EP0293724B1 - Verfahren zur messtechnischen Erfassung der Intensität des Strassenverkehrs - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur meßtechnischen Erfassung der Intensität des Straßenverkehrs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wobei die Verteilung dieser Intensität über den Umlauf der vorhandenen Signalanlage betrachtet und für eine Optimierung der (verkehrsabhängigen) Steuerung benutzt wird. Ein solches Verfahren ist aus der DE-A-2 911 734 bekannt.
• Für eine Signalisierung in einem Straßennetz sind je Kreuzung drei wesentliche Kenngrößen, nämlich der Signalumlauf, die Grünzeitaufteilung und der Versatz, d.h. die Koordinierung der Signalanlagen (Kreuzungen) untereinander, maßgebend, wobei der zeitliche Versatz der Signalisierung am schwierigsten zu optimieren ist. Hier spielen sowohl die Netztopologie als auch die gegenseitige Beeinflussung der Verkehrsknoten durch den von ihnen gesteuerten Verkehr eine wichtige Rolle. Eine optimale Koordinierung der Signalanlagen, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE-A-3 608 890 beschrieben ist, ergibt eine wesentliche Verbesserung des Verkehrsablaufs, verbunden mit einer entsprechenden Einsparung an Kraftstoff und einer Verringerung der Umweltbelastung, was heute besonders wichtige Gesichtspunkte sind.
• Zur Verbesserung und Optimierung einer Koordinierung von Straßenverkehrssignalanlagen sind meß- und berechenbare Größen notwendig, nach denen man die Güte des Verkehrsablaufs beurteilen kann. Derartige Zielfunktionen für die Optimierung sind z.B. die Wartezeit und die Anzahl der auftretenden Halte oder bei deren entsprechender Bewertung auch der durch die Signalanlagen hervorgerufene zusätzliche Treibstoffverbrauch.
• Eine optimale Koordinierung in einem Straßennetz hängt vor allem von der Verkehrsbelastung, deren Aufteilung im Netz und den Ein- und Abbiegeanteilen des Verkehrs an den verschiedenen Knoten ab.
• Daher ist für jede, über längere Zeit andauernde Verkehrssituation im Netz die Bestimmung eines eigenen Optimums bezüglich der Koordinierung erforderlich.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine automatische meßtechnische Gewinnung der benötigten aktuellen Informationen vom Verkehr mit Hilfe entsprechend installierter Detektoren und eine Meßwertaufbereitung möglich ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, wie es durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist.
• Mit diesem Verfahren wird meßtechnisch der in den Zufahrten ankommende Verkehr in Form von Intensitätsverteilungen über den Signalumlauf derart erfaßt, daß festgestellt werden kann, in welchem Zeitintervall des Signalumlaufs wieviele Fahrzeuge pro Zeiteinheit auf das Verkehrssignal zufließen, siehe Fig.1. Der gerade aktive Signalumlauf ist zu diesem Zweck in kleine Zeitintervalle (z.B. 2 Sekunden) unterteilt. Nach Ablauf eines jeden Zeitintervalls wird festgestellt, wieviele Fahrzeuge den Detektor im jeweiligen Intervall überfahren haben. Dieser originale Meßwert stellt also die Anzahl der Fahrzeuge pro Zeitintervall dar und ist mit a_n,i bezeichnet, dabei ist n die Nummer des Signalumlaufs und i die Nummer des Zeitintervalls während des Signalumlaufs, in dem der Wert aufgenommen worden ist. Die aufgenommenen Originalmeßwerte werden einem statistischen Ausgleichsverfahren unterworfen gemäß folgender Beziehung:
  
  ${\overline{\text{a}}}_{\text{n,i}}\text{=}{\overline{\text{a}}}_{\text{n-1,i}}{\text{+ α ·(a}}_{\text{n,i}}\text{-}\overline{\text{a}}{}_{\text{n-1,i}}\text{)}$

  

  mit
  
  a =  Anzahl der Fahrzeuge pro Zeitintervall
  $\overline{\text{a}}$

  

  =  ausgeglichener Mittelwert von a
  n =  Nummer des Signalumlaufs
  i =  Nummer des Zeitintervalls
  α =  vorgebbarer Ausgleichsfaktor (0 ≦ α ≦ 1), der auch von der Tendenz der Originalwerte abhängig gewählt werden kann und damit eine ausgeglichene (mittlere) Intensitätsverteilung für den zufließenden Verkehr entsteht, der dann Informationen über die letzten 5 bis 10 Signalumläufe enthält.
• Man bezeichnet dieses Vorgehen auch als exponentielles Ausgleichs- oder Glättungsverfahren. Dabei ist der Wert des Ausgleichsfaktors α auch in Abhängigkeit von der steigenden oder fallenden Tendenz der Originalwerte im Verhältnis zu den ausgeglichenen Werten wählbar. Die Verwendung des Glättungsverfahrens hat den Vorteil, daß ausgeglichene Intensitätsverteilungen entstehen, die von sehr großen, zufälligen und kurzzeitigen Schwankungen weitgehend frei sind und charakteristische, statistisch gesicherte Informationen über den Verkehr in den letzten fünf bis zehn Signalumläufen enthalten (abhängig von α).
• Für jedes Intervall wird ein ausgeglichener Mittelwert a _n,i fortlaufend ermittelt, der mit Hilfe des jeweiligen letzten Originalmeßwertes immer auf neuestem Stand gehalten wird. Der Einfluß der zeitlich aufeinanderfolgenden Originalmeßwerte auf den neuesten Mittelwert nimmt exponentiell ab, je weiter die Originalwerte zeitlich zurückliegen, d.h. das Verfahren vergißt weit zurückliegende Originalwerte nach und nach. Wie schnell dieses "Vergessen" geht, ist durch den Ausgleichsfaktor α bestimmt. Man sagt daher auch, daß dieses rekursive Ausgleichsverfahren exponentiell arbeitet.
• Außer der gemessenen Intensitätsverteilung selbst (Zufluß zum Signal) ist deren zeitlicher Bezug zum Signal (Haltelinie) noch von wesentlicher Bedeutung für eine optimale Koordinierung, besonders dann, wenn sich ein gewisser Fahrzeugstau zwischen Meßstelle und Haltelinie befindet. Im einfachsten Fall, ohne Stau, gibt die Fahrzeit zwischen Meßstelle und Haltelinie den zeitlichen Bezug an. Bei bestehendem Stau hingegen muß der Anfahrvorgang der gestauten Fahrzeuge von Grün-Beginn des Signals an mit berücksichtigt werden, so daß man dann -staulängenabhängig - zu völlig anderen zeitlichen Zuordnungen (Verschiebungen) zwischen Intensitätsverteilung und Signalisierung (Haltelinie) kommt. Näheres dazu siehe weiter unten.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden anhand der Zeichnung ausführlich erläutert. Dabei zeigen
• Fig. 1 eine Verteilung der Verkehrsintensität innerhalb aufeinanderfolgender Signalumläufe,
• Fig. 2 Entwicklung der Intensitätsverteilung innerhalb von drei Stunden und
• Fig. 3 die zeitliche Verschiebung der gemessenen Intensitätsverteilung in Bezug auf die Haltelinie bei Vorhandensein von Reststau (Überlastung).
• Die meßtechnische Erfassung und Aufbereitung der Intensitätsverteilung für den in den einzelnen Zufahrten ankommenden Verkehr ist in Fig.1 gezeigt. Der gerade aktive Signalumlauf U, hier beispielsweise 60 Sekunden, wird zu diesem Zweck in kleine Zeitintervalle, hier in Intervalle von 2 Sekunden, unterteilt. Die Zeitintervalle sind mit i bezeichnet und werden entsprechend-durchnumeriert. Nach Ablauf eines jeden Zeitintervalls wird festgestellt, wieviele Fahrzeuge den Fahrzeugdetektor im jeweiligen Intervall überfahren haben. Dieser Originalmeßwert ist mit a_n,i bezeichnet, dabei ist n die Nummer des Signalumlaufs und i die Nummer des Zeitintervalls während des Signalumlaufs, in dem der Wert aufgenommen worden ist. Bei einer Intervallänge von 2 Sekunden können diese Originalmeßwerte nur maximal drei Zustände annehmen, nämlich 0,1 oder 2. Mehr als zwei Fahrzeuge können einen Fahrzeugdetektor in zwei Sekunden nicht überfahren. Dies ist in der Fig. 1 veranschaulicht. Da diese Originalmeßwerte von Intervall zu Intervall naturgemäß sehr stark streuen und eine Anpassung des Versatzes im gesamten Straßennetz an sehr kurzfristige Schwankungen im Verkehr unzweckmäßig ist, werden die aufgenommenen Originalmeßwerte (or) einem statistischen Ausgleichsverfahren unterworfen, so daß auf diese Weise ausgeglichene Intensitätsverteilungen (au) entstehen, die von großen, rein zufälligen, kurzzeitigen Schwankungen weitgehend frei sind und charakteristische, statistisch gesicherte Informationen über den Verkehr in den letzten fünf bis zehn Umläufen enthalten. Jeder Originalmeßwert a_n,i wird daher sofort weiter verarbeitet, d.h. einer statistischen Ausgleichsprozedur unterworfen. Für jedes Zeitintervall wird ein ausgeglichener Mittelwert a _n,i laufend ermittelt, der mit Hilfe des jeweils letzten Originalmeßwerts immer auf dem neuesten Stand gehalten wird. Der Einfluß des Orignalmeßwertes auf den Mittelwert ist durch das Ausgleichsverfahren und dessen Parameter (α) bestimmt. Dieses rekursive Ausgleichsverfahren arbeitet exponentiell nach folgender Beziehung: ${\overline{\text{a}}}_{\text{n,i}}\text{=}{\overline{\text{a}}}_{\text{n-1,i}}{\text{+ α · (a}}_{\text{n,i -}}{\overline{\text{a}}}_{\text{n-1,i}}\text{),}$

  

  

  
  wobei der Parameter α ein vorgebbarer Ausgleichsfaktor (0 < α ≦1) ist, durch dessen Wahl die Stärke des vorzunehmenden statistischen Ausgleichs direkt eingestellt werden kann. So ist es möglich, auf eine steigende Tendenz des Originalmeßwertes mit dem Ausgleich empfindlicher zu reagieren als auf eine fallende Tendenz.
• In Fig.1 sind die Originalmeßwerte (or) für vier aufeinanderfolgende Signalumläufe (= n : 1-4) aufgezeichnet. Ebenso sind die zugehörigen, am jeweiligen Umlaufenden existierenden ausgeglichenen Intensitätsverteilungen (au) für den in der Zufahrt ankommenden Verkehr, aufgeteilt in Zwei-Sekunden-Intervalle (i = 1,2, ... 30), aufgezeichnet. Die größere Häufigkeit für die Ankunft von Fahrzeugen in der ersten Hälfte des Signalumlaufs gegenüber der zweiten Hälfte ist gut zu erkennen und drückt sich quantitativ direkt in der Größe der ausgeglichenen Meßwerte aus. Die ausgeglichene Intensitätsverteilung ist aber nicht nur am Ende eines Signalumlaufs auf dem neuesten Stand, wie in Fig.1 gezeigt, sondern nach jedem Zwei-Sekunden-Intervall, da aus jedem neuen Originalmeßwert (a_3,i) und dem letzten ausgeglichenen Wert ( $\overline{\text{a}}$

  

  _2,i) sofort der zugehörige neue ausgeglichene Wert (a _3,i) der Intensitätsverteilung gebildet und abgespeichert wird. Das Abspeichern kann einfach durch Überschreiben des alten ausgeglichenen Wertes geschehen, der nicht mehr gebraucht wird. Es sind also für jede Zufahrt genau so viele ausgeglichene Werte abzuspeichern, wie Intervalle im Signalumlauf vorhanden sind. Auf diese Weise läßt sich der notwendige Speicherbedarf für die Meßwertgewinnung auch bei größeren Straßennetzen in vernünftigen Grenzen halten. Die hier in Fig.1 aufgezeigte Intensitätsverteilung wurde mit einem festen Ausgleichsfaktor α = 0,125 gewonnen.
• Wie schon erwähnt, bestimmt der Wert von α die Stärke des statistischen Ausgleichs. Bei der meßtechnischen Aufnahme der ausgeglichenen Intensitätsverteilung ist man daran interessiert, auf steigende Tendenzen der Originalmeßwerte empfindlicher zu reagieren als auf fallende. Dies kann man einfach durch eine entsprechende Wahl von α erreichen. Gilt bei steigender Tendenz a_n,i > a _n-1,i , so wird α : = α₁ gesetzt und gilt bei fallender Tendenz a_n,i ≦ a _n-1,i, so wird α: = α₂ gesetzt, wobei α₁ > α₂ gelten muß (z.B. α₁ = 0,25 und α₂ = 0,125).
• Bei praktischen Messungen hat sich gezeigt, daß diese einfache, tendenzabhängige Festlegung zweier α-Werte bei Benutzung der gleichen Ausgleichsfunktion den Nachteil hat, daß die Summe über die so erzeugte Intensitätsverteilung, d.h. der Gesamtzufluß im Umlauf, mit den wirklich aktuell gezählten Fahrzeugen im Umlauf nicht genau übereinstimmt (zu starker Nachlauf). Da man eine solche Übereinstimmung aus verschiedenen Gründen aber anstreben sollte, ist für die steigende Tendenz der Originalmeßwerte ein anderer Ausgleich gewählt worden:
  Wenn a_n,i > a _n-1,i,so gilt ${\overline{\text{a}}}_{\text{n,i}}{\text{= MIN (a}}_{\text{n,i}}\text{;}{\overline{\text{a}}}_{\text{n-1,i}}{\text{+α₁ · a}}_{\text{n,i}}\text{)}$

  

  

  mit α ₁ = 0,25.
  Dies bedeutet, daß bei steigender Tendenz der Original-Meßwerte keine exponentielle Nachführung des Mittelwertes vorgenommen wird, sondern eine nach oben beschränkte lineare Nachführung. Dies hat - wie beabsichtigt - eine bessere Übereinstimmung zwischen der Anzahl der aktuellen Fahrzeuge pro Umlauf und der Summe über die Intensitätsverteilung zur Folge. Die in Fig.2 gemessenen (und semigraphisch über Drucker ausgegebenen) Intensitätsverteilungen sind nach diesem Verfahren entstanden.
• Mit Hilfe der ermittelten Intensitätsverteilungen in den jeweiligen Zufahrten ist es möglich, die Koordinierung von Knotenpunkten zu optimieren. Bei jeder Optimierung muß es eine sogenannte Zielfunktion, d.h. ein Gütemaß für den Verkehrsablauf geben, dessen Größe bzw. Wert aus den jeweils gemessenen Intensitätsverteilungen, den zugehörigen Signalisierungen (zeitliche Lage und Dauer der Rot- und Grünzeiten) sowie deren zeitlicher Zuordnung zueinander und schließlich den auf die Haltelinie bezogenen Abflußgesetz während der Grünzeit berechnet werden kann. Bei optimal koordinierten Verkehrsknoten verringern sich die Warte- und Verzögerungszeiten der Fahrzeuge und die Anzahl der Verzögerungen sowie der Anhalte- und Wieder-Anfahr-Vorgänge (Halte) vor den Signalen, was einen besseren Verkehrsfluß und einen geringeren Treibstoffverbrauch zur Folge hat. Zum Auffinden einer solchen guten Koordinierung wird ein Optimierungsverfahren benutzt, das hier nicht näher erläutert werden soll. Wesentlich bei diesem Optimierungsverfahren ist der zeitliche Bezug der gemessenen Intensitätsverteilung auf die nächste, stromabwärts liegende Signalanlage bzw. Haltelinie, vor allem, wenn Stau zwischen Meßstelle und Haltelinie vorhanden ist. Näheres zur Berechnung dieser zeitlichen Zuordnung siehe unten.
• In der Fig.2 ist die Verteilung der Verkehrsintensität und deren Entwicklung innerhalb von drei Stunden dargestellt. Auf der Ordinate ist jeweils der ausgeglichene Mittelwert $\overline{\text{a}}$

  

  in Anzahl der Fahrzeuge dargestellt. In der Abszisse ist die Zeit eines Umlaufs U in Sekunden dargestellt, wobei der erste Umlauf und die beiden letzten Signalumläufe 70 Sekunden betragen, während alle übrigen dazwischenliegenden Umläufe 90 Sekunden betragen. Diese statistisch ausgeglichenen Intensitätsverteilungen folgen den wesentlichen Änderungen der Verkehrsaufteilung und -belastung in einem von den Ausgleichsfaktoren α1 und α2 abhängigen zeitlichen Abstand. Dies ist hier in Fig.2 vom Beginn bis zum Ende der Morgenspitze für eine Zufahrt dargestellt, die sowohl starken Einbieger- als auch Geradeausverkehr aufnehmen muß. Um 6,15 Uhr läuft die Signalanlage noch mit einem Umlauf von 70 Sekunden, der Verkehr ist sehr schwach. Um 6.30 läuft bereits das Signalprogramm für die Morgenspitze mit 90 Sekunden Umlaufzeit. Der Verkehr ist etwas stärker geworden, es sind deutlich zwei Pulks, nämlich Einbieger und Geradeausfahrer, und ihre zeitliche Lage im Umlauf zu erkennen. Der Verkehr verstärkt sich weiter, bis 7 Uhr ist noch deutlich die gleiche Pulkaufteilung zu erkennen. Nach 7 Uhr wird der Verkehr so stark, daß die beiden bisher getrennten Pulks zunehmend zu verschmelzen beginnen, bis sich um 7.45 Uhr eine nahezu vollständige Gleichverteilung über den Umlauf (vollkommene Verschmelzung) einstellt. Danach nimmt der Verkehr wieder ab und es ergeben sich ab 8.15 Uhr wieder zwei deutlich getrennte Pulks. Der in der Mitte des Umlaufs liegende Pulk kommt allerdings hier ca. 20 Sekunden eher an als gegen 7 Uhr. Dies hat seinen Grund darin, daß dieser Pulk gegen 7 Uhr vor allem aus Linkseinbiegern an der Vorkreuzung besteht, die erst nach Abfluß des Gegenverkehrs einbiegen können, dessen Rechtsabbieger-Anteil aber sehr klein ist. Andere Verhältnisse herrschen gegen 8.15 Uhr. Der links einbiegende Verkehr an der Vorkreuzung ist nur noch schwach, dagegen hat der rechts einbiegende Verkehr stark zugenommen. Diese Rechtseinbieger sind daher eher an der Meßstelle als vorher die Linkseinbieger, und das erklärt den früheren Beginn des Pulks. Solche Feinheiten in der Verkehrsaufteilung an der Vorkreuzung lassen sich in diesem Rahmen meßtechnisch einfach feststellen und das Optimierungsverfahren reagiert darauf auch mit einer entsprechenden Empfehlung für die optimale Koordinierung, wenn diese Zustände, wie sie hier in der Fig.2 aufgezeigt sind, über längere Zeiten von 10 bis 15 Minuten andauern.
• Rechts neben den einzelnen Intensitätsverteilungen sind die mittleren Verkehrsstärken bezogen auf einen 90-Sekunden-Umlauf angegeben. Diese mittlere Anzahl von Fahrzeugen während eines Signalumlaufs in der Zufahrt können sowohl aus der Verteilung der Verkehrsintensität als auch durch andere geeignete Meßverfahren ermittelt werden.
• Bei einer Änderung der Umlaufzeit wird die zeitliche Länge der Intensitätsverteilungen entsprechend der neuen Umlaufzeit automatisch verkürzt oder verlängert. Nach einem Wechsel der Umlaufzeit muß man einige Umläufe warten, ehe die neuen gemessenen Intensitätsverteilungen wieder aussagekräftig genug sind.
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird noch eine zeitliche Zuordnung zwischen der gemessenen Intensitätsverteilung und der Signalisierung am Ende der Zufahrt, d.h. der Haltelinie, beim Verkehrssignal vorgenommen, indem eine Art Fahrzeit (zeitliche Verschiebung in Sekunden) nach folgender Modulfunktion berechnet wird:
  
  $$\text{F = (}\frac{\text{1}}{\text{v}}\text{. Max (0, DA - SR.6) - (SR/AN)) mod U,}$$

  

  siehe Fig.3.
  
• Dabei bedeuten

U =

Signalumlaufzeit (in Sekunden);

DA =

Detektorabstand von der Haltelinie HL (in Metern);

AN =

Anfahrparameter für den (Rest-) Stau (SR), d.h. die Ausbreitung der Anfahrwelle (AW) im stehenden Reststau (SR) (in Fahrzeugen pro Sekunde);

v =

die freie Zufahrtsgeschwindigkeit bis zum Stauende (in Metern pro Sekunde);

SR =

Reststau bzw. die Staulänge (in Anzahl der Fahrzeuge).

• Abhängig vom Reststau SR wird mit dieser Zyklus- oder Modulfunktion ein zeitlicher Bezug vom Detektor (Meßstelle MS) zur Haltelinie HL bzw. dem Verkehrssignal SG hergestellt.
• Es gilt die Definition:
  
  $$\text{F = KmodU = K - (}\frac{\text{K}}{\text{U}}\text{) . U,}$$

  

  wobei ( $\frac{\text{K}}{\text{U}}$

  

  ) die größte ganze Zahl ≦ K/U ist.
  mod U heißt, alle Beträge der Klammer (siehe oben), die den Umlaufzyklus von 0 bis U über- oder unterschreiten, werden um ganze Vielfache von U so vermindert oder erhöht, daß 0 ≦ F < U gilt. Bei der Berechnung der zeitlichen Zuordnung F wird ein Stau SR in der Zufahrt berücksichtigt. Das Verfahren setzt normalerweise voraus, daß sich die meßtechnisch über den Signalumlauf U aufgenommene, ausgeglichene Verteilung der Verkehrsintensität mit einer vorgegebenen oder auch über die Detektorbelegung ermittelten Geschwindigkeit v (m/sec) auf die nächste Haltelinie HL zu bewegt und dort entsprechend zeitverschoben gegenüber der Meßstelle MS eintrifft. Diese Bedingung ist aber nur erfüllt, wenn in dem Bereich zwischen der Meßstelle MS und der Haltelinie HL weitgehend frei gefahren werden kann, wie dies in der Fig.3 links dargestellt ist. Befindet sich dagegen ein größerer Reststau SR zu Grün-Ende in der Zufahrt, so gilt diese Voraussetzung nicht mehr und es muß für diese Situation in der zugehörigen Zufahrt die zeitliche Zuordnung zwischen Intensitätsverteilung und der Haltelinie gemäß der obengenannten Beziehung modifiziert werden, d.h. es muß die Anfahrzeit des vorhandenen Reststaus berücksichtigt werden.
• Dieser Reststau entsteht, wenn z.B. eine evtl. nur kurzfristige Überlastung vorhanden ist, d.h. wenn der Zufluß Z im Umlauf (Summe über die zugehörige Intensitätsverteilung) größer als der maximale Abfluß A in der Grünzeit G ist. Der Reststau SR ergibt sich dann gemäß folgender Beziehung:
  
  $\text{SR = Max (0,Z - A) = Max (0,Z - G.S)}$

  

  
  
  in Anzahl der Fahrzeuge, dabei entspricht der Abfluß A der Grünzeit G multipliziert mit dem Sättigungsfluß S (Sättigungs-und Verkehrsstärke während der Grünzeit) in Fahrzeugen pro Sekunde. Wenn der Zufluß Z kleiner ist als G.S, ist kein Stau vorhanden. Die Schreibweise der vorgenannten Beziehung gibt an, daß der Wert Null nicht unterschritten werden kann. Der so berechnete Wert von SR kann noch durch die aktuelle Detektorbelegung überprüft werden. Bei jedem Grün-Ende findet eine solche Bestimmung von SR statt.
• In Fig.3 ist es des weiteren gezeigt, wie sich die zeitliche Zuordnung F zwischen der gemessenen Intensitätsverteilung an der Meßstelle MS und der Haltelinie HL abhängig vom jeweils vorhandenen Reststau SR ändert. Die Fig.3 zeigt verschiedene Beispiele für unterschiedlich große Reststaus SR1 bis SR4, die Verschiebung F bzw. (F-U) und die zugehörige Verkehrsabwicklung rein schematisch. Die Meßstelle MS ist in einem Detektorabstand DA von der Haltelinie HL angeordnet, ein Umlauf U ist hier mit 60 Sekunden angenommen. AW ist die Anfahrwelle im zugehörigen Reststau SR und v ist die Zuflußgeschwindigkeit bis Stauende.
• Links ist ein freier Zufluß zur Haltelinie dargestellt, in dem die Fahrzeuge mit der Zuflußgeschwindigkeit v (in Meter pro Sekunde) bis zur Haltelinie HL durchfahren können. Daneben ist ein Rückstau SR1 dargestellt, der zur Folge hat, daß sich die zeitliche Zuordnung F-U hier in den negativen Bereich in diesem Beispiel um 9 Sekunden verschiebt. Das bedeutet, wenn der Signalgeber SG an der Haltelinie HL um 9 Sekunden früher mit seiner Grünzeit beginnt als an der Meßstelle der Beginn des Hauptpulks festgestellt wird, so trifft der Hauptpulk genau dann am Ende des Reststaus SR1 ein, wenn sich dort das letzte Fahrzeug in Bewegung gesetzt hat. Dadurch wird das unnötige Anhalten des Hauptpulks vermieden. Daneben ist ein weiteres Beispiel für eine größere Staulänge SR2 gezeigt, die zu einer zeitlichen Zuordnung von F-U = -18 Sekunden führt.
• Schließlich ist ein Extremfall dargestellt, in dem der Reststau SR3 bis über die Meßstelle hinausreicht, d.h. es liegt hier eine Überstauung der Detektoren vor. Das bedeutet eine noch stärkere Verschiebung F-U= -27 Sekunden. In einem solchen Fall hängt die hohe Verkehrsintensität (Hauptpulk) an der Meßstelle kaum noch vom Zufluß ab, sondern überwiegend vom Abfluß an der Haltelinie, d.h. von der zeitlichen Lage und Dauer der Grünzeit des stromabwärts liegenden Signals. Wenn nach Grün-Beginn die Anfahrwelle AW3 die Meßstelle (MS) erreicht, wird durch den dort beginnenden Verkehrsfluß eine hohe Intensität gemessen, die nahezu unabhängig davon ist, wann und wie der Verkehr weiter hinten in der Zufahrt zugeflossen ist. Durch die zeitliche Verschiebung der so gemessenen Intensitätsverteilung - gemäß dem Anfahrvogang - bezogen auf die nächste Haltelinie werden dort die hohen Intensitäten direkt auf die Grünzeit des zugehörigen Signals abgebildet, was automatisch zu einem stabilen (optimalen) Zustand auch bei überstauten Detektoren führt. Das hat den Vorteil, daß das erfindungsgemäße Verfahren uneingeschränkt praktisch angewendet werden kann. In der Fig.3 ist dann noch ein sehr kleiner vierter Reststau SR4 gezeigt, der zu einer Verschiebung von F = + 4 Sekunden führt. Aus der schematischen Darstellung der Fig.3 ist ersichtlich, daß der Übergang vom Zustand mit freien Zufahrten zum Zustand mit überstauten Detektoren (Überlastung) und zurück (schwächere Belastung) schrittweise (fast stetig) abläuft und das Optimierungsverfahren entsprechend von der Entwicklung des Reststaus abhängig ist.

Claims (5)

1. Verfahren zur meßtechnischen Erfassung der Intersität des Straßenverkehrs in signalgesteuerten Kreuzungszufahrten mittels dort angebrachter Fahrzeugdetektoren in Form einer Intensitätsverteilung über den Signalumlauf für eine verkehrsabhängige Optimierung der Signalanlagensteuerung, wobei
   während eines jeden Signalumlaufs (U) für eine Vielzahl von Zeitintervallen (i = 1,2,...) innerhalb eines Signalumlaufs mit der Nummer n die Anzahl (a_n,i) der Fahrzeuge je Zeitintervall (i) ermittelt wird, wobei
   die Original-Meßwerte (a_n,i) einer Ausgleichsprozedur statistisch unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß
   
   ${\overline{\text{a}}}_{\text{n,i}}\text{=}{\overline{\text{a}}}_{\text{n-1,i}}{\text{+ α ·(a}}_{\text{n,i}}\text{-}{\overline{\text{a}}}_{\text{n-1,i}}\text{)}$

   

   mit
   

   a_n,i   Anzahl der Fahrzeuge im Zeitintervall i des Signalumlaufs n,

   $\overline{\text{a}}$

   

   _n,i   statistisch ausgeglichener Wert für den Zeitintervall i des Signalumlaufs n,

   α   vorgebbarer Ausgleichsfaktor (0 < α ≦ 1), der in Abhängigkeit von der Verkehrsbelastung tendenzabhängig wählbar ist,

   und daß die zeitliche Zuordnung (Verschiebung F in sec) der Intensitätsverteilung von der Verkehrserfassungsstelle (Meßstelle MS) zum Verkehrssignal (Haltelinie HL) durch folgende Modul-Funktion bestimmt wird:
   
   $$\text{F = (}\frac{\text{1}}{\text{v}}\text{. Max 0,DA - SR.6) - SR/AN)}$$

   

   mod U
   
   mit

   v   Zuflußgeschwindigkeit (in m/sec bis zum Stauende)

   DA   Detektorabstand von der Haltelinie (in m)

   SR   Staulänge (Reststau) in Anzahl der Fahrzeuge (Fz)

   AN   Anfarhrparameter für den (Rest-) Stau (in Fz/sec)

   U   Umlaufzeit (in sec).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß der Reststau (SR) über einen Signalumlauf (U) aus der Summe (Z) über die dem Zufluß entsprechende Intensitätsverteilung und aus dem maximalen Abfluß (A) während der Grünzeit (G) zu jedem Grün-Ende nach folgender Beziehung berechnet wird:
   
   $\text{SR = Max (0,Z - A) = Max (0,Z - G . S)}$

   

   mit
   

   SR =   (Rest-) Staulänge in Anzahl von Fahrzeugen

   G =   Grünzeit in sec

   S =   Sättigungsfluß (in Fz/sec).
3. Verfahren nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet, daß der berechnete Wert des Reststaus (SR) mit dem Wert der aktuellen Detektorbelegung, die nach einem bekannten Verfahren ermittelbar ist, überprüft wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
   dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschiedene Ausgleichsfaktoren α1 und α2 vorgesehen sind, wobei bei steigender Tendenz der Original-Meßwerte a_n,i > a _n-1,i der erste Ausgleichsfaktor α1 (z.B. α1 = 0,25) und bei fallender Tendenz a_n,i ≦ a _n-1,i der zweite Ausgleichsfaktor α2 (z.B. α2 = 0,125) zum Ausgleichen gewählt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
   dadurch gekennzeichnet, daß bei steigender Tendenz der Original-Meßwerte a_n,i > a _n-1,i die statistische Ausgleichsprozedur nach folgender Beziehung erfolgt:
   
   ${\overline{\text{a}}}_{\text{n,i}}{\text{= Min (a}}_{\text{n,i}}\text{;}{\overline{\text{a}}}_{\text{n-1,i}}{\text{+ α1 · a}}_{\text{n,i}}\text{).}$

   

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