Beschreibung
Prognosesystem zum Vorhersagen von Fahrzeiten, fahrzeuggestütztes Routenplanungssystem, Verkehrsinformationssystem und -verfahren
Die Erfindung betrifft ein Prognosesystem zum Vorhersagen von Fahrzeiten und ein fahrzeuggestütztes Routenplanungssystem nach Anspruch 1 beziehungsweise 3, ein Verkehrsinformations- System nach Anspruch 6 und ein zugehöriges Verkehrsinformationsverfahren nach Anspruch 9.
Autofahrer mit Navigationssystemen werden durch diese Systeme zu ihrem Ziel geleitet. Wenn auf ihrer Strecke ein Stau ent- steht, dann ist es für ein großräumiges Ausweichen über eine Alternativroute häufig zu spät. Selbst wenn die Fahrer über den Stau durch Verkehrsnachrichten oder TMC (Traffic Message Channel) informiert werden. Besser wäre es demnach, wenn sie frühzeitig gewarnt würden, dass an einer bestimmten Stelle in einer gewissen Zeit voraussichtlich ein Stau entstehen wird. Dann könnten die Autofahrer rechtzeitig darauf reagieren und andere Routen wählen.
Navigationssysteme verwenden ein elektronisches Kartenmateri- al . Darin ist das Straßennetz in eine Vielzahl von Segmenten aufgeteilt. Für jedes Segment S1 ist die durchschnittliche Zeit τ (S1) zum Durchfahren des Segments unter Normalbedingungen, das heißt ohne Stau, angegeben. Aus diesen Werten wird die voraussichtliche Fahrzeit zum Ziel ermittelt.
Sei Si, ..., Sn eine zusammenhängende Folge von Segmenten, die einen Weg von der aktuellen Position zum Ziel beschreibt, dann ist
die Normalfahrzeit von der aktuellen Position zum Ziel.
Sei s'i, ..., s 'm eine andere Folge von Segmenten zum gleichen Ziel, dann ist auf dieser Route die Normalfahrzeit t ' zum Ziel gegeben durch
Bei mehreren alternativen Routen wählt ein Navigationssystem die Route aus, deren Normalfahrzeit minimal ist, vorausge- setzt, das Navigationssystem soll die schnellste und nicht die kürzeste Route wählen.
Sensoren an Hauptverkehrsstraßen erfassen die augenblickliche Verkehrssituation. Verkehrszentralen erkennen hieraus Staus und andere Verkehrsstörungen, Rundfunksender übermitteln via TMC Informationen über Verkehrsbehinderungen an die Navigationssysteme. Angaben wie 'Stau' oder 'stockender Verkehr' kann ein Navigationssystem in eine durchschnittlich zu erwartende Fahrzeitverlängerung auf dem betroffenen Segment umsetzen. Mit diesen relativ groben Daten kann dann die Fahrtroute neu berechnet werden und der Autofahrer wird gegebenenfalls auf eine Alternativroute umgeleitet.
Seit kurzem bietet die Firma INRIX in den USA Stauprognosen auf den Highways an (http://www.inrix.com) . Diese Information kann von einem Handy abgerufen werden und wird dann in einer Landkarte auf dem Handy-Display angezeigt. Die Darstellung kennt drei Stufen (grün, gelb, rot) und gibt die zu erwartende Situation in 15, 30, 45 und 60 Minuten wieder. Die Angaben ba- sieren auf historischen Verkehrsdaten, die über einen Zeitraum von zwei Jahren gesammelt wurden. Daraus kann beispielsweise erkannt werden, dass auf einem bestimmten Highway- Abschnitt am Montag Morgen um 08:00 Uhr typischerweise mit einem Stau zu rechnen ist, während dort am Dienstag zur glei- chen Zeit normalerweise zähfließender Verkehr herrscht.
Die Auswertung dieser auf US-Highways begrenzten Information und deren Umsetzung in gegebenenfalls eine andere Fahrtroute muss der Autofahrer selbst vornehmen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verkehrsinformationssystem und -verfahren bereitzustellen, das einfach aufgebaut und kostengünstig ist, und das eine schnelle und zuverlässige Prognose von zukünftigen Fahrzeiten zulässt.
Diese Aufgabe wird zunächst durch ein Prognosesystem zum Vorhersagen von Fahrzeiten gelöst, mit einer Schnittstelle zum Erfassen von aktuellen Fahrzeiten auf jeweiligen Straßensegmenten einer elektronischen Straßenkarte, mit einer Fahrzeitprognoseeinheit, die zum Berechnen einer zukünftigen Fahrzeit auf Basis der aktuellen Fahrzeiten unter Berücksichtigung von historischen VerkehrsaufZeichnungen, vergleichbaren Verkehrsituationen und/oder Informationen über Veranstaltungen ausgebildet ist, und mit einer Schnittstelle zum Ausgeben von derart prognostizierten sowie von aktuellen Fahrzeiten.
Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass durch Auswertung von VerkehrsaufZeichnungen wie im Fall von INRIX, durch Pattern-Vergleiche von Verkehrssituationen und durch Informationen über bevorstehende Veranstaltungen, zum Beispiel einem Fußballspiel in einer Groß-Arena, Verkehrsverdichtungen auf einem Streckensegment zu einem bestimmten Zeitpunkt prognostiziert werden können. Bei Pattern-Vergleichen gehen Informationen ein wie zum Beispiel 'wenn in einem Segment derzeit eine Fahrzeitverlängerung von x Sekunden zu verzeichnen ist und in einem anderen Segment eine um y Sekunden, dann ist in n Minuten in einem dritten Segment eine Fahrzeitverlängerung von z Sekunden zu erwarten' .
Die Ausgangsdaten für die Prognose bilden dabei die aktuellen Fahrzeiten auf jedem einzelnen Straßensegment, die zum Beispiel von Fahrzeugen im Straßenverkehr erfasst und über eine Drahtlosschnittstelle an eine Zentrale übermittelt werden, wie im Fall von FCD (Floating Car Data) .
Ausgehend von dieser Basis lassen sich damit zukünftige Fahrzeiten in einzelnen Segmenten einfach und schnell prognostizieren und zur Weiterverarbeitung zur Verfügung stellen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Prognosesystems betrifft die genannten Schnittstellen zum Erfassen der aktuellen Fahrzeiten und zum Ausgeben der prognostizierten Fahrzeiten beziehungsweise Weiterleiten der aktuellen Fahrzeiten, die be- vorzugt als eine gemeinsame Funkschnittstelle ausgeführt sind.
Die vorstehende Aufgabe wird auch durch ein fahrzeuggestütztes Routenplanungssystem gelöst, mit einer Schnittstelle zum Er- fassen von aktuellen und prognostizierten Fahrzeiten auf jeweiligen Straßensegmenten einer elektronischen Straßenkarte, mit einer Eingabeeinheit zum Erfassen einer gewünschten Fahrtroute, mit einer Fahrzeitbestimmungseinheit, die zum Berechnen einer Gesamtfahrzeit auf dieser Fahrtroute ausgebil- det ist, wobei sich die Gesamtfahrzeit aus einer Summe von jeweiligen Einzelfahrzeiten ergibt, die zu dem Eintrittzeitpunkt des Fahrzeugs in ein betreffendes Segment der Route prognostiziert sind, und mit einer Schnittstelle zum Darstellen derart berechneter Gesamtfahrzeiten.
Die aktuellen und die prognostizierten Fahrzeiten zum Beispiel in 10, 20, 30, 45, 60 und 120 Minuten werden für alle Segmente regelmäßig in geeigneter Weise an alle Fahrzeuge übertragen, zum Beispiel von den Rundfunksendern im TPEG-Format über DAB (Digital Audio Broadcasting) , und in dem Routenplanungssystem ausgewertet.
Das Routenplanungssystem berechnet nun die aktuelle Fahrtroute nicht wie bisher unter Verwendung der Normalfahrzeit pro durch- fahrenem Segment, sondern es berücksichtigt die prognostizierte Durchfahrzeit für den Zeitpunkt, in dem das Fahrzeug an dem jeweiligen Segment ankommt.
Es sei to die aktuelle Zeit und τ (S1, x) die Fahrzeit durch das Segment S1 zum Zeitpunkt x, x ≥ to . Dann ergibt sich die zu er¬ wartende Fahrzeit t auf der Route Si, ..., Sn aus
wobei der Zeitpunkt tk, an dem das Fahrzeug in das Segment sk+i einfährt, berechnet wird durch
Vorteilhafte Weiterbildungen des Routenplanungssystems sind in den Unteransprüchen 4 und 5 angegeben.
Danach ist in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass die Fahrzeitbestimmungseinheit zum zeitlichen Interpolieren zwischen prognostizierten Fahrzeiten ausgebildet ist. Wenn die Verkehrszentrale die prognostizierte Durchfahrzeit für ein Segment nur für weit auseinander liegende diskrete Zeitpunkte übermittelt, kann das Routenplanungssystem so den prognostizierten Wert für den tatsächlich benötigten Zeitpunkt ermitteln. Dadurch steigt die Genauigkeit der Prognose deutlich.
Das erfindungsgemäße Routenplanungssystem ist bevorzugt integral mit einem Navigationssystem ausgebildet, dessen üblicherweise schon vorhandenen Planungsfunktionen um eine entsprechende Prognosemöglichkeit erweitert werden. Ausgehend von dem stets aktuellen Standort kann dann zum Beispiel auch eine alternativ kürzeste und/oder schnellste Route zu einem
Ziel prognostiziert werden, die zudem auf bestimmte Streckenarten (Autobahn, Landstraße usw.) einschränkbar ist. Damit lässt sich die Prognosemöglichkeit sehr flexibel nutzen.
Die vorliegende Aufgabe wird zudem durch ein Verkehrsinformationssystem gelöst, umfassend ein erfindungsgemäßes Prognose-
System und wenigstens ein erfindungsgemäßes fahrzeuggestütztes Routenplanungssystem, wobei das Prognosesystem mit jedem Routenplanungssystem zum Übermitteln von aktuellen und prognostizierten Fahrzeiten über eine jeweilige Kommunikations- strecke in Verbindung steht oder in Verbindung treten kann.
Ein wesentlicher Punkt des Verkehrsinformationssystems besteht dabei in der Funktionsverteilung, bei der das Prognosesystem zunächst Basisdaten, also aktuelle und prognostizierte Fahrzeiten zur Verfügung stellt, die erst an dem Routenplanungssystem für eine konkrete Streckenprognose herangezogen werden. Die Zentralisierung der Datenaufbereitung an dem Prognosesystem entlastet damit die einzelnen Routenplanungssysteme, deren Rechenleistung, Speicher usw. nur den Erfor- dernissen der Prognose gerecht werden muss.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verkehrsinformationssystems sind in den Unteransprüchen 7 und 8 angegeben.
Danach ist in einer vorteilhaften Ausführungsform des Verkehrsinformationssystems vorgesehen, dass wenigstens eines der Routenplanungssysteme eine Schnittstelle zum Übermitteln von aktuellen Fahrzeiten an das Prognosesystem aufweist. Ein derartiges Erhebungsverfahren lässt ein besonders genaues Bild der aktuellen Verkehrssituation zu. Da diese Daten als Ausgangsdaten für eine jeweilige Prognose herangezogen werden, nimmt deren Aussagekraft zu.
Umgekehrt wird eine besonders großflächige Versorgung der Routenplanungssysteme mit Basisdaten über einen Rundfunksender erzielt, der in die Kommunikationsstrecke zwischen dem Prognosesystem und dem Routenplanungssystemen eingebunden und der zum Übermitteln von Fahrzeiten an die Routenplanungssysteme ausgebildet ist. Dabei kann auf das bereits eingeführte DAB-Verfahren abgestellt werden, dessen TPEG-Format von Navigationssystemen in Fahrzeugen ausgewertet werden kann. Neben der großflächigen Datenversorgung wird auch die Schnittstelle des Prognosesystems einfacher gestaltbar.
Die vorliegende Aufgabe wird weiterhin durch ein Verkehrsinformationsverfahren gelöst, bei dem aktuelle Fahrzeiten auf jeweiligen Straßensegmenten einer elektronischen Straßenkarte erfasst und zukünftige Fahrzeiten auf Basis der aktuellen Fahrzeiten und durch Heranziehen von historischen Verkehrsaufzeichnungen, vergleichbaren Verkehrsituationen und/oder Informationen über Veranstaltungen berechnet und die aktuellen sowie derart prognostizierten Fahrzeiten ausgegeben werden.
Das Verfahren zeichnet sich dabei durch seine einfache Umsetzung mit den schon vorstehend beschriebenen Vorteilen aus. Zum Beispiele berechnet das folgende Programm, in Pseudocode dargestellt, die Fahrzeit t auf einer Route mit den Segmenten
Si , ..., Sn '.
tθ = aktuelle Uhrzeit; t = 0; for i from 1 to n do t = t + segmentfahrzeit (s [i] , tθ + t) ;
Nach jedem Schleifenschritt n ist dabei t die Fahrzeit bis zum Verlassen des jeweiligen Segments, am Ende also die Fahr- zeit für die gesamte Route von Segment 1 bis einschließlich Segment n.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verkehrsinformationsverfahrens sind in den Unteransprüchen 10 bis 13 angegeben.
Danach ist in einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass die aktuellen und prognostizierten Fahrzeiten sowie eine gewünschte Fahrtroute erfasst wird, und eine Gesamtfahrzeit auf dieser Fahrtroute aus einer Summe von jeweiligen Einzelfahrzeiten berechnet wird, die zu dem Eintrittzeitpunkt in ein betreffendes Segment der Route prognostiziert sind, und die derart berechnete Gesamtfahrzeit ausgegeben wird. Es wird damit nicht mehr nur wie bisher die aktu-
eile Fahrtroute unter Verwendung der Normalfahrzeit pro durchfahrenem Segment berechnet, sondern die prognostizierte Durchfahrzeit für den Zeitpunkt, wenn das Fahrzeug am jeweiligen Segment ankommt. Die tatsächliche Fahrzeit an ein ge- wünschtes Ziel lässt sich damit deutlich besser voraussagen.
Bevorzugt ist es dabei, wenn die zukünftigen Fahrzeiten in Zeitpunkten berechnet werden, die einen mit fortschreitender Zeit größeren zeitlichen Abstand zueinander aufweisen. Dies kann zum Beispiel in Schritten von 10, 20, 30, 45, 60 und 120 Minuten geschehen. Zum einen ist damit eine sehr genaue Prognose für die nahe Zukunft möglich. Zum anderen liegen auch schon Werte für die fernere Zukunft vor. Die Rechenleistung des Prognosesystems wird aber auf die nahe Zukunft fokus- siert, die auch noch weniger anfällig ist für unerwartete Vorkommnisse, wie zum Beispiel Unfälle oder Ähnliches.
Grundsätzlich ist die Übermittlung der aktuellen und prognostizierten Fahrzeiten von dem Prognosesystem an die Routenpla- nungssysteme zwar dann besonders effizient, wenn dies in
Zeitpunkten geschieht, in denen sich zum Beispiel erhebliche Änderungen dieser Werte in einzelnen Segmenten ergeben. Eine besonders zuverlässige Datenversorgung ist aber dadurch gewährleistet, wenn die aktuellen und prognostizierten Fahrzei- ten in regelmäßigen Zeitabständen übermittelt werden. Diese liegen dann zum Beispiel auch schnell an einem gerade erst eingeschalteten Routenplanungssystem an.
Die automatische Bewertung einer Prognose wird bevorzugt da- durch erreicht, wenn mehrere alternative Fahrtrouten zu einem Ziel erfasst, die jeweilige Gesamtfahrzeit berechnet und die Route mit der kürzesten Gesamtfahrzeit ausgegeben wird. Der Autofahrer wird damit von dieser Aufgabe entlastet und kann sich auf den Verkehr an sich konzentrieren.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figu-
ren näher erläutert. Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Verkehrsinformationssystem, mit einem zentralen Prognosesystem, einem fahrzeuggestützten Routenplanungssystem und einem Rundfunksender, und
Figur 2 den schematischen Aufbau des Routenplanungssystems der Figur 1 mit seinen wesentlichen Funktionen.
Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verkehrsinformationssystem S, mit einem zentralen Prognosesystem 10, einem fahrzeuggestützten Routenplanungssystem 20 und einem Rundfunksen- der 30. Das Prognosesystem 10 kann zum Beispiel in einer Verkehrleitzentrale angesiedelt sein und weist eine Schnittstelle 11 zum Erfassen aktueller Fahrzeiten Ta von Fahrzeugen F auf einzelnen Straßensegmenten auf. Die Fahrzeiten Ta werden hier beispielhaft von dem Routenplanungssystem 20 via Kommu- nikationsstrecke Kl nach dem FDC-Verfahren übermittelt. Es kann aber auch jede andere Art der Erfassung vorgesehen sein, zum Beispiel durch Überwachungssensoren oder -kameras an den Verkehrswegen, durch Aufnahme von Polizeimeldungen usw. Die aktuellen Fahrzeiten Ta bilden die Grundlage zum Bestimmen zukünftiger Fahrzeiten Tp an einer Fahrzeitprognoseeinheit
12. An dieser Einheit 12 werden nun die zukünftigen Fahrzeiten Tp auf einzelnen Segmenten berechnet, wobei historische Verkehrsdaten D, Regeln R aus vergleichbaren Verkehrsituationen und Informationen V über Veranstaltungen in die Rechnung eingehen. Die aktuellen und die prognostizierten Fahrzeiten Ta, Tp werden dann über eine Schnittstelle 13 via Kommunikationstrecke K2 an den Rundfunksender 30 übermittelt, der diese Daten wiederum über eine Kommunikationsstrecke K3 an die Routenplanungssysteme 20 übermittelt. Die Zwischenschaltung des Senders 30 lässt dabei eine großflächige Versorgung mit den Basisdaten, also den aktuellen und prognostizierten Fahrzeiten Ta, Tp zu. An dem wenigstens einen Routenplanungssys-
tem 20 stehen damit diese Daten zum Durchführen einer konkreten Gesamtfahrzeitprognose zur Verfügung.
Die Figur 2 zeigt den schematischen Aufbau des Routenpla- nungssystems 20 der Figur 1 mit seinen wesentlichen Funktionen. Die aktuellen und die prognostizierten Fahrzeiten werden dabei über eine Schnittstelle 21 erfasst und an eine Fahrzeitbestimmungseinheit 22 übergeben, an der eine konkrete Gesamtfahrzeit zu einem Ziel berechnet und über eine Schnitt- stelle 23 dargestellt wird. Über diese Schnittstelle 23 kann dabei auch das Ziel vorgegeben werden.
Die Fahrzeitbestimmungseinheit 22 berücksichtigt dabei die prognostizierte Durchfahrzeit für den Zeitpunkt, in dem das Fahrzeug F tatsächlich an dem jeweiligen Segment ankommt. Die Gesamtfahrzeit ergibt sich dann als Summe der prognostizierten Einzelfahrzeiten bis zum Ziel.
Durch die Erfindung werden Autofahrer zum Beispiel frühzeitig über sich entwickelnde Staus informiert und können noch rechtzeitig darauf reagieren. Wenn viele Autofahrer dem prognostizierten Stau ausweichen, wird der Stau möglicherweise gar nicht mehr entstehen oder aber kleiner ausfallen. Andererseits erfahren Autofahrer auf diese Weise auch, dass ein derzeit bestehender Stau auf ihrer Route sich aufgelöst haben wird, bis sie diese Stelle erreicht haben. Es gibt somit für sie keinen Grund mehr, auf eine Alternativroute auszuweichen. In der Summe wird für jeden einzelnen Autofahrer die Fahrzeit zu seinem Ziel mit Hinblick auf bestehende Verkehrsverbindungen optimiert. Die vorhandene Verkehrs- infrastruktur wird besser ausgenutzt.