 intervals result. This diagram shows a specific vehicle cycle which can now be determined from the detected and stored values using the method according to the invention. For this purpose - as described above - test cycles with different cycle times are used as a basis in FIG. 1, for example 50 seconds, in FIG. 3, for example 90 seconds, in order to mathematically analyze the recorded traffic situation. With a cycle time TZ = 50 sec, 7 cycles result for the measurement period ME = 360 sec. The number of vehicles within a respective cycle are now added up based on the time interval, e.g. B. the sum over the intervals 1, 11, 21,. . ., 61 forms the first measuring point in FIG. 2 (for the interval 1 there). For a cycle with a cycle time TZ of 50 sec this results in 10 time intervals. The determined vehicle sums S per time interval are shown in FIG. 2 (mapping of the measurement period onto the test cycle). An average µ can then be calculated for this test cycle Zy. The mean µ here is 6.5. In order to make a statement as to whether the test cycle matches any vehicle cycle within the stored measured values, the variance for this test cycle is determined, because the greater the variance, the better the test cycle matches the actual vehicle cycle. The variance v is 2.72 for this exemplary embodiment.

In den Fig. 3 und 4 ist die Anzahl z der Fahrzeuge bzw. die Summen S der Fahrzeuge für einen weiteren Testzyklus Zy mit einer Zykluszeit TZ=90 sec dargestellt. Bei der Zykluszeit TZ von 90 sec ergeben sich für den Meßzeitraum MZ=360 sec 4 Testzyklen, wobei jeder Testzyklus 18 Zeitintervalle i umfaßt. Die Fahrzeugsummen für diesen Testzyklus Zy sind in Fig. 4 dargestellt. Ebenso wurde der Mittelwert µ=3,667 ermittelt und eingezeichnet. Die daraus resultierende Varianz v =5,765. In FIGS. 3 and 4, the number z of the vehicles, and the sums S of the vehicles for a further test cycle Zy with a cycle time TZ = depicted sec 90th With the cycle time TZ of 90 sec, 4 test cycles result for the measurement period MZ = 360 sec, each test cycle comprising 18 time intervals i. The vehicle sums for this test cycle Zy are shown in FIG. 4. The mean value µ = 3.667 was also determined and plotted. The resulting variance v = 5.765.

In Fig. 5 sind von zehn verschiedenen Testzyklen mit unterschiedlichen Zykluszeiten TZ=30 sec bis TZ=120 sec, die Mittelwerte µ, die Varianzen v und die kompensierten Varianzen v′ eingezeichnet, so daß sich das dort ersichtliche Diagramm ergibt, wobei die Mittelwerte gewissermaßen Fahrzeugsummen S sind. Hier sieht man deutlich, daß mit der Varianz v schon eine Aussage bezüglich eines Zyklus zu erkennen ist. Diese Aussage wird jedoch zuverlässiger und wesentlich deutlicher sichtbar mit Hilfe der kompensierten Varianz v′. Bei einer Zykluszeit TZ von 50 sec ergibt sich ein Mittelwert µ von 6,5, und eine Varianz v=2,8, wie oben bereits gesagt.In Fig. 5 of ten different test cycles with different cycle times TZ = 30 sec to TZ = 120 sec, the mean values µ, the variances v and the compensated variances v 'are drawn in, so that the diagram shown there results, the mean values to a certain extent Vehicle sums S are. Here you can clearly see that with the variance v a statement about a cycle can already be recognized. However, this statement becomes more reliable and much more clearly visible with the aid of the compensated variance v ′. With a cycle time TZ of 50 sec there is an average value µ of 6.5, and a variance v = 2.8, as already mentioned above.

Die dazugehörige kompensierte Varianz ist v′=2. Bei einem Testzyklus mit einer Zykluszeit von 60 sec ergibt sich ein Mittelwert µ=5,5, die Varianz v=1 und die kompensierte Varianz v′ ebenfalls 1, weil die kompensierte Varianz sich auf den Testzyklus mit einer Zykluszeit von 60 sec bezieht. Bei dem Testzyklus mit einer Zykluszeit von 90 sec zeigt sich nun sehr deutlich, daß ein Fahrzeugzyklus mit einer Zykluszeit von 90 sec vorhanden ist. Dabei betragen die Varianz v=5,8 und die kompensierte Varianz v′=13. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine zuverlässige Aussage gemacht werden, ob ein Fahrzeugzyklus vorhanden ist und wenn ein Fahrzeugzyklus erkennbar ist, dessen Zyklusdauer.The associated compensated variance is v ′ = 2. At a A test cycle with a cycle time of 60 sec results Mean µ = 5.5, the variance v = 1 and the compensated Variance v ′ also 1, because the compensated variance is different refers to the test cycle with a cycle time of 60 sec. The test cycle with a cycle time of 90 sec shows up now very clear that a vehicle cycle with a cycle time of 90 sec. The variance is v = 5.8 and the compensated variance v ′ = 13. With the invention Procedure can make a reliable statement whether there is a vehicle cycle and if a Vehicle cycle is recognizable, the cycle duration.

Claims

1.Procedure for automatic traffic coordination of an independent node control unit of a traffic light signal system with one or more neighboring nodes, the traffic flowing in there being detected and analyzed for the coordinated control of the signal system, with a plurality of ( I) certain time intervals interval period ti the number z of the vehicles per time interval i is determined and stored, characterized in that the measuring period (MZ) in k test cycles (Zy) having certain respectively of identical length cycle time TZ is divided, that an image Si of entire measurement period (MZ) is carried out on only one test cycle (Zy) with the determined cycle time TZ by adding up the number z of vehicles of the same time intervals i within the k existing test cycles: and is saved,
that for the mapping Si of the measurement period (MZ) on a test cycle (Zy) with the determined cycle time TZ the mean (µ) and the variance value (v) are calculated, the size of the variance values being a measure of the periodicity of the incoming traffic for this cycle time is
that such mappings and calculations are carried out for a series of test cycles with different cycle times, the variance values forming a periodicity spectrum of the detected traffic,
and that a vehicle cycle and its cycle time for coordinated control of the signal system with the corresponding signal circulation time is determined from this spectrum with sufficient significance.

2. The method according to claim 1, characterized in that each variance value (v) the different test cycles (Zy) is compensated, the compensated variance value (v ′) with a compensation factor is applied, which results from the ratio of Average (µo) of a specific test cycle for that Average (µ) of the respective test cycle (Zy) is formed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the figure of the measuring period (MZ) to that cycle with maximum Variance or maximum compensated variance (maximum of Spectrum) as a measured distribution of the incoming traffic intensity in the determined signal circulation time (cycle time with max. Variance), which is then used for a subsequent Offset optimization is used.