EP1110195B1 - Traffic surveillance method and vehicle flow control in a road network - Google Patents

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EP1110195B1
EP1110195B1 EP99941527A EP99941527A EP1110195B1 EP 1110195 B1 EP1110195 B1 EP 1110195B1 EP 99941527 A EP99941527 A EP 99941527A EP 99941527 A EP99941527 A EP 99941527A EP 1110195 B1 EP1110195 B1 EP 1110195B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
traffic
free
slow
states
moving
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99941527A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1110195A2 (en
Inventor
Boris Kerner
Hubert Rehborn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP1110195A2 publication Critical patent/EP1110195A2/en
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Publication of EP1110195B1 publication Critical patent/EP1110195B1/en
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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 monitoring the state of traffic in a road network after Preamble of claim 1 and a method for traffic-dependent Vehicle inflow control according to the generic term of claim 9.
  • the traffic condition is here for the respective monitoring point of the road traffic network up-to-date by attaching appropriate sensors detected, and / or the traffic condition there in advance predicts.
  • a corresponding is usually used for this designed traffic control computer, the measurement data and preferably also empirically determined traffic state expected values via the at the relevant monitoring point traffic condition to be expected at the relevant time evaluates.
  • the traffic condition information determined in this way can then be used for different purposes e.g. for travel time forecast, for dynamic route planning and traffic management interventions such as the control of the Vehicle inflow at access points to a respective section of the transport network, the term "control" being used here for the sake of simplicity in its further, besides actual Controls should also be understood in a comprehensive sense.
  • synchronized Traffic also known as slow-moving traffic or column traffic
  • the traffic volume i.e. the traffic flow
  • the traffic density however significantly higher and therefore the speed of the vehicles is significantly smaller than in free traffic, which is the travel time very much increased. Because of the higher traffic density overtaking maneuvers are hardly possible, which is why the vehicle speed in one place in the different lanes a multi-lane (express) road synchronized if all Lanes are on a route.
  • Vehicle inflow control also called inflow metering
  • inflow metering represents one of the possibilities with a recognized or predicted traffic disruption controlling in the traffic flow intervene and thereby prevent the occurrence of faults or at least to keep the consequences as low as possible, to minimize travel time loss and performance to maximize the streets.
  • inflow metering for Access to expressways. So there was often one in the United States simple strategy to use, the access roads when Easy to close traffic jams, but there were also procedures used where the sum of inflow and upstream Measurement compared to the downstream capacity of the Road was used as a criterion for restricting inflow, see L.E. Lipp, L.J. Corcoran, A.H.
  • the invention is a technical problem of providing a method for traffic condition monitoring at the beginning mentioned type and such a monitoring procedure vehicle flow control method using which the traffic condition, particularly with regard to phase transitions between free and synchronized traffic and / or reliably monitored with regard to congestion and if necessary predicted and high performance of each monitored traffic network section with relatively little effort can be accomplished in an advantageous manner.
  • the monitoring method according to claims 1, 2 and 6 enable a comparatively simple one reliable detection of the phase transitions from free to synchronized Traffic or vice versa from synchronized to free movement. It has been shown that this for these Conditions specified on the one hand a sufficient safe distinction between free and synchronized Traffic and on the other hand with measurement and calculation technology reasonable effort can be checked.
  • the used for this Measured variables such as the average speed, i.e. the middle Vehicle speed of the respective monitoring point passing in one or more lanes of the road Vehicles, and the flow of traffic, i.e. the number of per Units of time passing the surveillance point easy to detect by sensor. Under traffic flow here and furthermore always understood a flow of traffic per lane, i.e.
  • the first condition uses the knowledge that during the transition from free to synchronized traffic the average speed decreases relatively quickly.
  • the second condition the state of synchronized traffic from the congestion state distinguished, since in the latter the traffic flow is significantly lower than with synchronized traffic.
  • a traffic forecast i.e. a forecast the expected traffic condition in the road network or certain sections thereof, future Predicted phase transitions from free to synchronized traffic, the phase transitions currently recognized by such upstream thereof.
  • This advance recognition future states of synchronized traffic likely to improve the estimated estimate Travel times and the early initiation of suitable countermeasures use with which this expected column or even congestion through appropriate traffic management interventions can be counteracted.
  • the one used for the forecast Criterion also takes into account the case that feed and / or Departures between the location of the currently recognized and that of the predicted upstream synchronized Traffic condition.
  • a monitoring method further developed according to claim 4 becomes the duration of a phase transition that is currently recognized synchronized from free to synchronized traffic Traffic condition upstream from a feed or Departure predicted by special, suitable criteria.
  • there is also one under access To understand the narrowest point at which the number of lanes reduced.
  • Analogously allows a further developed according to claim 5 Surveillance procedure a forecast of the spatial extent based on such an induced synchronized traffic state corresponding criteria.
  • the monitoring method according to claim 7 represents a further development of the mentioned publication DE 196 47 127 A1 described method and allows a comparative reliable forecast of the development of a currently created, detected or future, forecast congestion.
  • This traffic jam development forecast can then e.g. taken into account in a travel time forecast become. It turns out that with this method the Traffic jam start and traffic jam end and consequently the traffic jam condition overall relatively reliably predicted in their development can be.
  • this congestion development forecast can according to claim 8, the speed values of the upstream and / or the downstream congestion front from existing ones Traffic condition data predicted for a future period if there is no more up-to-date traffic status data in this period can be won. So then are appropriate also the future positions of the upstream and / or downstream stowage front can be determined.
  • the inflow control method uses the detection of phase transitions between free and synchronized Traffic through traffic condition monitoring, e.g. in particular monitoring according to claims 1 to 8, for the corresponding Control of the inflow of vehicles at a respective Inflow point, where there is the inflow depending on these phase transitions is controlled, a distinction being made between the three types of traffic status: free traffic, synchronized traffic and traffic jam. Detected by this use Phase transitions from free to synchronized traffic as The flow of traffic in the Optimize the road network without the need for frequent tax interventions are required in the flow of traffic. This minor Frequency of tax interventions in the traffic inflow advantageously lasts also their effects on the secondary transport network sections, of which the inflow is small. All in all thus ensures the inflow control method according to the invention under the given conditions a constantly growing traffic volume an optimum of performance of the transport network, especially on expressway sections hereof.
  • the inflow is restricted when a phase transition from free to synchronized traffic at one of the inflow points the closest monitoring point downstream and / or upstream is set.
  • a flow control method further developed according to claim 11 is the one previously synchronized when transitioning to Traffic activated inflow restriction then lifted again, when a phase transition to free traffic at the upstream and / or the nearest monitoring point downstream will, i.e. that the previously recognized synchronized Traffic has dissolved again into free traffic.
  • inflow control can provide maximum road performance with the shortest possible travel times can be achieved, with relatively little intervention in the flowing Traffic can be made in the form of inflow restrictions.
  • FIG. 1 shows an example of a three-lane motorway section AF between an upstream interchange AK1 and a downstream interchange AK2.
  • Ten measuring points M 1 to M 10 in the form of respective induction loop detectors with measuring point distances between 500 m and 1200 m are provided over the motorway section AF.
  • the measuring points M 1 to M 10 deliver traffic measurement data in the form of the average vehicle speed and the traffic flow individually for each of the three lanes to a conventional traffic control center, not shown, which is equipped with a mainframe for traffic monitoring and traffic management.
  • each lane can be evaluated individually, or values of speed and traffic flow, ie traffic intensity, averaged over all lanes are used.
  • the data relevant to traffic conditions can also be used, for example from traffic measurements using infrared detectors or video cameras, from sample vehicle data, ie so-called floating car data, or from measurements of the degree of occupancy or the vehicle distance.
  • the data can also be obtained from a full-line forecast.
  • FIG. 2 shows, by way of example, an area of the motorway section of FIG. 1 which contains an access Z, the measuring or monitoring point M i + 1 closest to this access Z downstream and the measuring or monitoring point M closest to it upstream i are reproduced.
  • Appropriate inflow control means for example in the form of a controllable barrier or light signal system, are provided at the entrance Z, by means of which the inflow q e on vehicles entering the highway section via the entrance Z can be controlled depending on the traffic condition.
  • the inflow control means have a data exchange connection with the traffic control center.
  • the inflow q e is limited, ie reduced sufficiently, if a phase transition from free traffic to synchronized traffic is detected in the adjacent freeway section, be it currently or as a traffic condition expected in the future by means of a traffic forecast. As soon as the resolution of the synchronized traffic, ie a phase transition to free traffic, is determined again later, the inflow restriction is lifted again.
  • the condition monitoring process includes the following Activities. For all measuring points or general monitoring points, which are the "support points" for the evaluation of the Traffic condition measurement data and, if necessary, for the forecast display future traffic conditions using the traffic control computer, with any conventional acquisition method the average speed and traffic values as well as their temporal changes for the lanes individually or as a whole determined or forecast and evaluated.
  • This evaluation includes, among other, conventional and therefore, measures that are of no further interest here, whether there is an Phase transition between free and synchronized traffic occurs.
  • the creation can also various traffic state forecasts can be provided, e.g.
  • a Forecast about the further development of the traffic flow a recognized phase transition, a prognosis about phase transitions, that of a detected phase transition upstream the same can be induced, a prognosis about congestion and / or a forecast of the further development of the synchronized Traffic through current measurements in the main direction of travel, by predicting the result of the inflow control and / or by a prognosis of the inflow.
  • the curve prognosis is to be understood here which are based on empirical data on the location in question Time of the traffic condition likely to be expected based.
  • the positions x l and / or x r of the upstream or downstream accumulation flank of the current or future congestion detected by measurement technology or by forecast are predicted according to the following relationships:
  • q out and w max mean the flow or the average vehicle speed of the traffic at the relevant downstream monitoring point behind the traffic jam and q 0 and w 0 mean the flow and the average vehicle speed of traffic at the corresponding upstream monitoring point before the traffic jam.
  • the time t 0 is the time at which the upstream congestion flank of a traffic jam is recognized or predicted at a certain location by any measurement or forecasting method, while t 1 denotes the time at which at any location by any measurement or forecasting method the downstream side of the traffic jam is recognized or predicted.
  • the traffic density values ⁇ min , ⁇ max and ⁇ 0 must be replaced by the corresponding occupancy degree values B min , B max and B 0, respectively, scaled by a factor ⁇ .
  • all values of the integrant ie q min , q out , q 0 , ⁇ max , ⁇ min and ⁇ 0 , are preferably determined by any conventional curve prognosis. Otherwise, the procedure is carried out in accordance with the method disclosed in DE 196 47 127 A1, to which reference can be made for further details.
  • the speed v gr of the downstream traffic flank can also be determined and used as the characteristic empirical value of any street.
  • the speed values v gr , v gl of the downstream or upstream accumulation flank can also be determined directly using a curve method.
  • the following procedure can be used to reliably determine a phase transition from free to synchronized traffic.
  • the two speed conditions take into account the fact that a comparatively rapid drop in the average speed occurs precisely at this phase transition.
  • the traffic flow condition the synchronized traffic is differentiated on the one hand from the congestion state and on the other hand from states free traffic with less traffic flow.
  • the traffic flow q t2 is recorded at time t2 and checked whether it is greater than a predetermined flow threshold value q G.
  • the difference dq t1, t2 q t2 -q t1 of the traffic strength values q t1 , q t2 at the two measurement cycle times t1, t2 in series and then the quotient dv t1, t2 / dq t1, t2 Difference dv t1, t2 of the average speeds divided by the difference dq t1, t2 of the associated traffic flows. It is then checked whether the quotient dv t1, t2 / dq t1, t2 exceeds a predefinable threshold value. This condition on the quotient formed replaces the speed threshold condition of the method given above.
  • phase transition occurs in any of the above ways from free to synchronized traffic on a particular one Monitoring point is recognized at a certain time, it is also preferably provided to carry out a forecast, whether through the detected phase transition that has occurred a corresponding phase transition upstream thereof is induced later. This is then assumed if at the current time when the phase transition found at the relevant monitoring point traffic flow is found to be smaller than at one of them upstream. Because in this case is the inflow of vehicles to the location of the synchronized formed Traffic higher than the vehicle outflow, so that the zone with synchronized traffic in upstream Direction spreads. Strictly speaking, the above criterion applies in the event that there is between the two bodies concerned there are no entrances and exits.
  • this case can be caused by a simple modification of this criterion is taken into account at which the traffic flow at the location of the current phase transition reduced by possible inflows at driveways or possible outflows on departures is increased.
  • the criterion is therefore that the traffic flow at the location of the current phase transition is smaller than the sum of the traffic flow on the upstream point plus the difference of any additional and drains between the two places.
  • a forecast can be made about duration and / or spatial expansion of a synchronized traffic condition after detection of a corresponding phase transition from free to synchronized traffic upstream from one Entry or departure will be made if the above conditions for an induced upstream phase transition from the free for synchronized traffic.
  • Access is also to be understood as narrow points at which the number of lanes decreases. For the forecast over the duration of this permanent synchronized traffic assumed that this continues as long as the flow of traffic continues the access exceeds a certain, predeterminable value or the speed of the vehicles in the descent is lower as a certain, predeterminable value and moreover as second condition is the flow of traffic upstream on the Main lane exceeds a certain, specifiable value.
  • the downstream limit of the ongoing synchronized traffic condition with the respective access or Departure remains or is at the place where a Phase transition from synchronized to free traffic recognized and the upstream limit of it results from that either the above conditions for one induced upstream phase transition from free to synchronized traffic is no longer met or a broader Traffic jam occurs, the further course of which then with the mentioned Congestion development forecast can be followed up.
  • the downstream limit of the congestion determines the upstream limit of the predicted synchronized Traffic condition.
  • phase transitions between free and synchronized traffic explained above is now used in a vehicle inflow control method to regulate the inflow of vehicles depending on the occurrence of these phase transitions.
  • the various possibilities of this inflow control are described below using the example of FIG. 2.
  • the monitoring point M i + 1 which is closest to the respective inflow point Z downstream is monitored for the occurrence of such phase transitions.
  • the traffic control computer detects free traffic here, it keeps the inflow control means 1 of the access Z inactive, ie vehicles can enter from there without restriction.
  • the master computer detects a phase transition from free to synchronized traffic at the downstream monitoring point M i + 1 , it activates the inflow control means 1 and thereby limits the vehicle inflow q e via the access Z to a predeterminable amount, which can preferably be variably specified depending on the situation, For example, depending on the number of lanes on the main route and / or on measured or forecast values for the flow of traffic on the main route upstream of the resulting synchronized traffic.
  • a complete closing of the access Z in the periods of synchronized traffic can also be provided.
  • the master computer determines on the basis of the average speed values at the monitoring point M i + 1 in question that there has been a reverse phase transition from synchronized to free traffic, that is to say that the synchronous traffic has dissolved into free traffic, it lifts by appropriately controlling the inflow control means 1 the access restriction again.
  • a second variant consists in an analogous manner to the above first variant approach, which only differs from this that, instead of the entry Z is downstream of the nearest monitoring point M i + 1, the upstream closest monitoring point M i used, the traffic control means detects the occurrence of of phase transitions from free to synchronized traffic and vice versa at this upstream point M i . If there is free traffic, there is no restriction of the inflow via the access Z, while during a transition to synchronized traffic the inflow control means 1 restrict this inflow q e depending on the situation.
  • the occurrence of phase transitions between free and synchronized traffic is monitored both at the upstream monitoring point M i and at the downstream monitoring point M i + 1 of the respective access Z.
  • a restriction of the inflow q e via the access Z is then triggered in one of these two variants at the point in time at which an occurring phase transition from free to synchronized traffic is ascertained at the monitoring point M i upstream of the access Z.
  • the inflow restriction is then lifted again at the point at which the reverse phase transition from synchronous to free traffic is determined at the monitoring point M i + 1 closest to the entrance Z, for example by the mean speed there exceeding a predefinable threshold value.
  • Flow control method depending on occurring Phase transitions between free and synchronized Traffic enables high performance accordingly monitored and inflow-controlled roads, reduced travel times and reliable traffic forecasts, even by large Traffic volume as long as possible the state of free traffic is maintained and optionally a prediction about the development of synchronized traffic or an emerging one Traffic jams.
  • the method according to the invention is the lifespan of the states of synchronized traffic minimized by the flow restricting control intervention.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung des Verkehrszustands in einem Straßenverkehrsnetz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur verkehrszustandsabhängigen Fahrzeugzuflußsteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The invention relates to a method for monitoring the state of traffic in a road network after Preamble of claim 1 and a method for traffic-dependent Vehicle inflow control according to the generic term of claim 9.

Verfahren dieser Art sind auf dem Gebiet der Verkehrsleittechnik verschiedentlich bekannt. Der Verkehrszustand wird hierbei für die jeweilige Überwachungsstelle des Straßenverkehrsnetzes durch Anbringen entsprechender Sensorik meßtechnisch aktuell erfaßt, und/oder es wird der dortige Verkehrszustand im voraus prognostiziert. Hierzu dient üblicherweise ein entsprechend ausgelegter Verkehrsleitrechner, der die Meßdaten und vorzugsweise auch empirisch ermittelte Verkehrszustands-Erwartungswerte über den an der betreffenden Überwachungstelle zum betreffenden Zeitpunkt zu erwartenden Verkehrszustand geeignet auswertet. Die solchermaßen ermittelten Verkehrszustandsinformationen können dann für verschiedene Zwecke verwendet werden, z.B. zur Reisezeitprognose, zur dynamischen Routenplanung und zu verkehrsleitenden Eingriffen, wie die Steuerung des Fahrzeugzuflusses an Zufahrten zu einem jeweiligen Abschnitt des Verkehrsnetzes, wobei der Begriff "Steuerung" vorliegend der Einfachkeit halber in seinem weiteren, neben eigentlichen Steuerungen auch Regelungen umfassenden Sinne zu verstehen ist.Methods of this type are in the field of traffic control technology known variously. The traffic condition is here for the respective monitoring point of the road traffic network up-to-date by attaching appropriate sensors detected, and / or the traffic condition there in advance predicts. A corresponding is usually used for this designed traffic control computer, the measurement data and preferably also empirically determined traffic state expected values via the at the relevant monitoring point traffic condition to be expected at the relevant time evaluates. The traffic condition information determined in this way can then be used for different purposes e.g. for travel time forecast, for dynamic route planning and traffic management interventions such as the control of the Vehicle inflow at access points to a respective section of the transport network, the term "control" being used here for the sake of simplicity in its further, besides actual Controls should also be understood in a comprehensive sense.

Untersuchungen haben gezeigt, daß sich die Verkehrszustände in Straßenverkehrsnetzen in drei wesentlich verschiedene Zustandsarten einteilen lassen, und zwar in den Zustand freien Verkehrs, den Zustand synchronisierten Verkehrs und den Stauzustand, siehe B.S. Kerner und H. Rehborn, Experimental features and characteristics of traffic jams, Phys. Rev. E, Band 53, Seite 1297, 1996 sowie B.S. Kerner und H. Rehborn, Experimental properties of complexity in traffic flow, Phys. Rev. E, Band 53, Seite R4275, 1996. Unter freiem Verkehr wird dabei der Zustand verstanden, bei dem jeder Verkehrsteilnehmer seine Geschwindigkeit frei wählen kann und beliebige Überholmanöver möglich sind. Der Stauzustand bedeutet einen Fahrzeugstillstand bei maximaler Verkehrsdichte auf der Straße. Synchronisierter Verkehr, auch zähfließender Verkehr oder Kolonnenverkehr genannt, stellt einen zwischen freiem Verkehr und dem Stauzustand liegenden Verkehrszustand dar, bei dem die Verkehrsstärke, d.h der Verkehrsfluß, relativ groß sein kann, die Verkehrsdichte jedoch deutlich höher und damit die Geschwindigkeit der Fahrzeuge deutlich kleiner ist als im freien Verkehr, was die Reisezeit sehr stark erhöht. Aufgrund der höheren Verkehrsdichte sind kaum noch Überholmanöver möglich, weshalb sich die Fahrzeuggeschwindigkeit an einem Ort auf den verschiedenen Fahrspuren einer mehrspurigen (Schnell-)Straße synchronisiert, wenn alle Fahrspuren auf einer Fahrtroute liegen.Studies have shown that the traffic conditions in Road networks in three essentially different types of states have it divided into the state of free traffic, the state of synchronized traffic and the congestion, see B.S. Kerner and H. Rehborn, Experimental features and characteristics of traffic jams, Phys. Rev. E, volume 53, Page 1297, 1996 and B.S. Kerner and H. Rehborn, Experimental properties of complexity in traffic flow, Phys. Rev. E, volume 53, page R4275, 1996. The condition is under free circulation understood, in which each road user his speed can choose freely and any overtaking maneuvers possible are. The traffic jam means that the vehicle is at a standstill at maximum traffic density on the street. synchronized Traffic, also known as slow-moving traffic or column traffic, puts you between free traffic and traffic jam lying traffic condition, in which the traffic volume, i.e. the traffic flow, can be relatively large, the traffic density however significantly higher and therefore the speed of the vehicles is significantly smaller than in free traffic, which is the travel time very much increased. Because of the higher traffic density overtaking maneuvers are hardly possible, which is why the vehicle speed in one place in the different lanes a multi-lane (express) road synchronized if all Lanes are on a route.

Zur Erkennung des Stauzustands gibt es bereits zahlreiche Verfahren, bei denen die lokal gemessenen Verkehrsdaten entsprechend analysiert werden, unter Einschluß einer Störfallerkennung und -analyse. Es sei hierzu auf die Offenlegungsschrift DE 196 47 127 A1 und die dort genannte Literatur verwiesen.There are already numerous methods for detecting the congestion, where the locally measured traffic data accordingly are analyzed, including accident detection and analysis. For this purpose, refer to the published patent application DE 196 47 127 A1 and the literature mentioned there.

Die Fahrzeugzuflußsteuerung, auch Zuflußdosierung genannt, stellt eine der Möglichkeiten dar, bei einer erkannten oder prognostizierten Verkehrsstörung steuernd in den Verkehrsfluß einzugreifen und dadurch das Auftreten von Störungen zu verhindern oder jedenfalls deren Folgen so gering wie möglich zu halten, um Reisezeitverluste zu minimieren und die Leistungsfähigkeit der Straßen zu maximieren. Hierzu existieren bereits zahlreiche unterschiedliche Verfahren zur Zuflußdosierung für Zufahrten von Schnellstraßen. So kam in den USA häufig eine einfache Strategie zum Einsatz, die Zufahrten bei Auftreten von Staus einfach zu schließen, es kamen dort jedoch auch Verfahren zum Einsatz, bei denen die Summe aus Zufluß und stromaufwärtiger Messung im Vergleich zur stromabwärtigen Kapazität der Straße als Kriterium zur Zuflußbeschränkung herangezogen wurde, siehe L.E. Lipp, L.J. Corcoran, A.H. Hickman, Benefits of central computer control for Denver ramp-metering system, Transportation Res. Board Nr. 1320, Washington D.C., 1991 und N.L. Nihan, M.G.H. Bell, A predictive algorithm for real-time ramp control system, ITE Journal, 6/1992. In Großbritannien wurde ein vielschichtiger Algorithmus zur Zuflußregelung eingesetzt, bei dem eine Kontrolle der Straßenkapazitäten durchgeführt wurde und eine Zuflußregelung bei zu kleinen Geschwindigkeiten erfolgte, wobei Verkehrsstärkewellen in ihrem räumlich-zeitlichen Verlauf verfolgt und die Warteschlangenlänge gestauter Fahrzeuge herangezogen wurde, siehe D. Owens, M.J. Schofield, Access control on the M6 motorway: evaluation of Britain's first ramp-metering scheme, Traffic Engineering + Control, Seite 616, 1988. In den Niederlanden wurde ein Konzept der Einzeldosierung bei Fahrzeugumlaufzeiten zwischen 4,5 Sekunden und 12 Sekunden mit dem letztgenannten als maximal möglichem Wert verfolgt, was einer Dosierung zwischen 300 Fahrzeugen/h und 800 Fahrzeugen/h entspricht, siehe H. Bujin, F. Midelham, Ramp metering control in the Netherlands, Road Traffic Control 5/1990 und Projektbericht DRIVE I Project V 1035 CHRISTIANE - Isolated Ramp Metering: Real Life Study in The Netherlands, Deliverable 7a, März 1991 des EU-Projekts CHRISTIANE. In Frankreich wurde innerhalb des EU-Projekts CHRISTIANE und anschließend bei Feldversuchen in Deutschland der ALINEA-Algorithmus entwickelt und eingesetzt, in Deutschland in einer Modifikation mit der Verkehrsstärke statt des Belegungsgrades, siehe den Projektbericht DRIVE I Project V 1035 CHRISTIANE - Isolated Ramp Metering: Real Life Study in France and Software Prototypes, Deliverable 7b, 10/1991 und P. Stöveken, Verfahren zur Steuerung des Verkehrsablaufs auf Stadtautobahnen mittels Geschwindigkeits- und Zuflußregelung, Straßenverkehrstechnik, 6/1992. Vehicle inflow control, also called inflow metering, represents one of the possibilities with a recognized or predicted traffic disruption controlling in the traffic flow intervene and thereby prevent the occurrence of faults or at least to keep the consequences as low as possible, to minimize travel time loss and performance to maximize the streets. There are already numerous in this regard different processes for inflow metering for Access to expressways. So there was often one in the United States simple strategy to use, the access roads when Easy to close traffic jams, but there were also procedures used where the sum of inflow and upstream Measurement compared to the downstream capacity of the Road was used as a criterion for restricting inflow, see L.E. Lipp, L.J. Corcoran, A.H. Hickman, Benefits of Central computer control for Denver ramp-metering system, transportation Res.Board No. 1320, Washington D.C., 1991 and N.L. Nihan, M.G.H. Bell, A predictive algorithm for real-time ramp control system, ITE Journal, 6/1992. In the UK was a multilayered algorithm for inflow control used at a road capacity check was carried out and an inflow control was carried out at too low speeds, where traffic intensity waves in their spatial-temporal Tracked history and queue length of jammed vehicles was used, see D. Owens, M.J. Schofield, Access control on the M6 motorway: evaluation of Britain's first ramp-metering scheme, Traffic Engineering + Control, page 616, 1988. In the Netherlands there was a single dose concept with vehicle turnaround times between 4.5 seconds and 12 seconds with the latter as the maximum possible value, what a dosage between 300 vehicles / h and 800 vehicles / h see H. Bujin, F. Midelham, Ramp metering control in the Netherlands, Road Traffic Control 5/1990 and project report DRIVE I Project V 1035 CHRISTIANE - Isolated Ramp Metering: Real Life Study in The Netherlands, Deliverable 7a, March 1991 of the EU project CHRISTIANE. In France was inside of the EU project CHRISTIANE and then in field trials the ALINEA algorithm was developed and used in Germany, in Germany in a modification with the traffic volume instead of the degree of occupancy, see the project report DRIVE I Project V 1035 CHRISTIANE - Isolated Ramp Metering: Real Life Study in France and Software Prototypes, Deliverable 7b, 10/1991 and P. Stöveken, method for controlling the flow of traffic on city highways using speed and Inflow control, road traffic technology, 6/1992.

Zur Erhaltung einer möglichst hohen Leistungsfähigkeit der Straße ist nicht nur der Stauzustand, sondern auch der Zustand synchronisierten Verkehrs von großer Bedeutung. Die Reisezeiten sind bei synchronisiertem Verkehr im Vergleich zum freien Verkehr deutlich erhöht, was schon an sich und zudem für damit zusammenhängende Anwendungen, z.B. Telematikanwendungen, unerwünscht ist. Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren, mit dem der Zustand synchronisierten Verkehrs zuverlässig erkannt und insbesondere von demjenigen des freien Verkehrs unterschieden werden kann, um diese Information dann geeignet nutzen zu können, insbesondere auch für eine die Leistungsfähigkeit der Straße bestmöglich ausnutzende Zuflußdosierung und/oder zur Kurzzeitprognose von Reisezeiten.To maintain the highest possible performance of the Road is not only the state of congestion, but also the state synchronized traffic of great importance. The travel times are with synchronized traffic compared to free traffic significantly increased, which in itself and also for related Applications, e.g. Telematics applications, undesirable is. There is therefore a need for a method with the state of synchronized traffic reliably recognized and especially distinguished from that of free movement can then be used appropriately can, especially for the performance of Road best possible inflow metering and / or to Short-term forecast of travel times.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens zur Verkehrszustandsüberwachung der eingangs genannten Art sowie eines ein solches Überwachungsverfahren nutzenden Fahrzeugzuflußsteuerungsverfahrens zugrunde, mit denen der Verkehrszustand insbesondere hinsichtlich Phasenübergängen zwischen freiem und synchronisiertem Verkehr und/oder hinsichtlich Stauzuständen zuverlässig überwacht und bei Bedarf vorausgeschätzt und eine hohe Leistungsfähigkeit des jeweils überwachten Verkehrsnetzabschnittes mit relativ geringem Aufwand in vorteilhafter Weise bewerkstelligt werden kann.The invention is a technical problem of providing a method for traffic condition monitoring at the beginning mentioned type and such a monitoring procedure vehicle flow control method using which the traffic condition, particularly with regard to phase transitions between free and synchronized traffic and / or reliably monitored with regard to congestion and if necessary predicted and high performance of each monitored traffic network section with relatively little effort can be accomplished in an advantageous manner.

Dieses Problem wird durch die Bereitstellung eines Verkehrszustandsüberwachungsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 2, 6 oder 7 sowie eines Fahrzeugzuflußsteuerungsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.This problem is addressed by the provision of a traffic condition monitoring procedure with the features of claim 1, 2, 6 or 7 and a vehicle inflow control method with solved the features of claim 9.

Die Überwachungsverfahren gemäß den Ansprüchen 1, 2 und 6 ermöglichen mit relativ einfachen Mitteln eine vergleichsweise zuverlässige Erkennung der Phasenübergänge vom freien zum synchronisierten Verkehr bzw. umgekehrt vom synchronisierten zum freien Verkehr. Es hat sich gezeigt, daß die hierfür in diesen Ansprüchen angegebenen Bedingungen einerseits eine ausreichend sichere Unterscheidung zwischen freiem und synchronisiertem Verkehr ergeben und andererseits meß- und rechentechnisch mit vertretbarem Aufwand überprüfbar sind. Die hierzu verwendeten Meßgrößen, wie die mittlere Geschwindigkeit, d.h. die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit der die jeweilige Überwachungsstelle auf einer oder mehreren Fahrspuren der Straße passierenden Fahrzeuge, und der Verkehrsfluß, d.h. die Anzahl der pro Zeiteinheit die Überwachungsstelle passierenden Fahrzeuge, sind sensorisch einfach zu erfassen. Unter Verkehrsfluß wird hier und im weiteren immer ein Verkehrsfluß pro Fahrspur verstanden, d.h. entweder für jede Fahrspur oder gemittelt über alle Fahrspuren einer Richtungsfahrbahn. Entsprechend werden Zu- bzw. Abflüsse immer auf die jeweilige Anzahl n der Fahrspuren bezogen, d.h. durch n geteilt. Die große Bedeutung gerade des Phasenübergangs vom freien zum synchronisierten Verkehr für die Gewährleistung der maximal möglichen Leistungsfähigkeit der Straße und zur Verkehrsprognose liegt vor allem auch darin, daß bei synchronisiertem Verkehr der Durchsatz an Fahrzeugen trotz der sehr stark erhöhten Reisezeit nahezu demjenigen bei freiem Verkehr gleichen kann. Die Erkennung des Phasenübergangs zum synchronisierten Verkehr sowie die Auflösung desselben und Rückkehr zum Zustand freien Verkehrs ermöglicht, daß bei auftretendem synchronisiertem Verkehr rechtzeitig geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden können. Diese Phasenübergänge können sowohl für den aktuellen Zeitpunkt als auch bei Bedarf darüber hinaus im Rahmen einer Prognose über den zukünftigen Verkehrszustand als ein zu erwartender Phasenübergang ermittelt werden.The monitoring method according to claims 1, 2 and 6 enable a comparatively simple one reliable detection of the phase transitions from free to synchronized Traffic or vice versa from synchronized to free movement. It has been shown that this for these Conditions specified on the one hand a sufficient safe distinction between free and synchronized Traffic and on the other hand with measurement and calculation technology reasonable effort can be checked. The used for this Measured variables such as the average speed, i.e. the middle Vehicle speed of the respective monitoring point passing in one or more lanes of the road Vehicles, and the flow of traffic, i.e. the number of per Units of time passing the surveillance point easy to detect by sensor. Under traffic flow here and furthermore always understood a flow of traffic per lane, i.e. either for each lane or averaged over all lanes a directional lane. Accordingly, Outflows always related to the respective number n of lanes, i.e. divided by n. The great importance of the phase transition from free to synchronized traffic for the Ensuring the maximum possible performance of the Road and traffic forecast is mainly because with synchronized traffic, the throughput of vehicles despite the very much increased travel time almost that of free Traffic can resemble. The detection of the phase transition to synchronized traffic and the dissolution of the same and Returning to the state of free traffic allows that when it occurs Suitable countermeasures in good time for synchronized traffic can be taken. These phase transitions can both for the current time and above if necessary as part of a forecast of the future traffic situation can be determined as an expected phase transition.

Beim Verfahren nach Anspruch 1 werden zur Erkennung eines Phasenübergangs auf synchronisierten Verkehr speziell die mittlere Geschwindigkeit und der Verkehrsfluß daraufhin geprüft, ob die mittlere Geschwindigkeit stärker als vorgegeben abnimmt und der Verkehrsfluß über einem vorgebbaren Flußschwellwert liegt. Die erstgenannte Bedingung nutzt die Erkenntnis, daß beim Übergang von freiem zu synchronisiertem Verkehr die mittlere Geschwindigkeit verhältnismäßig rasch abnimmt. Mit der zweiten Bedingung wird der Zustand synchronisierten Verkehrs vom Stauzustand unterschieden, da in letzterem der Verkehrsfluß deutlich niedriger als bei synchronisiertem Verkehr ist.In the method according to claim 1 are used to detect a phase transition on synchronized traffic especially the middle one Speed and the flow of traffic then checked whether the average speed decreases more than specified and the Traffic flow is above a predeterminable flow threshold. The the first condition uses the knowledge that during the transition from free to synchronized traffic the average speed decreases relatively quickly. With the second condition the state of synchronized traffic from the congestion state distinguished, since in the latter the traffic flow is significantly lower than with synchronized traffic.

Beim Verfahren nach Anspruch 2 werden zur Erkennung des Phasenübergangs auf synchronisierten Verkehr speziell die Bedingungen abgefragt, ob erstens die mittlere Geschwindigkeit abnimmt, ob zweitens der Verkehrsfluß über einem vorgebbaren Flußschwellwert liegt und ob drittens der Quotient aus der Änderung der mittleren Geschwindigkeit dividiert durch die Verkehrsflußänderung betraglich einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Die letztgenannte Bedingung nutzt die Erkenntnis aus, daß beim Übergang vom freien zum synchronisierten Verkehr die mittlere Geschwindigkeit verhältnismäßig rasch und deutlich abnimmt, während der Verkehrsfluß keine so starke Änderung zeigt.In the method according to claim 2 are used to detect the phase transition on synchronized traffic specifically the conditions asked whether, firstly, the average speed decreases, whether secondly, the flow of traffic above a predeterminable flow threshold and whether, thirdly, the quotient from the change in average speed divided by the traffic flow change amount exceeds a predeterminable threshold. The latter condition takes advantage of the knowledge that the Transition from free to synchronized traffic the middle one Speed decreases relatively quickly and significantly, while the flow of traffic shows no such big change.

Bei einem nach Anspruch 3 weitergebildeten Überwachungsverfahren werden im Rahmen einer Verkehrsprognose, d.h. einer Vorausberechnung des zu erwartenden Verkehrszustands in dem Straßenverkehrsnetz bzw. bestimmten Abschnitten hiervon, zukünftige Phasenübergänge vom freien auf den synchronisierten Verkehr vorausgeschätzt, die durch aktuell erkannte derartige Phasenübergänge stromaufwärts hiervon induziert werden. Diese Vorauserkennung zukünftiger Zustände synchronisierten Verkehrs läßt sich vorteilhaft zur verbesserten Schätzung voraussichtlicher Reisezeiten und zur frühzeitigen Einleitung geeigneter Gegenmaßnahmen nutzen, mit denen dieser zu erwartenden Kolonnen- oder gar Staubildung durch entsprechende verkehrsleitende Eingriffe entgegengewirkt werden kann. Das zur Prognose herangezogene Kriterium berücksichtigt auch den Fall, daß Zu- und/oder Abfahrten zwischen der Stelle des aktuell erkannten und derjenigen des prognostizierten stromaufwärtigen synchronisierten Verkehrszustands liegen.In a monitoring method further developed according to claim 3 are part of a traffic forecast, i.e. a forecast the expected traffic condition in the road network or certain sections thereof, future Predicted phase transitions from free to synchronized traffic, the phase transitions currently recognized by such upstream thereof. This advance recognition future states of synchronized traffic likely to improve the estimated estimate Travel times and the early initiation of suitable countermeasures use with which this expected column or even congestion through appropriate traffic management interventions can be counteracted. The one used for the forecast Criterion also takes into account the case that feed and / or Departures between the location of the currently recognized and that of the predicted upstream synchronized Traffic condition.

Bei einem nach Anspruch 4 weitergebildeten Überwachungsverfahren wird die Dauer eines durch einen aktuell erkannten Phasenübergang vom freien zum synchronisierten Verkehr induzierten synchronisierten Verkehrszustands stromaufwärts von einer Zu- oder Abfahrt durch spezielle, geeignete Kriterien vorausgeschätzt. Unter Zufahrt ist dabei vorliegend in weiterem Sinne auch eine Engstelle zu verstehen, an der sich die Anzahl der Fahrspuren reduziert. Analog erlaubt ein nach Anspruch 5 weitergebildetes Überwachungsverfahren eine Prognose der räumlichen Ausdehnung eines solchen induzierten synchronisierten Verkehrszustands anhand entsprechender Kriterien.In a monitoring method further developed according to claim 4 becomes the duration of a phase transition that is currently recognized synchronized from free to synchronized traffic Traffic condition upstream from a feed or Departure predicted by special, suitable criteria. In the broader sense, there is also one under access To understand the narrowest point at which the number of lanes reduced. Analogously allows a further developed according to claim 5 Surveillance procedure a forecast of the spatial extent based on such an induced synchronized traffic state corresponding criteria.

Beim Verfahren nach Anspruch 6 wird speziell auf einen Phasenübergang vom synchronisierten auf den freien Verkehr geschlossen, wenn die mittlere Geschwindigkeit einen vorgebbaren Geschwindigkeitsschwellwert überschreitet oder oberhalb eines vorgebbaren Geschwindigkeitswerts stärker als ein vorgebbares Maß ansteigt. Die Auflösung von synchronisiertem Verkehr und damit der Übergang zum freien Verkehr erfolgt wegen eines entsprechenden Hysteresephänomens erst wieder bei deutlich kleineren Verkehrsstärken als umgekehrt die Bildung von synchronisiertem Verkehr aus zuvor freiem Verkehr. Es zeigt sich daher, daß die erfindungsgemäße Beobachtung der mittleren Geschwindigkeit dahingehend, ob sie einen gewissen Schwellwert überschreitet oder oberhalb eines vorgebbaren Geschwindigkeitswerts stärker als ein vorgebbares Maß ansteigt, ein sehr zuverlässiges Kriterium dafür darstellt, ob sich der Zustand synchronisierten Verkehrs aufgelöst hat und in freien Verkehr übergegangen ist.In the method according to claim 6 is specifically on a phase transition closed from synchronized to free traffic, if the average speed has a predefinable speed threshold exceeds or above one specifiable speed value stronger than a specifiable Measure increases. The resolution of synchronized traffic and so that the transition to free circulation is due to a corresponding Hysteresis phenomenon only with significantly smaller ones Traffic levels than vice versa the formation of synchronized Traffic from previously free traffic. It therefore shows that the inventive observation of the average speed whether it exceeds a certain threshold or above a predefinable speed value increases more than a predeterminable measure, a very reliable one Criterion for whether the state synchronized Traffic has dissolved and passed into free traffic is.

Das Überwachungsverfahren nach Anspruch 7 stellt eine Weiterentwicklung des in der genannten Offenlegungsschrift DE 196 47 127 A1 beschriebenen Verfahrens dar und erlaubt eine vergleichsweise zuverlässige Vorausschätzung der Entwicklung eines aktuell entstandenen, detektierten oder eines zukünftig entstehenden, prognostizierten Stauzustands. Diese Stauentwicklungsprognose kann dann z.B. bei einer Reisezeitprognose berücksichtigt werden. Es zeigt sich, daß mit diesem Verfahren der Stauanfang und das Stauende und folglich der Stauzustand insgesamt vergleichsweise zuverlässig in ihrer Entwicklung vorhergesagt werden können. The monitoring method according to claim 7 represents a further development of the mentioned publication DE 196 47 127 A1 described method and allows a comparative reliable forecast of the development of a currently created, detected or future, forecast congestion. This traffic jam development forecast can then e.g. taken into account in a travel time forecast become. It turns out that with this method the Traffic jam start and traffic jam end and consequently the traffic jam condition overall relatively reliably predicted in their development can be.

Bei einer Weiterbildung dieser Stauentwicklungsprognose können gemäß Anspruch 8 die Geschwindigkeitswerte der stromaufwärtigen und/oder der stromabwärtigen Staufront aus bisher vorhandenen Verkehrszustandsdaten für einen zukünftigen Zeitraum vorausgeschätzt werden, wenn in diesem Zeitraum keine aktuelleren Verkehrszustandsdaten gewonnen werden können. Damit sind dann entsprechend auch die zukünfigten Positionen der stromaufwärtigen und/oder stromabwärtigen Staufront ermittelbar.With further training this congestion development forecast can according to claim 8, the speed values of the upstream and / or the downstream congestion front from existing ones Traffic condition data predicted for a future period if there is no more up-to-date traffic status data in this period can be won. So then are appropriate also the future positions of the upstream and / or downstream stowage front can be determined.

Das Zuflußsteuerungsverfahren nach Anspruch 9 nutzt die Erkennung von Phasenübergängen zwischen freiem und synchronisiertem Verkehr durch eine Verkehrszustandsüberwachung, wie z.B. insbesondere einer Überwachung nach den Ansprüchen 1 bis 8, zur entsprechenden Steuerung des Fahrzeugzuflusses an einer jeweiligen Zuflußstelle, indem dort der Zufluß in Abhängigkeit dieser Phasenübergänge gesteuert wird, wobei beim Verkehrszustand zwischen den drei Verkehrszustandsarten freier Verkehr, synchronisierter- Verkehr und Stau unterschiedenwird. Durch diese Verwendung erkannter Phasenübergänge vom freien zum synchronisierten Verkehr als Grundlage einer Zuflußsteuerung läßt sich der Verkehrsfluß im Straßennetz optimieren, ohne daß dazu sehr häufige Steuereingriffe in den Verkehrsfluß erforderlich sind. Diese geringe Häufigkeit von Steuereingriffen in den Verkehrszufluß hält vorteilhafterweise auch deren Auswirkungen auf die sekundären Verkehrsnetzabschnitte, von denen der Zufluß erfolgt, gering. Insgesamt gewährleistet auf diese Weise das erfindungsgemäße Zuflußsteuerverfahren unter den gegebenen Bedingungen eines ständig wachsenden Verkehrsaufkommens ein Optimum an Leistungsfähigkeit des Verkehrsnetzes, insbesondere auf Schnellstraßenabschnitten hiervon.The inflow control method according to claim 9 uses the detection of phase transitions between free and synchronized Traffic through traffic condition monitoring, e.g. in particular monitoring according to claims 1 to 8, for the corresponding Control of the inflow of vehicles at a respective Inflow point, where there is the inflow depending on these phase transitions is controlled, a distinction being made between the three types of traffic status: free traffic, synchronized traffic and traffic jam. Detected by this use Phase transitions from free to synchronized traffic as The flow of traffic in the Optimize the road network without the need for frequent tax interventions are required in the flow of traffic. This minor Frequency of tax interventions in the traffic inflow advantageously lasts also their effects on the secondary transport network sections, of which the inflow is small. All in all thus ensures the inflow control method according to the invention under the given conditions a constantly growing traffic volume an optimum of performance of the transport network, especially on expressway sections hereof.

Gemäß einem nach Anspruch 10 weitergebildeten Zuflußsteuerverfahren wird der Zufluß beschränkt, wenn ein Phasenübergang vom freien zum synchronisierten Verkehr an einer der Zuflußstelle stromabwärts und/oder stromaufwärts nächstgelegenen Überwachungsstelle festgelegt wird. According to a flow control method further developed according to claim 10 the inflow is restricted when a phase transition from free to synchronized traffic at one of the inflow points the closest monitoring point downstream and / or upstream is set.

Bei einem nach Anspruch 11 weitergebildeten Zuflußsteuerungsverfahren wird die zuvor beim Übergang auf synchronisierten Verkehr aktivierte Zuflußbeschränkung dann wieder aufgehoben, wenn ein Phasenübergang auf freien Verkehr an der stromaufwärts und/oder stromabwärts nächstgelegenen Überwachungsstelle festgestellt wird, d.h. daß sich der zuvor erkannte synchronisierte Verkehr wieder in freien Verkehr aufgelöst hat.In a flow control method further developed according to claim 11 is the one previously synchronized when transitioning to Traffic activated inflow restriction then lifted again, when a phase transition to free traffic at the upstream and / or the nearest monitoring point downstream will, i.e. that the previously recognized synchronized Traffic has dissolved again into free traffic.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:

Fig. 1
ein schematisches Blockdiagramm eines dreispurigen Autobahnabschnitts mit mehreren, voneinander beabstandeten Überwachungsstellen zur Verkehrszustandsüberwachung und
Fig. 2
eine schematische Draufsicht auf einen Streckenteil des Autobahnabschnitts von Fig. 1 mit einer Zufahrt.
Advantageous embodiments of the invention are described below with reference to the drawings, in which:
Fig. 1
a schematic block diagram of a three-lane highway section with several, spaced-apart monitoring points for traffic condition monitoring and
Fig. 2
is a schematic plan view of a section of the highway section of Fig. 1 with an access.

Das im folgenden anhand eines beispielhaft wiedergegebenen Autobahnabschnittes erläuterte, erfindungsgemäße Verfahren dient zur Minimierung der Reisezeiten im jeweiligen Verkehrsnetz, insbesondere einem Schnellstraßennetz, und zur Erzielung einer möglichst hohen Leistungsfähigkeit dieser Straßen. Hierzu beinhaltet das Verfahren eine Verkehrszustandsüberwachung mit Erkennung von Phasenübergängen zwischen freiem und synchronisiertem Verkehr sowie eine vom solchermaßen erkannten Verkehrszustand abhängige Zufahrtdosierung an Zufahrten, d.h. Einfahrten, von insbesondere mehrspurigen Schnellstraßen, die somit auf der Erkennung der Phasenübergänge zwischen freiem und synchronisiertem Verkehr aufbaut. Mit dieser speziellen verkehrszustandsabhängigen zuflußsteuerung kann eine maximale Straßenleistungsfähigkeit bei gleichzeitig möglichst geringen Reisezeiten erzielt werden, wobei relativ wenig Eingriffe in den fließenden Verkehr in Form der Zuflußbeschränkungen vorgenommen werden. This is based on an exemplary section of the motorway explained method according to the invention is used to minimize travel times in the respective transport network, especially an expressway network, and to achieve one performance of these roads as high as possible. This includes the method a traffic condition monitoring with detection of phase transitions between free and synchronized Traffic and a traffic condition recognized in this way dependent access metering at access roads, i.e. driveways, of in particular multi-lane expressways, which are therefore on the Detection of the phase transitions between free and synchronized Traffic builds up. With this special depending on traffic conditions inflow control can provide maximum road performance with the shortest possible travel times can be achieved, with relatively little intervention in the flowing Traffic can be made in the form of inflow restrictions.

Denn eine Zuflußbeschränkung braucht vorliegend immer erst dann erfolgen, wenn der überwachte Verkehrszustand vom freien Verkehr zum synchronisierten Verkehr übergeht. Die weiteren Einzelheiten werden nun unter Bezugnahme auf den gezeigten Verkehrsnetzabschnitt erläutert.Because in the present case, an inflow restriction is only ever necessary take place when the monitored traffic condition from free traffic to synchronized traffic. The further details are now with reference to the traffic network section shown explained.

Fig. 1 zeigt beispielhaft einen dreispurigen Autobahnabschnitt AF zwischen einem stromaufwärtigen Autobahnkreuz AK1 und einem stromabwärtigen Autobahnkreuz AK2. Über den Autobahnabschnitt AF hinweg sind zehn Meßstellen M1 bis M10 in Form jeweiliger Induktionsschleifendetektoren mit Meßstellenabständen zwischen 500m und 1200m vorgesehen. Die Meßstellen M1 bis M10 liefern an eine herkömmliche, nicht gezeigte Verkehrsleitzentrale, die mit einem Großrechner zur Verkehrsüberwachung und Verkehrsleitung ausgerüstet ist, minütlich Verkehrsmeßdaten in Form der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit und des Verkehrsflusses individuell für jede der drei Fahrspuren. Je nach Bedarf kann jede Fahrspur individuell ausgewertet werden, oder es werden über alle Fahrspuren gemittelte Werte von Geschwindigkeit und Verkehrsfluß, d.h. Verkehrsstärke, verwendet. Alternativ können auch andere herkömmliche Techniken zur Erfassung und Auswertung der verkehrszustandsrelevanten Daten zur Anwendung kommen, z.B. aus Verkehrsmessungen mittels Infrarotdetektoren oder Videokameras, aus Stichprobenfahrzeugdaten, d.h. sogenannten Floating-Car-Daten, oder aus Messungen des Belegungsgrades oder des Fahrzeugabstands. Des weiteren können die Daten auch aus einer Gänglinienprognose gewonnen werden.1 shows an example of a three-lane motorway section AF between an upstream interchange AK1 and a downstream interchange AK2. Ten measuring points M 1 to M 10 in the form of respective induction loop detectors with measuring point distances between 500 m and 1200 m are provided over the motorway section AF. The measuring points M 1 to M 10 deliver traffic measurement data in the form of the average vehicle speed and the traffic flow individually for each of the three lanes to a conventional traffic control center, not shown, which is equipped with a mainframe for traffic monitoring and traffic management. Depending on requirements, each lane can be evaluated individually, or values of speed and traffic flow, ie traffic intensity, averaged over all lanes are used. Alternatively, other conventional techniques for recording and evaluating the data relevant to traffic conditions can also be used, for example from traffic measurements using infrared detectors or video cameras, from sample vehicle data, ie so-called floating car data, or from measurements of the degree of occupancy or the vehicle distance. Furthermore, the data can also be obtained from a full-line forecast.

In Fig. 2 ist beispielhaft ein Bereich des Autobahnabschnitts von Fig. 1 gezeigt, der eine Zufahrt Z beinhaltet, wobei schematisch die dieser Zufahrt Z stromabwärts nächstgelegene Meß- bzw. Überwachungsstelle Mi+1 und die ihr stromaufwärts nächstgelegene Meß- bzw. Überwachungsstelle Mi wiedergegeben sind. An der Zufahrt Z sind geeignete Zuflußsteuermittel 1, z.B. in Form einer steuerbaren Schranke oder Lichtsignalanlage, vorgesehen, mit denen der Zufluß qe an Fahrzeugen, die über die Zufahrt Z in den Autobahnabschnitt einfahren, verkehrszustandsabhängig gesteuert werden kann. Dazu stehen die Zuflußsteuermittel mit der Verkehrsleitzentrale in Datenaustauschverbindung. Speziell ist für diese Zuflußregelung vorgesehen, daß der Zufluß qe dann beschränkt, d.h. ausreichend reduziert wird, wenn im angrenzenden Autobahnabschnitt ein Phasenübergang von freiem Verkehr zu synchronisiertem Verkehr festgestellt wird, sei es aktuell oder als ein mittels einer Verkehrsprognose zukünftig erwarteter Verkehrszustand. Sobald dann später wieder die Auflösung des synchronisierten Verkehrs, d.h. ein Phasenübergang zum freien Verkehr, festgestellt wird, wird die Zuflußbeschränkung wieder aufgehoben.FIG. 2 shows, by way of example, an area of the motorway section of FIG. 1 which contains an access Z, the measuring or monitoring point M i + 1 closest to this access Z downstream and the measuring or monitoring point M closest to it upstream i are reproduced. Appropriate inflow control means 1, for example in the form of a controllable barrier or light signal system, are provided at the entrance Z, by means of which the inflow q e on vehicles entering the highway section via the entrance Z can be controlled depending on the traffic condition. For this purpose, the inflow control means have a data exchange connection with the traffic control center. Specifically for this inflow control, it is provided that the inflow q e is limited, ie reduced sufficiently, if a phase transition from free traffic to synchronized traffic is detected in the adjacent freeway section, be it currently or as a traffic condition expected in the future by means of a traffic forecast. As soon as the resolution of the synchronized traffic, ie a phase transition to free traffic, is determined again later, the inflow restriction is lifted again.

Um diese verkehrszustandsabhängige Zuflußregelung zu bewerkstelligen, beinhaltet das Zustandsüberwachungsverfahren folgende Maßnahmen. Für alle Meßstellen oder allgemeiner Überwachungsstellen, welche die "Stützstellen" für die Auswertung der Verkehrszustandsmeßdaten und gegebenenfalls für die Prognose zukünftiger Verkehrszustände durch den Verkehrsleitrechner darstellen, werden mit einer beliebigen herkömmlichen Erfassungsmethode die mittlere Geschwindigkeits- und Verkehrsstärkewerte sowie deren zeitliche Änderungen für die Fahrspuren einzeln oder insgesamt ermittelt bzw. prognostiziert und ausgewertet. Diese Auswertung beinhaltet neben weiteren, herkömmlichen und daher hier nicht weiter interessierenden Maßnahmen die Feststellung, ob sich an der betreffenden Überwachungsstelle ein Phasenübergang zwischen freiem und synchronisiertem Verkehr ereignet. Je nach Systemauslegung kann zusätzlich die Erstellung diverser Verkehrszustandsprognosen vorgesehen sein, z.B. eine Prognose über die weitere Entwicklung des Verkehrsablaufs nach einem erkannten Phasenübergang, eine Prognose über Phasenübergänge, die von einem erkannten Phasenübergang stromaufwärts desselben induziert werden, eine Prognose über Stauentstehung und/oder eine Prognose der weiteren Entwicklung des synchronisierten Verkehrs durch'aktuelle Messungen in der Hauptfahrtrichtung, durch eine Vorhersage des Ergebnisses der Zuflußregelung und/oder durch eine Ganglinienprognose des Zuflusses. Unter Ganglinienprognose ist hierbei eine solche zu verstehen, die auf empirischen Daten über den am betreffenden Ort zum betreffenden Zeitpunkt wahrscheinlich zu erwartenden Verkehrszustand basiert. Wenn durch eine beliebige Prognose oder entsprechende Messungen des Verkehrsablaufs eine Stauentstehung erkannt worden ist, kann eine Prognose der weiteren Entwicklung bzw. eine entsprechende Reisezeitprognose beispielsweise durch das in der oben zitierten Patentanmeldung DE 196 47 127 A1 beschriebene Verfahren oder ein demgegenüber wie folgt modifiziertes Verfahren durchgeführt werden.In order to implement this inflow control depending on the traffic condition, the condition monitoring process includes the following Activities. For all measuring points or general monitoring points, which are the "support points" for the evaluation of the Traffic condition measurement data and, if necessary, for the forecast display future traffic conditions using the traffic control computer, with any conventional acquisition method the average speed and traffic values as well as their temporal changes for the lanes individually or as a whole determined or forecast and evaluated. This evaluation includes, among other, conventional and therefore, measures that are of no further interest here, whether there is an Phase transition between free and synchronized traffic occurs. Depending on the system design, the creation can also various traffic state forecasts can be provided, e.g. a Forecast about the further development of the traffic flow a recognized phase transition, a prognosis about phase transitions, that of a detected phase transition upstream the same can be induced, a prognosis about congestion and / or a forecast of the further development of the synchronized Traffic through current measurements in the main direction of travel, by predicting the result of the inflow control and / or by a prognosis of the inflow. Under The curve prognosis is to be understood here which are based on empirical data on the location in question Time of the traffic condition likely to be expected based. If by any forecast or equivalent Measurements of the traffic flow detected a congestion has been a forecast of further development or a corresponding travel time forecast, for example, by that described in the above-cited patent application DE 196 47 127 A1 Method or a modified in contrast as follows Procedures are carried out.

Bei diesem Verfahren werden die Positionen xl und/oder xr der stromaufwärtigen bzw. stromabwärtigen Stauflanke des meßtechnisch oder durch Prognose erfaßten aktuellen oder zukünftig erwarteten Staus nach den folgenden Beziehungen vorausgeschätzt:

Figure 00120001
Figure 00120002
In this method, the positions x l and / or x r of the upstream or downstream accumulation flank of the current or future congestion detected by measurement technology or by forecast are predicted according to the following relationships:
Figure 00120001
Figure 00120002

Dabei bezeichnen ρmin die stromabwärtige Verkehrsdichte hinter dem Stau, die durch eine beliebige Methode bestimmt oder anhand der Beziehung ρmin=qout(t)/wmax(t) bestimmt wird, und ρ0 die stromaufwärtige Verkehrsdichte vor dem Stau, die ebenfalls durch eine beliebige herkömmliche Methode bestimmt oder durch die Beziehung ρ0=q0(t)/w0(t) berechnet werden kann. Weiter bedeuten qout und wmax der Fluß bzw. die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit des Verkehrs an der betreffenden stromabwärtigen Überwachungsstelle hinter dem Stau und q0 sowie w0 den Fluß und die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit des Verkehrs an der entsprechenden stromaufwärtigen Überwachungsstelle vor dem Stau. Der Zeitpunkt t0 ist derjenige, zu dem an einem bestimmten Ort durch eine beliebige Meß- oder Prognosemethode die stromaufwärtige Stauflanke eines Staus erkannt bzw. prognostiziert wird, während t1 den Zeitpunkt bezeichnet, zu dem an einem Ort durch eine beliebige Meß- oder Prognosemethode die stromabwärtige Stauflanke des Staus erkannt bzw. prognostiziert wird. Bei einer Messung des Belegungsgrades, wie z.B. in USA üblich, sind in den angegebenen Beziehungen die Verkehrsdichtewerte ρmin, ρmax und ρ0 durch die entsprechenden, mit einem Faktor λ skalierten Belegungsgradwerte Bmin, Bmax bzw. B0 zu ersetzen. Vorzugsweise werden zur Durchführung einer Prognose der Stauentwicklung und Staufortpflanzung alle Werte des Integranten, d.h. qmin, qout, q0, ρmax, ρmin und ρ0, durch eine beliebige herkömmliche Ganglinienprognose bestimmt. Im übrigen erfolgt die Vorgehensweise entsprechend dem in der Offenlegungsschrift DE 196 47 127 A1 offenbarten Verfahren, worauf für weitere Details verwiesen kann.Here, ρ min denotes the downstream traffic density behind the traffic jam, which is determined by any method or is determined using the relationship ρ min = q out (t) / w max (t), and ρ 0 the upstream traffic density before the traffic jam, which is also can be determined by any conventional method or can be calculated by the relationship ρ 0 = q 0 (t) / w 0 (t). Furthermore, q out and w max mean the flow or the average vehicle speed of the traffic at the relevant downstream monitoring point behind the traffic jam and q 0 and w 0 mean the flow and the average vehicle speed of traffic at the corresponding upstream monitoring point before the traffic jam. The time t 0 is the time at which the upstream congestion flank of a traffic jam is recognized or predicted at a certain location by any measurement or forecasting method, while t 1 denotes the time at which at any location by any measurement or forecasting method the downstream side of the traffic jam is recognized or predicted. When measuring the degree of occupancy, as is common in the USA, for example, the traffic density values ρ min , ρ max and ρ 0 must be replaced by the corresponding occupancy degree values B min , B max and B 0, respectively, scaled by a factor λ. In order to carry out a prognosis of the congestion development and congestion propagation, all values of the integrant, ie q min , q out , q 0 , ρ max , ρ min and ρ 0 , are preferably determined by any conventional curve prognosis. Otherwise, the procedure is carried out in accordance with the method disclosed in DE 196 47 127 A1, to which reference can be made for further details.

Im Rahmen dieser Stauverlaufsprognose kann der Fall auftreten, daß bestimmte Meß- bzw. Überwachungsstellenwerte ab einem Zeitpunkt t(k) stromaufwärts des Staus und/oder ab einem Zeitpunkt t(m) stromabwärts des Staus nicht mehr verwendet werden können, d.h. die Verkehrszustandsparameter stromaufwärts und stromabwärts des Staus können nur bis zum Zeitpunkt t(k) bzw. t(m) gemessen oder durch eine Ganglinienprognose bestimmt werden. In diesem Fall ist erfindungsgemäß vorgesehen, für die weitere Prognose mittlere Geschwindigkeitswerte vgr, vgl für die stromabwärtige bzw. stromaufwärtige Stauflanke aus den bislang erfaßten Verkehrszustandsdaten nach den folgenden Beziehungen abzuleiten:

Figure 00130001
Figure 00130002
wobei Δt die Zykluszeit des Prognoseverfahrens bedeutet und ein zu validierender Parameter desselben ist. Aus den so vorausgeschätzten mittleren Geschwindigkeiten vgr, vgl für die stromabwärtige und stromaufwärtige Stauflanke lassen sich dann die zugehörigen Stauflanken-Ortskoordinaten xr, xl nach den folgenden Beziehungen vorausbestimmen: xr(t)=xr(t(k))-Vgr (t-t(k)), mit t≥t(k) xl(t)=xl (t(m))-vgl (t-t(m)), mit t≥t(m). In the context of this congestion prognosis, the case may arise that certain measuring or monitoring point values can no longer be used from a time t (k) upstream of the traffic jam and / or from a time t (m) downstream of the traffic jam, ie the traffic condition parameters upstream and downstream of the traffic jam, measurements can only be taken up to time t (k) or t (m) or determined using a progression curve prognosis. In this case, it is provided according to the invention to derive average speed values v gr , v gl for the downstream or upstream congestion flank from the previously recorded traffic condition data according to the following relationships for the further forecast:
Figure 00130001
Figure 00130002
where Δt means the cycle time of the forecasting method and is a parameter to be validated thereof. From the average velocities v gr , v gl predicted in this way for the downstream and upstream accumulation flanks, the associated accumulation flank location coordinates x r , x l can then be predetermined in accordance with the following relationships: x r (T) = x r (t (K) ) - V gr (tt (K) ), with t≥t (K) x l (T) = x l (t (M) ) - v gl (tt (M) ), with t≥t (M) ,

Analog dazu kann die Geschwindigkeit vgr der stromabwärtigen Stauflanke auch als charakteristischer Erfahrungswert einer beliebigen Straße ermittelt und verwendet werden. Die Geschwindigkeitswerte vgr, vgl der stromabwärtigen bzw. stromaufwärtigen Stauflanke können auch direkt mit einem Ganglinienverfahren bestimmt werden.Analogously to this, the speed v gr of the downstream traffic flank can also be determined and used as the characteristic empirical value of any street. The speed values v gr , v gl of the downstream or upstream accumulation flank can also be determined directly using a curve method.

Die Feststellung eines Phasenübergangs vom freien zum synchronisierten Verkehr ist zuverlässig mit folgender Vorgehensweise möglich. Für eine jeweilige Überwachungsstelle werden die Differenzen dvt1,t2 der mittleren Geschwindigkeitswerte vt1, vt2 zweier zeitlich hintereinanderliegender, zu den Zeitpunkten t1 bzw. t2=t1+Δt durchgeführter Meßzyklen bestimmt, wobei Δt ein beliebig größer null wählbares Zeitintervall ist, das einen zu validierenden Parameter des Verfahrens darstellt. Daraufhin wird festgestellt, ob die betreffenden Geschwindigkeitsdifferenzen dvt1,t2=vt2-vt1 zum einen kleiner als null sind und zum anderen betraglich über einem vorgebbaren Geschwindigkeitsschwellwert vG liegen, d.h. ob die Bedingungen dvt1,t2 < 0 und |dvt1, t2| > vG erfüllt sind. Des weiteren wird der Verkehrsfluß qt2 zum betreffenden Zeitpunkt t2 ermittelt und festgestellt, ob er einen vorgebbaren Flußgrenzwert qG überschreitet, d.h. ob die Bedingung qt2 > qG erfüllt ist. Sind alle drei oben genannten Bedingungen erfüllt, wird dies als ein auftretender Phasenübergang vom freien zum synchronisierten Verkehr interpretiert. Es zeigt sich, daß die Methode hierfür sehr zuverlässig ist. Die beiden Geschwindigkeitsbedingungen tragen der Tatsache Rechnung, daß gerade bei diesem Phasenübergang ein vergleichsweise schneller Abfall der mittleren Geschwindigkeit auftritt. Mit der Verkehrsflußbedingung wird der synchronisierte Verkehr zum einen sicher vom Stauzustand und zum anderen von Zuständen freien Verkehrs mit geringerem Verkehrsfluß unterschieden. The following procedure can be used to reliably determine a phase transition from free to synchronized traffic. For a respective monitoring point, the differences dv t1, t2 of the average speed values v t1 , v t2 of two measurement cycles in succession, carried out at times t1 and t2 = t1 + Δt, are determined, where Δt is an arbitrarily greater than zero selectable time interval, the one represents parameters of the method to be validated. It is then determined whether the relevant speed differences dv t1, t2 = v t2 -v t1 are on the one hand less than zero and on the other hand are above a predefinable speed threshold value v G , ie whether the conditions dv t1, t2 <0 and | dv t1 , t2 | > v G are fulfilled. Furthermore, the traffic flow q t2 is determined at the relevant time t2 and it is determined whether it exceeds a predeterminable flow limit value q G , ie whether the condition q t2 > q G is fulfilled. If all three of the above conditions are met, this is interpreted as an occurring phase transition from free to synchronized traffic. It turns out that the method for this is very reliable. The two speed conditions take into account the fact that a comparatively rapid drop in the average speed occurs precisely at this phase transition. With the traffic flow condition, the synchronized traffic is differentiated on the one hand from the congestion state and on the other hand from states free traffic with less traffic flow.

Bei einer alternativen Vorgehensweise zur Erkennung eines auftretenden Phasenübergang vom freien zum synchronisierten Verkehr werden, wie bei der obigen Methode, die mittleren Geschwindigkeiten vt1, vt2 zweier zeitlich hintereinanderliegender Meßzyklen erfaßt und geprüft, ob deren Differenzen dvt1,t2=vt2vt1 kleiner als null sind. Ebenso wird der Verkehrsfluß qt2 zum Zeitpunkt t2 erfaßt und geprüft, ob dieser größer als ein vorgegebener Flußschwellwert qG ist. Des weiteren werden im Unterschied zur obigen Methode die Differenz dqt1,t2=qt2-qt1 der Verkehrsstärkewerte qt1, qt2 zu den beiden zeitlich hintereinanderliegenden Meßzykluszeitpunkten t1, t2 und anschließend der Quotient dvt1,t2/dqt1,t2 der Differenz dvt1,t2 der mittleren Geschwindigkeiten dividiert durch die Differenz dqt1,t2 der zugehörigen Verkehrsflüsse gebildet. Dann wird geprüft, ob dieser Quotient dvt1,t2/dqt1,t2 betragsmäßig einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Diese Bedingung an den gebildeten Quotienten tritt an die Stelle der Geschwindigkeitsschwellwertbedingung der zuvor oben angegebenen Methode. Wenn alle drei Bedingungen erfüllt sind, wird dies wiederum als ein auftretender Phasenübergang vom freien zum synchronisierten Verkehr interpretiert. Es zeigt sich, daß auch die Quotientenbedingung hierfür gut geeignet ist. Sie trägt der Tatsache Rechnung, daß sich beim Übergang vom freien zum synchronisierten Verkehr die mittlere Geschwindigkeit stärker ändert, d.h. verringert, als der Verkehrsfluß, welcher bekanntlich dem Produkt aus Verkehrsdichte und mittlerer Geschwindigkeit entspricht. Die Abnahme der mittleren Geschwindigkeit wird beim Übergang vom freien zum synchronisierten Verkehr wenigstens teilweise von der zunehmenden Verkehrsdichte kompensiert, die erst das Auftreten von synchronisiertem Verkehr verursacht.In an alternative procedure for the detection of an occurring phase transition from free to synchronized traffic, as in the above method, the average speeds v t1 , v t2 of two measurement cycles in succession are detected and checked whether their differences dv t1, t2 = v t2 v t1 are less than zero. Likewise, the traffic flow q t2 is recorded at time t2 and checked whether it is greater than a predetermined flow threshold value q G. Furthermore, in contrast to the above method, the difference dq t1, t2 = q t2 -q t1 of the traffic strength values q t1 , q t2 at the two measurement cycle times t1, t2 in series and then the quotient dv t1, t2 / dq t1, t2 Difference dv t1, t2 of the average speeds divided by the difference dq t1, t2 of the associated traffic flows. It is then checked whether the quotient dv t1, t2 / dq t1, t2 exceeds a predefinable threshold value. This condition on the quotient formed replaces the speed threshold condition of the method given above. If all three conditions are met, this in turn is interpreted as an occurring phase transition from free to synchronized traffic. It turns out that the quotient condition is also suitable for this. It takes into account the fact that the transition from free to synchronized traffic changes the average speed more, ie decreases, than the flow of traffic, which is known to correspond to the product of traffic density and average speed. The decrease in the average speed during the transition from free to synchronized traffic is at least partially compensated for by the increasing traffic density, which only causes the occurrence of synchronized traffic.

Wenn auf eine der obigen Arten ein auftretender Phasenübergang vom freien zum synchronisierten Verkehr an einer bestimmten Überwachungsstelle zu einem gewissen Zeitpunkt erkannt wird, ist vorzugsweise des weiteren vorgesehen, eine Prognose durchzuführen, ob durch den erkannten, aufgetretenen Phasenübergang stromaufwärts desselben ein entsprechender Phasenübergang zu einem späteren Zeitpunkt induziert wird. Dies wird dann angenommen, wenn zum gegenwärtigen Zeitpunkt, zu dem der Phasenübergang an der betreffenden Überwachungsstelle festgestellt wurde, dort ein kleinerer Verkehrsfluß festgestellt wird als an einer davon stromaufwärts liegenden Stelle. Denn in diesem Fall ist der Zufluß an Fahrzeugen zum Ort des sich bildenden synchronisierten Verkehrs höher als der Fahrzeugabfluß, so daß sich die Zone mit synchronisiertem Verkehr in stromaufwärtiger Richtung ausbreitet. Das obige Kriterium gilt streng genommen für den Fall, daß sich zwischen den beiden betreffenden Stellen keine Zu- und Abfahrten befinden. Dieser Fall kann jedoch durch eine einfache Modifikation dieses Kriteriums berücksichtigt werden, bei welcher der Verkehrsfluß am Ort des aktuellen Phasenübergangs um eventuelle Zuflüsse an Zufahrten reduziert bzw. um eventuelle Abflüsse an Abfahrten erhöht wird. Das Kriterium ist daher, daß der Verkehrsfluß am Ort des aktuellen Phasenübergangs kleiner ist als die Summe des Verkehrsflusses an der stromaufwärtigen Stelle zuzüglich der Differenz etwaiger Zu- und Abflüsse zwischen den beiden Stellen.If a phase transition occurs in any of the above ways from free to synchronized traffic on a particular one Monitoring point is recognized at a certain time, it is also preferably provided to carry out a forecast, whether through the detected phase transition that has occurred a corresponding phase transition upstream thereof is induced later. This is then assumed if at the current time when the phase transition found at the relevant monitoring point traffic flow is found to be smaller than at one of them upstream. Because in this case is the inflow of vehicles to the location of the synchronized formed Traffic higher than the vehicle outflow, so that the zone with synchronized traffic in upstream Direction spreads. Strictly speaking, the above criterion applies in the event that there is between the two bodies concerned there are no entrances and exits. However, this case can be caused by a simple modification of this criterion is taken into account at which the traffic flow at the location of the current phase transition reduced by possible inflows at driveways or possible outflows on departures is increased. The criterion is therefore that the traffic flow at the location of the current phase transition is smaller than the sum of the traffic flow on the upstream point plus the difference of any additional and drains between the two places.

In ähnlicher Weise kann bei Bedarf eine Prognose über Dauer und/oder räumliche Ausdehnung eines synchronisierten Verkehrszustands nach Erkennung eines entsprechenden Phasenübergangs vom freien zum synchronisierten Verkehr stromaufwärts von einer Zu- oder Abfahrt erfolgen, wenn die oben genannten Bedingungen für einen induzierten stromaufwärtigen Phasenübergang vom freien zum synchronisierten Verkehr vorliegen. Unter dem Begriff Zufahrt sind hierbei auch Engstellen zu verstehen, an denen sich die Anzahl der Fahrspuren verringert. Für die Prognose über die Dauer dieses bleibenden synchronisierten Verkehrs wird angenommen, daß dieser andauert, solange der Verkehrsfluß auf der Zufahrt einen bestimmten, vorgebbaren Wert überschreitet oder die Geschwindigkeit der Fahrzeuge in der Abfahrt geringer als ein bestimmter, vorgebbarer Wert ist und darüber hinaus als zweite Bedingung der Verkehrsfluß stromaufwärts auf der Hauptfahrbahn einen bestimmten, vorgebbaren Wert überschreitet. Für die Prognose über die räumliche Ausdehnung des synchronisierten Verkehrszustands stromaufwärts einer Zu- bzw. Abfahrt wird angenommen, daß die stromabwärtige Grenze des andauernden synchronisierten Verkehrszustands bei der betreffenden Zu- bzw. Abfahrt verbleibt oder sich an dem Ort befindet, bei dem ein Phasenübwergang vom synchronisierten zum freien Verkehr erkannt wird, und die stromaufwärtige Grenze desselben sich daraus ergibt, daß dort entweder die oben genannten Bedingungen für einen induzierten stromaufwärtigen Phasenübergang vom freien zum synchronisierten Verkehr nicht mehr erfüllt sind oder ein breiter Stau entsteht, dessen weiterer Verlauf dann mit der erwähnten Stauentwicklungsprognose weiterverfolgt werden kann. Die stromabwärtige Grenze des Staus bestimmt in diesem Fall die stromaufwärtige Grenze des vorausgeschätzten synchronisierten Verkehrszustands.Similarly, if necessary, a forecast can be made about duration and / or spatial expansion of a synchronized traffic condition after detection of a corresponding phase transition from free to synchronized traffic upstream from one Entry or departure will be made if the above conditions for an induced upstream phase transition from the free for synchronized traffic. Under the term Access is also to be understood as narrow points at which the number of lanes decreases. For the forecast over the duration of this permanent synchronized traffic assumed that this continues as long as the flow of traffic continues the access exceeds a certain, predeterminable value or the speed of the vehicles in the descent is lower as a certain, predeterminable value and moreover as second condition is the flow of traffic upstream on the Main lane exceeds a certain, specifiable value. For the forecast of the spatial extent of the synchronized Traffic condition upstream of an entrance or exit it is believed that the downstream limit of the ongoing synchronized traffic condition with the respective access or Departure remains or is at the place where a Phase transition from synchronized to free traffic recognized and the upstream limit of it results from that either the above conditions for one induced upstream phase transition from free to synchronized traffic is no longer met or a broader Traffic jam occurs, the further course of which then with the mentioned Congestion development forecast can be followed up. The in this case, the downstream limit of the congestion determines the upstream limit of the predicted synchronized Traffic condition.

Die Auflösung von synchronisiertem Verkehr und damit der Übergang zum freien Verkehr geht nicht so leicht vonstatten wie umgekehrt die Bildung von synchronem Verkehr aus freiem Verkehr bei zunehmenden Verkehrsaufkommen. Erfahrungsgemäß steigt dann in der Endphase eines Auflösungsprozesses von synchronem Vekehr, d.h. am Phasenübergang zum freien Verkehr, die mittlere Geschwindigkeit auf deutlich höhere Werte als zuvor an. Zur Erkennung von Phasenübergängen vom synchronen zum freien Verkehr genügt daher in der Praxis das Kriterium, daß die mittlere Geschwindigkeit einen vorgebbaren weiteren Geschwindigkeitsschwellwert überschreitet. Alternativ kann auch das Kriterium herangezogen werden, ob die zeitliche Änderung der mittleren Geschwindigkeit einen zugehörigen Schwellwert überschreitet und die mittlere Geschwindigkeit ihrerseits über einen zugehörig vorgegebenen Schwellwert liegt.The dissolution of synchronized traffic and thus the transition free movement is not as easy as the other way around the formation of synchronous traffic from free traffic with increasing traffic. Experience has shown that it rises in the final phase of a process of dissolving synchronous traffic, i.e. at the phase transition to free circulation, the middle one Speed to significantly higher values than before. For recognition of phase transitions from synchronous to free traffic In practice, therefore, the criterion that the average speed is sufficient a predefinable further speed threshold exceeds. Alternatively, the criterion whether the temporal change in the mean Speed exceeds an associated threshold and the average speed in turn associated with you predetermined threshold.

Die oben erläuterte Erkennung von Phasenübergängen zwischen freiem und synchronisiertem Verkehr wird nun in einem Fahrzeugzuflußsteuerungsverfahren dazu genutzt, den Fahrzeugzufluß in Abhängigkeit vom Auftreten dieser Phasenübergänge zu regeln. Die verschiedenen Möglichkeiten dieser Zuflußregelung werden im Folgenden anhand des Beispiels von Fig. 2 beschrieben. In einer ersten Variante wird diejenige Überwachungsstelle Mi+1, die der jeweiligen Zuflußstelle Z stromabwärts am nächsten liegt, auf das Auftreten solcher Phasenübergänge hin überwacht. Solange der Verkehrsleitrechner hier freien Verkehr erkennt, hält er die Zuflußsteuermittel 1 der Zufahrt Z inaktiv, d.h. Fahrzeuge können von dort unbeschränkt einfahren. Sobald der Leitrechner einen auftretenden Phasenübergang vom freien zum synchronisierten Verkehr an der stromabwärtigen Überwachungsstelle Mi+1 feststellt, aktiviert er die Zuflußsteuermittel 1 und beschränkt dadurch den Fahrzeugzufluß qe über die Zufahrt Z auf ein vorgebbares Maß, das vorzugsweise situationsabhängig variabel vorgegeben werden kann, z.B. in Abhängigkeit von der Anzahl von Fahrspuren auf der Hauptstrecke und/oder von gemessenen oder prognostizierten Werten für den Verkehrsfluß auf der Hauptstrecke stromaufwärts des entstehenden synchronisierten Verkehrs. In einer vereinfachten Realisierung kann auch ein komplettes Schließen der Zufahrt Z in den Zeiträumen synchronisierten Verkehrs vorgesehen sein. Wenn dann der Leitrechner anhand der mittleren Geschwindigkeitswerte an der betreffenden Überwachungsstelle Mi+1 feststellt, daß dort ein umgekehrter Phasenübergang vom synchronisierten zum freien Verkehr stattgefunden hat, d.h. daß sich der synchrone Verkehr in freien Verkehr aufgelöst hat, hebt er durch entsprechende Ansteuerung der Zuflußsteuermittel 1 die Zufahrtsbeschränkung wieder auf.The detection of phase transitions between free and synchronized traffic explained above is now used in a vehicle inflow control method to regulate the inflow of vehicles depending on the occurrence of these phase transitions. The various possibilities of this inflow control are described below using the example of FIG. 2. In a first variant, the monitoring point M i + 1 which is closest to the respective inflow point Z downstream is monitored for the occurrence of such phase transitions. As long as the traffic control computer detects free traffic here, it keeps the inflow control means 1 of the access Z inactive, ie vehicles can enter from there without restriction. As soon as the master computer detects a phase transition from free to synchronized traffic at the downstream monitoring point M i + 1 , it activates the inflow control means 1 and thereby limits the vehicle inflow q e via the access Z to a predeterminable amount, which can preferably be variably specified depending on the situation, For example, depending on the number of lanes on the main route and / or on measured or forecast values for the flow of traffic on the main route upstream of the resulting synchronized traffic. In a simplified implementation, a complete closing of the access Z in the periods of synchronized traffic can also be provided. Then, when the master computer determines on the basis of the average speed values at the monitoring point M i + 1 in question that there has been a reverse phase transition from synchronized to free traffic, that is to say that the synchronous traffic has dissolved into free traffic, it lifts by appropriately controlling the inflow control means 1 the access restriction again.

Eine zweite Variante besteht in einem zur obigen, ersten Variante analogen Vorgehen, das sich von diesem nur dadurch unterscheidet, daß statt der der Zufahrt Z stromabwärts nächstgelegenen Überwachungsstelle Mi+1 die stromaufwärts nächstgelegene Überwachungsstelle Mi verwendet wird, d.h. der Verkehrsleitrechner detektiert das Auftreten von Phasenübergängen vom freien zum synchronisierten Verkehr und umgekehrt an dieser stromaufwärtigen Stelle Mi. Liegt dort freier Verkehr vor, erfolgt keine Beschränkung des Zuflusses über die Zufahrt Z, während bei einem Übergang zum synchronisierten Verkehr die Zuflußsteuermittel 1 diesen Zufluß qe situationsabhängig beschränken. A second variant consists in an analogous manner to the above first variant approach, which only differs from this that, instead of the entry Z is downstream of the nearest monitoring point M i + 1, the upstream closest monitoring point M i used, the traffic control means detects the occurrence of of phase transitions from free to synchronized traffic and vice versa at this upstream point M i . If there is free traffic, there is no restriction of the inflow via the access Z, while during a transition to synchronized traffic the inflow control means 1 restrict this inflow q e depending on the situation.

In zwei weiteren Varianten wird das Auftreten von Phasenübergängen zwischen freiem und synchronisiertem Verkehr sowohl an der stromaufwärts nächstgelegenen Überwachungsstelle Mi als auch an der stromabwärts nächstgelegenen Überwachungsstelle Mi+1 der jeweiligen Zufahrt Z überwacht. Eine Beschränkung des Zuflusses qe über die Zufahrt Z wird dann in der einen dieser beiden Varianten zu dem Zeitpunkt ausgelöst, zu welchem ein auftretender Phasenübergang vom freien zum synchronisierten Verkehr an der der Zufahrt Z stromaufwärts nächstgelegenen Überwachungsstelle Mi festgestellt wird. Die Zuflußbeschränkung wird anschließend zu dem Zeitpunkt wieder aufgehoben, zu dem an der der Zufahrt Z stromabwärts nächstliegenden Überwachungsstelle Mi+1 der umgekehrte Phasenübergang vom synchronen zum freien Verkehr festgestellt wird, z.B. indem dort die mittlere Geschwindigkeit einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Bei der anderen, von beiden Überwachungsstellen Mi, Mi+1 Gebrauch machenden Variante sind deren Rollen vertauscht, d.h. eine Zufahrtsbeschränkung wird ausgelöst, wenn an der stromabwärts nächstgelegenen Überwachungsstelle Mi+1 ein Phasenübergang vom freien zum synchronisierten Verkehr festgestellt wird, und die Zufahrtsbeschränkung wird wieder aufgehoben, wenn an der stromaufwärts nächstgelegenen Überwachungsstelle Mi der umgekehrte Phasenübergang vom synchronisierten zum freien Verkehr registriert wurde.In two further variants, the occurrence of phase transitions between free and synchronized traffic is monitored both at the upstream monitoring point M i and at the downstream monitoring point M i + 1 of the respective access Z. A restriction of the inflow q e via the access Z is then triggered in one of these two variants at the point in time at which an occurring phase transition from free to synchronized traffic is ascertained at the monitoring point M i upstream of the access Z. The inflow restriction is then lifted again at the point at which the reverse phase transition from synchronous to free traffic is determined at the monitoring point M i + 1 closest to the entrance Z, for example by the mean speed there exceeding a predefinable threshold value. In the other variant, which makes use of both monitoring points M i , M i + 1 , their roles are reversed, that is to say an access restriction is triggered when a phase transition from free to synchronized traffic is detected at the downstream monitoring point M i + 1 , and the Access restrictions are lifted again when the reverse phase transition from synchronized to free traffic has been registered at the upstream monitoring point M i .

Die Anwendung des oben in vorteilhaften Realisierungen erläuterten Verfahrens zur Zuflußsteuerung in Abhängigkeit von auftretenden Phasenübergängen zwischen freiem und synchronisiertem Verkehr ermöglicht eine hohe Leistungsfähigkeit entsprechend überwachter und zuflußgeregelter Straßen, verringerte Reisezeiten und zuverlässige Verkehrsprognosen, indem auch bei großem Verkehrsaufkommen so lange wie möglich der Zustand freien Verkehrs aufrechterhalten wird und optional eine Vorhersage über die Entwicklung des synchronisierten Verkehrs bzw. eines entstehenden Staus getroffen wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Lebensdauer der Zustände synchronisierten Verkehrs durch den zuflußbeschränkenden Steuereingriff minimiert. The application of the above explained in advantageous implementations Flow control method depending on occurring Phase transitions between free and synchronized Traffic enables high performance accordingly monitored and inflow-controlled roads, reduced travel times and reliable traffic forecasts, even by large Traffic volume as long as possible the state of free traffic is maintained and optionally a prediction about the development of synchronized traffic or an emerging one Traffic jams. With the method according to the invention is the lifespan of the states of synchronized traffic minimized by the flow restricting control intervention.

Es versteht sich, daß neben den oben beschriebenen weitere Realisierungen der Erfindung möglich sind. Insbesondere ist klar, daß die erwähnten Schwellwerte und Phasenübergangskriterien je nach Anwendungsfall vom Fachmann geeignet und bei Bedarf situationsabhängig variabel festgelegt werden können.It goes without saying that in addition to the implementations described above the invention are possible. In particular, it is clear that the threshold values and phase transition criteria mentioned each suitable for the application by the specialist and, if necessary, depending on the situation can be set variably.

Claims (11)

  1. Method for monitoring traffic states in a road traffic system, in which
    the current traffic states or traffic states which are to be expected in future are determined for one or more points (M1 to M10) of the traffic system, and
    a distinction is made between the three types of traffic states: free-flowing traffic, slow-moving traffic and stationary traffic, characterized in that
    it is deduced that there is a phase transition from free-flowing to slow-moving traffic if the following states are fulfilled:
    (i) the average velocity (v) decreases by more than a predefinable degree, and
    (ii) the traffic flow (q) is more than a predefinable flow threshold value (qG).
  2. Method for monitoring traffic states in a road traffic system, in which
    the current traffic states or traffic states which are to expected in future are determined for one or more points (M1 to M10) of the traffic system, and
    a distinction is made between the three types of traffic states: free-flowing traffic, slow-moving traffic and stationary traffic, characterized in that
    it is deduced that there is a phase transition from free-flowing to slow-moving traffic if the following states are fulfilled:
    (i) the average velocity (v) decreases,
    (ii) the traffic flow (q) is more than a predefinable flow threshold value (qG), and
    (iii) the absolute value of the quotient (dv/dq) formed from the change (dv) in the average velocity (v) divided by the change (dq) in the traffic flow (q) exceeds a predefinable threshold value.
  3. Method according to Claim 1 or 2, further characterized in that when a current phase transition from free-flowing to slow-moving traffic is detected, the traffic flow at the location of the current phase transition and the traffic flow upstream of it are sensed and said traffic flows are compared with one another, and the occurrence of an induced future phase transition from free-flowing to slow-moving traffic at an upstream point is deduced if the traffic flow at the location of the current phase transition is less than the sum of the traffic flow at the upstream point plus the difference of any inflows and outflows between the two points.
  4. Method according to one of Claims 1 to 3, further characterized in that when a current phase transition from free-flowing to slow-moving traffic is detected upstream of an entry or exit, the duration of an upstream slow-moving traffic state which is induced thereby is predicted by deducing that it will persist until, firstly, the traffic flow at the entry exceeds a predefinable threshold value or the average vehicle velocity in the exit is lower than a predefinable threshold value, and secondly the traffic flow upstream of the main carriageway exceeds a predefinable threshold value.
  5. Method according to one of Claims 1 to 4, further characterized in that when a current phase transition from free-flowing to slow-moving traffic is detected upstream of an entry or exit, the spatial extent of an upstream slow-moving traffic state which is induced thereby is predicted in that, on the one hand, it is assumed that the downstream edge of the slow-moving traffic state remains at the entry or exit or is situated at the location at which a phase transition from slow-moving traffic to free-flowing traffic is detected, and on the other hand the position of the upstream edge of the slow-moving traffic state is deduced by virtue of the fact that either the conditions for an induced phase transition from free-flowing to slow-moving traffic are no longer fulfilled or the occurence of extensive stationary traffic is detected.
  6. Method for monitoring traffic states in a road traffic system, in particular according to one of Claims 1 to 5, in which
    the current traffic states or traffic states which are to be expected in future are determined for one or more points (M1 to M10) of the traffic system, and
    a distinction is made between the three types of traffic states: free-flowing traffic, slow-moving traffic and stationary traffic, characterized in that
    a phase transition from slow-moving traffic to free-flowing traffic is deduced if the average velocity (v) exceeds a predefinable velocity threshold value (vG) or rises above a predefinable velocity threshold value by more than a predefinable degree.
  7. Method for monitoring traffic states in a road traffic system, in particular according to one of Claims 1 to 6, in which
    the current traffic states or traffic states which are to be expected in future are determined for one or more points (M1 to M10) of the traffic system, and
    a distinction is made between the three types of traffic states: free-flowing traffic, slow-moving traffic and stationary traffic, characterized in that after stationary traffic has been detected the way in which it will change is predicted by continuously estimating the time-dependent positions (xl) and/or (xr) of the upstream edge of the stationary traffic or of the downstream edge of the stationary traffic in accordance with the relationships
    Figure 00320001
    Figure 00320002
    where
    (i) qmin is the traffic flow in the stationary traffic and ρmax is the traffic density in the stationary traffic,
    (ii) t0 is the time at which the upstream edge of stationary traffic at a location is detected or predicted,
    (iii) t1 is the time at which the downstream edge of stationary traffic at a location is detected or predicted,
    (iv) qout and ρmin are the flow or the traffic density downstream of the stationary traffic and
    (v) q0 and ρ0 are the flow or the traffic density upstream of the stationary traffic.
  8. Method according to Claim 7, further characterized in that the velocities (vgr, vgl) for the downstream and/or the upstream edge of the stationary traffic are estimated in advance, starting from a time t(k) or t(m) in accordance with the following relationships:
    Figure 00320003
    Figure 00320004
    from traffic state data recorded up to that point, Δt being the prediction cycle time which is to be validated and k or m being the number of executed monitoring cycles which have been taken into account.
  9. Method for controlling inflow in a road traffic system, in which
    the traffic states of a traffic system section are monitored, a distinction being made for the traffic state between the three types of traffic states: free-flowing traffic, slow-moving traffic and stationary traffic, and
    the vehicle inflow into this traffic system section is controlled as a function of the detected traffic states, characterized in that
    the monitoring of traffic states includes a detection of phase transitions between free-flowing and slow-moving traffic, in particular by means of the method according to one of Claims 1 to 4, and
    the vehicle inflow at the respective inflow point (Z) is controlled as a function of the phase transitions, detected by the monitoring of traffic states, between free-flowing and slow-moving traffic.
  10. Method according to Claim 9, further characterized in that the vehicle inflow at the respective inflow point (Z) is restricted if a phase transition from free-flowing to slow-moving traffic is detected alternatively at just one monitoring point (Mi+1) which is nearest in the downstream direction to the inflow point, or at just one monitoring point (Mi) which is nearest in the upstream direction to the inflow point, or at both monitoring points.
  11. Method according to Claim 10, further characterized in that the inflow restriction is lifted if a phase transition from slow-moving to free-flowing traffic is detected alternatively at just the monitoring point (Mi+1) which is nearest in the downstream direction to the inflow point (Z) or at just the monitoring point (Mi) which is nearest in the upstream direction to the inflow point (Z), or at both monitoring points.
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