EP2329476B1

EP2329476B1 - Verfahren zur optimierung der verkehrssteuerung an einem lichtsignalgesteuerten knoten in einem strassenverkehrsnetz

Info

Publication number: EP2329476B1
Application number: EP09781111.1A
Authority: EP
Inventors: Andreas Poschinger; Martin Bunz; Jürgen Mück; Reinhold Tannert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2029-07-27
Also published as: US20110181440A1; DE102008049568A1; CN102165501B; US8698650B2; WO2010037581A1; PL2329476T3; EP2329476A1; DK2329476T3; CN102165501A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Optimierung der Verkehrssteuerung an einem lichtsignalgesteuerten Knoten in einem Straßenverkehrsnetz, wobei der Fahrzeugverkehr in Zufahrten zu dem Knoten durch Signalgruppen einer Lichtsignalanlage nach zugeordneten Signalzeiten gesteuert wird, wobei für sich der Signalgruppe nähernde Fahrzeuge aus Verkehrsdaten anhand eines Verkehrsmodells in Abhängigkeit der Signalzeiten Verkehrskenngrößen bestimmt werden, und wobei zur Ermittlung optimaler Signalzeiten die Verkehrskenngrößen gewichtet und aufsummiert werden und die derart gebildete Zielfunktion durch Variation von Signalzeiten optimiert wird.
In innerstädtischen Straßenverkehrsnetzen wird der Fahrzeugverkehr in Zufahrten zu Knotenpunkten durch Lichtsignalanlagen gesteuert. Eine Lichtsignalanlage umfasst zu Signalgruppen für unterschiedliche Verkehrsströme gruppierte Signalgeber, welche zur Abgabe von Lichtsignalen an die Verkehrsteilnehmer ausgebildet sind. Typischerweise kreuzen sich an einem Knotenpunkt eine Hauptverkehrsrichtung und eine Nebenverkehrsrichtung, die durch eigene Signalgruppen gesteuert werden. Die Lichtsignalanlage umfasst ferner ein Steuergerät, in welchem ein Signalprogramm abläuft, um die Signalgruppen gemäß bestimmter Signalzeiten anzuschalten. Die Signalzeiten umfassen für jede Signalgruppe Grünzeiten, definiert durch die Zeitpunkte Grünbeginn und Grünende innerhalb einer Umlaufzeit, sowie eine Phasenfolge von den Fahrzeugverkehr sperrenden Rotphasen und diesen freigebenden Grünphasen. Grundsätzlich unterscheidet man Festzeit-Signalsteuerungen mit festgelegten, beispielsweise tageszeitabhängigen, Signalzeiten ohne Einwirkungsmöglichkeiten durch Verkehrsteilnehmer und verkehrsabhängige Signalsteuerungen, bei welchen der Verkehrsteilnehmer das Signalprogramm beeinflussen kann. Bei teil- oder vollverkehrsabhängigen Steuerungen ist das Signalprogramm als Rahmensignalplan vorgegeben, dessen Phasenübergänge unter Einhaltung von Zwischenzeiten unveränderlich sind, dessen Dauern jedoch bedarfsweise innerhalb vorgebbarer Erlaubnisbereiche gedehnt oder gestaucht werden können. Für die Steuerung des Verkehrsablaufs durch Lichtsignalanlagen über mehrere Knoten hinweg werden die Signalprogramme benachbarter Knoten koordiniert. Dabei werden die Grünzeiten durch zeitlichen Versatz der Signalprogramme derart aufeinander abgestimmt, dass beispielsweise die Mehrzahl der Fahrzeuge unter Einhaltung einer bestimmten Geschwindigkeit mehrere Knoten ohne Halt passieren kann.
Die Auswahl der Phasenfolge, die Wahl der Umlaufzeit, die Verteilung von Grünzeiten und die Bemessung von Versatzzeiten sollen für die Knotenpunkte im Straßennetz optimal erfolgen. Dies gilt sowohl für die planerische Optimierung mit vorab ermittelten Verkehrsdaten, als auch für Verfahren zur Optimierung des Verkehrsablaufs, die auf aktuell gemessenen Verkehrsdaten beruhen. Bekannte Optimierungsverfahren variieren die Phasenfolgenwahl, die Umlaufzeitwahl, die Grünzeitverteilung und die Versatzzeiten so, dass sich ein optimaler Wert einer Zielfunktion ergibt, welche als gewichtete Summe von Verkehrskenngrößen gebildet wird.
Aus der Broschüre "Versatzoptimierung im Straßennetz: VERO", herausgegeben 11/1994 von Siemens AG, Bestell-Nr. A24705-X-A367-*-04, ist ein Verfahren zur Optimierung der Koordinierung von Lichtsignalanlagen in einem Straßennetz bekannt, das von den Intensitätsverteilungen der einzelnen Zuflüsse an einer Lichtsignalanlage, also der Aufteilung der jeweils am Ende der Zufahrt ankommenden Verkehrsintensität, ausgeht. Zwischen den Signalprogrammen des aktuell zu koordinierenden Knotens und dem oder den bereits koordinierten benachbarten Knoten werden optimale Versatzzeiten ermittelt. Hierzu wird eine Zielfunktion in Form einer gewichteten Summe aus Wartezeiten und Anzahlen von Halten von Fahrzeugen sich zwischen dem letzten Knoten und dem aktuell zu koordinierenden Knoten bewegender Fahrzeugpulks minimiert. Die Wartezeiten und Anzahlen von Halten hängen dabei von den Phasenfolgen der Signalprogramme dieser Knoten, von der Versatzzeit zwischen den Signalprogrammen sowie von die Fahrzeugpulks modellierenden Intensitätsverteilungen ab.
Bei diesem bekannten Verfahren ist es möglich, eine Gewichtung der Verkehrskenngrößen je Knoten und je Signalgruppe vorzunehmen. Hierdurch können Wartezeiten und Halte von Fahrzeugen, die den Knoten in Hauptrichtung passieren, anders gewichtet werden, als von Fahrzeugen, die diesen in einer Nebenrichtung überqueren. Die Gewichtung gilt jedoch für alle sich den Signalgruppen eines Knotens nähernden Fahrzeuge. Es ist mit dem bekannten Verfahren daher nur sehr begrenzt möglich, verkehrsstrategische Vorgaben - wie zum Beispiel bestimmte Fahrbeziehungen zu fördern oder partielle, aber vom Nutzer positiv empfundene Grüne Wellen zu schalten - umzusetzen.
Aus dem Aufsatz von Jia Wu et al "Discrete Intersection Signal Control", veröffentlicht in IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE on Service Operations and Logistics, and Informatics, 1. August 2007, Seiten 1 bis 6, ISBN: 978-1-4244-1117-7, ist ein Verfahren zur Steuerung einer Lichtsignalanlage einer einfachen Kreuzung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Betrachtet wird eine isolierte Einzelkreuzung, an der der Fahrzeugverkehr mit dreiphasigen Signalgruppen in den Kreuzungszufahrten gesteuert wird. Für ein sich einer Signalgruppe näherndes Fahrzeug wird die Wartezeit anhand einer rekursiven Formel aus der Ankunftszeit des Fahrzeugs und dem Minimum der Gesamtreisezeiten vorangehender Fahrzeuge ermittelt. Zur Priorisierung von Polizei oder Krankenwagen wird jedem Fahrzeug eine Gewichtung zur Bewertung seiner Priorität zugeordnet. Um die Wartezeit von Fahrzeugen mit hoher Priorität zu vermindern, wird deren gewichtete Gesamtreisezeit minimiert.
Der Aufsatz von Friedrich et al "Strategisches Verkehrsmanagement - Eine konsistente Theorie und ihre Umsetzung", veröffentlicht im Tagungsband HEUREKA 2002, 6.-7. März 2002, von der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Köln, beschreibt ein Steuerungsverfahren für den Straßenverkehr, bei dem eine Architektur gewählt wird, die das Gesamtsystem in drei logische Ebenen aufteilt: Die lokale, die taktische und die strategische Ebene. Auf lokaler Ebene reagieren die adaptiven Steuerungsmethoden auf kurzfristige Änderungen im Verkehrsaufkommen und auf besondere Ereignisse, wie z.B. Anmeldung zur Bevorzugung eines öffentlichen Nahverkehrsfahrzeugs an einer Lichtsignalanlage, gemäß einer vordefinierten Zielfunktion. Die adaptiven Steuerungsverfahren auf der taktischen Ebene nutzen die gesammelten Informationen über den Verkehrsfluss, schätzen die Herkunfts-/Zielbeziehungen im für sie relevanten Straßennetz und führen kurz bis mittelfristige Prognosen für das Verkehrsaufkommen durch. Auf dieser Grundlage und bei Einsatz der entsprechenden Wirkungsmodelle lassen sich optimale Rahmenpläne entsprechend einer gegebenen Zielfunktion festlegen. Auf strategischer Ebene werden die Steuerung und die ermittelte Verkehrssituation überwacht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Optimierungsverfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches eine verbesserte Umsetzung vorgegebener Verkehrsstrategien ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein gattungsgemäßes Optimierungsverfahren mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1. Indem die Verkehrskenngrößen, also beispielsweise die Anzahl von Halten und die Wartezeiten, für jedes Fahrzeug einzeln bestimmt und entsprechend ihrer strategischen Relevanz für die Umsetzung einer vorgegebenen Verkehrsstrategie einzeln gewichtet werden, wobei die strategische Relevanz der Verkehrskenngrößen durch mindestens ein zeitabhängiges Strategierelevanzprofil modelliert wird, ist eine differenzierte Bewertung der Verkehrskenngrößen, gegebenenfalls fahrzeugfein, und damit eine Begünstigung oder eine Behinderung bestimmter Fahrtverläufe der Fahrzeuge möglich. Durch gezielte Modellierung der Gewichte können auf diese Weise vorgegebene Verkehrsstrategien, etwa die Konzentration des Verkehrs auf Hauptverkehrsachsen, mit wesentlich besserer Qualität umgesetzt werden. Bezüglich einer umzusetzenden Verkehrsstrategie können Verkehrskenngrößen unterschiedlicher Fahrzeuge, etwa abhängig von ihrer bisherigen Fahrtroute, eine unterschiedliche strategische Relevanz haben. Mit den spezifischen Gewichtungen können sowohl räumlich-zeitliche Zusammenhänge als auch das qualitative Empfinden der Verkehrsteilnehmer modelliert werden. Damit sind verkehrsstrategische Vorgaben einer mathematischen Modellierung zugänglich und können von der Optimierung explizit berücksichtigt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein Bewertungszeitraum in diskrete Zeitintervalle unterteilt und für jedes Zeitintervall die Verkehrskenngrößen von Fahrzeugen mit gleicher strategischer Relevanz zusammengefasst und kollektiv gewichtet. Ein Bewertungszeitraum kann sich dabei von der Dauer eines Signalumlaufs der Signalgruppe bis hin zu einer Vielzahl von Signalumläufen erstrecken, je nachdem welcher Zeithorizont für die Simulation zweckmäßig ist. Hierdurch ist eine getrennte Gewichtung für Fahrzeugkollektive eines Zeitintervalls mit gleicher strategischer Relevanz möglich.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein Bewertungszeitraum in diskrete Zeitintervalle unterteilt und je strategischer Relevanz der Verkehrskenngrößen ein Strategierelevanzprofil modelliert, mit dem die Verkehrskenngrößen von Fahrzeugen dieser strategischen Relevanz in diesem Zeitintervall einzeln gewichtet werden. Die Strategierelevanzprofile geben zeitabhängig die Gewichte an, mit welchen die Verkehrskenngrößen von Fahrzeugen einer bestimmten strategischen Relevanz in einem Zeitintervall in die Zielfunktion eingehen.
Vorzugsweise wird ein kollektives Strategierelevanzprofil modelliert, mit dem die Verkehrskenngrößen von Fahrzeugen aller strategischen Relevanzen je eines Zeitintervalls gemeinsam gewichtet werden. Ein kollektives Strategierelevanzprofil gibt zeitabhängig die Gewichte an, mit welchen die Verkehrskenngrößen aller Fahrzeuge in einem bestimmten Zeitintervall in die Zielfunktion eingehen. Der Verlust an fahrzeugfeiner Gewichtung der Verkehrskenngrößen wird hier durch die Einsparung an Rechenzeit für die Simulation bzw. Optimierung durch die Vereinfachung in der Modellierung mit einer geringeren Zahl an Variablen aufgewogen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als strategische Relevanz der Verkehrskenngröße eines Fahrzeugs dessen Fahrthistorie berücksichtigt. Die Berücksichtigung der Fahrthistorie eines Fahrzeugs gestattet es, gezielt bestimmte Fahrtverläufe zu fördern oder zu benachteiligen, indem das Schicksal des Fahrzeugs an auf der absolvierten Fahrtroute liegenden Vorknoten bzw. deren Zufahrten in die Bewertung der Verkehrskenngrößen für die Zielfunktion einbezogen wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als strategische Relevanz der Verkehrskenngröße eines Fahrzeugs die Herkunft des Fahrzeugs aus einer Hauptrichtungs- oder einer Nebenrichtungs-Zufahrt berücksichtigt. Die unterschiedliche Gewichtung der Verkehrskenngrößen von Fahrzeugen unterschiedlicher Quellen unterstützt beispielsweise die unterschiedlichen strategischen Relevanzen von Wartezeiten und Halten der sich auf Hauptrichtungs- und Nebenrichtungs-Zufahrten dem Vorknoten nähernden Fahrzeuge. Soll als Verkehrsstrategie beispielsweise eine Konzentration der Fahrzeugbewegungen auf Hauptverkehrsachsen umgesetzt werden, so sind die Verkehrskenngrößen der von einer Hauptrichtungs-Zufahrt kommenden Fahrzeuge stärker zu gewichten als diejenigen, deren Fahrzeuge von einer Nebenrichtungs-Zufahrt kommen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als strategische Relevanz der Verkehrskenngröße eines Fahrzeugs die vom Fahrzeug an wenigstens einem Vorknoten erlittenen Wartezeiten und/oder Anzahlen von Halten berücksichtigt. So können beispielsweise die Halte und Wartezeiten von Fahrzeugen, die seit längerem auf einer Hauptverkehrsachse fahren, oder von solchen Fahrzeugen, die auf der Hauptverkehrsachse schon einem oder mehreren Halten unterworfen waren, stärker gewichtet werden als von anderen Fahrzeugen. Die von einem Verkehrsteilnehmer gefühlte Qualität einer Grüne Welle soll gut sein - auch dies kann eine umzusetzende Verkehrsstrategie sein. Hierbei sind Verkehrskenngrößen von sich bereits auf der Hauptachse bewegenden Fahrzeugen stark zu gewichten, während Einbieger aus Nebenrichtungs-Zufahrten auf der Hauptachse auch öfters Halten dürfen. Ist dies nicht gewünscht, kann eine weitere strategische Vorgabe lauten, dass Einbieger in Hauptrichtung maximal einmal halten müssen, bevor sie im Hauptrichtungspulk mitkoordiniert werden. In dem Fall werden die Gewichte der Halte und Wartezeiten dieser Fahrzeuge erhöht, sobald sie einmal halten mussten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Zielfunktion aus zwei gewichteten Teilsummen gebildet, in deren einer Teilsumme die Verkehrskenngrößen nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 getrennt gewichtet aufsummiert und in deren anderer Teilsumme die Verkehrskenngrößen für alle sich einer Signalgruppe nähernden Fahrzeuge gleich gewichtet aufsummiert werden. Während mit der ersten Teilsumme ein Systemoptimum für alle Fahrzeuge berechnet wird, zielt die zweite Teilsumme auf ein strategisches Optimum für einzelne oder eine Auswahl an Fahrzeugen ab. Über die Gewichtung der Teilsummen kann vorgegeben werden, inwieweit oder ob überhaupt das Systemoptimum als zweites Optimierungskriterium neben dem strategischen Optimum berücksichtigt werden soll.
Weitere Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Optimierungsverfahrens werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, in deren einziger Figur ein Ausschnitt eines Straßennetzes schematisch dargestellt ist.
Gemäß der Figur werden die Strecken zwischen je zwei Knoten K bzw. VK eines Straßenverkehrsnetzes N, welche die Zufahrten zum jeweiligen Knotenpunkt K darstellen, mit einem Zählindex 1 durchnummeriert. Der Knoten K und dessen Vorknoten VK liegen auf einer Hauptverkehrsachse, auf der nach einer verkehrsstrategischen Vorgabe der Fahrzeugverkehr zu konzentrieren ist. Am Knoten K wird der Verkehr durch eine Lichtsignalanlage gesteuert, die eine Hauptrichtungs-Signalgruppe s = 1 und eine Nebenrichtung-Signalgruppe s = 2 aufweist, ebenso am Vorknoten VK jedoch in der Figur nicht dargestellt, deren Signalzeiten mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu optimieren sind.
Der Zustand des Systems wird nun anhand eines Verkehrsflussmodells wie folgt modelliert. Ein Bewertungszeitraum, der sich bei Systemen im eingeschwungenen Zustand auf die Dauer eines Signalumlaufs [0; t_U-1] der Signalgruppen s beschränkt, wird in diskrete Zeitintervalle t von 1 sec unterteilt. Für jede Zufahrt 1 und jedes Zeitintervall t wird ein Intensitätsprofil i_l(t), was der momentanen Verkehrsstärke des auf der Zufahrt 1 fließenden Verkehrs entspricht, und ein kollektives Strategierelevanzprofil k_l(t) gespeichert, was einer Gewichtung von Wartezeiten w_s(t) und Halten h_s(t) von Fahrzeugen entspricht, die sich im Zeitintervall t auf der Zufahrt 1 der Signalgruppe s nähern. Das kollektive Strategierelevanzprofil k_l(t) gewichtet die mittlere strategische Relevanz der Verkehrskenngrößen w_s(t) bzw. h_s(t) aller Fahrzeuge eines Zeitintervalls t in nur einer Variablen, was den Vorteil einer erheblichen Rechenzeiteinsparung mit sich bringt.
Am Rand des Netzes N, beispielsweise der Zufahrt v(l) = 2 wird dem kollektiven Strategierelevanzprofil k_l(t) der konstante Wert 50 zugewiesen, wenn diese Zufahrt eine Hauptrichtungs-Zufahrt mit nichtverschwindender Verkehrsintensität i_l(t) > 0 ist, ansonsten wird der Wert 0 zugewiesen. Die Werte des Strategierelevanzprofils k_l(t) für die übrigen Zufahrten 1 werden durch Gewichtung aus den Werten des Strategierelevanzprofils k_v(_l) (t) für die Vorgängerzufahrten v(1) der Zufahrt 1 ermittelt. In der Figur besitzt die Zufahrt 1 zum Knoten K drei am Vorknoten VK endende Vorgängerzufahrten v(l) = 1, 2, 3, nämlich eine Hauptrichtungs-Zufahrt v(l) = 2 und zwei Nebenrichtungs-Zufahrten v(l) = 1 und v(l) = 3. Im Allgemeinen habe die Zufahrt 1 insgesamt V Vorgängerzufahrten. Die Gewichtung erfolgt anhand der von den Vorgängerzufahrten v(l)gesendeten Intensitätsprofile i_v(l) (t) sowie anhand der Abbiegeraten a_v(l),l(t), die den Anteil der Verkehrsintensität i_v(_l)(t) angibt, der von der Vorgängerzufahrt v(l) in die Zufahrt 1 fährt bzw. abbiegt: $k_{1} (t) = \frac{\sum_{v (1) = 1}^{V} a_{v (1), 1} (t) \cdot i_{v (1)} (t - tr (v (1))) \cdot k_{v (1)} (t)}{\sum_{v (1) = 1}^{V} a_{v (1), 1} (t) \cdot i_{v (1)} (t - tr (v (1)))}$
Hierbei bedeutet tr(v(1)) die mittlere Reisezeit, die für die Vorgängerzufahrt v(l)benötigt wird.
Nun entstehen an den Signalgruppen s Warteschlangen, an welchen die Werte des kollektiven Strategierelevanzprofils k_s(t) nach folgender Gleichung ermittelt wird: $k_{s} (t) = \frac{k_{s} (t - 1) \cdot w_{s} (t - 1) + k_{l} (t) \cdot i_{l} (t)}{w_{s} (t - 1) \cdot i_{l} (t)}$
Es handelt sich hierbei also um ein mittleres Gewicht für die Fahrzeuge in der Warteschlange, in welches das mittlere Gewicht und die Wartezeiten des vorangehenden Zeitintervalls t-1 eingehen.
Prinzipiell ist es auch möglich, die Warteschlangen so zu modellieren, dass nur Fahrzeuge mit identischen Wert des Strategierelevanzprofils aufsummiert werden; in der Warteschlange gibt es dann mehrere zeitlich sortierte Fahrzeugkollektive mit jeweils identischen Strategierelevanzprofilwert. Dieser verbesserten Abbildung der strategischen Relevanzen steht eine erhöhte Rechenzeit gegenüber. Der Ansatz hat allerdings keinen Nutzen, falls alle Fahrzeuge, deren Wert des Strategierelevanzprofils größer als Null ist, nicht in der Warteschlange zum Halt kommen.
Nun wird die Zielfunktion PI über den Bewertungszeitraum nach folgender Gleichung ermittelt: $PI = \sum_{t = 0}^{t_{U} - 1} \sum_{s = 1}^{S} [(α_{s} \cdot w_{s} (t) + β_{s} \cdot h_{s} (t)) + k_{s} (t) \cdot (δ_{s} \cdot w_{s} (t) + ε_{s} \cdot h_{s} (t))]$
In einer einfachen Ausführung kann ein Modell für den eingeschwungenen Zustand verwendet werden. Hierdurch kann der Bewertungszeitraum auf einen Signalumlauf [0; t_U-1] begrenzt werden. Es werden alle Signalgruppen s = 1, ..., S betrachtet. Statt dem gemittelten, kollektiven Strategierelevanzprofil k_s(t) können die Wartezeiten und Halte auch getrennt nach ihrer jeweiligen strategischen Relevanz mit einzelnen Strategierelevanzprofilen gewichtet werden. Die Gewichte α_s und β_s sind die herkömmlichen Gewichte des Systemoptimums. Soll ausschließlich ein strategisches Optimum hinsichtlich einer verkehrsstrategischen Vorgabe berechnet werden, so können diese zu 0 gesetzt werden. Das Strategierelevanzprofil k_s(t) ist sowohl ortsabhängig, also mindestens am Ort der Signalgruppe s, als auch zeitabhängig. Die Gewichte δ_s und ε_s geben vor, wie stark das Strategierelevanzprofil an einer Signalgruppe s gewichtet werden soll.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann unter dem Begriff Verkehrsstrategie sowohl eine übergeordnete, etwa von verkehrspolitischer Seite geforderte Vorgabe für die innerstädtische Verkehrsabwicklung, zum Beispiel "Grüne Wellen in Hauptverkehrsrichtungen", als auch ein oder mehrere untergeordnete Teilziele zur Erreichung einer übergeordneten Vorgabe, zum Beispiel "Vorfahrt für die Hauptrichtung" und "keine zu starke Beeinträchtigung der Nebenrichtung", verstanden werden. Unter der strategischen Relevanz wird die Umsetzung der Teilziele in mathematisch modellierbare Randbedingungen verstanden, zum Beispiel "Fahrzeuge der Hauptrichtung sollen nicht halten müssen, Fahrzeuge der Nebenrichtung maximal einmal". Ein Strategierelevanzprofil gibt einen zeitlichen Verlauf für ein Maß an, mit dem die strategische Relevanz erfüllt ist, beispielsweise "n mal zu oft gehalten". Das Strategierelevanzprofil wird als Gewichtung verwendet, mit der eine Verkehrskenngröße in der Zielfunktion berücksichtigt wird, um hinsichtlich der Verkehrsstrategie optimale Signalzeiten berechnen zu können.

Claims

Verfahren zur Optimierung der Verkehrssteuerung an einem lichtsignalgesteuerten Knoten (K) in einem Straßenverkehrsnetz (N), wobei der Fahrzeugverkehr in Zufahrten (1) zu dem Knoten (K) durch Signalgruppen (s) einer Lichtsignalanlage nach zugeordneten Signalzeiten gesteuert wird, wobei für sich der Signalgruppe (s) nähernde Fahrzeuge aus Verkehrsdaten anhand eines Verkehrsmodells in Abhängigkeit der Signalzeiten Verkehrskenngrößen (w, h) bestimmt werden, und wobei zur Ermittlung optimaler Signalzeiten die Verkehrskenngrößen (w, h) gewichtet und aufsummiert werden und die derart gebildete Zielfunktion (PI) durch Variation von Signalzeiten optimiert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrskenngrößen (w, h) für jedes Fahrzeug einzeln bestimmt und entsprechend ihrer strategischen Relevanz für die Umsetzung einer vorgegebenen Verkehrsstrategie einzeln gewichtet werden, wobei die strategische Relevanz der Verkehrskenngrößen (w, h) durch mindestens ein Strategierelevanzprofil modelliert wird, das zeitabhängig die Gewichte angibt, mit welchen die Verkehrskenngrößen von Fahrzeugen einer bestimmten strategischen Relevanz in einem Zeitintervall in die Zielfunktion eingehen.
Optimierungsverfahren nach Anspruch 1,
wobei ein Bewertungszeitraum ([0; t_U-1]) in diskrete Zeitintervalle (t) unterteilt und für jedes Zeitintervall (t) die Verkehrskenngrößen (w(t), h(t)) von Fahrzeugen mit gleicher strategischer Relevanz zusammengefasst und kollektiv gewichtet werden.
Optimierungsverfahren nach Anspruch 1,
wobei ein Bewertungszeitraum ([0; t_U-1]) in diskrete Zeitintervalle (t) unterteilt und je strategischer Relevanz der Verkehrskenngrößen (w(t), h(t)) ein Strategierelevanzprofil modelliert wird, mit dem die Verkehrskenngrößen (w(t), h(t)) von Fahrzeugen dieser strategischen Relevanz in diesem Zeitintervall (t) einzeln gewichtet werden.
Optimierungsverfahren nach Anspruch 3,
wobei ein kollektives Strategierelevanzprofil (k(t)) modelliert wird, mit dem die Verkehrskenngrößen (w(t), h(t)) von Fahrzeugen aller strategischen Relevanzen je eines Zeitintervalls (t) gemeinsam gewichtet werden.
Optimierungsverfahren nach Anspruch 4,
wobei als strategische Relevanz der Verkehrskenngrößen (w(t), h(t)) eines Fahrzeugs dessen Fahrthistorie berücksichtigt wird.
Optimierungsverfahren nach Anspruch 4 oder 5,
wobei als strategische Relevanz der Verkehrskenngrößen (w(t), h(t)) eines Fahrzeugs die Herkunft des Fahrzeugs aus einer Hauptrichtungs- oder einer Nebenrichtungs-Zufahrt berücksichtigt wird.
Optimierungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei als strategische Relevanz der Verkehrskenngröße (w(t), h(t)) eines Fahrzeugs die vom Fahrzeug an wenigstens einem Vorknoten (VK) erlittenen Wartezeiten und/oder Anzahlen von Halten berücksichtigt werden.
Optimierungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei die Zielfunktion aus zwei gewichteten Teilsummen gebildet wird, in deren einer Teilsumme die Verkehrskenngrößen (w_s(t), h_s(t)) nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 getrennt gewichtet aufsummiert und in deren anderer Teilsumme die Verkehrskenngrößen (w_s(t), h_s(t)) für alle sich einer Signalgruppe (s) nähernden Fahrzeuge gleich gewichtet aufsummiert werden.