EP0995180B1 - Verfahren und vorrichtung zur verkehrsabhängigen steuerung von lichtsignalanlagen - Google Patents

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EP0995180B1
EP0995180B1 EP98946224A EP98946224A EP0995180B1 EP 0995180 B1 EP0995180 B1 EP 0995180B1 EP 98946224 A EP98946224 A EP 98946224A EP 98946224 A EP98946224 A EP 98946224A EP 0995180 B1 EP0995180 B1 EP 0995180B1
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traffic
control
transmitted
light signal
control unit
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Reinhold Tannert
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Siemens AG
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/07—Controlling traffic signals
    • G08G1/081—Plural intersections under common control

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for traffic-dependent control of traffic lights according to the preamble of claim 1.
  • EP 0 296 426 is a data transmission system known for traffic signal systems, in which a central Traffic computer with several microprocessor-controlled control units is connected to traffic nodes, both a Data transmission from the traffic computer to the control unit as well a transmission of measurement data from the control unit to the traffic computer is possible. With this procedure it is only possible the recorded data in real time to the traffic computer transmitted so that a permanent data transmission is guaranteed have to be. A permanent data transfer of the measurement data of all control units for the traffic computer provides a number of data that is not in one in complex traffic systems reasonable timeframe can be edited. thats why such a system is not for the analysis of acceleration measures suitable.
  • Target areas for critical indicators such as waiting times of traffic flows, occupancy times of detectors or frequency of certain signal groups or phases Target state of the respective control unit defined.
  • Target ranges by specifying one or two limit values confined in one or two directions.
  • Unilaterally limited Target areas are, for example, for waiting times of buses in front of traffic lights by specifying a maximum waiting time to be given as a limit, while two-sided limited Target areas for the occupancy time, for example be defined by detectors.
  • the Occupancy time between a maximum value (permanent occupancy of the detector due to a jam) and a minimum value (Vehicles even get to the detector due to a traffic jam not just to the detector).
  • control center polls additional control units realize that in this case their detector data to the Send traffic calculator.
  • traffic calculator are based on the transmitted detector data and the assigned switching states of the traffic signal systems improved controls of the Light signal systems are set and sent to the corresponding control units transfer.
  • the method according to the invention advantageously uses the construction of existing traffic computer control unit systems.
  • existing control units can by installing additional control devices for the invention Procedures are used. It is from the already existing intelligence of the control units through already built-in microprocessors.
  • the method according to the invention is also suitable Use trend in road traffic technology, existing permanent connections between control units and traffic computers to be replaced by temporary, event-related connections.
  • a control device 1 is shown, which is in the generally located at a traffic junction and the switching states of traffic light systems 2 controls and detectors 3 evaluated data evaluated.
  • the control unit 1 is with a traffic computer 5 connected. They are generally several, similar or identical control units with one Traffic computer 5 connected. A traffic engineer in one Traffic control center thus has the option of a Evaluation computer 6 to query the data of the traffic computer 5.
  • Storage device 7 provided in the for a certain Time period (for example 8 hours) the detector data obtained as well as the assigned switching states of the traffic signal systems can be saved.
  • the storage unit is preferably 7 designed as a so-called circulation storage, the oldest stored detector data and switching states clears while the current detector data and Switching states are saved. This determines the storage capacity the storage device 7 the period for which a retrospective review of the events on Control unit 1 is guaranteed.
  • Induction loops for example, are used as detectors 3 or vehicle detectors based on infrared. These detectors 3 are able, among other things, to Traffic volume on a bus lane or travel times of buses to investigate.
  • a target state of the control device is already in the traffic planning 1 for the data determined by the detectors 3 been committed. For example, maximum values for the waiting time of a tram in front of a traffic light system or waiting times of a bus at the end of a bus lane defined and stored in control unit 1. Based on measured detector data is constantly checked whether the target state is still maintained. The waiting times are too long, a status message from control unit 1 is sent to the Transmit traffic computer 5 via a temporary connection, which also includes the detector data stored before this event and contains switching states.
  • an improved control for the control unit 1 is determined, which ensures the desired target state.
  • the transmitted older ones are also saved Detector data and switching states are taken into account in order Traffic calculator 5 the influences of changes to the control program to check. For example, a determined Cross-relationship between the length of green time at one second light signal system, which is far from the control unit is removed, and the waiting time of buses at the control unit 1 assigned light signal system 2 a control program stipulated by the backlog due to a changed green time before the second traffic light system is reduced, whereby the bus on the traffic light system assigned to the control unit is no longer hindered in his onward journey.
  • Programs to improve traffic control can then be sent to the individual control units 1 from the traffic computer 5 transferred.
  • the target state is also by transmitting new limit values from the traffic computer 5
  • Control unit 1 can be changed if the target state changes in Operation turns out not to be feasible.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Im innerstädtischen Bereich, in dem in hohem Maße Beschleunigungsmaßnahmen für den öffentlichen Personennahverkehr durchgeführt werden, steigt durch die mit dieser Aufgabenstellung verbundene Problematik die Komplexität verkehrsabhängiger Steuerungen stark an.
Wie in jedem komplexen System ist mit dieser Entwicklung auch der Wunsch der Kunden nach Möglichkeiten zur Analyse und Überwachung der Funktion einer solchen verkehrsabhängigen Steuerung stark angestiegen. Zusätzlich wird seit einiger Zeit für den Nachweis der Wirksamkeit von Beschleunigungsmaßnahmen ein konkreter Beleg gefordert. Dieser ist mit den heute im Feld vorhandenen Verkehrsrechnersystemen nicht erstellbar.
Aus EP 0 296 426 ist beispielsweise ein Datenübertragungssystem für Lichtsignalanlagen bekannt, bei dem ein zentraler Verkehrsrechner mit mehreren mikroprozessorgesteuerten Steuergeräten an Verkehrsknoten verbunden ist, wobei sowohl eine Datenübertragung vom Verkehrsrechner zum Steuergerät als auch eine Übertragung von Meßdaten vom Steuergerät zum Verkehrsrechner möglich ist. Bei diesem Verfahren ist es nur möglich, die aufgenommenen Daten in Echtzeit an den Verkehrsrechner zu übertragen, so daß eine permanente Datenübertragung gewährleistet sein muß. Eine permanente Datenübertragung der Meßdaten aller Steuergeräte zum Verkehrsrechner liefert eine Anzahl an Daten, die in komplexen Verkehrssystemen nicht in einem vernünftigen Zeitrahmen bearbeitet werden kann. Daher ist ein solches System nicht für die Analyse von Beschleunigungsmaßnahmen geeignet.
Die Analyse wurde daher bisher mit manuellem Aufwand, z.B. durch Beobachtung an einzelnen Knoten bzw. dem elektronischen "Mitschreiben" der Ereignisse an den Knoten und anschließendem manuellen Auswerten durchgeführt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, das eine Qualitätskontrolle bestehender Verkehrsplanungsmaßnahmen automatisiert durchführt, wobei bestehende Verkehrsrechner-Systemarchitekturen übernommen werden sollen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.
Bereits bei der Planung der verkehrsabhängigen Steuerungen wird durch Sollbereiche für kritische Indikatoren wie Wartezeiten von Verkehrsströmen, Belegungszeiten von Detektoren oder Häufigkeit von bestimmten Signalgruppen oder Phasen ein Sollzustand des jeweiligen Steuergerätes definiert. Dabei sind die Sollbereiche durch Angabe von einem oder zwei Grenzwerten in eine oder zwei Richtungen beschränkt. Einseitig beschränkte Sollbereiche sind beispielsweise für Wartezeiten von Bussen vor Lichtsignalanlagen durch Angabe einer Höchstwartezeit als Grenzwert anzugeben, während zweiseitig beschränkte Sollbereiche beispielsweise für die Belegungszeit von Detektoren definiert werden. Für den Sollzustand soll die Belegungszeit zwischen einem Höchstwert (permanente Belegung des Detektors durch einen Stau) und einem Minimalwert (Fahrzeuge gelangen aufgrund eines Staus vor dem Detektor gar nicht erst bis zum Detektor) liegen.
Darüber hinaus sind eine ganze Reihe weiterer Indikatoren denkbar, zum Beispiel Staumeldungen, Verkehrsmengen, Geschwindigkeiten im Knotenbereich. Im Steuergerät werden die Detektordaten permanent mit den bereits in der Planung vorgegebenen Grenzwerten verglichen und nur erkannte Abweichungen vom Sollzustand zum Verkehrsrechner gemeldet. Dadurch läßt sich der Datenverkehr zwischen Steuergerät und Verkehrsrechner in entscheidendem Umfang reduzieren.
In vorteilhafter Weise läßt sich bei koordinierten Steuergeräten durch die Zentrale eine Abfrage weiterer Steuergeräte realisieren, die in diesem Fall ihre Detektordaten an den Verkehrsrechner übermitteln. Im Verkehrsrechner werden anhand der übermittelten Detektordaten und der zugeordneten Schaltzustände der Lichtsignalanlagen verbesserte Steuerungen der Lichtsignalanlagen festgelegt und an die entsprechenden Steuergeräte übertragen. Durch iteratives Anwenden dieses Verfahrens wird während des Betriebs eine Optimierung der verkehrsabhängigen Steuerung erreicht.
Durch die Protokollierung der Abweichungen vom Sollzustand wird in vorteilhafter Weise auch ein Beleg für die Funktionsfähigkeit der verkehrsabhängigen Steuerung geliefert.
In vorteilhafter Weise nutzt das erfindungsgemäße Verfahren den Aufbau bestehender Verkehrsrechner-Steuergerätsysteme. Wie in Anspruch 6 beschrieben, können bestehende Steuergeräte durch Einbau von zusätzlichen Steuereinrichtungen für das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden. Dabei wird von der bereits bestehenden Intelligenz der Steuergeräte durch bereits eingebaute Mikroprozessoren Gebrauch gemacht.
Des weiteren ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet, den Trend in der Straßenverkehrstechnik zu nutzen, bestehende permanente Verbindungen zwischen Steuergeräten und Verkehrsrechner durch temporäre, ereignisbezogene Verbindungen zu ersetzen.
Anhand der einzigen Figur in der Zeichnung wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
In der Figur ist ein Steuergerät 1 dargestellt, das sich im allgemeinen an einem Verkehrsknoten befindet und die Schaltzustände von Lichtsignalanlagen 2 steuert sowie von Detektoren 3 ermittelte Daten auswertet. Das Steuergerät 1 ist mit einem Verkehrsrechner 5 verbunden. Dabei sind im allgemeinen mehrere, ähnlich oder gleich aufgebaute Steuergeräte mit einem Verkehrsrechner 5 verbunden. Ein Verkehrsingenieur in einer Verkehrsleitzentrale hat damit die Möglichkeit, über einen Auswerterechner 6 die Daten des Verkehrsrechners 5 abzufragen.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nun zusätzlich eine Speichereinrichtung 7 vorgesehen, in der für einen gewissen Zeitraum (zum Beispiel 8 Stunden) die angefallenen Detektordaten sowie die zugeordneten Schaltzustände der Lichtsignalanlagen abgespeichert werden. Vorzugsweise ist die Speichereinheit 7 als ein sogenannter Umlaufspeicher ausgeführt, der die ältesten eingespeicherten Detektordaten und Schaltzustände löscht, während die aktuellen Detektordaten und Schaltzustände gespeichert werden. Dabei bestimmt die Speicherkapazität der Speichereinrichtung 7 den Zeitraum, für den eine spätere rückschauende Betrachtung der Ereignisse am Steuergerät 1 gewährleist ist.
Als Detektoren 3 werden dabei beispielsweise Induktionsschleifen oder Fahrzeugdetektoren auf Infrarotbasis eingesetzt. Diese Detektoren 3 sind unter anderem in der Lage, die Verkehrsmenge auf einer Busspur oder Reisezeiten von Bussen zu ermitteln.
Bereits bei der Verkehrsplanung ist ein Sollzustand des Steuergerätes 1 für die von den Detektoren 3 ermittelten Daten festgeschrieben worden. Dabei werden beispielsweise Höchstwerte für die Wartezeit einer Straßenbahn vor einer Lichtsignalanlage oder Wartezeiten eines Busses am Ende einer Busspur definiert und im Steuergerät 1 gespeichert. Anhand der gemessenen Detektordaten wird ständig überprüft, ob der Sollzustand noch aufrechterhalten wird. Werden die Wartezeiten zu lang, so wird eine Zustandsmeldung des Steuergerätes 1 an den Verkehrsrechner 5 über eine temporäre Verbindung übertragen, die auch die zeitlich vor diesem Ereignis gespeicherten Detektordaten und Schaltzustände enthält.
Bei mehreren miteinander koordiniert betriebenen Steuergeräten 1 werden zusätzlich die Detektordaten und Daten über die zugehörigen Phasen der Lichtsignalanlagen 2 der koordiniert betriebenen Steuergeräte 1 an den Verkehrsrechner 5 übermittelt.
Aufgrund der übermittelten Daten wird im Verkehrsrechner 5 eine verbesserte Steuerung für das Steuergerät 1 ermittelt, die den gewünschten Sollzustand gewährleistet. Für die Ermittlung werden auch die übermittelten älteren abgespeicherten Detektordaten und Schaltzustände berücksichtigt, um im Verkehrsrechner 5 die Einflüsse von Änderungen am Steuerprogramm zu überprüfen. So wird beispielsweise aus einer ermittelten Querbeziehung zwischen der Länge der Grünzeit an einer zweiten Lichtsignalanlage, welche von dem Steuergerät weit entfernt ist, und der Wartezeit von Bussen an einer dem Steuergerät 1 zugeordneten Lichtsignalanlage 2 ein Steuerprogramm festgelegt, bei dem durch eine veränderte Grünzeit der Rückstau vor der zweiten Lichtsignalanlage reduziert wird, wodurch der Bus an der dem Steuergerät zugeordneten Lichtsignalanlage nicht mehr in seiner Weiterfahrt behindert wird.
Programme zur Verbesserung der verkehrsabhängigen Steuerung lassen sich dann an die einzelnen Steuergeräte 1 vom Verkehrsrechner 5 übertragen. Ebenfalls ist der Sollzustand durch Übertragen neuer Grenzwerte vom Verkehrsrechner 5 an das Steuergerät 1 veränderbar, falls sich der Sollzustand im Betrieb als nicht realisierbar herausstellt.
Durch iteratives Anwenden des Verfahrens wird ein bestehendes Verkehrssystem im Betrieb optimiert, um so die vom Kunden gewünschten Vorgaben, beispielsweise eine Priorisierung des Öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV), sicherzustellen.
Die für dieses Verfahren notwendigen Änderungen lassen sich problemlos in bestehende Verkehrssysteme integrieren.

Claims (5)

  1. Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen (3) mit mindestens einem lokalen Steuergerät (1) zum Steuern der Schaltzustände der Lichtsignalanlagen (2) und zur Datenerfassung von Detektoren (3) durch ein Steuerprogramm, wobei das Steuergerät (1) mit einem zentralen Verkehrsrechner (5) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Sollbereiche für zulässige Detektordaten zum Definieren eines Sollzustandes des Steuergeräts (1) angegeben und im Steuergerät (1) gespeichert werden,
    daß die aktuellen Detektordaten mit den zugeordneten Schaltzuständen der Lichtsignalanlagen im Steuergerät (1) erfaßt werden und innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls gespeichert bleiben,
    daß eine Zustandsmeldung an den Verkehrsrechner (5) übertragen wird, sofern die aktuellen Detektordaten außerhalb der Sollbereiche liegen,
    daß mit der übertragenen Zustandsmeldung im Verkehrsrechner (5) ein verbessertes Steuerprogramm festgelegt und an das Steuergerät (1) zur Ausführung übertragen wird.
  2. Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß mit der Zustandsmeldung die gespeicherten Detektordaten und die zugeordneten Schaltzustände der Lichtsignalanlagen (2) an den Verkehrsrechner (5) übertragen werden.
  3. Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das mindestens eine Steuergerät (1) mit zusätzlichen Steuergeräten koordiniert betrieben wird, die ebenfalls mit dem Verkehrsrechner (5) verbunden sind,
    daß vom Verkehrsrechner (5) nach der Zustandsmeldung die gespeicherten Detektordaten und die zugeordneten Schaltzustände der Lichtsignalanlagen der zusätzlichen Steuergeräte angefordert und von diesen an den Verkehrsrecher (5) übertragen werden
    und daß im Verkehrsrechner (5) mithilfe der übertragenen Detektordaten und Schaltzustände des mindestens einen Steuergerätes (1) und der zusätzlichen Steuergeräte ein'verbessertes Steuerprogramm festgelegt und an die betreffenden Steuergeräte (1) zur Ausführung übermittelt wird.
  4. Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß im Verkehrsrechner die übermittelten Zustandsmeldungen protokolliert werden.
  5. Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren solange wiederholt wird, bis das Steuergerät (1) keine Zustandsmeldungen mehr an den Verkehrsrechner (5) überträgt und damit seinen Sollzustand erreicht hat.
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