DE4241408C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Verkehrsaufkommens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Verkehrsaufkommens.

Die ständig steigende Verkehrsdichte auf Fernstraßen führt oft zu langen Staus and niedriger werdenden Reisegeschwindigkeiten, ein deutliches Zeichen für Kapazitätsengpässe des Straßensystems. Da aber eine beliebige Kapazitätserweiterung durch den Bau neuer Straßen weder möglich noch wünschenswert ist, wurde in den letzten Jahren die Entwicklung und Forschung auf dem Gebiet der Verkehrserfassung und -steuerung intensiviert, mit dem Ziel die Kapazität des vorhandenen Fernstraßennetzes besser auszunutzen.

Aus der Druckschrift DE-OS 20 58 699 ist ein Verfahren zum Steuern eines Verkehrsaufkommens bekannt, bei dem die Straßenverbindung in Abschnitte eingeteilt wird und die sich darin befindenden Fahrzeuge gezählt werden, wobei in einer zum sicheren Abbremsen ausreichende Entfernung vor dem betreffenden Straßenabschnitt ein Warnsignal ausgelöst wird, wenn die Anzahl der sich im Straßenabschnitt befindlichen Fahrzeuge einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

Zwar kann hierüber grundsätzlich die Kapazität einer Fernstraße durch Optimierung erhöht werden, nachteilig bei diesem Verfahren nach dem Stand der Technik ist jedoch insbesondere, dass der Verkehrskollaps bei einer zu dichten Belegung aber nicht früh genug verhindert wird, so dass dem Nutzer in einem solchen Fall nicht früh genug Ausweichmöglichkeiten auf andere Verkehrsmittel bleiben.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde ein Verfahren and eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit dem das Verkehrsaufkommen einer Fernstraße auf einfache Art and Weise vorherbestimmt and in Abhängigkeit hiervon gesteuert werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Straßenverbindung in Abschnitte eingeteilt wird, dass eine Prognose des Verkehrsaufkommens für einen Straßenabschnitt aufgrund von angemeldeten Benutzern, dem sogenannten erwarteten Verkehrsaufkommen und ein aktuelles Verkehrsaufkommen, dem sogenannten Momentanverkehrsaufkommen durch Bestimmungseinrichtungen bestimmt wird, dass das erwartete Verkehrsaufkommen mit einem Schwellenwert and dass das Momentanverkehrsaufkommen mit einem Maximalverkehrsaufkommen für den jeweiligen Streckenabschnitt verglichen wird, dass der jeweilige Streckenabschnitt für eine Anmeldung gesperrt wird, wenn das erwartete Verkehrsaufkommen den Schwellenwert erreicht und dass der jeweilige Streckenabschnitt für eine Benutzung gesperrt wird, wenn das Momentanverkehrsaufkommen den Wert des Maximalverkehrsaufkommens erreicht.

Vorteilhafterweise ist der Schwellenwert geringer als der Wert des Maximalverkehrsaufkommens und liegt in der Regel zwischen 50 und 95% des Wertes des Maximalverkehrsaufkommens.

Das erwartete Verkehrsaufkommen wird zweckmäßigerweise dadurch ermittelt, daß vom Anmelder Datensignale abgegeben werden und daß die Datensignale durch Übermittlungseinrichtungen und Bestimmungseinrichtungen an eine Massenspeichereinrichtung übertragen werden

Das Momentanverkehrsaufkommen wird mit Vorteil dadurch ermittelt, daß vom Benutzer Datensignale abgegeben werden und daß die Datensignale durch Übermittlungseinrichtungen und Bestimmungseinrichtungen an eine Massenspeichereinrichtung übertragen werden

Eine Sperrung des jeweiligen Streckenabschnittes bei Erreichen des Schwellenwertes für das erwartete Verkehrsaufkommen oder des Maximalverkehrsaufkommens für das Momentanverkehrsaufkommen erfolgt vorzugsweise dadurch, daß von der jeweiligen Bestimungseinrichtung keine weiteren Datensignale mehr an die Massenspeichereinrichtung weitergeleitet werden.

Um die Auslastung eines Straßennetzes zu optimieren, können zweckmäßigerweise die erwarteten Verkehrsaufkommen verschiedener Abschnitte verglichen werden und Fahrtwegvorgaben durch eine Analyseeinrichtung erstellt werden. Ebenso ist es mit Vorteil möglich, die Momentanverkehrsaufkommen verschiedener Abschnitte zu vergleichen und Fahrtwegvorgaben durch die Analyseeinrichtung zu erstellen.

Die Erfindung macht gleichermaßen eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens verfügbar. Vorteilhaferweise sind die Bestimmungseinrichtungen für das Momentanverkehrsaufkommen, für das erwartete Verkehrsaufkommen, die Massenpeichereinrichtung, die Komperatoreinrichtung, die die Summe der angemeldeten Nutzungen mit dem Maximalverkehrsaufkommen vergleicht, sowie die Analyseeinrichtung Computersysteme, die miteinander vernetzt sind.

Die Bestimmungseinrichtung setzt sich mit Vorteil aus einer ersten und einer zweiten Bestimmungseinrichtung zusammen.

Um das Verkehrsaufkommen auch verschiedenen Witterungseinflüssen anpassen zu können, enthält die Speichereinrichtung zweckmäßigerweise Umweltdaten.

Die erste Bestimmungseinrichtung dient vorteilhafterweise zur Ermittlung des erwarteten Verkehrsaufkommens. In einer speziellen Ausführungsform setzt sich die erste Bestimmungseinrichtung aus einer Zentralrecheneinheit und daran angeschlossenen Übermittlungseinrichtungen zusammen. Um die Daten für eine beabsichtigte Nutzung eines Straßenabschnittes möglichst einfach zu übermitteln, ist es zweckmäßig, daß die Übermittlungseinrichtungen das öffentliche Telefonnetz nutzen. So können Nutzungsanmeldungen beispielsweise über BTX direkt an die erste Bestimmungseinrichtung übertragen werden.

Die zweite Bestimmungseinrichtung dient zweckmäßigerweise zur Ermittlung des Momentanverkehrsaufkommens. Hierfür sind in einer speziellen Ausführungsform eine Vielzahl an Eingabeeinrichtungen in Kombination mit einer Zentralrecheneinheit vorgesehen. Die Eingabeeinrichtungen sind zweckmäßigerweise als Lesegeräte ausgebildet, die eine Kennezeichenfolge annehmen, an die Zentralrecheneinheit weiterübermitteln und die Kennzeichenfolge sowie weitere Informationen auf einer Kennzeichnungskarte ausgeben. Die Kennzeichnungskarte kann vorteilhafterweise zur Kontrolle der Fahrtberechtigung für den jeweiligen Streckenabschnitt als Einsteckteil in einer Halterung deutlich sichtbar z. B. an der Frontscheibe eines Fahrzeuges angebracht werden.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.

Die Zeichnungen zeigen:

Abb. 1: eine schematische Gesamtdarstellung des Ver­ kehrssteuersystems

Abb. 2: eine schematische Darstellung der ersten Bestimmungseinrichtung für das erwartete Verkehrsaufkommen

Abb. 3: eine schemtische Darstellung der zweiten Bestimmungseinrichtung für das Momentan­ verkehrsaufkommen

Abb. 1 zeigt eine schematische Gesamtdarstellung eines Verkehrssteuersystems gemäß der Erfindung bestehend aus einer ersten Bestimmungseinrichtung für das erwartete Verkehrsaufkommen 1, einer zweiten Bestimmungseinrichtung für das Momentanverkehrsaufkommen 2, einer Massenspeichereinrichtung 3, und einer Komperatoreinrichtung 5, die das erwartete Verkehrsaufkommen mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleicht.

Die Bestimmungseinrichtungen 1, 2, die Massenspeichereinrichtung 3, und die Komperatoreinrichtung 5 sind über Leitungen 6 miteinander vernetzt. Das erwartete Verkehrsaufkommen wird durch die in Abb. 2 dargestellten Bestimmungseinrichtung 1 dadurch ermittelt, daß eine beabsichtigte Nutzung angemeldet wird, indem Daten wie das Fahrtdatum, der Abfahrtsort, das Fahrtziel, und die Fahrtroute mit der ersten Bestimmungseinrichtung 1 erfasst werden. Zur Erfassung dieser Daten wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel das öffentliche Telefonsystem 7 genutzt. Alternativ hierzu ist eine Funkübermittlung, bespielsweise über ein Mobilfunknetz, möglich. Die Daten können vom Nutzer entweder sprachlich über Telefon 8 oder in schriftlicher Form, beispielsweise durch Eingabe in ein BTX-Terminal 9, an eine erste Zentralrecheneinheit 10 übermittelt werden. Liegen solche Daten, an der ersten Zentralrecheneinheit 10 mit daran angeschlossenem ersten Zwischenspeicher 11 bereits als digitaler Datenblock 12 an, so ist es möglich sie direkt an die Massenspeichereinrichtung 3 weiterzuübermittelt. Im Fall von über Telefon 8 sprachlich übermittelten Daten 14 müssen diese Daten zunächst in einer Spracherkennungseinrichtung 13 in einen computerverarbeitbaren, digitalen Datenblock 12 gewandelt werden.

Die Massenspeichereinrichtung 3 ist in eine Vielzahl an Speicherbereichen 15 eingeteilt; jeder dieser Speicherbereiche 15 ist genau einem Autobahnabschnitt und einem Zeitraum zugeordnet. Seine Größe richtet sich nach dem vorgegebenen Maximalverkehrsaufkommen, das durch eine dritte Zentralrecheneinheit 16, die an die Massenspeichereinrichtung 3 angeschlossene ist, bestimmt wird. Vorteilhafterweise werden hierbei aktuelle Wetter- und Umweltdaten, berücksichtigt.

In den Speicherbereichen 15 werden die Datenblöcke 12 der bereits angemeldeten Nutzer abgelegt. Die Anzahl der abgelegten Datenblöcke entspricht der Anzahl der bereits eingegangenen Anmeldungen des jeweiligen Streckenabschnittes. Bei jeder neuen Anmeldung wird die Anzahl der in dem jeweiligen Speicherbereichen 15 bereits gespeicherten Datenblöcke 12 vor Ablegen der Neuanmeldung in diesen Speicherbereich 15 mit dem Schwellenwert des jeweiligen Autobahnabschnittes durch die Komperatoreinrichtung 5 verglichen. Je nachdem, ob der Schwellenwert erreicht ist oder nicht, gibt es drei Möglichkeiten der Weiterbehandlung der Daten:

1. Fall: ist der Schwellenwert nicht erreicht, werden die Daten in dem jeweilgen Speicherbereich abgelegt, der Anmelder erhält eine Rückmeldung, daß er die Autobahn zur gewünschten Zeit auf der gewünschten Strecke benutzen kann.

2. Fall: ist der Schwellenwert erreicht, so sucht eine in dritte Zentralrecheneinheit 16 integrierte Analyse­ einrichtung 17 unter Beibehaltung von Fahrzeit, Abfahrts- und Ankunftsort nach einer alternativen Fahrtroute. Wird eine solche gefunden, so werden die entsprechenden Speicherbereiche belegt; der Anmelder erhält die Rückmeldung, daß er die Autobahn zur gewünschten Zeit auf der vorgeschriebenen Strecke benutzen kann

3. Fall: ist der Schwellenwert erreicht und kann die Analyse­ einrichtung 17 zur gewünschten Zeit keine alternative Fahrtroute ermitteln, so wird die Anmeldung unter Verweis auf alternative Fahrzeiten oder Verkehrsmittel zurückgewiesen. Die ent­ sprechenden Speicherbereiche bleiben unbelegt.

Neben dem erwarteten Verkehrsaufkommen, sieht die Erfindung die Ermittlung eines Momentanverkehrsaufkommens vor. Dies ist notwendig, da zum einen die Nutzung der noch verbliebenen freien Kapazität [(100-Schwellenwert)% des Gesamtverkehrsaufkommens] auch ohne Anmeldung für bestimmte Sondergruppen - beispielsweise Polizei, Feuerwehr, ausländische Kraftfahrzeuge - möglich sein soll; zum anderen eröffnet eine solche Einrichtung die Möglichkeit der Nutzungskontrolle.

Diesen Aufgaben dient die in Abb. 3 dargestellte zweite Bestimmungseinrichtung 2, die aus einer zweiten Zentralrecheneinheit 18, einem zweiten Zwischenspeicher 19 und einer Vielzahl an Eingabeeinrichtungen 20 mit daran angeschlossenen Druckern 21 besteht. Die Eingabeeinrichtungen 20 umfassen in diesem Ausführungsbeispiel optische Leseeinrichtungen 22, bestehend aus einer Kamera 23 und einer daran angeschlossenen Bildanalyseeinrichtung 24, komplexe Lesegeräte 25, die als Terminal 26 mit einem Ziffern- und Tastaturfeld zur manuellen Eingabe und Anzeigeeinrichtungen, oder als Magnetkartenleser 27 zum schnellen Lesen vorcodierter Kennzeichenfolgen ausgebildet sein können. Im Allgemeinen wird über die Eingabeinrichtungen 21 nur das Kraftfahrzeugkennzeichen und bei Abweichungen von der angemeldeten Fahrtroute, das neue Fahrtziel, eingegeben; aktueller Standort, Datum und die Eingabezeit, werden durch die zweite Zentralrecheneinheit 18 intern ermittelt. Nach der Eingabe der Daten, wird von der zweiten Zentralrecheneinheit 18 - falls vorhanden - der hierzu korrespondierende, im jeweiligen Speicherbereich 15 abgelegte Datenblock der Anmeldung abgerufen. Stimmen die Anmeldedaten mit den aktuellen Daten überein, so werden die aktuellen Daten an die Stelle der Anmeldedaten im entsprechenden Speicherbereich 15 abgelegt, stimmen die Daten nicht überein, so prüft die Analyseeinrichtung 17, ob noch freie Kapazitäten für die geänderte Fahrtzeit, oder Fahrtstrecke etc. auch unter Einbeziehung von Alternativfahrtrouten vorhanden sind. Ist dies der Fall, werden die geänderten Daten in die entsprechenden Speicherbereiche 15 der Massenspeichereinrichtung 3 geschrieben. Es erfolgt anschließend in beiden Fällen eine Einfahrtfreigabe für das Kraftfahrzeug. Besonders gekennzeichnete Sonderfahrzeuge (bspw. Polizei, Feuerwehr, Notarzt etc.) und ausländische Kraftfahrzeuge können ohne eine Anmeldung die Autobahn benutzen. Zur Überprüfung der Berechtigung dieser unangemeldeten Einfahrt dient die optische Leseeinrichtung 22. Mit Hilfe der Kamera und der Bildanalyseeinrichtung kann leicht beispielsweise das Fahrzeugkennzeichen, das sich für Polizei, ausländische Kfz etc., signifikant von den Kennzeichen der einheimischen Kraftfahrzeuge unterscheidet, identifiziert und damit die Berechtigung zur unangemeldeten Benutzung kontrolliert werden. Die zur Benutzung durch Sonderfahrzeuge benötigten Daten für das Verkehrssteuersystem werden bei Einfahrt in die Autobahn direkt an die Massenspeichereinrichtung 3 übermittelt und dort in den entsprechenden Speicherbereichen 15 abgelegt. Für ausländische Nutzer kann in einer Weiterbildung der Erfindung eine Kapazitätsobergrenze vorgesehen sein, die beispielsweise bei (100 + X)% des Maximalverkehrsaufkommens liegt, mit X im Bereich zwischen 1 und 30%. Bei Erreichen dieser Kapazitätsobergrenze erfolgt auch für diese Nutzergruppe keine Einfahrtfreigabe mehr. Zum Nachweis der berechtigten Nutzung nach Einfahrt in das Autobahnsystem sieht die Erfindung weiter vor, bei der Einfahrt in die Autobahn sämtliche Informationen über den jeweiligen Nutzer, wie dessen Kraftfahrzeugkennzeichen, das Datum, die Uhrzeit, die Fahrtroute auf einer Kennzeichnungskarte 28 auszudrucken. Die Kennzeichnungskarte 28 muß wiederum in einer an der Fahrzeugwinschutzscheibe angebrachte Halterung gut sichtbar eingesteckt werden.

Die Erfindung macht somit ein Verfahren und eine Vorrichtung verfügbar, das es erlaubt, auf einfache Art und Weise ein Verkehrsaufkommen vorherzubestimmen und zu steuern. Gegenüber den bislang entwickelten Verfahren und Vorrichtungen nutzt die Erfindung vorteilhafterweise die Prognose eines Verkehrsaufkommens aufgrund von Nutzungsanmeldungen. Ein solches Verfahren beinhaltet zwei Vorteile:
zum einen ist es möglich bei Erreichen eines bestimmten Schwellenwertes, der aus dem zuvor definiferten Maximalverkehrsaufkommen abgeleitet wird, den Anmelder rechtzeitig auf alternative Fahrtrouten oder auch Verkehrsmittel zu verweisen. Zum anderen ist eine solche Prognose nicht auf weit in die Vergangenheit rückbezogene Daten gestüzt, die mit Hilfe komplizierter Rechenalgrithmen in die Zukunft projeziert werden müssen, sondern auf relativ aktuelle Daten, so daß eine fast exakte Vorhersage des Auslastungsgrades und damit eine effiziente, wenig fehlerbehaftete Steuerung möglich ist. Außerdem erlaubt das Verfahren und die Vorrichtung auch die Steuerung eines Momentanverkehrsaufkommens ohne die Nachteile bisheriger Systeme, die zwar eine bessere Kapazitätsauslastung des vorhandenen Fernstarßennetzes erreichen, den Verkehrskollaps aber nicht verhindern.

Auch wird der nachgewiesene Nebeneffekt bisheriger Verkehrsleitsysteme, die regelmäßig zu mehr Verkehr geführt und ihre Wirkung dadurch teilweise ganz wieder selbst kompensiert haben, vermieden, da mit dem Maximalverkehrsaufkommen eine klare Obergrenze definiert ist, so daß ein abgewiesener Nutzer auf andere Verkehrsmittel/oder Zeiten ausweichen muß.

Claims (15)

1. Verfahren zur Steuerung eines Verkehrsaufkommens, wobei
eine Straßenverbindung in Abschnitte eingeteilt wird, und
eine Prognose des Verkehrsaufkommens für einen Straßenabschnitt aufgrund von angemeldeten Benutzern, dem sogenannten erwarteten Verkehrsaufkommen, erstellt wird und
das aktuelle Verkehrsaufkommen, dem sogenannten Momentanverkehrsaufkommen, ermittelt wird, und
das erwartete Verkehrsaufkommen mit einem Schwellenwert und das Momentanverkehrsaufkommen mit einem Wert des Maximalverkehrsaufkommens für den jeweiligen Streckenabschnitt verglichen wird,
der jeweilige Streckenabschnitt für weitere Anmeldungen gesperrt wird, wenn das erwartete Verkehrsaufkommen den Schwellenwert erreicht, und
der jeweilige Streckenabschnitt für eine Benutzung gesperrt wird, wenn das Momentanverkehrsaufkommen den Wert des Maximalverkehrsaufkommens erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Maximalverkehrsaufkommens unter Berücksichtigung von Umweltdaten einer Massenspeichereinrichtung entnommen werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert geringer als der Wert des Maximalverkehrsaufkommens ist.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dass das erwartete Verkehrsaufkommen dadurch ermittelt wird, dass vom Anmelder Datensignale abgegeben werden und
dass die Datensignale durch Übermittlungseinrichtungen und eine erste Bestimmungseinrichtung an eine Massenspeichereinrichtung übertragen werden.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Momentanverkehrsaufkommen dadurch ermittelt wird,
dass vom Benutzer Datensignale abgegeben werden und
dass die Datensignale durch Übermittlungseinrichtungen und eine zweite Bestimmungseinrichtung an eine Massenspeichereinrichtung übertragen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Straßenabschnitt für weitere Anmeldungen dadurch gesperrt wird, wenn Datensignale von Neuanmeldungen nicht mehr durch die erste Bestimmungseinrichtung für das erwartete Verkehrsaufkommen an die Massenspeichereinrichtung übermittelt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Straßenabschnitt für weitere Benutzer dadurch gesperrt wird, wenn keine weiteren Datensignale von der zweiten Bestimmungseinrichtung für das Momentanverkehrsaufkommen an die Massenspeichereinrichtung übermittelt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass das erwartete Verkehrsaufkommen verschiedener Abschnitte miteinander verglichen wird, und
dass hieraus Fahrtwegvorgaben durch eine Analyseeinrichtung erstellt werden können.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das Momentanverkehrsaufkommen verschiedener Abschnitte miteinander verglichen wird, und
dass hieraus Fahrtwegvorgaben durch eine Analyseeinrichtung erstellt werden.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungseinrichtungen für das Momentanverkehrsaufkommen und für das erwartete Verkehrsaufkommen, die Massenspeichereinrichtung, die Analyseeinrichtung and die Komperatoreinrichtungen Teile von Computersysteme sind, die miteinander vernetzt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bestimmungseinrichtung für das erwartete Verkehrsaufkommen sich aus einer ersten Zentralrecheneinheit, einem ersten Zwischenspeicher und daran angeschlossenen Übermittlungseinrichtungen zusammensetzt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Übermittlungseinrichtungen das öffentliche Telefonnetz nutzen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bestimmungseinrichtung zur Ermittlung des Momentanverkehrsaufkommens aus einer zweiten Zentralrecheneinheit, einem zweiten Zwischenspeicher und einer Vielzahl an Eingabeeinrichtungen besteht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinrichtungen als Lesegeräte ausgebildet sind, die eine Kennzeichenfolge auf einer Kennzeichnungskarte ausgeben, wenn eine Einfahrtfreigabe erfolgt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnungskarte als Einsteckteil für eine Kontrolleinrichtung am Fahrzeug ausgebildet ist.