EP1628274A1 - Verfahren und System zum Ermitteln von Verkehrsinformationen und zum Steuern des Verkehrs - Google Patents

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EP1628274A1
EP1628274A1 EP05107255A EP05107255A EP1628274A1 EP 1628274 A1 EP1628274 A1 EP 1628274A1 EP 05107255 A EP05107255 A EP 05107255A EP 05107255 A EP05107255 A EP 05107255A EP 1628274 A1 EP1628274 A1 EP 1628274A1
Authority
EP
European Patent Office
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traffic
vehicle
data
signal
intersection
Prior art date
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EP05107255A
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English (en)
French (fr)
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EP1628274B1 (de
Inventor
Paul Mathias
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Publication of EP1628274B1 publication Critical patent/EP1628274B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions

Definitions

  • the invention relates to a method for determining traffic information in a road network with at least one intersection, at which the traffic flow is controlled by a traffic signal having a control device for turning on light signaling performers, which correlates with the traffic flow traffic data and from this traffic information, in particular a traffic demand, for at least part of the road network.
  • the invention further relates to a method for controlling the traffic in a road network with at least one intersection at which the traffic flow is controlled by a traffic signal system by influencing vehicle-carrying road users by light signals displayed by signal generators of the traffic signal system, wherein the signal generator according to a in a control unit of the traffic signal running signal schedule, which is calculated on the basis of determined traffic information.
  • the invention relates to a system for carrying out the method.
  • Traffic information in particular traffic demand data, is essential in order to make estimates about the current and future traffic conditions of a road network. Furthermore, they are necessary to be able to identify and apply traffic control procedures that are optimized with regard to the entire road network or to define appropriate traffic management strategies.
  • Traffic demand data has so far been derived, especially in offline planning processes, from archived historical values of traffic detectors of the road network.
  • demand matrices for various types of days such as working days, weekends, holidays, vacation periods and for different hour groups, such as morning and evening peak hours, daily traffic and night traffic are usually derived from a static demand matrix, which comes from a survey.
  • very little is known about the extent to which such derived traffic demand data is in line with reality.
  • traffic demand data can not reflect short-term changes in traffic demand arising from current events such as events, construction sites or incidents.
  • FCD floating car data
  • FCD-based method is the high expense of transmitting the traffic data from the vehicles of the sampling fleet to a traffic control center.
  • the communication links are established, for example, via route guidance systems of the vehicles, using fee-based telecommunications standards such as GMS or UMTS.
  • GMS Global System for Mobile communications
  • UMTS UMTS
  • the invention is therefore based on the object to provide methods and a system of the type mentioned, which work economically and thus find the necessary acceptance in user and operator circles.
  • a subtask is achieved according to the invention by a generic method for determining traffic information, wherein vehicle-specific traffic data is detected by the intersection approaching vehicles of a sampling fleet vehicle-specific traffic data locally limited to the intersection, wireless transmission from the vehicle to the control unit of the traffic signal.
  • vehicle-specific traffic data is detected by the intersection approaching vehicles of a sampling fleet vehicle-specific traffic data locally limited to the intersection, wireless transmission from the vehicle to the control unit of the traffic signal.
  • FCD uses a fleet of selected vehicles to track the traffic flow in the road network as a carrier of traffic data.
  • Anonymized vehicle-specific data are transmitted directly to the control unit of a traffic signal system using a local communication while avoiding the costly telecommunications standards (GSM, UMTS), which regulates the traffic of the intersection to which the respective vehicle is currently approaching.
  • GSM costly telecommunications standards
  • the traffic data acquired in this way could be termed a local FCD, around which the data base for traffic demand information is enriched.
  • the current position and speed of a vehicle are transmitted as vehicle-specific traffic data. If this traffic data is recorded with the respective transmission time and an identifier identifying the sampling vehicle, the travel of this vehicle with regard to route and travel time can be tracked at points along such road intersections which can receive these vehicle-specific traffic data.
  • route data of a vehicle are transmitted as vehicle-specific traffic data. For example, all data available via a vehicle's route guidance system could be sent to the upcoming intersection controller.
  • route data of a vehicle Preferably, as route data of a vehicle, source-destination information and / or previous travel times and / or turn decisions for the approached road intersection are transmitted. On the basis of this data, based on the entire recorded road network, traffic forecasts can be derived promptly and reliably.
  • count values of road-side traffic detectors are detected as further traffic data describing the traffic state in the area of the road intersection and transmitted to the control device.
  • the data base for traffic demand estimates is also extended by traffic data, the vehicles not belonging to the sample fleet. For example, these data could serve to verify the validity of the data limited to sample fleet vehicles.
  • traffic detectors can also obtain traffic data around intersections outside the short-range reception area.
  • the traffic data recorded in the control unit are aggregated and transmitted to a central traffic computer for further processing.
  • a traffic control center or traffic management center the traffic data of all in the road network locally around their crossing area receiving control units are processed.
  • the central traffic computer for the considered road network from the historical data as well as from the currently transmitted data define new traffic strategies that can satisfy the current transport demand.
  • Such a traffic strategy for the road network is implemented in signal plans for the control devices of the individual intersections, which are each optimally matched to each other.
  • Another sub-problem is solved by a method for controlling the traffic of the type mentioned, in which the traffic information is determined according to a method of the type described above.
  • the locally recorded traffic data can be processed directly in the control unit of the traffic signal system. This is done essentially by influencing the running in the control unit signal time schedule, according to which the signal generator of the traffic signal system are turned on, wherein within a predetermined frame signal plan, the duration of release and blocking phases are variable.
  • the traffic data in the control unit are converted into traffic-technical variables for controlling the traffic light system.
  • the vehicle-specific traffic data transmitted by vehicles of the sampling fleet - such as current positions, speeds and route data - can be converted into traffic volumes, average speeds and directional divisions of the traffic flows passing through the intersection.
  • queue lengths in the individual access roads to the intersection can also be determined.
  • a vehicle approaching a road intersection requires a release time in the signal time schedule.
  • a traffic data transmission interpreted as a request signal can cause an extension of the green time in the ongoing signal program.
  • release time requirements are prioritized according to vehicle types.
  • the sample fleet is extended to include vehicle types that log on to a light signal-controlled road intersection by data transmission at the light signal system control unit in order to request a preferential treatment - for example in the form of a free passage.
  • the prioritization can be staggered, so that, for example, public transport vehicles are preferred at a crossroads over private vehicles, while emergency vehicle, emergency services, fire brigade or police emergency vehicles enjoy the highest priority in the allocation of release times.
  • control units of neighboring traffic signals exchange traffic information.
  • the signal times can be optimally adapted to the current local traffic demand.
  • a final sub-problem is solved by a system for carrying out a traffic information determination method and a control method in which control units of traffic signals are each in communication with a road-side communication device, whereby vehicles of a sampling fleet are equipped with vehicle-side communication devices via the traffic data locally, respectively a close range around a road junction to the associated roadside communication device are wirelessly transferable.
  • the vehicles of the sampled fleet in question are each equipped with a destination guidance system.
  • Essential for a system according to the invention for carrying out a traffic information determination method and a traffic control method is the provision of cost-effective data transmission from vehicles 1 of a sample fleet to a control unit 2 of a traffic signal system 3.
  • a traffic signal system 3 regulates the traffic flow at a road intersection 4 which is in the traffic flow illustrated example has four crossing arms.
  • the vehicle 1 leading road user is influenced by light signals that are generated by signalers 5 of the traffic signal 3 or displayed.
  • signal generator 5 may be provided for different lanes of access roads to the intersection 4 and for pedestrians, cyclists or trams.
  • the light signals of the signal generator 5 are turned on by a programmable running in the control unit 2 Signal Schedule 6 according to specifiable release and blocking times.
  • a vehicle 1 of the sampling fleet has a vehicle-side communication device 7, via which traffic data can be transmitted wirelessly to a road-side communication device 8.
  • the roadside communication device 8 is connected to the control unit 2 of the traffic signal system 3 in connection.
  • the data transmission according to the invention is locally limited, namely within a short range 4R around the intersection 4.
  • vehicle-specific traffic data of vehicles 1 of a sampling fleet can be cost-effectively transmitted directly wirelessly to the control unit 2 of the traffic signal system 3 as soon as the vehicle 1 has entered the vicinity 4R.
  • the vehicles 1 of the sampling fleet may be equipped with navigating guidance systems 9 which operate by means of communication with a satellite system 10.
  • the control unit 2 of the traffic signal system 3 has, according to FIG. 1, a number of further important connections.
  • the control device 2 as well as control devices, not shown, of further light signal installations installed in the road network are connected to a control center 11, which comprises a traffic computer 12.
  • the central unit 11 may be a traffic computer or traffic management center, which receives the traffic data received in the control unit 2 for further processing.
  • updated from such centers 11 by means of the traffic computer 12 updated traffic strategies and transmitted in the form of optimized signal time schedules 6 to the control units 2 in the road network.
  • the control unit 2 communicates via data lines 13 - or via radio links - with control units of traffic lights of adjacent intersections.
  • the control unit 2 is connected to roadside arranged traffic detectors 14, such as induction loops, radars, infrared sensors or video cameras, via which additional traffic data both within the near range 4R and outside can be detected.
  • traffic detectors 14 detect not only vehicles 1 of the sampling fleet, but all vehicles forming a traffic flow.
  • For short-range data transmission between the communication devices 7 and 8 are for example infrared, radio or microwave into consideration.
  • vehicle-specific traffic data are transmitted wirelessly locally within a vicinity around a road intersection to a roadside communication device 8.
  • These traffic data are anonymized vehicle-specific data, which originate, for example, from vehicle-side destination guidance devices with a GPS system and are transmitted to the traffic light control with a vehicle-specific identifier. Specifically, this may be current position, speed or route data - such as source-destination information, previous travel times or planned turn decisions - of a vehicle 1.
  • 14 counts are detected by roadside traffic detectors, which characterize the traffic flows at the considered road intersection in terms of traffic intensity and average speed.
  • control unit 2 In the middle level shown in FIG. 2, the control unit 2 is located, which receives the detected traffic data of the roadside communication device 8 and the traffic detectors 14.
  • the traffic data is aggregated in the control unit 2, ie accumulated and compressed and possibly to traffic technical parameters such as traffic volumes, average speeds, directional divisions and queue lengths in the access and possibly exits the considered intersection.
  • the traffic information determined in this way is forwarded by the control units 2 in the given road network to a superordinate traffic computer or traffic management center 11 of a third level. There, the traffic information obtained is evaluated and further processed to define traffic strategies for the road network. These pursue the goal of satisfying the currently ascertained traffic demand in the road network according to specific strategy specifications.
  • 11 archived historical traffic data are also used in the central office.
  • the method for determining traffic information described above can advantageously be used for a method for traffic control in a traffic-signal-controlled road network.
  • updated signal time schedules 6 for the various control devices 2 of the traffic signal systems in the road network can be calculated by a central traffic computer in the center 11 and transmitted to the control devices 2.
  • the control unit 2 such a signal time schedule 6 runs programmatically.
  • the signal transmitters 5 of the first described level are turned on. The influencing of the road users in this level takes place via light signals represented by the signal transmitters 5, in the signal phases of which vehicles are allowed to pass the intersection or are prevented from entering the intersection.
  • data transmissions from vehicles 1 to the roadside communication device 8 are interpreted by the control unit 2 as a request signal for a green phase.
  • the controller can issue such request signals take into account, for example, a prolonged green phase is extended.
  • the controller may also prioritize. Such prioritization is done, for example, by types of vehicles, emergency vehicles such as police, fire or ambulance being given top priority, while public transport vehicles such as trams or buses are given medium priority and private cars are given the lowest priority.
  • control units 2 of adjacent road intersections exchange traffic information such as the detected traffic data or the instantaneous switching state in the running signal program with each other.
  • this control can control the traffic flows in the road network according to a network-wide predefinable destination function via exclusively locally performed calculations by communication with the next adjacent control unit, if it receives local traffic information about the destinations of the incoming vehicles.
  • a similar approach is published in the previously cited publication "Static and dynamic traffic sharing with recurrent neural networks".

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Verkehrsinformationen in einem Straßennetz mit mindestens einer Straßenkreuzung (4), an welcher der Verkehrsfluss mittels einer Lichtsignalanlage (3) geregelt wird, die ein Steuergerät (2) zum Anschalten von Lichtzeichen darstellenden Signalgebern (5) aufweist, wobei mit dem Verkehrsfluss korrelierende Verkehrsdaten erfasst und daraus Verkehrsinformationen, insbesondere eine Verkehrsnachfrage, für zumindest einen Teil des Straßennetzes ermittelt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern des Verkehrs in einem solchen Straßennetz sowie ein System zum Durchführen der Verfahren. Indem von sich der Straßenkreuzung (4) nähernden Fahrzeugen (1) einer Stichprobenflotte fahrzeugspezifische Verkehrsdaten durch lokal um die Straßenkreuzung (4) begrenzte, drahtlose Übertragung vom Fahrzeug (1) zum Steuergerät (2) der Lichtsignalanlage (3) erfasst werden, werden ein wirtschaftlich arbeitendes und damit in Benutzer- und Betreiberkreisen die nötige Akzeptanz findendes System und Verfahren bereitgestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Verkehrsinformationen in einem Straßennetz mit mindestens einer Straßenkreuzung, an welcher der Verkehrsfluss mittels einer Lichtsignalanlage geregelt wird, die ein Steuergerät zum Anschalten von Lichtzeichen darstellenden Signalgebern aufweist, wobei mit dem Verkehrsfluss korrelierende Verkehrsdaten erfasst und daraus Verkehrsinformationen, insbesondere eine Verkehrsnachfrage, für zumindest einen Teil des Straßennetzes ermittelt werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern des Verkehrs in einem Straßennetz mit mindestens einer Straßenkreuzung an welcher der Verkehrsfluss mittels einer Lichtsignalanlage geregelt wird, indem fahrzeugführende Verkehrsteilnehmer durch von Signalgebern der Lichtsignalanlage dargestellten Lichtzeichen beeinflusst werden, wobei die Signalgeber gemäß einem in einem Steuergerät der Lichtsignalanlage ablaufenden Signalzeitenplan angeschaltet werden, der auf der Grundlage ermittelter Verkehrsinformationen berechnet wird.
  • Schließlich bezieht sich die Erfindung auf ein System zum Durchführen der Verfahren.
  • Verkehrsinformationen, insbesondere Verkehrsnachfragedaten, sind unerlässlich, um Schätzungen über den aktuellen und zukünftigen Verkehrszustand eines Straßennetzes anstellen zu können. Ferner sind sie erforderlich, um Verkehrssteuerungsverfahren ermitteln und anwenden zu können, die in Bezug auf das gesamte Straßennetz optimiert sind, oder um entsprechende Verkehrsmanagementstrategien zu definieren.
  • Verkehrsnachfragedaten werden bisher vor allem in Offline-Planungsprozessen aus archivierten historischen Werten von Verkehrsdetektoren des Straßennetzes abgeleitet. Dazu werden üblicherweise von einer statischen Nachfragematrix, die einer Erhebung entstammt, Nachfragematrizen für verschiedene Tagestypen, beispielsweise Arbeitstage, Wochenende, Feiertage, Urlaubszeiten und für verschiedene Stundengruppen, beispielsweise morgendliche und abendliche Stoßzeiten, Tagesverkehr und Nachtverkehr, abgeleitet. Es ist jedoch sehr wenig darüber bekannt, inwieweit die derart abgeleiteten Verkehrsnachfragedaten mit der Realität übereinstimmen. Außerdem können solche Verkehrsnachfragedaten keine kurzfristigen Änderungen der Verkehrsnachfrage wiedergeben, die aufgrund aktueller Ereignisse wie Veranstaltungen, Baustellen oder Störungen entstehen.
  • Um die Aktualität und Verlässlichkeit einer durch manuelle Verkehrszählungen und straßenseitige Verkehrsdetektordaten gebildeten Datenbasis für die Verkehrsnachfrage zu verbessern, ist es bekannt, die fahrzeugspezifischen Verkehrsdaten von Fahrzeugen einer Stichprobenflotte zu nutzen, welche mit Zielführungssystemen ausgestattet sind. Die Patentschrift DE 100 18 562 C1 offenbart hierzu ein Verfahren zum Erkennen und Überwachen der Verkehrssituation auf einem Straßenverkehrsnetz. Die sich im Verkehr mitbewegenden Meldefahrzeuge einer Stichprobenflotte werden üblicherweise als so genannte "floating cars" bezeichnet, da sie im Verkehr "mitschwimmen". Entsprechend werden die von solchen Fahrzeugen gewonnenen Verkehrsdaten als "floating car data" bezeichnet, abgekürzt als FCD. Um Solche FCD für ein Verkehrsnetz mit verkehrsgeregelten Netzknoten mit vertretbar geringem Aufwand derart gewinnen zu können, dass sich diese gut zur weiteren Auswertung insbesondere hinsichtlich der Ermittlung der aktuellen und zukünftigen Verkehrslage auch in Ballungsräumen eignen, wird bei dem bekannten Verfahren vorgeschlagen, dass Datengewinnungsvorgänge wenigstens für sukzessiv befahrene Netzknoten ausgelöst werden, und zwar speziell jeweils zu einem gewissen Zeitpunkt nach dem Verlassen einer in den zugehörigen Netzknoten einmündenden Streckenkante. Dabei wird im jeweiligen Datengewinnungsvorgang als Verkehrsdaten eine Zeitstempelinformation gewonnen, die einen auf den betreffenden Netzknoten bezogenen Meldezeitpunkt angibt.
  • Nachteilig an den auf FCD basierenden Verfahren ist der hohe Aufwand durch die Übertragung der Verkehrsdaten von den Fahrzeugen der Stichprobenflotte zu einer Verkehrsrechnerzentrale. Die Kommunikationsverbindungen werden nämlich, beispielsweise über Zielführungssysteme der Fahrzeuge, unter Verwendung kostenpflichtiger Telekommunikationsstandards wie GMS oder UMTS aufgebaut. Je nach Größe der Stichprobenflotte bzw. des Straßennetzes, Häufigkeit, Umfang und Geschwindigkeit der Datenübertragung fallen dabei enorme Kosten an.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Verfahren und ein System der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches wirtschaftlich arbeiten und damit in Benutzer- und Betreiberkreisen die nötige Akzeptanz finden.
  • Eine Teilaufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein gattungsgemäßes Verfahren zum Ermitteln von Verkehrsinformationen, wobei von sich der Straßenkreuzung nähernden Fahrzeugen einer Stichprobenflotte fahrzeugspezifische Verkehrsdaten durch lokal um die Straßenkreuzung begrenzte, drahtlose Übertragung vom Fahrzeug zum Steuergerät der Lichtsignalanlage erfasst werden. Wie bei den FCD wird hier eine Flotte von ausgewählten Fahrzeugen, anhand derer sich der Verkehrsfluss im Straßennetz verfolgen lässt, als Träger von Verkehrsdaten genutzt. Anonymisierte fahrzeugspezifische Daten werden mit Hilfe einer lokalen Kommunikation direkt, dafür unter Vermeidung der kostenintensiven Telekommunikationsstandards (GSM, UMTS), an das Steuergerät einer Lichtsignalanlage übertragen, welche den Verkehr der Straßenkreuzung regelt, auf die das jeweilige Fahrzeug gerade zufährt. Es genügt daher der Einsatz einer - ggf. für den Fahrzeugführer des Stichprobenfahrzeugs kostenfreien - Kommunikation, welche auf die Umgebung der angefahrenen Straßenkreuzung begrenzt ist und daher kurzreichweitig ausgebildet sein darf. Die derart erfassten Verkehrsdaten könnte man als lokale FCD bezeichnen, um die die Datenbasis für Verkehrsnachfrage-Informationen bereichert wird.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als fahrzeugspezifische Verkehrsdaten die aktuelle Position und Geschwindigkeit eines Fahrzeuges übertragen. Werden diese Verkehrsdaten mit der jeweiligen Übertragungszeit und einer das Stichprobenfahrzeug identifizierenden Kennung erfasst, kann die Reise dieses Fahrzeuges hinsichtlich Route und Fahrtzeit punktuell entlang solcher Straßenkreuzungen verfolgt werden, die diese fahrzeugspezifischen Verkehrsdaten empfangen können.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als fahrzeugspezifische Verkehrsdaten Routendaten eines Fahrzeuges übertragen. Beispielsweise könnten sämtlichen Daten, die über ein Zielführungssystem des Fahrzeuges verfügbar sind, an das Steuergerät der bevorstehenden Straßenkreuzung gesendet werden.
  • Vorzugsweise werden als Routendaten eines Fahrzeuges Quelle-Ziel-Informationen und/oder bisherige Reisezeiten und/oder Abbiegeentscheidungen für die angefahrene Straßenkreuzung übertragen. Anhand dieser Daten, bezogen auf das gesamte erfasste Straßennetz, lassen sich zeitnah und verlässlich Verkehrsvorhersagen ableiten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als weitere den Verkehrszustand im Bereich der Straßenkreuzung beschreibende Verkehrsdaten Zählwerte von straßenseitigen Verkehrsdetektoren erfasst und an das Steuergerät übermittelt. Auf diese Weise wird die Datenbasis für Verkehrsnachfrageschätzungen auch um Verkehrsdaten erweitert, die nicht der Stichprobenflotte angehörende Fahrzeuge betreffen. Beispielsweise könnten diese Daten dazu dienen, die Aussagekraft der auf Stichprobenflotten-Fahrzeuge begrenzten Daten zu verifizieren. Außerdem können solche Verkehrsdetektoren auch außerhalb des kurzreichweitigen Empfangsbereichs um Straßenkreuzungen herum Verkehrsdaten einholen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die im Steuergerät erfassten Verkehrsdaten aggregiert und zur Weiterverarbeitung an einen zentralen Verkehrsrechner übertragen. In einer Verkehrsrechnerzentrale oder Verkehrsmanagementzentrale werden die Verkehrsdaten aller im Straßennetz lokal um ihren Kreuzungsbereich empfangenden Steuergeräte verarbeitet. So kann der zentrale Verkehrsrechner für das betrachtete Straßennetz aus den historischen Daten sowie aus den aktuell übermittelten Daten neue Verkehrsstrategien definieren, die die aktuelle Verkehrsnachfrage befriedigen können. Eine solche Verkehrsstrategie für das Straßennetz wird in Signalplänen für die Steuergeräte der einzelnen Kreuzungen umgesetzt, die jeweils optimal auf einander abgestimmt sind.
  • Eine weitere Teilaufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Steuern des Verkehrs der eingangs genannten Art, bei dem die Verkehrsinformationen gemäß einem Verfahren der oben beschriebenen Art ermittelt werden. Im Rahmen einer teilweise oder voll verkehrsabhängigen lokalen Steuerung des Verkehrs an einer lichtsignalgeregelten Straßenkreuzung können die lokal erfassten Verkehrsdaten direkt im Steuergerät der Lichtsignalanlage verarbeitet werden. Dies erfolgt im Wesentlichen durch Beeinflussung des im Steuergerät ablaufenden Signalzeitenplans, gemäß dem die Signalgeber der Lichtsignalanlage angeschaltet werden, wobei innerhalb eines vorgegebenen Rahmensignalplans die Dauer von Freigabe- und Sperrphasen veränderbar sind.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden hierzu die Verkehrsdaten im Steuergerät in verkehrstechnische Größen zur Steuerung der Lichtsignalanlage umgerechnet. So können beispielsweise die fahrzeugspezifischen, von Fahrzeugen der Stichprobenflotte übertragenen Verkehrsdaten - etwa aktuelle Positionen, Geschwindigkeiten und Routendaten - in Verkehrsstärken, mittlere Geschwindigkeiten und Richtungsaufteilungen der die Straßenkreuzung passierenden Verkehrsströme umgerechnet werden. Gegebenenfalls ergänzt durch Verkehrsdaten von straßenseitigen Verkehrsdetektoren im Bereich der Straßenkreuzung können auch Warteschlangenlängen in den Einzelnen Zufahrten zur Straßenkreuzung bestimmt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens fordert mit der Übertragung von Verkehrsdaten ein sich an eine Straßenkreuzung annäherndes Fahrzeug eine Freigabezeit im Signalzeitenplan an. Bei einer voll verkehrsabhängigen Steuerung einer Lichtsignalanlage kann eine als Anforderungssignal interpretierte Verkehrsdatenübertragung eine Verlängerung der Grünzeit im ablaufenden Signalprogramm bewirken.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens werden Freigabezeit-Anforderungen nach Fahrzeugarten priorisiert. Hier wird die Stichprobenflotte um Fahrzeugarten erweitert, die sich beim Zufahren auf eine lichtsignalgeregelte Straßenkreuzung durch Datenübertragung beim Steuergerät der Lichtsignalanlage anmelden, um eine bevorrechtigte Behandlung - beispielsweise in Form einer freien Durchfahrt - anzufordern. Die Priorisierung kann gestaffelt ausgebildet sein, so dass beispielsweise Fahrzeuge des öffentlichen Personennahverkehrs an einer Straßenkreuzung gegenüber Privatfahrzeugen bevorzugt werden, während Einsatzfahrzeug von Notärzten, Rettungsdiensten, der Feuerwehr oder Polizei bei der Zuteilung von Freigabezeiten höchste Priorität genießen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens tauschen Steuergeräte benachbarter Lichtsignalanlagen ermittelte Verkehrsinformationen aus. Durch den Informationsaustausch mit Steuergeräten von Lichtsignalanlagen im Verkehrsfluss vorausgehender oder nachfolgender Straßenkreuzungen können die Signalzeiten optimal an die aktuelle lokale Verkehrsnachfrage angepasst werden. Es wird sogar eine netzweit selbstorganisierende Steuerung möglich, die in der Lage ist, als vollständig verteiltes Rechenschema die Verkehrsströme in einem Straßennetz entsprechend einer netzweiten Zielfunktion zu steuern, wenn Sie lokal an den jeweiligen Straßenkreuzungen Verkehrsinformationen über die Reiseziele der ankommenden Fahrzeuge erhält. Dabei werden in den Steuergeräten jeder Straßenkreuzung nur lokale Berechnungen durchgeführt und mit den Steuergeräten der jeweils nächst benachbarten Straßenkreuzungen kommuniziert, wobei das Straßennetz auf ein rekurrentes neuronales Netz abgebildet wird, wie es beispielsweise in "Statische und dynamische Verkehrsumlegung mit rekurrenten neuronalen Netzen", ISBN3-8265-6720-X, Doktorarbeit von P. Mathias, herausgegeben 1999, beschrieben ist.
  • Schließlich wird eine letzte Teilaufgabe durch ein System zum Durchführen eines Ermittlungsverfahrens für Verkehrsinformationen sowie eines Steuerungsverfahrens gelöst, in dem Steuergeräte von Lichtsignalanlagen mit jeweils einer straßenseitigen Kommunikationseinrichtung in Verbindung stehen, wobei Fahrzeuge einer Stichprobenflotte mit fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtungen ausgestattet sind, über die Verkehrsdaten lokal, jeweils innerhalb eines Nahbereichs um eine Straßenkreuzung an die zugehörige straßenseitige Kommunikationseinrichtung drahtlos übertragbar sind.
  • Vorzugsweise sind die Fahrzeuge der betrachteten Stichprobenflotte jeweils mit einem Zielführungssystem ausgestattet.
  • Ein Ausführungsbeispiel sowie weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert, in deren
    • FIG 1
    ein System zum Durchführen eines Ermittlungsverfahrens für Verkehrsinformation und eines Verkehrssteuerungsverfahrens, und in
    FIG 2
    ein Ablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Verfahren
    schematisch veranschaulicht sind.
  • Wesentlich für ein erfindungsgemäßes System zum Durchführen eines Ermittlungsverfahrens für Verkehrsinformationen sowie eines Verkehrssteuerungsverfahrens ist die Bewerkstelligung einer kostengünstigen Datenübertragung von Fahrzeugen 1 einer Stichprobenflotte zu einem Steuergerät 2 einer Lichtsignalanlage 3. Gemäß FIG 1 regelt eine solche Lichtsignalanlage 3 den Verkehrsfluss an einer Straßenkreuzung 4, die im dargestellten Beispiel vier Kreuzungsarme aufweist. Der ein Fahrzeug 1 führende Verkehrsteilnehmer wird dabei über Lichtzeichen beeinflusst, die von Signalgebern 5 der Lichtsignalanlage 3 erzeugt bzw. dargestellt werden. Der Einfachheit halber ist nur ein Signalgeber 5 dargestellt, wohingegen in Wirklichkeit eine Vielzahl an Signalgebern 5 entsprechend der Topologie der Straßenkreuzung 4 zum Einsatz kommt. So können Signalgeber 5 für verschiedene Fahrspuren von Zufahrten zur Straßenkreuzung 4 sowie für Fußgänger, Radfahrer oder Straßenbahnen vorgesehen sein. Die Lichtzeichen der Signalgeber 5 werden durch einen im Steuergerät 2 programmtechnisch ablaufenden Signalzeitenplan 6 nach darin vorgebbaren Freigabe-und Sperrzeiten angeschaltet.
  • Nach FIG 1 weiß ein Fahrzeug 1 der Stichprobenflotte eine fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 7 auf, über die Verkehrsdaten an eine straßenseitige Kommunikationseinrichtung 8 drahtlos übertragbar sind. Die straßenseitige Kommunikationseinrichtung 8 steht mit dem Steuergerät 2 der Lichtsignalanlage 3 in Verbindung. Unter Vermeidung kostenintensiver Telekommunikationsstandards, wie GSM oder UMTS, ist die erfindungsgemäße Datenübertragung lokal begrenzt, nämlich innerhalb eines Nahbereiches 4R um die Straßenkreuzung 4 herum. Damit lassen sich fahrzeugspezifische Verkehrsdaten von Fahrzeugen 1 einer Stichprobenflotte kostengünstig direkt drahtlos zum Steuergerät 2 der Lichtsignalanlage 3 übertragen, sobald das Fahrzeug 1 in den Nahbereich 4R eingefahren ist. Zur Übertragung aktueller Positions-, Geschwindigkeits- und Routendaten können die Fahrzeuge 1 der Stichprobenflotte mit navigierenden Zielführungssystemen 9 ausgestattet sein, welche mittels Kommunikation mit einem Satellitensystem 10 arbeiten.
  • Das Steuergerät 2 der Lichtsignalanlage 3 weist gemäß FIG 1 noch eine Reihe weiterer wichtiger Verbindungen auf. Zunächst einmal ist das Steuergerät 2, wie auch nicht dargestellte Steuergeräte von weiteren in dem Straßennetz installierten Lichtsignalanlagen, mit einer Zentrale 11 verbunden, die einen Verkehrsrechner 12 umfasst. Bei der Zentrale 11 kann es sich um eine Verkehrsrechner- oder Verkehrsmanagementzentralen handeln, die die im Steuergerät 2 empfangenen Verkehrsdaten zur Weiterverarbeitung entgegennehmen. Umgekehrt werden von derartigen Zentralen 11 mittels des Verkehrsrechners 12 aktualisierte Verkehrsstrategien berechnet und in Form von optimierten Signalzeitenplänen 6 an die Steuergeräte 2 im Straßennetz übertragen. Ferner kommuniziert das Steuergerät 2 über Datenleitungen 13 - oder auch über Funkverbindungen - mit Steuergeräten von Lichtsignalanlagen benachbarter Straßenkreuzungen. Damit lassen sich erfasste Verkehrsdaten sowie die aktuellen Schaltzustände der Signalgeber 5 zur gegenseitigen Abstimmung der Steuerungsabläufe unter den benachbarten Steuergeräten 2 austauschen. Schließlich ist das Steuergerät 2 mit straßenseitig angeordneten Verkehrsdetektoren 14 verbunden, beispielsweise Induktionsschleifen, Radargeräte, Infrarotsensoren oder Videokameras, über welche zusätzliche Verkehrsdaten sowohl innerhalb des Nahbereiches 4R als auch außerhalb erfasst werden können. Im Übrigen erfassen diese Verkehrsdetektoren 14 nicht nur Fahrzeuge 1 der Stichprobenflotte, sondern sämtliche einen Verkehrsfluss bildende Fahrzeuge. Für die kurzreichweitige Datenübertragung zwischen den Kommunikationseinrichtungen 7 und 8 kommen beispielsweise Infrarot, Funk oder Mikrowelle in Betracht.
  • In FIG 2 sind das erfindungsgemäße Ermittlungsverfahren von Verkehrsinformationen sowie das Verkehrssteuerungsverfahren in Systemebenen verbildlicht. In einer ersten Ebene treten Fahrzeuge, insbesondere Fahrzeuge 1 einer Stichprobenflotte, in Wechselwirkung mit diversen Sensoren und Aktuatoren. Erfindungsgemäß werden fahrzeugspezifische Verkehrsdaten lokal innerhalb eines Nahbereichs um eine Straßenkreuzung zu einer straßenseitigen Kommunikationseinrichtung 8 drahtlos übertragen. Bei diesen Verkehrsdaten handelt es sich um anonymisierte fahrzeugspezifische Daten, die beispielsweise von fahrzeugseitigen Zielführungseinrichtungen mit GPS-System stammen und mit einer fahrzeugspezifischen Kennung an die Lichtsignalsteuerung übertragen werden. Konkret kann es sich dabei um aktuelle Positions-, Geschwindigkeits- oder Routendaten - etwa Quelle-Ziel-Informationen, bisherige Reisezeiten oder geplante Abbiegeentscheidungen - eines Fahrzeuges 1 handeln. Daneben werden von straßenseitigen Verkehrsdetektoren 14 Zählwerte erfasst, die die Verkehrsflüsse an der betrachteten Straßenkreuzung hinsichtlich Verkehrsstärke und mittlere Geschwindigkeit charakterisieren.
  • In der in FIG 2 dargestellten mittleren Ebene befindet sich das Steuergerät 2, welches die erfassten Verkehrsdaten der straßenseitigen Kommunikationseinrichtung 8 und der Verkehrsdetektoren 14 entgegennimmt. Die Verkehrsdaten werden im Steuergerät 2 aggregiert, d. h. angesammelt und verdichtet und ggf. zu verkehrstechnischen Größen wie Verkehrsstärken, mittlere Geschwindigkeiten, Richtungsaufteilungen und Warteschlangenlängen in den Zu- und ggf. Ausfahrten der betrachteten Straßenkreuzung.
  • Die so ermittelten Verkehrsinformationen werden von den Steuergeräten 2 im vorgegebenen Straßennetz an eine übergeordnete Verkehrsrechner- oder Verkehrsmanagementzentrale 11 einer dritten Ebene weitergeleitet. Dort werden die gewonnenen Verkehrsinformationen ausgewertet und zur Definition von Verkehrsstrategien für das Straßennetz weiterverarbeitet. Diese verfolgen das Ziel, die aktuell ermittelte Verkehrsnachfrage im Straßennetz nach bestimmten Strategievorgaben zu befriedigen. Dazu werden neben den aktuell erfassten Verkehrsdaten der Stichprobenflotte und der Verkehrsdetektoren auch in der Zentrale 11 archivierte historische Verkehrsdaten herangezogen.
  • Das bisher beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln von Verkehrsinformationen kann mit Vorteil für ein Verfahren zur Verkehrssteuerung in einem lichtsignalgeregelten Straßennetz verwendet werden. In einem ersten Ansatz können von einem zentralen Verkehrsrechner in der Zentrale 11 aktualisierte Signalzeitenpläne 6 für die verschiedenen Steuergeräte 2 der Lichtsignalanlagen im Straßennetz berechnet und an die Steuergeräte 2 übertragen werden. Im Steuergerät 2 läuft ein solcher Signalzeitenplan 6 programmtechnisch ab. Nach den im Signalprogramm festgelegten Freigabe-, Sperr- und Zwischenzeiten werden die Signalgeber 5 der ersten beschriebenen Ebene angeschaltet. Die Beeinflussung der Verkehrsteilnehmer in dieser Ebene erfolgt über von den Signalgebern 5 dargestellten Lichtzeichen, in deren Signalphasen Fahrzeuge die Straßenkreuzung passieren dürfen oder aber von der Einfahrt in die Straßenkreuzung abgehalten werden.
  • Gemäß FIG 2 ist jedoch noch ein weiterer Verkehrssteuerungsansatz möglich. Hierbei werden Datenübertragungen von Fahrzeugen 1 an die straßenseitige Kommunikationseinrichtung 8 vom Steuergerät 2 als Anforderungssignal für eine Grünphase interpretiert. Läuft zur voll verkehrsabhängigen Steuerung im Steuergerät 2 als Signalzeitenplan 6 ein so genannter Rahmensignalplan ab, kann die Steuerung derartige Anforderungssignale berücksichtigen, in dem beispielsweise eine andauernde Grünphase verlängert wird. Bei konkurrierenden Anforderungssignalen aus verschiedenen Zufahrten kann die Steuerung auch priorisieren. Eine solche Priorisierung erfolgt beispielsweise nach Fahrzeugarten, wobei Einsatzfahrzeuge für Notfälle, wie Polizei, Feuerwehr oder Rettungsdienst, höchste Priorität genießen, während Fahrzeugen des öffentlichen Personennahverkehrs, wie Straßenbahnen oder Bussen, eine mittlere Priorität und Privatfahrzeugen die niedrigste Priorität eingeräumt wird.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn Steuergeräte 2 von benachbarten Straßenkreuzungen Verkehrsinformationen wie die erfassten Verkehrsdaten oder den augenblicklichen Schaltzustand im ablaufenden Signalprogramm, untereinander austauschen. Unter Ausblendung der zentralen Ebene kann diese Steuerung über ausschließlich lokal durchgeführte Berechnungen durch Kommunikation mit dem jeweils nächst benachbarten Steuergerät die Verkehrsströme in dem Straßennetz entsprechend einer netzweit vorgebbaren Zielfunktion steuern, wenn sie jeweils lokal Verkehrsinformationen über die Reiseziele der ankommenden Fahrzeuge erhält. Ein entsprechender Ansatz ist in der bereits oben zitierten Veröffentlichung "Statische und dynamisch Verkehrsumlegung mit rekurrenten neuronalen Netzen" veröffentlicht.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Ermitteln von Verkehrsinformationen in einem Straßennetz mit mindestens einer Straßenkreuzung (4), an welcher der Verkehrsfluss mittels einer Lichtsignalanlage (3) geregelt wird, die ein Steuergerät (2) zum Anschalten von Lichtzeichen darstellenden Signalgebern (5) aufweist, wobei mit dem Verkehrsfluss korrelierende Verkehrsdaten erfasst und daraus Verkehrsinformationen, insbesondere eine Verkehrsnachfrage, für zumindest einen Teil des Straßennetzes ermittelt werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass von sich der Straßenkreuzung (4) nähernden Fahrzeugen (1) einer Stichprobenflotte fahrzeugspezifische Verkehrsdaten durch lokal um die Straßenkreuzung (4) begrenzte, drahtlose Übertragung vom Fahrzeug (1) zum Steuergerät (2) der Lichtsignalanlage (3) erfasst werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass als fahrzeugspezifische Verkehrsdaten die aktuelle Position und Geschwindigkeit eines Fahrzeuges (1) übertragen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass als fahrzeugspezifische Verkehrsdaten Routendaten eines Fahrzeuges (1) übertragen werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Routendaten eines Fahrzeuges (1) Quelle-Ziel-Informationen und/oder bisherige Reisezeiten und/oder Abbiegeentscheidungen für die angenäherte Straßenkreuzung (4) übertragen werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass als weitere den Verkehrszustand im Bereich der Straßenkreuzung (4) beschreibende Verkehrsdaten Zählwerte von straßenseitigen Verkehrsdetektoren (14) erfasst und an das Steuergerät (2) übermittelt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die im Steuergerät (2) erfassten Verkehrsdaten aggregiert und zur Weiterverarbeitung an einen zentralen Verkehrsrechner (12) übertragen werden.
  7. Verfahren zum Steuern des Verkehrs in einem Straßennetz mit mindestens einer Straßenkreuzung (4), an welcher der Verkehrsfluss mittels einer Lichtsignalanlage (3) geregelt wird, indem fahrzeugführende Verkehrsteilnehmer durch von Signalgebern (5) der Lichtsignalanlage (3) dargestellten Lichtzeichen beeinflusst werden, wobei die Signalgeber (5) gemäß einem in einem Steuergerät (2) der Lichtsignalanlage (3) ablaufenden Signalzeitenplan (6) angeschaltet werden, der auf der Grundlage ermittelter Verkehrsinformationen berechnet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrinformationen gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ermittelt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrsdaten im Steuergerät (2) in verkehrstechnische Größen zur Steuerung der Lichtsignalanlage (3) umgerechnet werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass mit der Übertragung von Verkehrsdaten ein sich annäherndes Fahrzeug (1) eine Freigabezeit im Signalzeitenplan (6) anfordert.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass Freigabezeit-Anforderungen nach Fahrzeugarten priorisiert werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass Steuergeräte (2) benachbarter Lichtsignalanlagen (3) ermittelte Verkehrsinformationen austauschen.
  12. System zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei Steuergeräte (2) von Lichtsignalanlagen (3) mit jeweils einer straßenseitigen Kommunikationseinrichtung (8) in Verbindung stehen, wobei Fahrzeuge (1) einer Stichprobenflotte mit fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtungen (7) ausgestattet sind, über die Verkehrsdaten lokal, jeweils innerhalb eines Nahbereiches (4R) um eine Straßenkreuzung (4) an die zugehörige straßenseitige Kommunikationseinrichtung (8) drahtlos übertragbar sind.
  13. System nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge (1) der Stichprobenflotte jeweils mit einem Zielführungssystem (9) ausgestattet sind.
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