DE4328939C2 - Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrsgrößen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fortlaufenden Erfassung von streckenbezogenen Verkehrsgrößen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Streckenbezogene Verkehrsgrößen beschreiben das Verhalten von Verkehrsströmen beim Passieren einer Fahrstrecke, die im Zu­ sammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als Er­ fassungsabschnitt bezeichnet wird. Straßennetze setzen sich aus derartigen Strecken zusammen, so daß ihre Verkehrsströme durch die Erfassung streckenbezogener Verkehrsgrößen in Er­ fassungsabschnitten beschrieben werden können. Die aktuelle Kenntnis der Verkehrsströme im Straßennetz und innerhalb der jeweiligen Strecken gewinnt in Anbetracht der zunehmenden Verkehrsdichte bei gleichzeitig begrenzten ökologischen und ökonomischen Ressourcen zunehmend an Bedeutung. Da eine be­ liebige Ausweitung des bestehenden Straßennetzes nicht mög­ lich ist, bedarf es einer effizienteren Nutzung des vorhan­ denen Straßennetzes. Hierzu werden Verkehrsleitsysteme mit automatischer Verkehrsbeeinflussung aufgebaut, wobei sich herausgestellt hat, daß die Systeme mit Erfassung von streckenbezogenen Verkehrsgrößen denen mit Erfassung lokaler Verkehrsgrößen überlegen sind.

Aus der Veröffentlichung von P. Böhnke u. a.: "Ein Verkehrsdatenerfassungs­ system für das Straßennetz - Konzept und Realisierung -." In: Frequenz 41 (1987) 4, S. 88-94 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Dieses Ver­ fahren erfaßt sämtliche streckenbezogenen Verkehrsgrößen fortlaufend und unmittelbar, d. h. ohne unsichere Annahmen. Es benötigt keine extern vorzugebenden Anfangswerte, sondern schwingt unabhängig von der Verkehrs- und Umfeldsituation selbsttätig ein. Es arbeitet ohne Fehlerfortpflanzung und setzt keine eindeutige Identifikation der Fahrzeuge voraus, insbesondere keine fahrzeugseitige Ausrüstung der erfaßten Fahrzeuge.

Bei dem bekannten Verfahren ist eine identische Beschreibung der erfaßten Fahrzeuge mit den Identifikationsparametern an verschiedenen Erfassungsorten nicht erforderlich, was aus Datenschutzgründen wünschenswert ist. Es genügt vielmehr, daß die Beschreibungen der Fahrzeuge an verschiedenen Er­ fassungsorten hinreichend ähnlich sind, so daß beim Ähnlich­ keitsvergleich eine ausreichende Trefferquote erzielt wird. Im Ergebnis liefert das Verfahren ohne Verletzung der Anony­ mität des einzelnen Verkehrsteilnehmers streckenbezogene Ver­ kehrsgrößen, wie beispielsweise die kollektive, d. h. über eine Fahrzeuggruppe gemittelte Reisegeschwindigkeit, die Ver­ kehrsdichte, Maße für das Vermischungsverhalten von Fahrzeug­ gruppen, und zwar für den gesamten Verkehrsstrom und/oder be­ liebige Teilströme, wie beispielsweise den Pkw-Teilstrom, Lkw-Teilstrom und Fahrzeugstreifen-Teilstrom sowie die Länge und das Ende etwa auftretender Stauungen.

Aus der Veröffentlichung von E Pfannerstill u. a.: "Ein Verkehrsdaten­ erfassungssystem für Schnellstraßen - Objekterkennung und Modellbildung -." In: Frequenz 39 (1985) 7/8, S. 203-208 ist ein weiteres Verfahren zur Messung streckenbezogener Verkehrsgrö­ ßen bekannt, dem ein Objekterkennungssystem zugrunde liegt, das die Zuordnung von Fahrzeugkollektiven am Ein- und Ausgang einer Strecke ermöglicht. Zu diesem Zweck werden die Fahr­ zeuge an Hand von Signalen eines Induktionsschleifendetektors unterschieden. Mittels einer Korrelationsanalyse werden Kollektive von Fahrzeugen einander zugeordnet. Die Analyse aktueller Vermischungs- und Überholvorgänge innerhalb der Kollektive erlaubt die Beschreibung des aktuellen Verkehrszu­ standes in einem Streckenabschnitt.

Ferner ist das Differenzen-Summenverfahren bekannt, mit dem ständig der Zu- bzw. Abfluß an Fahrzeugen in einem Strecken­ abschnitt erfaßt wird. Hierzu wird zunächst zu Beginn des Zählverfahrens ein Zähler auf die Anzahl der in der Meß­ strecke befindlichen Fahrzeuge vorgesetzt. Ab dann wird die­ ser Zähler mit jedem in die Strecke einfahrenden Fahrzeug um eins erhöht und mit jedem aus der Strecke ausfahrenden Fahr­ zeug um eins erniedrigt. Der Zählerstand gibt dann die je­ weils in der Strecke befindliche Anzahl von Fahrzeugen an. Dieses Verfahren ist zur Messung von streckenbezogenen Ver­ kehrsgrößen wenig geeignet, da einerseits Anfangswerte extern vorzugeben sind, andererseits Fehler der Ein- und Ausgangs­ signale sich unkontrolliert fortpflanzen, wobei aus tech­ nischen Gründen der Sensorik Fehler bei Ein- und Ausgangs­ signalen unvermeidbar sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art mit einer zusätzlichen Plausibilitätsüberprüfung und/oder vorübergehenden Bereitstellung von Korrekturwerten zur Ver­ fügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Einbeziehung ei­ ner unbegrenzten Anzahl von Erfassungsabschnitten, die be­ liebig vernetzt sein können, d. h. strahlenförmig, ringförmig oder als Masche. Auch die Länge der einzelnen Erfassungsab­ schnitte ist in weiten Grenzen frei wählbar und kann auch innerhalb eines Netzes variieren; mit zunehmender Er­ fassungsabschnittslänge nimmt allerdings die Wiedererkennung von Ähnlichkeiten in den Fahrzeugfolgen ab. Im Zusammenhang mit der Flexibilität des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weiterhin hervorzuheben, daß es das Zu- oder Abfahren von Fahrzeugen innerhalb der Meßabschnitte, beispielsweise an Querstraßen oder an Tank- und Raststellen oder den Ausfall eines Sensors in insbesondere vernetzten Erfassungsab­ schnitten ohne weiteres toleriert.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird als Fahr­ zeugidentifikationsparameter das beispielsweise mit einer In­ duktionsschleife aufgenommene Fahrzeugmuster und/oder die Fahrzeugart und/oder die benutzte Fahrspur verwendet. Als Laufindizes werden vorteilhaft die fortlaufenden Nummern je­ des Fahrzeugidentifikationsparameters und/oder die Lauf­ nummern des jeweiligen Zeitintervalls, in das die Erfassung des jeweiligen Identifikationsparameters fällt, gewählt.

Die im Rahmen des Verfahrens erforderliche Mittlung der den Ähnlichkeiten entsprechenden Signale dient dazu, Fahrzeug­ gruppen, das sind Abschnitte der Fahrzeugfolgen, an den ver­ schiedenen Erfassungsorten wieder zu finden. Das als Ergebnis dieser Mittlung erhaltene Vermischungssignal enthält bereits sämtliche Informationen zur Gewinnung der streckenbezogenen Verkehrsgrößen. Es muß schließlich nur noch bezüglich seines Verhaltens und seiner Ausprägung, beispielsweise in seiner Form und Lage auf der Abszisse ausgewertet und durch Bezug auf die Länge des Erfassungsabschnittes unmittelbar in die den betreffenden streckenbezogenen Verkehrsgrößen entsprechenden Signale umgerechnet werden. Die Signale können sodann entweder für betriebliche Zwecke, beispielsweise für die weitere Verwendung in Verkehrsbeeinflussungsanlagen, in Verkehrsinformationssystemen oder zur allgemeinen Verkehrsflußanalyse weiterverarbeitet werden und/oder bei­ spielsweise auf Datensichtgeräten wahrnehmbar gemacht werden.

Im Zusammenhang mit der Mittlung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Ähnlichkeitssignale gemäß einer Ge­ wichtsfunktion oder gleitend zu mitteln und die der Mittlung zugrundeliegenden Funktionen an das Vermischungsverhalten der Fahrzeugfolgen zwischen den Erfassungsorten anzupassen. Noch bessere Verfahrensergebnisse werden erzielt, wenn die der Mittlung zugrundeliegenden Funktionen fortlaufend an das zuvor jeweils aktuell erhaltene Vermischungssignal angepaßt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens wird das als Ergebnis der Mittlung erhaltene Ver­ mischungssignal vor der Weiterverarbeitung um rauschabhängige Anteile bereinigt. Der Rauschanteil ergibt sich durch zufäl­ lige Ähnlichkeiten von Identifikationsparametern nicht iden­ tischer Fahrzeuge, die aus der nicht eindeutigen Fahrzeugbe­ schreibung durch die Identifikationsparameter resultieren. Dieser Rauschanteil wird von dem Verfahren grundsätzlich to­ leriert. Die Bereinigung des Rauschanteils erfolgt vorzugs­ weise durch einen Schwellwertvergleich. Der Schwellwert kann sich an die statistischen Erwartungswerte des Rauschens des Vermischungssignals anpassen, was beispielsweise durch Korrelationsfilterung des zu bereinigenden Signals mit einer Erwartungsfunktion, die sich rekursiv aus der Verknüpfung zuvor mit dem Verfahren erhaltener Vermischungssignale er­ gibt, möglich ist.

Die Arbeitszyklen des erfindungsgemäßen Verfahrens können parallel, d. h. zeitlich überlappend oder sequentiell, d. h. in zeitlicher Reihenfolge ablaufen und sporadisch, d. h. ereig­ nisorientiert oder zyklisch, d. h. in Intervallen zur Ausfüh­ rung angestoßen werden, ohne daß das erfindungsgemäße Verfah­ ren verlassen wird. Zyklische Anstöße können beispielsweise durch Ablauf von Zeitintervallen oder nach Passieren einer gewissen Fahrzeuganzahl am jeweiligen Erfassungsort erfol­ gen, wobei die Länge der jeweiligen Intervalle beliebig ist. Die Länge kann fest sein oder während des Betriebs verändert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Fig. 1 bis 3 noch weiter erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Anordnung der Sensoren zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

Fig. 2 ein Blockdiagramm zum Aufbau einer Vorrichtung zur Messung streckenbezogener Verkehrsgrößen sowie

Fig. 3 die als Ähnlichkeitssignal erhaltene Korrelationsfunktion.

Fig. 1 zeigt einen Erfassungsabschnitt (1) mit zwei Sensoren (2a, 2b) zur Erfassung der Fahrzeugmuster (Identifikationspa­ rameter) an Erfassungsorten (3 und 4). Den Identifika­ tionsparametern der Erfassungsorte (3, 4) werden Laufindizes zugeordnet. Die laufindizierten Identifikationsparameter bilden Fahrzeugfolgesignale (5) bzw. (6), die schließlich in einer insgesamt mit (7) bezeichneten Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens weiterverarbeitet werden.

Neben den Sensoren (2a, 2b) weist die Vorrichtung (7) einen Komparator (8), einen Separator (9) sowie einen Validator (11) auf. Im Komparator (8) werden die Fahrzeugfolgesignale (5) bzw. (6) von den Meßorten (3) bzw. (4) auf ihre Ähnlich­ keit hin untersucht. Als Ergebnis erhaltene Ähnlich­ keitssignale (12) werden im Separator (9) gemittelt. Schließ­ lich werden als Ergebnis der Mittlung erhaltene Vermi­ schungssignale (13) bezüglich ihres Verhaltens und ihrer Aus­ prägung im Validator (11) ausgewertet und in den einzelnen Verkehrsgrößen entsprechende Signale (14) umgeformt.

Aus Fig. 2 sind außerdem ein Adapter (15), die Prüf- und Korrekturglieder (16) bzw. (17) sowie ein parallel laufendes Differenzen-Summenmodul (18) dargestellt. Das erfindungsgemäß in (18) parallel ablaufende Differenzen-Summenverfahren dient der Plausibilitätsüberprüfung und/oder vorübergehenden Be­ reitstellung von Korrekturwerten.

Die genannten Prüf- und Korrekturglieder (16, 17) dienen ebenfalls der Plausibilitätskontrolle. Die Plausi­ bilitätskontrollen können sowohl im Anschluß als auch inte­ griert in die in dem Separator (9) bzw. Validator (11) ablau­ fenden Prozesse abgearbeitet werden.

Die Ähnlichkeitsuntersuchung im Komparator (8) erfolgt nach dem Korrelationsverfahren. Das Ähnlichkeitssignal (12) ver­ hält sich wie die Korrelationsfunktion ℘_ae bzw. ℘_ea, die in Fig. 3 gezeigt ist. Auf der Abszisse wird dabei die Ver­ schiebung der Fahrzeugfolge vom Erfassungsort (3) zum Er­ fassungsort (4) als Zeit- oder Fahrzeugverschiebung aufgetra­ gen. Die Ordinate zeigt die Verteilungsdichte reidentifizier­ ter Fahrzeuge für die jeweilige Verschiebung. Die Vertei­ lungsdichte ist mit dem ebenfalls aus Fig. 3 ersichtlichen Rauschanteil überlagert, der aber für das Verfahren unschädlich ist.

Claims (13)

1. Verfahren zur fortlaufenden Erfassung von streckenbezoge­ nen Verkehrsgrößen in Erfassungsabschnitten mit min­ destens zwei Sensoren an unterschiedlichen Erfassungsor­ ten in jedem Erfassungsabschnitt zur Erfassung von im we­ sentlichen unveränderlichen Fahrzeugidentifikationspara­ metern, die die einzelnen Fahrzeuge charakterisieren und aus physikalischen Signalen extrahiert werden, die die Sensoren an vorbeifahrenden Fahrzeugen automatisch er­ fassen, wobei in einem Arbeitszyklus

• - jedem Fahrzeugidentifikationsparameter des jeweils erfaßten Fahrzeugs an den verschiedenen Erfassungs­ orten Laufindizes zugeordnet werden, so daß eine Fahrzeugfolge gebildet wird,
• - fortlaufend oder in regelmäßigen Abständen die Fahr­ zeugfolgen verschiedener Erfassungsorte auf Ähnlich­ keiten untersucht werden,
• - in einem weiteren Verfahrensschritt die diesen Ähnlich­ keiten entsprechenden Signale gemittelt werden,
• - die als Ergebnis der Mittlung erhaltenen Vermi­ schungssignale bezüglich ihres Verhaltens und ihrer Ausprägung ausgewertet und in einzelnen Verkehrsgrö­ ßen entsprechende Signale, die weiter verarbeitet und/oder wahrnehmbar gemacht werden, umgeformt wer­ den,

dadurch gekennzeichnet, daß sich eine zusätzliche Plausibilitätsüberprüfung und/oder vorübergehende Bereitstellung von Korrekturwerten dadurch erzielen läßt, indem ein weiteres an sich bekanntes Verfahren zur Er­ fassung von streckenbezogenen Verkehrsgrößen, insbe­ sondere das Differenzen-Summenverfahren parallel abläuft.

2. Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrs­ größen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugidentifikationsparameter an verschiedenen Er­ fassungsorten eine hinreichende Ähnlichkeit aufweisen.

3. Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrs­ größen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fahrzeugidentifikationsparameter das Fahrzeugmuster und/oder die Fahrzeugart und/oder die benutzte Fahrspur verwendet werden.

4. Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrs­ größen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge der Erfassungsabschnitte variabel und deren Vernetzung beliebig ist.

5. Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrs­ größen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Laufindizes die fortlaufenden Nummern jedes Fahrzeug-Identifikationsparameters und/oder Lauf­ nummern des jeweiligen Zeitintervalls, in das die Er­ fassung des jeweiligen Identifikationsparameters fällt, gewählt werden.

6. Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrs­ größen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Untersuchung der Ähnlichkeiten der Fahrzeugfolgen ein an sich bekanntes Korrelationsverfah­ ren angewendet wird und daß sich die den Ähnlichkeiten entsprechenden Signale wie die Korrelationsfunktion der Verteilungsdichte beim Ähnlichkeitsvergleich erkannter Identifikationsparameter in Abhängigkeit der Verschiebung der Fahrzeugfolgen zwischen den Erfassungsorten ver­ halten.

7. Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrs­ größen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittlung der den Ähnlichkeiten der Fahrzeugfolgen ent­ sprechenden Signale gemäß einer Gewichtsfunktion oder gleitend erfolgt und die der Mittlung zugrundeliegenden Funktionen an das Vermischungsverhalten der Fahrzeugfol­ gen zwischen den Erfassungsorten angepaßt werden.

8. Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrs­ größen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Mittlung zugrundeliegenden Funktionen fortlaufend an das zuvor jeweils aktuell erhaltene Vermischungssignal angepaßt werden.

9. Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrs­ größen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vermischungssignale durch einen Schwellwertvergleich um rauschabhängige Anteile bereinigt werden.

10. Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrs­ größen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schwellwert an die statistischen Erwartungswerte des Rauschens des Vermischungssignals anpaßt.

11. Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrs­ größen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in dem Arbeitszyklus gewonnenen Signale mit einer Fortschreibung zuvor gewonnener Signale verglichen werden.

12. Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrs­ größen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den jeweils ermittelten Signalen der parallel ablaufenden Verfahren eine wechselseitige Überprüfung und/oder ein gegenseitiger Abgleich stattfindet.

13. Verfahren zur Erfassung von streckenbezogenen Verkehrs­ größen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Arbeitszyklen zeitlich überlappend oder sequentiell ablaufen und sporadisch oder zyklisch ausgeführt werden.