EP0750774B1 - Method of detecting traffic and traffic situations on roads, preferably motorways - Google Patents

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EP0750774B1
EP0750774B1 EP19950910428 EP95910428A EP0750774B1 EP 0750774 B1 EP0750774 B1 EP 0750774B1 EP 19950910428 EP19950910428 EP 19950910428 EP 95910428 A EP95910428 A EP 95910428A EP 0750774 B1 EP0750774 B1 EP 0750774B1
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EP
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traffic
trend
factor
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measuring
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Fritz Busch
Andrea Ghio
Johannes Konrad
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verkehrserfassung und Verkehrssituationserkennung auf Autostraßen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a method for traffic monitoring and traffic situation detection on roads according to the preamble of claim 1.

Das ständig zunehmende Verkehrsaufkommen auf der Straße, vorzugsweise Autobahn, mit dem dadurch bedingten Sicherheitsverlust und die Schwierigkeiten, das gesamte Straßen- bzw. Autobahnnetz entsprechend zu erweitern, haben in den letzten Jahrzehnten zu Überlegungen geführt, die Leistungsfähigkeit sowie die Sicherheit der Autostraßen mit Hilfe der Elektronik zu steigern. The ever-increasing volume of traffic on the road, preferably highway, with the consequent loss of security and the difficulty to expand the entire road and motorway network accordingly, have led in recent decades to considerations of efficiency and safety of highways with the help of to increase electronics.

Es gibt in der Zwischenzeit diverse Anlagen und verschiedene Verfahren, die aufgrund von Verkehrsmessungen passende Anzeigen an den Wechselverkehrszeichen anschalten. There are in the meantime various systems and various methods that turn due to traffic measurements matching ads to the variable message signs. Die Steuerung ist punktbedingt, wenn sie sich auf einem bestimmten Punkt des Verkehrsablaufs bezieht (beispielsweise Baustellen oder Fahrbahnverengungen), streckenbedingt (im allgemeinen unter der Bezeichnung "Linienbeeinflussung" bekannt), wenn sie sich auf eine Strecke bezieht, oder netzbedingt, wenn sie sich die automatische Umleitung von einer Normalroute auf eine Alternativroute vornimmt (Wechselwegweisung). The controller is spot caused when it refers to a certain point of the traffic flow (for example, building sites or lane constrictions), range limited (generally known under the name "line control") when it refers to a distance or network caused when viewed automatic re-routing of a normal route to an alternative route makes (variable routing).

Bisherige Linienbeeinflussungen sind sehr aufwendig und teuer und werden daher nur gezielt an besonderes befahrenen Strekken errichtet. Previous line influences are very complex and expensive, and therefore built only targeted to special traffic Strekken. Dabei ist ein sehr hoher Aufwand bezüglich der Datenerfassung bzw. -auswertung sowie für die Informationsübertragung mittels Wechselverkehrszeichen erforderlich. In this case, a very high expenditure with regard to the data acquisition and evaluation as well as for transmitting information by means of variable message signs is required. Um die Zusammenhänge zwischen der Verkehrssituation und der gesteuerten Anzeige überschaubar zu halten, ist die Steuerlogik relativ einfach aufgebaut. In order to keep the connections between the traffic situation and the controlled display manageable, the control logic is relatively simple. Die aufbereiteten lokalen Meßwerte, wie im allgemeinen geglättete Verkehrsstärke, geglättete Geschwindigkeit und lokale Verkehrsdichte, werden mit vordefinierten Schwellwerten verglichen, um eine Aussage zu treffen bzw. um das Wechselverkehrszeichen anzusteuern. The processed local measured values, as in the general traffic volume smoothed, smoothed velocity and local traffic density are compared with predefined threshold values ​​in order to make a statement, or to the variable message sign to control.

Bei in Betrieb befindlichen Anlagen mit Verkehrserfassung und Steuerung des Verkehrs durch Wechselverkehrszeichen wird bisher die Steuerung mit eindeutigen Ja/Nein-Aussagen, basierend auf Entscheidungslogiken, durchgeführt. For plants in operation with traffic detection and control of traffic through variable message signs is so far the control with clear yes / no statements to decision logic performed based. Beispielsweise kann eine Harmonisierung des Verkehrs aufgrund hoher Belastung erreicht werden, indem auf sämtlichen Fahrspuren eine gleiche Geschwindigkeitsbeschränkung angezeigt wird. For example, a harmonization of the traffic can be achieved due to high load by an equal speed limit is displayed on all lanes. Eine Stauerkennung und Warnung kann aufgrund einer Verringerung der Fahrgeschwindigkeit erfolgen. A jam detection and warning may be due to a reduction of the driving speed. Wird eine verhältnismäßig starke Verkehrsunruhe erkannt, so kann dem mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeitsbeschränkung begegnet werden. Is a relatively strong traffic disturbance is detected, this can be countered with a uniform speed limit. Witterungsabhängige Umfeldbedingungen, die mit getrennten Sensoren erfaßt werden, werden zur Linienbeeinflussung ebenfalls angezeigt. Weather-dependent environmental conditions which are detected by separate sensors are also displayed to the line interference. Eine frühzeitige und zuverlässige Erkennung von gefährlichen Verkehrs zuständen ist mit den bekannten Anlagen nicht ohne weiteres möglich, weil die erfaßten Verkehrsdaten keinen deutlichen Aufschluß über das tatsächliche Verkehrsgeschehen ergeben. Early and reliable detection of dangerous traffic is states not possible with the known systems readily because the traffic data collected provide no clear insight into the actual traffic situation.

In der EP-A-0 171 098 ist ein Verfahren zur Verkehrserfassung und zur Verkehrssteuerung auf Autostraßen geoffenbart, welches zumindest zwei Meßstellen zur KFZ-Detektion mit Verkehrssensoren aufweist. In EP-A-0171098 a method for traffic monitoring and traffic control on roads is disclosed having at least two measuring points for the car detection using traffic sensors. Dabei werden Verkehrsdaten in Form von KFZ-Geschwindigkeiten unter Berücksichtigung der Verkehrsstärke ermittelt, verarbeitet und bewertet. Here, traffic data in the form of vehicle speeds are determined in consideration of traffic volume, processed and evaluated. Es werden dort die ermittelten Geschwindigkeitsdaten zumindest zweier, in einer bestimmten Länge beabstandeter Meßstellen betrachtet und auf der Basis logischer Entscheidungen mit vorgegebenen Geschwindigkeitswerten verglichen. There are there at least on the two, spaced in a certain length measuring points and compared on the basis of logical decisions with predetermined speed values ​​the speed data detected.

Aus dem Artikel "Traffic Prediction Method by Fuzzy Logik", Second IEEE International Conference on Fuzzy Systems (Cat. No. 93CH3136-9), Proceedings of IEEE 2nd International Fuzzy Systems Conference, San Francisco, CA, USA, 28 March - 1 April 1993, ISBN 0-7803-0614-7, 1993, New York, NY, USA, IEEE, USA, Seiten 673-678 Vol. 2, Iokibe T. et al. From the article "Traffic Prediction Method by Fuzzy Logic", Second IEEE International Conference on Fuzzy Systems (No. Cat 93CH3136-9.), Proceedings of IEEE 2nd International Fuzzy Systems Conference, San Francisco, CA, USA, 28 March - 1 April 1993, ISBN 0-7803-0614-7, 1993, New York, NY, USA, IEEE, USA, pages 673-678 Vol. 2, Iokibe T. et al. ist ein Verfahren bekannt, bei dem lediglich die Verkehrsstärke gemessen und diese zusammen mit Erfahrungswerten der Verkehrsstärke mit Hilfe von Fuzzy-Logik bewertet wird, um eine Abschätzung des zu erwartenden Verkehrs zu erhalten. discloses a method in which only the traffic volume measured and this is evaluated together with empirical values ​​of the traffic flow with the aid of fuzzy logic, in order to obtain an estimate of the expected traffic.

Aufgabe der Erfindung ist eine frühzeitige und zuverlässige, automatische Erkennung von kritischen Verkehrssituationen, wie Verkehrsstörungen durch Staubildung oder Unfall, auf Autostraßen, um die Verkehrsteilnehmer rechtzeitig vor dieser Situation zu warnen. The object of the invention is an early and reliable, automatic detection of critical traffic situations such as traffic disruption by traffic congestion or accidents on roads to warn motorists in good time before this situation.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs beschriebenen Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by the initially described method with the characterizing features of claim 1.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden an den Autostraßen mit dafür eingerichteten Meßstellen, das sind jeweilige Meßquerschnitte mit für jede Fahrspur angebrachten Verkehrssensoren, Verkehrsdaten erfaßt und in einer dafür vorgesehenen Verarbeitungseinrichtung für eine Verkehrssteuerung verarbeitet. With the inventive method are the highways with a suitably equipped measuring points, which are respective Meßquerschnitte detected with attached for each lane traffic sensors traffic data and processed in a dedicated processing device for a traffic control. Aus den regelmäßig erfaßten Verkehrsdaten: Geschwindigkeit und Verkehrsstärke, werden in einer Verkehrsdatenaufbereitungseinrichtung bestimmte Verkehrskenngrößen abgeleitet. From the regularly acquired traffic data: speed and traffic volume, certain traffic parameters are derived in a traffic data processing device. Dazu bilden zwei benachbarte Meßstellen einen Meßabschnitt, der eine bestimmte Streckenlänge, beispielsweise 3 km, aufweist. For this purpose, two adjacent measuring points a measurement section having a certain length of the route, for example, 3 km,. Aus den Verkehrsdaten von diesen Meßstellen werden folgende Verkehrsgrößen gebildet: The following traffic parameters are formed from the traffic data of these measuring points:

Eine Geschwindigkeitsdichtedifferenz (vk-D) gemäß der Beziehung, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist. A speed density difference (vk-D) according to the relationship as defined in claim. 1 Die Geschwindigkeitsdichtedifferenz berücksichtigt die Geschwindigkeit und die Verkehrsdichte beider Meßquerschnitte. The speed density difference into account the speed and density of traffic both Meßquerschnitte. Als zweite Verkehrskenngröße wird ein Trendfaktor gebildet, der fortlaufend aus dem Verhältnis der Verkehrsstarken der ersten und der zweiten Meßstelle gebildet ist, jedoch nur die Werte über einen bestimmten Zeitraum, zB den letzten 30 Minuten, berücksichtigt. As a second traffic parameter is a trend factor is formed, which is continuously formed from the ratio of the traffic strengths of the first and the second measuring point, however, only the values ​​over a certain period, eg the last 30 minutes, taken into account. Als dritte Verkehrskenngröße wird der Verkehrsstärketrend der jeweiligen Meßstelle als Maß für die dynamische Situationsentwicklung, dh die zeitliche Entwicklung der Verkehrsstärke, gebildet. The third traffic parameter, the traffic intensity trend of the respective measuring point as a measure of the dynamic situation development, ie the evolution of the traffic volume is formed. Dabei wird aus der Funktion der Verkehrsstärke über der Zeit bzw. aus der Steigung der Tangente an dieser Funktionskurve der Trend der Verkehrsstärke abgeleitet. The trend of the traffic volume is derived from the function of the traffic volume over time or from the slope of the tangent to this function curve. Diese drei Verkehrskenngrößen werden in einer Fuzzy-Logik zur Erkennung kritischer Verkehrssituationen bearbeitet, um als Ausgangsgröße eine Aussage über die Wahrscheinlichkeit für eine kritische Verkehrssituation zu erhalten. These three traffic parameters are processed in a fuzzy logic to identify critical traffic situations in order to obtain as output a statement about the probability of a critical traffic situation. Diese Wahrscheinlichkeitsgröße wird in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Schwellwert bewertet, um eine Anzeigeempfehlung für die Wechselverkehrszeichen zu generieren. This probability value is evaluated as a function of a predetermined threshold value to generate a display recommendation for variable message signs.

Die Anwendung der Fuzzy-Logik für die Verkehrsituationserkennung auf Autostraßen hat eine Reihe von Vorteilen. The application of fuzzy logic for the traffic situation detection on roads has a number of advantages. Das Auswerten der Input-Daten ist sehr einfach. The evaluation of the input data is very simple. Mehrere Inputs können weiter verknüpft werden. Several inputs can be linked. Dadurch ist es möglich, für eine Maßnahme mehrere Eingänge gleichzeitig zu benutzen, auch wenn sie einzeln nicht besonders aussagekräftig sind. This makes it possible to use a measure multiple inputs simultaneously, even if they are individually not particularly meaningful. Das führt durchschnittlich zu einer schnelleren Reaktionszeit. This leads on average to a faster response time. Außerdem können kompliziertere Logiken für die Situationsinterpretation, die nur mit der Verknüpfung vieler Daten möglich sind (Verkehrsstärke, Geschwindigkeit und lokale Dichte am Querschnitt und am darauf bzw. dahinter liegenden Meßquerschnitt, Trendfaktoren, evtl. Umfelddaten), mit der Fuzzy-Logik besser verwaltet werden. In addition, more complex logic of the situation interpretation that are only possible with the combination of many data (traffic volume, speed and local density at the cross-section and on the next or underlying measurement cross-section, trend factors, possibly environmental data), are better managed with fuzzy logic , Wegen der weichen Denkweise der Fuzzy-Logik ist es möglich, statt einer starren binären Entscheidung (Stau oder kein Stau an einem Querschnitt) einen weichen Übergang zu ermitteln, der in Form einer Wahrscheinlichkeit (zB die Wahrscheinlichkeit eines Staus an diesem Querschnitt beträgt 70%) dargestellt werden kann. Because of the soft way of thinking of the fuzzy logic, it is possible to determine a smooth transition rather than a rigid binary decision (jam or no jam on a cross section), which in the form of a probability (the probability of a jam at this cross section, for example, 70%) can be displayed. Das hat den Vorteil, daß dieses Ergebnis mit einem entsprechend vorgebbaren Schwellwert so bewertet werden kann, daß frühzeitig eine zuverlässige Anzeigeempfehlung ausgesprochen werden kann. This has the advantage that this result can be rated according to a predetermined threshold value so that early reliable display recommendation can be made.

Als Verkehrsdaten werden neben der Fahrzeuggeschwindigkeit, die an beiden Meßstellen ermittelt wird und im allgemeinen als geglätteter Mittelwert (v) für die jeweilige Meßstelle verarbeitet wird, die Verkehrsstärke (Q), die auch Verkehrsmenge genannt wird, und die Verkehrsdichte (K) verwendet. As traffic data, in addition to the vehicle speed, which is detected at both measuring points and is generally processed as a smoothed mean value (v) for the respective measuring point, the traffic intensity (Q), which is also called volume of traffic, and the traffic density is used (K). Die Verkehrsstärke gibt die Anzahl der Fahrzeuge an einem Meßquerschnitt an, bezogen auf eine Zeiteinheit, beispielsweise eine Stunde. The traffic volume is the number of vehicles on a measurement cross-section of, based on a unit of time, such as one hour. Die Verkehrsdichte ist ein Maß für die Anzahl der Fahrzeuge bezogen auf einen bestimmten Streckenabschnitt. The traffic density is a measure of the number of vehicles in relation to a certain section. Es wird mit einer sogenannten lokalen Verkehrsdichte operiert, die die Anzahl der Fahrzeuge auf den Meßquerschnitt bezieht und die entsprechende Geschwindigkeit berücksichtigt. It is operated with a so-called local traffic density, which relates the number of vehicles on the measurement cross-section and the corresponding speed considered. Die Verkehrsdichte ist der Quotient der Verkehrsstärke und der mittleren Geschwindigkeit (K = Q/v). The traffic density is the ratio of traffic volume and the average speed (K = Q / v).

Die Verkehrskenngröße Geschwindigkeitsdichtedifferenz vk-D berechnet sich aus den lokalen Verkehrsdaten mittlere Geschwindigkeit und der Verkehrsdichte zweier benachbarter Meßquerschnitte (Meßstellen) nach der im Anspruch 1 angegebenen Formel. The traffic parameter speed density difference vk-D is calculated from the local traffic data and average speed of the traffic density of two adjacent Meßquerschnitte (measuring points) according to the formula given in claim 1. Der erste Term der Geschwindigkeitsdichtedifferenz bezieht sich auf den Meßquerschnitt MQi, der zweite auf den stromabwärtsliegenden Meßquerschnitt MQ(i+1). The first term of the speed density difference refers to the measuring cross-section MQi, the second to the downstream measuring cross-section MQ (i + 1). Um die Verkehrsgrößen unterschiedlicher Meßquerschnitte vergleichen zu können, werden sie jeweils auf die einstellbaren Maximalwerte der Verkehrsgrößen der Querschnitte bezogen (max. freie Geschwindigkeit und max. Verkehrsdichte). In order to compare the sizes of different traffic Meßquerschnitte, they are each adjustable on the maximum values ​​of the sizes of the cross sections based traffic (max. Speed ​​and free max. Traffic density). Ist der Verkehrszustand an dem Meßquerschnitt ungestört, dh die Geschwindigkeit ist nicht klein und die Verkehrsdichte nicht groß, dann bewegt sich der entsprechende Term im Bereich sehr kleiner Werte. Is the traffic condition at the measuring cross-section undisturbed, that is, the speed is not small, and the traffic density is not large, then the corresponding term moved in the range of very small values. Herrscht an dem Meßquerschnitt ein instabiler Verkehrszustand, dh die Geschwindigkeit ist klein und die Verkehrsdichte groß, so steigt der Wert des betroffenen Terms an. Prevails at the measurement cross-section, an unstable traffic condition, that is, the velocity is small and the traffic density large, the value of the term in question increases. Aus der Differenz der beiden Terme können damit Rückschlüsse auf den momentanen Verkehrszustand gezogen werden. Conclusions can thus be drawn to the current traffic condition from the difference of the two terms.

Der Trendfaktor (FT) wird als Indikator für eine Störung herangezogen. The trend factor (FT) is used as an indicator of a disturbance. Durch ihn erfolgt eine Überwachung des Zu- und Abflusses der Fahrzeuge im Meßabschnitt (MA), der eine bestimmte Streckenlänge, beispielsweise 3 km, aufweisen kann, und von den beiden Meßstellen (MQi und (MQi+1)) gebildet ist. Through it the monitoring of the influent and effluent of the vehicles in the measuring section (MA), which may have a certain track length, for example 3 km, is carried out, and the two measuring points (MQi and (MQi + 1)) is formed. Im Falle einer kritischen Verkehrssituation fahren mehr Fahrzeuge in den Meßabschnitt hinein als hinaus, der Trendfaktor (FT) steigt dadurch exponentiell an. In the case of a critical traffic situation in the measuring section more vehicles driving into the addition, the trend factor (FT) thereby increases exponentially. Die Berechnung des Trendfaktors beruht auf den im allgemeinen ungeglätteten Verkehrsmengen, dh den Verkehrsstarken an den beiden Meßquerschnitten. The calculation of the trend factor based on the unsmoothed generally traffic amounts, ie, high traffic at the two measurement cross-sections. Damit wird eine höhere Genauigkeit und ein schnelleres Ansprechen erreicht. Resulting in higher accuracy and a faster response is achieved. Um den Einfluß von Meßfehlern zu verringern, wird der Trendfaktor jeweils nur auf der Basis der letzten Meßintervalle, das bedeutet einen Zeitraum von beispielsweise 30 Minuten, berechnet. In order to reduce the influence of measurement errors, the trend factor is in each case only on the basis of the last measurement intervals, which means a period of, for example, 30 minutes is calculated.

Die dritte Verkehrskenngröße, der Verkehrsstärke-Trend (QTi), dient zur Beurteilung der dynamischen Situationsentwicklung. The third traffic parameter, the traffic intensity trend (QTi), used to assess the dynamic situation development. Die Berechnung beruht auf den im allgemeinen ungeglätteten erfaßten Verkehrsdaten. The calculation is based on the unsmoothed generally detected traffic data. Der Verkehrsstärketrend wird ebenfalls an den beiden Meßquerschnitten betrachtet. The traffic intensity trend is also considered at the two measuring cross sections.

Diese drei Verkehrskenngrößen sind die Eingangsdaten für die Fuzzy-Logik. These three traffic parameters are the input data for the fuzzy logic. Diese bringt die Eingangsgrößen, die von zwei benachbarten Meßquerschnitten stammen, über eine durch Regeln definierte Wissensbasis in Zusammenhang und leitet daraus die Wahrscheinlichkeit für eine kritische Verkehrssituation, beispielsweise ein Störfall, ab. This brings the input variables derived from two adjacent measuring cross sections, it passes over a defined by rules knowledge base in the context and the probability of a critical traffic situation, such as an accident decreases.

Die Eingangsgrößen der Fuzzy-Logik sind von vielen Einflüssen abhängig, insbesondere vom Meßstellenabstand, der Streckengeometrie, dh Steigung oder Gefälle, Umfeldbedingungen, wie Nässe, Schnee, Glatteis, Tag oder Nacht, und möglichen weiteren Einflüssen. The input variables of fuzzy logic are dependent on many influences, in particular from Meßstellenabstand, the track geometry, ie inclined or declined, environmental conditions, such as rain, snow, ice, day or night, and possible further influences. Die Einflüsse sind also nicht nur stationär, sonderen auch dynamischer Art. Daher werden in Weiterbildung des erfindungsgemäßens Verfahrens die Verkehrskenngrößen so kalibriert, daß das Fuzzy-System die Eingangsgrößen (Verkehrskenngrößen) unabhängig von äußeren Einflüssen immer gleich bewerten kann. The effects are not only stationary, Sonderen also dynamic. Therefore, in a further development of the method, the erfindungsgemäßens traffic parameters are calibrated so that the fuzzy system can evaluate the input variables (traffic parameters) independent of external influences always the same. Dazu werden die Größen in Abhängigkeit ihrer Vergangenheitswerte dynamisch kalibriert. For this, the sizes of their past values ​​calibrated dynamically depending.

Um den Aufwand für die Kalibrierung zur Erkennung einer kritischen Verkehrssituation zu minimieren, werden automatisch der Trendfaktor und die Geschwindigkeitsdifferenz kalibriert. To minimize the need for calibration to detect a critical traffic situation, the trend factor and the speed difference will be calibrated automatically. Dazu wird aus diesen Verkehrsdaten ein Kalibrierungsfaktor für die Geschwindigkeitsdichtedifferenz und ein Kalibrierungsfaktor für den Trendfaktor gebildet und in einer Kalibrierungseinrichtung, die zwischen der Verkehrsdatenaufbereitung und der Fuzzy-Bearbeitung angeordnet ist, mit den aktuellen Verkehrskenngrößen in Beziehung gebracht. For this purpose, a calibration factor for the speed density difference and a calibration factor for the trend factor is formed and brought into relationship in a calibration device, which is arranged between the traffic data processing and the fuzzy processing with the current traffic parameters of these traffic data. Die aktuelle Geschwindigkeitsdichtedifferenz wird durch den Geschwindigkeitsdichtedifferenz-Kalibrierungsfaktor und der jeweilige aktuelle Trendfaktor durch den Trend-Kalibrierungsfaktor dividiert. The current speed density difference is divided by the speed density difference calibration factor and the respective current trend factor by the trend factor calibration.

Wie bereits gesagt, ist die Geschwindigkeitsdichtedifferenz abhängig von Umfeldbedingungen, wie Nässe, Nebel, Tag/Nacht usw. Diese Fuzzy-Eingangsgröße wird deshalb durch den dynamischen Kalibrierungsfaktor bewertet. As already said, the speed density difference is dependent on environmental conditions, such as rain, fog, day / night, etc. These fuzzy input variable is therefore assessed by the dynamic calibration factor. Der Wert dieses Faktors kann als Schwelle für die Geschwindigkeitdichtedifferenz gelten, ab der mit hoher Wahrscheinlichkeit der Fall einer kritischen Verkehrssituation (Störung) vorliegt. The value of this factor can be considered a threshold for the speed density difference is present from the very likely case of a critical traffic situation (fault). Der Kalibrierungsfaktor wird nur berechnet, wenn die Geschwindigkeitsdichtedifferenz unter einer bestimmten Schwelle, beispielsweise 0,3, liegt. The calibration factor is calculated only when the speed density difference is below a certain threshold, for example 0.3. Der Faktor setzt sich aus dem Mittelwert, der Standardabweichung von der Geschwindigkeitsdichte-differenz und seiner festgelegten Schwelle zusammen. The factor is made up of the mean, the standard deviation of the speed density difference and its fixed threshold. Die Berechnung des Mittelwerts und der Standardabweichung wird nur auf Basis der relativen Maxima der Geschwindigkeitsdichte-differenz-Ganglinie durchgeführt: The calculation of the mean and the standard deviation is carried out only on the basis of the relative maxima of the speed density difference transition line: vk_D mittel =α·vk_D+(1-α)·vk_D mittelalt vk_D average = α · vk_D + (1-α) · vk_D mittelalt σvk_D=α·(vk_D-vk_D mittel ) 2 +(1-α)·σvk_D alt σvk_D = α · (vk_D-vk_D medium) 2 + (1-α) · σvk_D old vk_D mittelalt =vk_D mittel vk_D mittelalt = vk_D medium σvk_D alt =σvk_D σvk_D alt = σvk_D Kalibrierungsfaktor vk_D= Calibration factor vk_D = vk_D mittel vk_D medium +2. +2. σ σ vk_D vk_D +0.35 +0.35 PSG PSG PSG = normalisierte Ausprägung (positiv sehr groß) PSG = normalized expression (positive very large)
mit α=0.05 (einstellbar) with α = 0.05 (adjustable)

Die aktuelle Geschwindigkeitsdichtedifferenz wird durch diesen Kalibrierungsfaktor dividiert. The current speed density difference is divided by this calibration factor. Zur Kalibrierung des Trendfaktors wird der Merkmalswert des Trendfaktors gesucht, den man als "klein" einschätzt. For calibration of the trend factor, the feature value of the trend factor is sought, the one assesses as "small". Dieser Merkmalwert wird so definiert, daß er die Menge aller Werte des Trendfaktors umfaßt, deren relative Summenhäufigkeit unterhalb eines Schwellwertes liegen. This property value is defined so that it comprises the set of all values ​​of the trend factor whose relative cumulative frequency are below a threshold value. Dazu wird eine Häufigkeitstabelle eingeführt, deren Klassen entsprechend der Tabelle definiert werden. For this purpose, a frequency table is introduced, the classes are defined according to the table. Eine Klasse ist ein definierter Wertebereich des Trendfaktors, wobei alle Klassen zusammen den gesamten Wertebereich des Trendfaktors beschreiben. A class is a defined range of values ​​of the trend factor, all classes together describe the entire range of values ​​of the trend factor. Für jedes Meßintervall wird der aktuelle Trendfaktor einer Klasse zugeordnet, die jeweilige Klasse wird dann inkrementiert. the current trend factor of a class is assigned for each measurement interval, each class is then incremented. Für jedes Intervall kann damit der Meßwert ermittelt werden, für den die relative Summenhäufigkeit unterhalb des vorgegebenen Schwellwertes liegt. so that the measured value can be determined for each interval for which the relative cumulative frequency lies below the predetermined threshold value.

Die Klasseneinteilung ist für ganz kleine und große Werte stärker abgestuft, für den wichtigen Kalibrierungsbereich wird eine feinere Abstufung gewählt: The classification is graded more for very small and large values ​​for the important calibration area a finer gradation is selected: Klasse class 0 0 1 1 2 2 3 3 ......... ......... 36 36 37 37 Merkmalwertebereich Feature value range -1..0.15 -1..0.15 >0.15 > 0:15 >0.225 > 0225 >0.275 > 0275 ......... ......... >1.975 > 1975 >2.025 > 2025 F T F T ≤0.225 ≤0.225 ≤0.275 ≤0.275 ≤0.325 ≤0.325 ≤2.025 ≤2.025 ≤2.075 ≤2.075 Klasseneinteilung classification

Der Kalibrierungsfaktor berechnet sich dann: The calibration factor is then calculated as: KFT= KFT = Merkmal feature normalisierte Ausprägung "klein" des Trendfaktors normalized expression "small" of the trend factor

Der aktuelle Trendfaktor wird jeweils durch diesen Kalibrierungsfaktor dividiert. The current trend factor is divided in each case by this calibration factor.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung kritischer Verkehrssituationen wird in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung zur Störfallerkennung verwendet. The inventive method for detecting critical traffic situations is used in a particular embodiment of the invention for fault detection. Dabei wird aus den Verkehrskenngrößen: Trendfaktor und Verkehrsstärketrend des ersten Meßquerschnitts, in einer Pulkerkennung eine Pulkbildung erkannt und eine Pulkwahrscheinlichkeitsgröße abgeleitet. , Trend factor and traffic intensity trend of the first measuring cross-section seen in a bulk reading a bus bunching and derived a bunching probability variable: In this case, from the traffic parameters. In einer Störfallvoruntersuchung wird aus der Verkehrskenngröße Verkehrsstärketrend des zweiten Meßquerschnitts und der Pulkwahrscheinlichkeitsgröße mit Hilfe der Fuzzy-Entscheidung ein Störfallkriterium abgeleitet, welches mit dem Trendfaktor und der Geschwindigkeitsdichtedifferenz zusammen betrachtet eine Störfallerkennung ermöglicht. In a Störfallvoruntersuchung a disruption criterion a fault detection is derived from the traffic parameter traffic intensity trend of the second measuring cross-section and the bunching probability variable by means of the fuzzy decision of which taken together with the trend factor and the speed density difference allows.
Für die Fuzzy-Störfallentscheidung werden neben den Entscheidungskriterien Geschwindigkeitsdichtedifferenz und Trendfaktor die Verkehrskenngrößen, Verkehrsstärketrend an der Meß stelle MQ1 und an der Meßstelle MQ2 verwendet, mit denen eine Voruntersuchung auf einen Störfall durchgeführt wird. For the fuzzy fault decision, the traffic characteristics, traffic intensity trend at the measuring point are in addition to the decision criteria speed density difference and trend factor MQ1 and MQ2 used at the measuring point with which a preliminary study is carried out on a fault.

Es wird eine Pulkerkennung durchgeführt. It is performed bulk reading. Ein Pulk stellt ein Fahrzeugkollektiv mit hoher Verkehrsstärke und Verkehrsdichte dar, welches in den Meßabschnitt einfährt. A crowd is a collective vehicle with a high traffic volume and traffic density, which enters the measurement section.

Die zur Störfallerkennung herangezogene Verkehrskenngröße Trendfaktor läßt bei sehr großen Werten zwei Interpretationsmöglichkeiten zu. The range used for incident detection traffic parameter trend factor can be two interpretations to the case of very large values. Es liegt ein Störfall vor, dh über einen längeren Zeitraum sind mehr Fahrzeuge in den Meßabschnitt eingefahren als ausgefahren, oder in den Meßabschnitt ist ein Pulk eingefahren. There is an accident, that more vehicles are driven into the measuring section as extended over a longer period, or in the measuring section a crowd is retracted. Ein Pulk ist gewissermaßen eine Dichtewelle, wie sie zB bei einer plötzlichen Aufhebung eines Engpasses entsteht. A crowd is something of a density wave, as occurs, for example when a sudden cancellation of a bottleneck. Um diese beiden Fälle sicher zu unterscheiden wird, wie oben gesagt, eine Pulkerkennung durchgeführt. To these two cases is sure to be distinguished, as mentioned above, carried out a bulk reading. Als Eingangsgröße der Fuzzy-Logik werden der Verkehrsstärketrend, die Pulkwahrscheinlichkeit im vorangegangenen Meßintervall, und der Trendfaktor herangezogen. As an input variable of the fuzzy logic of the traffic intensity trend, the Pulkwahrscheinlichkeit in the preceding measuring interval, and the trend factor be used. Als Ausgangsgröße steht direkt ein Wert für die Wahrscheinlichkeit eines Pulks im betrachteten Meßabschnitt zur Verfügung. As output is directly a value for the probability of platoons in the observed measurement section available.

Mit der Störfallvoruntersuchung wird aus den Größen Verkehrsstarketrend, alte Störfallwahrscheinlichkeit und Pulkwahrscheinlichkeit auf die Möglichkeit eines Störfalls geschlossen. With the Störfallvoruntersuchung traffic Strong trend, old disruption probability and Pulkwahrscheinlichkeit is closed to the possibility of an accident from the variables. Die Möglichkeit eines Störfalls wird durch die Ausgangsvariable Störfallkriterium repräsentiert. The possibility of a fault represented by the output variable disruption criterion. Ist dieser Wert hoch, so deutet die Voruntersuchung auf einen Störfall hin. If this value is high, the preliminary investigation indicates a fault.

Nimmt nun zudem der Verkehrsstärketrend am stromabwärts liegenden Meßquerschnitt ab bei einem hohen Wert für ein Störfallkriterium, so ist die Wahrscheinlichkeit eines Störfalles sehr hoch. now also takes the traffic intensity trend at the downstream measuring cross section from at a high level for a disruption criterion, the probability of an incident is very high. Mit steigendem Verkehrsstärketrend am stromabwärts liegenden Meßquerschnitt sinkt die Möglichkeit eines Störfalls, ebenso wie bei Zunahme der Pulkwahrscheinlichkeit. With increasing traffic intensity trend at the downstream measurement cross-section, the possibility of an accident is reduced, as well as with increasing Pulkwahrscheinlichkeit. Eine Ausnahme bildet der Fall, wenn im letzten Meßintervall eine Störung sehr wahrscheinlich war. An exception is the case when a disturbance was very probably in the last measurement interval. Hierbei ist das Störfallkriterium im wesentlichen unabhängig von der Pulkwahrscheinlichkeit und dem Verkehrsstärketrend, denn im Fall des bereits im letzten Meßintervall erkannten Störfalls kann sowohl die Pulkwahrscheinlichkeit als auch der Verkehrsstärketrend wieder steigen. Here, the disruption criterion is essentially independent of the Pulkwahrscheinlichkeit and the traffic intensity trend, because in the case of the detected in the last measurement interval accident both the Pulkwahrscheinlichkeit and the traffic intensity trend may rise again. Die Störfallerkennung ist die Entscheidungsstufe, die letztlich zum Ergebnis der Wahrscheinlichkeit eines Störfalles führt. The incident detection is the decision stage, which ultimately leads to the result of the probability of an incident. In Abhängigkeit dieser Größe wird eine Warnung an den Anzeigequerschnitt aufgeschaltet. Depending on its size, a warning to the display section is brought up.

Über eine Fuzzy-Regelbasis wird aus den Größen: Störfallkriterium, Trendfaktor und Geschwindigkeitsdichtedifferenz, die Störfallwahrscheinlichkeit abgeleitet, wie bereits dargelegt. Disruption criterion, trend factor and speed density difference, the disruption probability derived, as already mentioned: a fuzzy rule base is selected from among. Bei sehr großer positiver Geschwindigkeitdichtedifferenz liegt sehr wahrscheinlich ein Störfall vor. For very large positive speed density difference is very probably an accident. Je größer (positiv) die Geschwindigkeitsdichtedifferenz, desto wahrscheinlicher ist ein Störfall. The larger (positive) the speed density difference, the more likely an accident. Mit wachsendem Trendfaktor steigt bei positiver Geschwindigkeitsdichtedifferenz die Wahrscheinlichkeit eines Störfalls noch mehr an. With growing trend factor the probability of an accident increases with positive speed density difference of even more. Bei einem großen Störfallkriterium hat der Trendfaktor mehr Einfluß. At a major disruption criterion of trend factor has more influence. Bei kleinerem Störfallkriterium, dh die Merkmale deuten nicht auf einen Störfall hin, entscheidet die Geschwindigkeitsdichtedifferenz allein, da sie in diesem Fall sicherer als der Trendfaktor ist. With a smaller disruption criterion, that is, the features do not indicate a malfunction, the speed density difference alone decides as it is in this case safer than the trend factor. In der Ergebnisbewertung wird, basierend auf der Wahrscheinlichkeit eines Störfalles, eine Anzeigeempfehlung, zB Stauwarnung, für die Wechselverkehrszeichen abgeleitet und die Anzeige veranlaßt. In evaluating the results, it is derived based on the probability of a fault, a display recommendation, for example, traffic jam warning for traffic signs and causes the display.

Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren nochmals kurz erläutert. The inventive method is described again briefly with reference to the drawing. Dabei zeigen show Here

  • Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung für das erfindungsgemäße Verfahren, Fig. 1 shows a schematic representation of the inventive method,
  • Fig. 2 für eine Kalibrierung und Fig. 2 is a calibration and
  • Fig. 3 für eine Störfallerkennung. Fig. 3 for a fault detection.
  • Die Autostraße AS, hier als Autobahn mit zB zwei Spuren in einer Fahrtrichtung dargestellt, weist zwei Meßquerschnitte MQi und MQ(i+1) auf, welche in einem bestimmten Abstand angeordnet sind und einen Meßabschnitt MA bilden. The highway AS, shown here as a motorway with two lanes, for example, in a direction of travel, comprises two Meßquerschnitte MQi and MQ (i + 1) on which are arranged at a certain distance and form a measuring section MA. Mit den Verkehrssensoren VS, zB Fahrzeugdetektoren, die beispielsweise von Induktionsdoppelschleifen gebildet sein können, werden Verkehrsdaten VD erfaßt und einer Verkehrsdatenaufbereitung VDA zugeführt. With the traffic sensors VS, for example, vehicle detectors, which may be formed for example by induction dual loop, traffic data VD are detected and supplied to a traffic data processing system VDA. Als Verkehrsdaten werden die Geschwindigkeit v, die Verkehrsdichte K und die Verkehrsstärke Q erfaßt und weiterverarbeitet. As traffic data, the speed v is detected, the traffic density K and the traffic volume Q and processed further. In der Verkehrsdatenaufbereitung VDA werden die Verkehrskenngrößen: Geschwindigkeitsdichtedifferenz vk-D, der Trendfaktor FT und die Verkehrsstarken QTi und QTi+1 getrennt an den Meßquerschnitten MQi und MQi+t ermittelt und zur weiteren Bearbeitung einer Fuzzy-Logik zugeführt. In the traffic data processing system VDA the traffic parameters are: speed density difference vk-D, the trend factor FT and the traffic strong QTi and QTi + 1 separately determined at the measuring cross sections MQi and MQi + t and supplied to the further processing of a fuzzy logic. Die Fuzzy-Bearbeitungseinrichtung ist mit FUB bezeichnet. The fuzzy processing device is designated CSO. Die dort gebildete, wie bereits oben erläuterte, Wahrscheinlichkeitsgröße WG für eine kritische Verkehrssituation wird in der Ergebnisbewertungseinrichtung EBE aufgrund eines vorgebbaren Schwellwertes SW bewertet, um ein Steuersignal SG, beispielsweise als Anzeigeempfehlung, für ein Wechselverkehrszeichen VWZ zu erzeugen. The there formed explained as above, probability size WG for a critical traffic situation is evaluated in the result evaluating unit EBE due to a predeterminable threshold value SW to produce a control signal SG, for example, as a display recommendation for a variable message signs VWZ.

    In Fig. 2 ist die bereits oben beschriebene Kalibrierung schematisch dargestellt. In FIG. 2, the calibration already described above is shown schematically. In einer Einrichtung zur Kalibrierungsfaktor-Bildung KFB werden die Verkehrsdaten VD bzw. Verkehrskenngrößen vk-D und FT zur Bildung eines Kalibrierfaktors für die Geschwindigkeitsdichtedifferenz KFv und eines Kalibrierungsfaktors für den Trendfaktor KFT herangezogen. In a device for calibration factor formation KFB the traffic data VD or traffic parameters vk-D FT and to form a calibration factor for the speed density difference KFv and a calibration factor for the trend factor KFT be used. Diese Faktoren werden der Kalibrierungseinrichtung KE zugeführt, in der die Verkehrskenngrößen Geschwindigkeitsdichtedifferenz und Trendfaktor damit kalibriert bzw. und als kalibrierte Kenngrößen vK-D; These factors are supplied to the calibration device KE, in which the traffic parameters of speed density difference and trend factor calibrated so that, respectively, and as calibrated parameters vK-D; FT der Fuzzy-Bearbeitung FUB für die bereits erläuterte Weiterverarbeitung zugeführt werden. FT fuzzy processing FUB be supplied for the already explained further processing.

    In Fig. 3 ist schematisch die Störfallerkennung dargestellt. In Fig. 3, the incident detection is shown schematically. In der Pulkerkennung PE wird aus den Eingangsgrößen Trendfaktor FT und Verkehrsstärketrend QTi am Meßquerschnitt MQi eine Pulkwahrscheinlichkeitsgröße PWG mit Hilfe der Fuzzy-Logik abgeleitet. In bulk detection of PE a bunching probability variable PWG is derived with the aid of fuzzy logic at the measuring cross-section MQi from the input variables trend factor FT and traffic intensity trend QTi. Diese Pulkwahrscheinlichkeitsgröße PWG wird in einer Störfallvoruntersuchung STV mit der Verkehrskenngröße Verkehrsstärketrend QT(i+1) des Meßquerschnitts MQ(i+1) betrachtet und daraus ein Störfallkriterium STK abgeleitet. This bunching probability variable PWG is viewed in a Störfallvoruntersuchung STV with the traffic characteristic traffic intensity trend QT (i + 1) of the measuring cross-section MQ (i + 1) and derived from a disruption criterion STK. Dieses Kriterium STK wird zusammen mit dem Trendfaktor FT und der Geschwindigkeitsdichtedifferenz vk-D betrachtet, um auf einen Störfall schließen zu können. This criterion STK is considered along with the trend factor FT and the speed density difference vk-D to connect to a fault. Dies ist mit der Störfallerkennung STE angedeutet. This is indicated by the incident detection STE. Wie oben erläutert, wird in der Störfallerkennung STE auf eine Störfallwahrscheinlichkeitsgröße SWG geschlossen, die in einer anschließenden Ergebnisbewertungseinrichtung EBE weiterbehandelt wird. As explained above, is closed in the incident detection STE to a disruption probability size SWG, which is further treated in a subsequent result evaluating unit EBE.

    Claims (5)

    1. Method of sensing traffic and detecting traffic situations on roads (AS), preferably motorways, having measuring points, designated measuring cross-sections (MQ1, MQ2...), set up for the purpose for vehicle detection using traffic sensors (VS) and a traffic data processing arrangement (VDVE) for traffic control, determining at regular intervals at the measuring points (MQ1, MQ2, ...) traffic data (VD), such as vehicle speed (v), traffic intensity (Q), i.e. the number of vehicles at a measuring cross-section based on a limit of time, and traffic density (K), i.e. the number of vehicles based on a specific section of road, and forming in a traffic data processing system (VDA) traffic parameters determined therefrom, furthermore, two adjacent measuring points, for example measuring cross-sections MQ1 and MQ2, or, as expressed generally, measuring cross-sections Mqi and MQ(i+1), forming a measuring section (MA) of a specific length (l),
      characterized by the following features:
      the following traffic parameters are formed from the traffic data (VD) of two such measuring points:
      a) the speed density difference (vk-D) according to the following relationship: vk - D = v fi-v i v fi + k i k maxi - v fi+1-v i+1 v fi+1 + k i+1 k maxi+1 where
      Vfi, VF(i+1) :
      Adjustable maximum value of the speed at the measuring cross-section Mqi, MQ(i+1)
      kmaxi, kmax(i+1) :
      Adjustable maximum value of the traffic density at the measuring cross-section MQi, MQ(i+1)
      ki :
      Traffic density after the measuring cross-section MQi
      k(i+1) :
      Traffic density before the measuring cross-section MQ(i+1)
      vi, v(i+1) :
      Average speed at the cross-section MQi, MQ(i+1)
      b) a trend factor (FT), which is formed continually from the ratio between the traffic intensities (Qi/Q(i+1)) of the first and second measuring cross-sections (MQi, MQ(i+1)), but determined during a given period (t) in the minute range,
      c) the traffic intensity trend (QTi, QT(i+1)) of the respective measuring cross-sections (MQi, MQ(i+1)), the trend being derived on the basis of the function of the traffic intensity (Q) over the time (curve Q(t)) from the increase of the tangent to the curve,
      these three traffic parameters (vk-D; FT; QTi and QT(i+1)) are processed in a fuzzy logic (FUB) for the detection of a critical traffic situation in the measuring section (MA) being considered and are fed as probability variables (WG) to a downstream result assessment arrangement (EBE), in which control signals (SG) for variable message signs (WVZ) are formed in dependence on adjustable threshold values (SW).
    2. Method according to Claim 1, characterized in that the traffic parameters of speed density difference (vk-D) and trend factor (FT) are dynamically calibrated in dependence on their past values, a calibration factor (KFv) for the speed density difference (vk-D) and a calibration factor (KFT) for the trend factor (FT) being formed (KFB) from the traffic data (VD) and in that in a calibration arrangement (KE), arranged between the traffic data processing system (VDA) and the fuzzy processing (FUB), the current speed density difference (vk-D) is divided by the speed density difference calibration factor (KFv) and the respectively current trend factor (FT) is divided by the trend factor calibration factor (KFT).
    3. Method according to Claim 2, characterized in that, for calibration of the speed density difference (vk-D), the latter is assessed, the value of the calibration factor (KFv) for the speed density difference being a threshold value for the speed density difference (vk-D) from which there is a high probability of a critical traffic situation.
    4. Method according to Claim 2, characterized in that, for calibration of the trend factor (FT), a characteristic value of the trend factor estimated to be "small" is defined such that it comprises the set of all the values of the trend factor whose relative cumulative frequency lies below a threshold value, a frequency table being formed with a plurality of classes with defined ranges of values of the trend factor and the current trend factor being assigned to a class in order to determine the calibration factor (KFT) from it.
    5. Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a disruption is determined and displayed as a critical traffic situation, the trend factor (FT) and the traffic intensity trend (QTi) of the first measuring cross-section (MQi) being used to detect bunching (PE) and to form a bunching probability variable (PWG), the relationship of which with the traffic intensity trend (QT(i-1)) of the second measuring cross-section (MQ(i+1)) is established in order to derive (STV) a disruption criterion (STK), the trend factor (FT) and the speed density difference (vk-D) and also the disruption criterion (STK) also being used to detect (STE) a disruption and to form a disruption probability variable (SWG).
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