EP0902403A2 - Verfahren zur Ermittlung von Verkehrsinformationen - Google Patents

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EP0902403A2
EP0902403A2 EP98117158A EP98117158A EP0902403A2 EP 0902403 A2 EP0902403 A2 EP 0902403A2 EP 98117158 A EP98117158 A EP 98117158A EP 98117158 A EP98117158 A EP 98117158A EP 0902403 A2 EP0902403 A2 EP 0902403A2
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EP
European Patent Office
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data
traffic
local
evaluated
measured values
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EP98117158A
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EP0902403A3 (de
EP0902403B1 (de
Inventor
Fritz Dr. Busch
Thomas Sachse
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication of EP0902403A3 publication Critical patent/EP0902403A3/de
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions

Definitions

  • the invention relates to a method for determining Road routes, especially traffic information related to motorways, local detection cross sections by means of fixed detectors formed, traffic-related measured values recorded, preprocessed by means of local computers and to a given one Data protocol standardized, aggregated and sent by radio a higher-level data processing system can be transmitted.
  • DE-P 44 08 547 describes a method for traffic detection and traffic situation detection on highways, preferably Motorways, known.
  • Cross sections are set up for track-related measuring points, with traffic sensors, such as induction loops, for vehicle detection and with a traffic data processing device are provided.
  • traffic data such as vehicle speed, traffic volume and traffic density determined and from this determined traffic parameters in one Traffic data processing formed.
  • Each form two neighboring measuring points a measuring section with a certain Track length. From the traffic data of two such measuring points traffic parameters are formed.
  • These are one Speed density difference, calculated from local traffic data medium speed and traffic density, a trend factor, determined over a certain period of time the ratio of the traffic volumes of both measuring points as well a traffic intensity trend.
  • Using a Fuzzy logic the probability of a critical traffic situation derived. When a probability threshold is reached can then be a control signal for a Variable message signs are generated.
  • detectors are also known, which Presence and the speed of a moving object can capture.
  • detectors work According to a passive infrared process, which can also be used with other methods can be combined.
  • No method is known to date, traffic information covering the entire area to record and evaluate. Especially no methods are known to determine the traffic information route section variable, event-oriented if necessary and enable with little data transfer effort.
  • a low data transmission effort is on the one hand Implementation of an energy-saving process required on the other hand, as transparent and easy to maintain as possible Generate databases.
  • the present invention seeks to provide a comprehensive traffic data of the generic type improved in such a way so that reliable with single sensors and low data transmission as well as energy consumption and be provided sufficiently precise data bases for different traffic information services.
  • the invention proposes a method for determining traffic information related to road routes, in particular motorways, wherein local detection cross sections are formed by means of stationary detectors, traffic-related measured values are recorded, preprocessed by means of local computers and standardized, aggregated and standardized to a predetermined data protocol are transmitted by radio to a higher-level data processing system, in order to improve the fact that the data aggregated by means of local computers is statistically evaluated and smoothed, related to a predetermined reference value and is only transmitted when a threshold value range defined around the reference value is exceeded or fallen below.
  • the invention enables the implementation of a step organized capture and processing system, being already Short term results can be achieved through Expansion into the individual stages consolidated and refined become. By breaking it down into individual subtasks or levels results in a high degree of flexibility and Reliability through the formation of fallback levels. By The local pre-analysis of traffic gives rise to opportunities for extremely energy-saving, event-oriented data transmission to the higher-level data processing systems or centers.
  • Fixed detectors are preferably used at connection points, Nodes and the like are positioned. About that In addition, the arrangement density of the fixed detectors in Dependence on traffic expectation estimates determined. Consequently can be arranged by arranging many local detection systems Build comprehensive networks. With the invention it is also possible to organize an overall network structure. Locally critical locations become critical Detectors and preprocessing computers arranged that the data via radio in preferably digital technology forward higher-level data processing systems or centers. Other traffic models can then be accessed there Data are applied.
  • Adjacent local detection cross sections can be a so-called route-related level of service in a higher-level Data processing system or one of the entire network assigned headquarters are determined.
  • Measured data After a detector, for example a passive infrared detector, Measured data are delivered, they will be preprocessed, for example by calculating mean values, Plausibility checks and trend factor determinations carried out become. From the changes in the data or the data state codes themselves are then determined, for example in the form of a numerical value for conditions such as free traffic flow, Traffic jam, stop and go, traffic jam or standstill etc. Evaluation cycles can, for example, every 1 to 5 minutes to get voted. However, the evaluation cycle can be variable be determined, for example depending on the status codes or the traffic conditions. The same applies the data transfer rate, which depends, for example of the determined status code is used, for example one transmission every 30 minutes when traffic is free with averaging every 5 minutes. Depending on the fault condition the transmission density can be increased. In doing so the data transfer rates of adjacent acquisition cross sections matched to each other.
  • a detector for example a passive infrared detector
  • Measured data are delivered, they will be preprocessed, for example by calculating mean values, Plaus
  • the measured values can be recorded in relation to the lane, but what is not absolutely necessary, other detection cross sections can also be used To be defined. It is also fundamental possible, vehicle type differentiation values, for example Detect trucks, cars and the like.
  • the invention provides methods for different Types and qualities of traffic information data to provide.
  • the main task is to provide such data to prepare for the motor vehicle driver and this provide appropriate information. It can be for example, travel time displays, route displays, traffic forecast, Act traffic jams and the like.
  • information displays arranged on which the motor vehicle driver their planned routes and travel time information are displayed to get. You can then, for example, under different Alternatives choose the fastest route. Additionally or alternatively, indications of traffic jam developments, Probabilities related to further development on the upcoming route section and the like are displayed. The range of applications is extensive.
  • the traffic models in the head office with data of an aggregation type (threshold-oriented or fixed).
  • the actuality the traffic-related statements, however, is from that Aggregation interval dependent. The bigger the interval, the statements are all the less up to date.
  • a preliminary analysis of the measurement data per Lanes take place and thus the decision is made whether data of a measuring cross section should be sent. Communication is carried out when on one of the Lanes the changed traffic situation a transmission makes necessary. The decision about communication is determined by the smoothed speed of the car or truck affected.
  • the detector measured values which are available in a 10-second grid, are aggregated at 1-minute intervals.
  • the traffic volume for cars, trucks and vehicles, the average speed for cars, trucks, the maximum individual speed, the standard deviation of the speed, the occupancy rate and the errors for length and occupancy are calculated per lane.
  • q Car ⁇ Passenger car
  • q truck ⁇ truck
  • q Vehicle ⁇ Fz
  • v Car Truck (t) ⁇ v ⁇ V Car Truck (t) + (1- ⁇ v ) ⁇ v Car Truck (t-1) 0 ⁇ v ⁇ 1
  • Car Truck (t) ⁇ q ⁇ Q Car Truck (t) + (1- ⁇ v ) ⁇ q Car Truck (t-1) 0 ⁇ q ⁇ 1
  • the current measured value used.
  • the first measured value for the speed at the start of smoothing or the first smoothed value saved as reference value if the bandwidth is exceeded. Every minute it is decided whether the newly calculated smoothed value within a defined range the reference value. If the bandwidth is exceeded the last smoothed value is transmitted. This represents the new speed level.
  • the following table shows, based on a series of measurements from a BAB, the effect of the smoothing parameter b and the bandwidth D for the traffic volume and the average speed on the communication between the aggregation module and the control center.
  • the exact numbers for class-related traffic and average speed should be calculated for each lane.
  • the duration of the aggregation interval must also be added for which these values apply.
  • the error length and error assignment are in the aggregation interval summed up.
  • the transmitted values for the smoothed traffic volume and speed as well as for standard deviation and occupancy for the individual future minute intervals are accepted in the control center until a new value is transmitted.
  • the smoothed values must be marked with a marker that determines whether the archived value is a real smoothed measured value or an updated (assumed) value for the point in time.
  • a separate archive is to be created for the new total values for statistical evaluations.
  • the invention provides an extremely flexible method, with which by linking different traffic models an almost network-wide, nationwide Traffic information system is buildable, which data for provides a wide variety of information purposes. It can be conventional and already known models and processes are used and be combined. Forecasts can be curve-based Forecasts at measuring points, model-based forecasts for Sections and meshes and additions of immeasurable effects using artificial intelligence. For the calculation Standard formulas of average values are used.
  • the described Way the various traffic-related values determined.
  • the values v, q aggregated according to lane.
  • the standard deviation calculated.
  • the exponential takes place Smoothing and bandwidth checking for the values. The send / not send decision is then made.
  • Figures 2 and 3 show a total of four diagrams of each Six-hour intervals, i.e. the traffic volume values for a whole day, each time in unsmoothed, smoothed as well as sent representation. It can be procedural results in terms of economic Recognize broadcasting decisions.
  • the illustrations show how with the method according to the invention concrete values related to the measuring point recorded respectively calculated and sent. All recorded, calculated and further processed data and results are now available available to appropriate road users Provide traffic information. For example, Travel times for planned routes or different ones calculate and display alternative routes. Also can be corresponding warnings and forecasts, including forecast probabilities specify.

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Abstract

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flächendeckende Verkehrsdatenerfassung bereitzustellen, die mit Einfachsensorik und geringem Datenübertragungsaufwand zuverlässige und hinreichend aussagekräftige Datengrundlagen für unterschiedliche Verkehrsinformationsdienste bereitstellt. Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, ein Verfahren zur Ermittlung von auf Straßenstrecken, insbesondere Autobahnen, bezogene Verkehrsinformationen, wobei mittels ortsfester Detektoren lokale Erfassungsquerschnitte gebildet, verkehrsbezogene Meßwerte erfaßt, mittels lokaler Rechner vorverarbeitet und auf ein vorgegebenes Datenprotokoll normiert, aggregiert und per Funk an eine übergeordnete Datenverarbeitungsanlage übertragen werden, so daß die mittels lokaler Rechner aggregierten Daten statistisch ausgewertet und geglättet, zu einem vorgegebenen Referenzwert in Bezug gesetzt und erst bei über- oder unterschreiten eines um den Referenzwert festgelegten Schwellwertbereiches übertragen werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von auf Straßenstrecken, insbesondere Autobahnen bezogene Verkehrsinformationen, wobei mittels ortsfester Detektoren lokale Erfassungsquerschnitte gebildet, verkehrsbezogene Meßwerte erfaßt, mittels lokaler Rechner vorverarbeitet und auf ein vorgegebenes Datenprotokoll normiert, aggregiert und per Funk an eine übergeordnete Datenverarbeitungsanlage übertragen werden.
Im Stand der Technik ist es bekannt, an einzelnen Meßstellen Verkehrsflußinformationen zu erfassen, um daraus direkte Störinformationen abzuleiten oder Verkehrsentwicklungsprognosen für benachbarte Streckenabschnitte zu entwickeln. Es sind jeweils nur Einzellösungen bekannt.
Beispielsweise ist in der EP 0 256 483 A1 ein Verkehrsleit- und Informationssystem offenbart, welches unter Verwendung ortsfester Leitbaken und in Fahrzeugen angeordneten Sende- bzw. Empfangseinheiten Verkehrsflußinformationen ermittelt. Aus diesen Verkehrsflußinformationen werden insbesondere Störinformationen ermittelt, um Leitsignale zu schalten.
Aus der DE-P 44 08 547 ist ein Verfahren zur Verkehrserfassung und Verkehrssituationserkennung auf Autostraßen, vorzugsweise Autobahnen, bekannt. Zur Bildung von sogenannten Meßquerschnitten werden spurbezogene Meßstellen eingerichtet, die mit Verkehrssensoren, beispielsweise Induktionsschleifen, zur Kfz.-Detektion und mit einer Verkehrsdaten-Verarbeitungs-Einrichtung versehen sind. Es werden regelmäßig Verkehrsdaten wie Kfz.-Geschwindigkeit, Verkehrsstärke und Verkehrsdichte ermittelt und daraus bestimmte Verkehrskenngrößen in einer Verkehrsdatenaufbereitung gebildet. Dabei bilden jeweils zwei benachbarte Meßstellen einen Meßabschnitt mit einer bestimmten Streckenlänge. Aus den Verkehrsdaten zweier solcher Meßstellen werden Verkehrskenngrößen gebildet. Diese sind eine Geschwindigkeitsdichte-Differenz, berechnet aus lokalen Verkehrsdaten mittlerer Geschwindigkeit und der Verkehrsdichte, ein Trendfaktor, ermittelt über einen bestimmten Zeitraum aus dem Verhältnis der Verkehrsstärken beider Meßstellen sowie ein Verkehrsstärketrend. Aus diesen Daten wird mittels einer Fuzzylogik die Wahrscheinlichkeit für eine kritische Verkehrssituation abgeleitet. Bei Erreichen eines Wahrscheinlichkeitsschwellwertes kann dann ein Steuersignal für ein Wechselverkehrszeichen erzeugt werden.
Im Stand der Technik sind auch Detektoren bekannt, die das Vorhandensein und die Geschwindigkeit eines bewegten Objektes erfassen können. Beispielsweise arbeiten derartige Detektoren nach einem Passiv-Infrarot-Verfahren, welches ggf. auch mit anderen Verfahren kombiniert werden kann. Im Stand der Technik ist bisher kein Verfahren bekannt, flächendeckend Verkehrsinformationen zu erfassen und auszuwerten. Insbesondere sind keine Verfahren bekannt, die die Verkehrsinformationsermittlung streckenabschnittsbezogen variabel, ggf. ereignisorientiert und mit geringem Datenübertragungsaufwand ermöglichen.
Ein geringer Datenübertragungsaufwand ist einerseits zur Durchführung eines energiesparenden Verfahrens erforderlich, andererseits um möglichst transparente und leicht pflegbare Datenbestände zu erzeugen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine flächendeckende Verkehrsdatenerfassung der gattungsgemäßen Art derart verbessert bereitzustellen, so daß mit Einfachsensorik und geringem Datenübertragungs- sowie Energieaufwand zuverlässige und hinreichend aussagekräftige Datengrundlagen für unterschiedliche Verkehrsinformationsdienste bereitgestellt werden.
Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung vorgeschlagen, ein Verfahren zur Ermittlung von auf Straßenstrecken, insbesondere Autobahnen, bezogene Verkehrsinformationen, wobei mittels ortsfester Detektoren lokale Erfassungsquerschnitte gebildet, verkehrsbezogene Meßwerte erfaßt, mittels lokaler Rechner vorverarbeitet und auf ein vorgegebenes Datenprotokoll normiert, aggregiert und per Funk an eine übergeordnete Datenverarbeitungsanlage übertragen werden, dadurch zu verbessern, daß die mittels lokaler Rechner aggregierten Daten statistisch ausgewertet und geglättet, zu einem vorgegebenen Referenzwert in Bezug gesetzt und erst bei über- oder unterschreiten eines um den Referenzwert festgelegten Schwellwertbereiches übertragen werden.
Die Erfindung ermöglicht die Realisierung eines stufenförmig organisierten Erfassungs- und Verarbeitungssystems, wobei bereits kurzfristig Ergebnisse erzielt werden können, die durch Ausweitung in die einzelnen Stufen konsolidiert und verfeinert werden. Durch die Auflösung in einzelne Teilaufgaben bzw. Stufen ergibt sich ein hohes Maß an Flexibilität und an Ausfallsicherheit durch die Bildung von Rückfallebenen. Durch die lokale Voranalyse des Verkehrs ergeben sich Möglichkeiten zur äußerst energiesparenden, ereignisorientierten Datenübertragung zu den übergeordneten Datenverarbeitungsanlagen bzw. -zentralen.
Vorzugsweise werden ortsfeste Detektoren an Anschlußstellen, Knotenpunkten und dergleichen positioniert werden. Darüber hinaus wird die Anordnungsdichte der ortsfesten Detektoren in Abhängigkeit von Verkehrserwartungsschätzungen bestimmt. Somit lassen sich durch die Anordnung vieler lokaler Erfassungssysteme flächendeckende Netze aufbauen. Mit der Erfindung ist es auch möglich, einen Gesamtnetzaufbau zu organisieren. An verkehrstechnisch kritischen Positionen werden lokale Detektoren und Vorverarbeitungsrechner angeordnet, die über Funk in vorzugsweise digitaler Technologie die Daten an übergeordnete Datenverarbeitungsanlagen bzw. -zentralen weiterleiten. Dort können dann weitere Verkehrsmodelle auf die Daten angewandt werden.
Aus der lokalen Auswertung ergibt sich die Möglichkeit der lokalen Zustandserkennung. Durch die Verknüpfung der Daten benachbarter lokaler Erfassungsquerschnitte kann ein sogenannter streckenbezogener Level of Service in einer übergeordneten Datenverarbeitungsanlage oder einer dem Gesamtnetz zugeordneten Zentrale ermittelt werden.
Die Verknüpfung dieser Daten, ggf. in Kombination mit den Daten der lokalen Erfassungsquerschnitte ermöglicht die Errechnung einer erweiterten Situationserkennung. Hier können dynamische Zustandsschätzungen erfolgen, um eine verbesserte Zustandsschätzung in kritischen Streckenabschnitten durch Zuschaltung eines angepaßten Systems zur erweiterten Situationserkennung zu erlangen. Die Ergebnisse sind detaillierte streckenbezogene Daten und feiner untergliederte Situationsklassifizierungen. Darüber hinaus lassen sich Angaben einer etwaigen Sicherheit der jeweiligen Schätzung erzielen. Eine Korrektur hinsichtlich stark verrauschter Daten wegen schlechter Datenübertragung, bei größeren Zeitintervallen oder nur sporadischen Daten ist mit der Erfindung vorgesehen.
Mit besonderem Vorteil wird vorgeschlagen, daß zur lokalen Vorverarbeitung der Daten deren Plausibilität anhand von Modellvergleichen überprüft wird, Mittelwertberechnungen durchgeführt, aus der Veränderung der Maßwerte Trendfaktoren ermittelt, und daß aus den ermittelten Daten taktweise Zustandscodes ermittelt werden. Als Meßwerte werden zumindest Fahrzeuggeschwindigkeit, Verkehrsstärke und querschnittsbezogene Belegung erfaßt.
Nachdem von einem Detektor, beispielsweise einem Passiv-Infrarot-Detektor, Meßdaten geliefert werden, werden diese vorverarbeitet, beispielsweise indem Mittelwertberechnungen, Plausibilitätskontrollen und Trendfaktorermittlungen durchgeführt werden. Aus den Veränderungen der Daten oder den Daten selbst werden dann Zustandscodes ermittelt, beispielsweise in der Form eines Zahlenwertes für Zustände wie freier Verkehrsfluß, Staugefahr, Stop and Go, Stau oder Stillstand u.s.w. Auswertungszyklen können beispielsweise alle 1 bis 5 Minuten gewählt werden. Der Auswertungszyklus kann jedoch variabel festgelegt werden, beispielsweise in Abhängigkeit von den Zustandscodes oder den Verkehrszuständen. Das gleiche gilt für die Datenübertragungsrate, die beispielsweise in Abhängigkeit von dem ermittelten Zustandscode angewandt wird, beispielsweise bei freiem Verkehrsfluß alle 30 Minuten eine Übertragung bei Mittelwertbildung alle 5 Minuten. Je nach Störzustand kann die Übertragungsdichte erhöht werden. Dabei werden die Datenübertragungsraten benachbarter Erfassungsquerschnitte aufeinander abgeglichen.
Die Meßwerte können fahrspurenbezogen erfaßt werden, was aber nicht zwingend erforderlich ist, es können auch andere Erfassungsquerschnitte definiert werden. Auch ist es grundsätzlich möglich, Fahrzeugtypunterscheidungswerte, also beispielsweise Lkw, Pkw und dergleichen zu erfassen.
Mit der Erfindung werden Verfahren bereitgestellt, um unterschiedliche Arten und Qualitäten von Verkehrsinformationsdaten zur Verfügung zu stellen. Hauptaufgabe ist es, solche Daten für die Kraftfahrzeugführer aufzubereiten und diesen zweckmäßige Informationen bereitzustellen. Dabei kann es sich beispielsweise um Reisezeitanzeigen, Routenanzeigen, Verkehrsschlußprognosen, Stauanzeigen und dergleichen handeln. In den einzelnen Fahrzeugen werden beispielsweise Informationsdisplays angeordnet, auf welchen die Kraftfahrzeugführer ihre geplanten Routen und die Reisezeitinformationen angezeigt bekommen. Sie können dann beispielsweise unter verschiedenen Alternativen die jeweils schnellste Route wählen. Zusätzlich oder alternativ können Hinweise auf Stauentwicklungen, Wahrscheinlichkeiten in Bezug auf die weitere Entwicklung auf dem bevorstehenden Streckenabschnitt und dergleichen angezeigt werden. Die Anwendungsbreite ist umfangreich.
Um das intervallunabhängige und schwellwertorientierte Senden der einzelnen Detektoren realisieren zu können ist ein neues Aggregationsmodul erforderlich welches das bestehende Aggregationsmodul der 1. Periode ersetzt, bei dem die Übertragung auf festen Zeitintervallen basiert. Zusätzlich sind hier auch noch Anpassungen in der Zentralensoftware erforderlich, da das Telegramm einen neuen Aufbau besitzt und die Telegramme in variablen Zeitintervallen verarbeitet werden müssen. Hierbei wurde darauf geachtet, daß diese Anpassungen einfach und damit leicht zu realisieren sind. Von der Anpassung sind alle Module (Detektorquerschnitte) betroffen.
Grundsätzlich ist sicherzustellen, daß die Verkehrsmodelle in der Zentrale mit Daten eines Aggregationstyps (schwellwertorientiert oder fest) versorgt werden. Die Aktualität der verkehrstechnischen Aussagen ist allerdings von dem Aggregationsintervall abhängig. Umso größer das Intervall, umso weniger aktuell sind die Aussagen.
Für die folgenden Beschreibungen werden die folgenden Definitionen festgelegt.
Definitionen
q
fahrstreifenbezogene Verkehrsstärke
v
fahrstreifenbezogene mittlere Geschwindigkeit
b
fahrstreifenbezogener Belegungsgrad
σv
fahrstreifenbezogene Standardabweichung der Geschwindigkeit
t
Aggregationsintervall
Indizes
li, mi, re
Bezeichnung der Spur
lok
lokale Größe
mom
momentane, streckenbezogene Größe
Fz
Fahrzeuge Kfz
Pkw
Fahrzeuge mit Länge < L_Pkw_lkw
Lkw
Fahrzeuge mit Länge > L_Pkw_lkw
Im Aggregationsmodul muß eine Voranalyse der Meßdaten pro Fahrstreifen erfolgen und damit die Entscheidung gefällt werden, ob Daten eines Meßquerschnittes gesendet werden sollen. Die Kommunikation wird dann durchgeführt, wenn auf einem der Fahrstreifen die veränderte Verkehrssituation eine Übertragung erforderlich macht. Die Entscheidung über die Kommunikation wird hierbei von der geglätteten Geschwindigkeit der Pkw bzw. Lkw beeinflußt.
Die Detektormeßwerte, die im 10 Sekunden Raster vorliegen, werden spurbezogen zu 1-min-Intervallen aggregiert. Berechnet werden pro Fahrstreifen die Verkehrsstärke für Pkw, Lkw und Fz, die mittlere Geschwindigkeit für Pkw, Lkw, die maximale Einzelgeschwindigkeit, die Standardabweichung der Geschwindigkeit, der Belegungsgrad und die Fehler für Länge und Belegung. qPkw = ΣPkw, qLkw = ΣLkw, qFz = ΣFz, v Pkw,Lkw(t) = i=1 q vi(t) qPkw,Lkw
Standardabweichung des arithmetischen Mittels σv = i=1 n (vi(t) - v(t))2 n - 1
Bestimmung des Belegungsgrads pro Spur: bi = i=1 n bi tAggreg · 100 [%]
Berechnung eines Fehlerindikators für die Längen- und die Belegungsmessung f = Anzahl verworfene MessungenAnzahl Messungen · 100 [%]
In einem zweiten Schritt wird pro Fahrstreifen und Fahrzeugart die Geschwindigkeit und die Verkehrsstärke exponentiell geglättet. v Pkw,Lkw(t)=βv·vPkw,Lkw(t)+(1-βv)·v Pkw,Lkw(t-1) 0≤βv≤1 q Pkw,Lkw(t)=βq·qPkw,Lkw(t)+(1-βv)·q Pkw,Lkw(t-1) 0≤βq≤1
Da zu Beginn einer Messung noch kein geglätteter Wert für das vorhergehende Intervall vorliegt wird dann der aktuelle Meßwert verwendet. Für die Geschwindigkeit wird der erste Meßwert bei Beginn der Glättung bzw. der erste geglättete Wert bei Überschreitung der Bandbreite als Referenzwert gespeichert. Jede Minute wird entschieden ob der neu berechnete, geglättete Wert innerhalb einer definierten Bandbreite um den Referenzwert liegt. Falls die Bandbreite überschritten wird, wird der letzte geglättete Wert übertragen. Dieser repräsentiert das neue Geschwindigkeitsniveau.
Die folgende Tabelle zeigt, anhand einer Meßreihe einer BAB, die Auswirkung des Glättungsparameters b und der Bandbreite D für die Verkehrsstärke und die mittlere Geschwindigkeit auf die Kommunikation zwischen dem Aggregationsmodul und der Zentrale.
Übertragungs-intervall Aggregations-intervall [min] Verkehrsparameter Glättungsparameter β Bandbreite Δ [+/- %] Kommunikation / Tag Fehler
konstant 5 min 1 v,q 288
variabel 1 q 0,1 10 116
variabel 1 q 0,1 20 46
variabel 1 q 0,1 30 22
variabel 1 q 0,2 10 285
variabel 1 q 0,2 20 77
variabel 1 q 0,2 30 37
variabel 1 q 0,3 10 465
variabel 1 q 0,3 20 130
variabel 1 q 0,3 30 57
variabel 1 v 0,1 10 108
variabel 1 v 0,1 20 45
variabel 1 v 0,1 30 25
variabel 1 v 0,2 10 129
variabel 1 v 0,2 20 69
variabel 1 v 0,2 30 31
variabel 1 v 0,3 10 145
variabel 1 v 0,3 20 79
variabel 1 v 0,3 30 48
Vorgeschlagen werden bei einer Entscheidung über die Geschwindigkeitsabweichung ein b von 0,4 und eine Bandbreite D von +/- 10 % oder über die Verkehrsstärkeabweichung ein ein b von 0,2 und eine Bandbreite D von +/- 15 %.
Um unterschiedliche Strecken mit unterschiedlichen Verkehrssituationen berücksichtigen zu können müssen die Parameter für b und die Bandbreite für jeden MQ (pro Fahrtrichtung) getrennt definiert werden könmnen. Daher sind für jeden MQ die folgenden Werte in einem neuen Runtime File zu versorgen. Die Parameter gelten für alle Fahrstreifen einer Fahrtrichtung. v: βPkw,ΔPkw,βLkw,ΔLkw q: βPkw,ΔPkw,βLkw,ΔLkw
Da durch die schwellwertorientierte Übertragung ein Zeitraum von bis zu 30 Minuten erfaßt werden muß, können dann keine einzelnen Minutenintervalle gespeichert und übertragen werden. In diesen Fällen muß jeweils ein n-min-Intervall gebildet werden.
Für statistische Zwecke sollten die genauen Zahlen für die klassenbezogene Verkehrsstärke und die mittlere Geschwindigkeit für jeden Fahrstreifen berechnet werden. Hierfür wird jede Minute die aktuelle Zahl der Fahrzeuge pro Fahrzeugklasse (Pkw, Lkw) und pro Fahrstreifen aufsummiert und die zugehörige mittlere Geschwindigkeit berechnet. Diese Summation erfolgt so lange bis ein neues Telegramm gesendet wird. Danach werden die Zähler auf Null gesetzt und mit einer neuen Aggregation begonnen. Verkehrsstärke pro Fahrstreifen qt Pkw,Lkw,Fz = qt-1 Pkw,Lkw,Fz + qaktuell Pkw,Lkw,Fz [Fz / Intervall]
Mittlere lokale Geschwindigkeit pro Fahrstreifen: v t Pkw,Lkw,lok = i=li,mi,re (qt-1 Pkw,Lkw · v t-1 Pkw,Lkw + qaktuell Pkw,Lkw · v aktuell Pkw,Lkw) qt Pkw,Lkw [km / h]
Zusätzlich muß noch die Dauer des Aggregationsintervalls übertragen werden, für das diese Werte gelten.
Die Standardabweichung pro Fahrstreifen wird jede Minute aus der aktuellen Standardabweichung der letzten Minute s und der aggregierten Standardabweichung S des laufenden Aggregationsintervalls σv = 1 i=1 2 qi Fz - 1 · i=1,n 2 (σ2 i(qi Fz - 1) + (v i Fz - V Fz.lok) · qi Fz) [km / h]
Der Belegungsgrad pro Fahrstreifenmuß mit der Anzahl n der bereits aggregierten Belegungen gewichtet werden: bt = bt-1 · n + baktuell n + 1 [%]
Die Fehler-Länge und Fehler-Belegung werden im Aggregationsintervall summiert.
Um festzustellen ob der Detektor bzw. das Modul noch funktionsfähig ist und um zu die Werte für die Verkehrsstärke nicht zu groß werden zu lassen, muß gewährleistet sein, daß in festen Intervallen Telegramme abgesetzt werden und zwar unabhängig von der verkehrlichen Situation. Diese Intervalllänge sollte bei 30 Minuten ab der letzten Übertragung liegen. Um die Übertragung auch von der Zentrale aus anregen zu können, muß die Kommunikation alle 5 Minuten aufgebaut werden. Dann können bei Bedarf von der Zentrale, z.B. bei einem Neustart der Zentralensoftware, neue Daten abgefragt werden.
Datenpaket von Aggregationsmodul pro Übertragung
Zeit [wt:hh:mm] Endzeitpunkt Erfassungsintervall
MQ [-] Meßquerschnitts-Nr.
spurbezogene Werte, geglättet:
Q_Pkw_exp [Fz/min] Verkehrsstärke, Pkw, geglättet
Q_Lkw_exp [Fz/min] Verkehrsstärke, Lkw, geglättet
Q_ges_exp [Fz/min] Verkehrsstärke, Kfz, geglättet
V_Pkw_exp [km/h] lokale Geschw., Pkw, geglättet
V_Lkw_exp [km/h] lokale Geschw., Lkw, geglättet
spurbezogene Werte, pro Aggregationsintervall
Intervall [min] Aggregationsintervall
Q_Pkw [Fz/Intervall] Verkehrsstärke, Pkw
Q_Lkw [Fz/Intervall] Verkehrsstärke, Lkw
Q_ges [Fz/Intervall] Verkehrsstärke, Kfz
V_Pkw [km/h] lokale Geschwindigkeit, Pkw
V_Lkw [km/h] lokale Geschwindigkeit, Lkw
SV [km/h] Standardabweichung V_Kfz
B [%] Belegungsgrad
Fehler-Länge [-] verschlüsselter Fehlercode
Fehler-B [-] verschlüsselter Fehlercode
In der Zentrale werden die übertragenen Werte fur die geglättete Verkehrsstärke und Geschwindigkeit sowie für Standardabweichung und Belegung so lange für die einzelnen zukünftigen Minutenintervalle angenommen, bis ein neuer Wert übertragen wird. Im Archiv müssen die geglätteten Werte mit einer Markierung versehen werden die bestimmt, ob der archiviert Wert ein echter geglätteter Meßwert oder ein fortgeschriebener (angenommener) Wert für den Zeitpunkt ist.
Für die neuen Summenwerte ist für statistische Auswertungen ein eigenes Archiv zu erstellen.
Mit der Erfindung wird ein äußerst flexibles Verfahren angegeben, mit welchem unter Verknüpfung unterschiedlichster Verkehrsmodelle ein nahezu netzumfassendes, flächendeckendes Verkehrsinformationssystem aufbaubar ist, welches Daten für unterschiedlichste Informationszwecke liefert. Es können herkömmliche und bereits bekannte Modelle und Verfahren eingesetzt und kombiniert werden. Prognosen können ganglinienbasierte Prognosen an Meßstellen, modellgestützte Prognosen für Abschnitte und Maschen und Ergänzungen nicht meßbarer Effekte unter Verwendung künstlicher Intelligenz sein. Für die Berechnung von Mittelwerten werden übliche Formeln eingesetzt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
Figur 1
ein Flußdiagramm als Beispiel für ein Realisationsbeispiel für den ereignisorientierten Sendevorgang;
Figur 2
Diagramme, die die Darstellung der Verkehrsstärke über die Zeit zeigen, und
Figur 3
Diagramme, welche ebenfalls die Darstellung der Verkehrsstärke über die Zeit in weiteren Zeitintervallen zeigen.
An einem gegebenen Meßquerschnitt werden in der beschriebenen Weise die verschiedenen verkehrsbezogenen Werte ermittelt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 werden die Werte v,q fahrstreifenbezogen aggregiert. Parallel wird die Standardabweichung berechnet. In Abhängigkeit davon, ob bereits ein geglättetes v vorhanden ist oder nicht, erfolgt die exponentielle Glättung und die Bandbreitenprüfung für die Werte. Daraufhin erfolgt die Senden-/Nicht-senden-Entscheidung.
Die Figuren 2 und 3 zeigen insgesamt vier Diagramme von jeweils Sechs-Stunden-Intervallen, also die Verkehrsstärkewerte für einen ganzen Tag, und zwar jeweils in ungeglätteter, geglätteter sowie gesendeter Darstellung. Es lassen sich die verfahrensgemäßen Ergebnisse in Bezug auf wirtschaftliche Sendeentscheidungen erkennen.
Die Darstellungen zeigen, wie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren konkrete meßstellenbezogene Werte erfaßt beziehungsweise errechnet und gesendet werden. Alle erfaßten, errechneten und weiterverarbeiteten Daten und Ergebnisse stehen nunmehr zur Verfügung, um den Verkehrsteilnehmern entsprechende Verkehrsinformationen anzugeben. So lassen sich beispielsweise Reisezeiten für geplante Strecken oder unterschiedliche alternative Routen errechnen und darstellen. Auch lassen sich entsprechende Warnungen und Prognosen einschließlich der Prognosewahrscheinlichkeiten angeben.
Die beschriebenen Bespiele dienen der Erläuterung und sind nicht beschränkend.

Claims (18)

  1. Verfahren zur Ermittlung von auf Straßenstrecken, insbesondere Autobahnen, bezogene Verkehrsinformationen, wobei mittels ortsfester Detektoren lokale Erfassungsquerschnitte gebildet, verkehrsbezogene Meßwerte erfaßt, mittels lokaler Rechner vorverarbeitet und auf ein vorgegebenes Datenprotokoll normiert, aggregiert und per drahtloser Übermittlung an eine übergeordnete Datenverarbeitungsanlage übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels lokaler Rechner aggregierten Daten statistisch ausgewertet und geglättet, zu einem vorgegebenen Referenzwert in Bezug gesetzt und erst bei über- oder unterschreiten eines um den Referenzwert festgelegten Schwellwertbereiches übertragen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwert aus den Daten eines vorhergehenden Zeitintervalls bestimmt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertbereich variabel einstellbar ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur lokalen Vorverarbeitung der Daten deren Plausibilität anhand von Modellvergleichen überprüft wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur lokalen Vorverarbeitung der Meßwerte Mittelwertberechnungen durchgeführt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Übertragung ein Zeitintervall vorgegebener Länge gestartet wird, bei dessen Ende eine Übertragung stattfindet, wenn es nicht durch eine situationsbedingte Übertragung neu gestartet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwerte Fahrzeuggeschwindigkeit, Verkehrsstärke und Belegung erfaßt werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte fahrspurenbezogen erfaßt werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßwerte Fahrzeugtypunterscheidungswerte erfaßt werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenübertragungsrate zusätzlich in Abhängigkeit von Zustandscodes festgelegt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragungsraten benachbarter Erfassungsquerschnitte abgeglichen werden.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als übergeordnete Datenverarbeitungsanlage eine Zentrale für alle Erfassungsquerschnitte eines Netzes oder für mehrere übergeordnete Datenverarbeitungsanlagen zugeordnet wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer übergeordneten Datenverarbeitungsanlage streckenbezogene Verkehrsinformationen durch Verknüpfung der übertragenen Daten benachbarter Erfassungsquerschnitte errechnet werden.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten zur Routensuche ausgewertet werden.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten zur Ausgabe von Verkehrsleitungsinformationen ausgewertet werden.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten zur Abgabe von Verkehrsentwicklungsprognosen ausgewertet werden.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten zur Ausgabe von Reisezeitinformationen ausgewertet werden.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten zur Ausgabe von Stauinformationen ausgewertet werden.
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