SE509762C2 - Metod och anordning för motorvägskontroll - Google Patents

Description

509 762 92 bromsa in för att öka avståndet till framförvarande bil. Bilen bakom måste då bromsa ännu mera, dels för att inte hans avstånd skall minska och dels för att avståndet redan från början var för litet. Förenklat kan man säga att bromsbehovet fördubblas. Väver sedan ytterligare bilar in i luckor mellan efterföljande bilar som redan håller på att bromsa för att hålla uppe sina säkerhetsavstånd, så blir resultatet snabbt en trafikkollaps med köbildning och stor olycksrisk. Liknande kollapser inträffar även då motorvägstrafiken är mindre tät, men påfartstrafiken större, så att totala tillflödet är över påfartens vävningskapacitet.

Traditionell “ramp-metering”.

Ide'n med rarnp-metering beskrivs ofta som ett sätt att begränsa påfartsflödet till rampen, så att man inte släpper på mera bilar än vad motorvägstrafiken lämnar utrymme för. Då det finns en lucka med lite mindre trafik på motorvägen, så kan man släppa på flera bilar på påfarten och om det är tätt på motorvägen, så släpper man inte på några bilar osv. Det är påfarten som begränsas med ett trafikljus. Kommer det för många bilar i följd så köas de upp och en bil i taget släpps på, då trafikljuset visar grönt under någon sekund.

Problemet med ramp-metering är att den inte fungerar så välanpassat. Visserligen utrustas motorvägen med sensorer, som placeras strax före rampen (t ex ett par hundra meter) och därmed mäter trafiken där. Men man har två problem när man vill utnyttja dessa mätvärden för att styra påfartstrafiken. Ett problem är att man vanligen mäter under för långa mätperioder t ex en minut. Det innebär att innan mätperioden är avslutad, så har de första bilarna hunnit köra i nästan en minut dvs de har hunnit c:a 1800 m (L = v*t) vid en hastighet på 110 krn/h.

De flesta bilarna har alltså redan passerat rampen innan man ens mätt färdigt, för att få reda på hur många som är på väg mot rampen för att reglera påfarten anpassat till denna trafik. Det andra problemet är att ramp-meterns stoppljus måste placeras långt uppströms på påfarten för att bilarna skall hinna accelerera upp till 110 km/h från sitt stopp. De skall ha samma hastighet som bilarna på motorvägen för att kunna väva in på ett smidigt sätt. Det betyder, att om man nu reglerar stoppljuset, i enlighet med mätvärdena, så tar det ytterligare c:a 20 till 30 sekunder (t = v/a), innan påfartsbilarna har hunnit fram till vävningszonen, dvs den trafik som nu finns på motorvägen är en helt annan än den som mätts upp, och den trafik som mättes upp har redan passerat.

Det verkar inte som om de som använder ramp-meter har förstått problemet. Det är nämligen mycket hemlighetsmakeri med de formler och metoder som används på de erhållna mätvärdena för att “optimera” i vilken takt bilarna skall släppas fram vid stoppljuset. En del metoder använder dessutom mer än ett mätvärde, för att få fram sitt resultat, vilket gör att man anstränger sig ännu mer för att anpassa sig till den trafik, som passerat för ännu längre sedan.

Annan känd teknik. 1 de svenska patenten 9203474-3 och 9501919-6 beskrivs metoder att prediktera trafik och detektera olyckor och trafikkollapser. Dessa metoder är användbara för trafikstyrning över hela vägnätet och är också användbara vid påfartsstyming. Metodema förutsättes kända och när det i den aktuella uppfinningen talas om prediktering, ködetektering etc. så är dessa metodet bra exempel på hur detta kan genomföras. 509 762 Påfartsstyrning med hjälp av "rarnp-metering" har förekommit länge, framför allt i USA.

Metoderna har brister och fungerar i verkligheten oftast inte på det sätt som beskrivs. Detta behandlades i avsnittet Traditionell "ramp-metering". Här skall vi behandla några utvalda kända exempel på metoder som föreslagits för användning i samband med påfarter och körfältsbyten.

Det finns ideer om att bilda "biltåg" på motorvägar-na för att öka kapaciteten kraftigt. Bilarna skall härvid regleras automatiskt, köra mycket nära varandra (t ex en meter), och ha en kvalificerad kommunikation av data mellan varandra. Bilarna blir elektroniskt sammarikopplade till g tåg, som skall kunna färdas fort och säkert. Här blir också processerna komplicerade för hur man lärrinar och ansluter sig till tåg, respektive byter körfält bland automatstyrda tåg, Detta förutses t ex ske med hjälp av interaktiv kommunikation mellan närliggande bilar, som förhandlar om tillstånd och hjälp från andra att få utföra önskade åtgärder. Standardiserade överföringsprotokoll föreslås för den automatiserade processen.

Vid infart till en “automatisk motorväg", lärnnar bilarna uppgift om destination och får en detaljerad färdplan tillbaka av systemet, som bilen sedan automatiskt följer ända till avfarten från motorvägen.

Den aktuella uppfinningen har en arman funktion och är i första hand tänkt för förarstyrda bilar. Därför är de ingående funktionerna öppna för olikheter i förarbeteende, och tar hänsyn till de naturliga statistiska variationema i trafiken. Uppfinningen kan till sina grundläggande delar appliceras med dagens bilar, och kräver inte de avancerade bilsystem och metoder, som krävs för "biltågen".

I ett patent DE1943596 A1 beskrivs en metod att informera bilförare om rekommenderad position längs med körfältet. En ljuslinje visas utmed körfältet framför och bakom bilen. Där bilen skall befinna sig är det en lucka , dvs ljuset är släckt i detta intervall. Den släckta luckan rör sig framåt med den hastighet som styrsystemet bestämmer. Den visade utföringsfonrien med ljuslinan placerad i mitten på vägbanan, ger ett intryck av att vara dyr attåstadkomma, känslig för skador, dyr att underhålla och ge problem i drift, då icke önskade luckor bildas när någon del går sönder.

Den beskrivna pâfartsstyrningen behandlar situationer när flödet på motorvägen och påfarten tillsammans är tillräckligt lågt så att det totala flödet får plats på motorvägen. Uppfinningen kan då korrigera bilarnas relativa position något, så att bilarna inte når sarnmanvävningspurikten samtidigt, utan med tillräckliga mellanrum.

Denna process utföres med dagens metoder på rampen, där bilarna färdas flera hundra meter parallellt, och förarna ser hur de skall reglera sin hastighet för att anpassa sig till luckoma mellan bilarna.

Trafikproblemen uppstår, när det är för många bilar sarrunanlagt på motorvägen och påfarten.

Det kan räcka med mycket kortvariga flödestoppar (ett eller några 10-tals sekunder). Detta är vanligt vid rusningstrafik vid storstäder. Patentet behandlar inte detta och andra problem.

Däremot är traditionell "rarnp-metering" ett försök att hantera detta problem, och den aktuella uppfinningen ger lösningar på detta och sarnhörande problem.

I ett patent DE423885OAl beskrivs en metod att informera bilförare på två körfält hur de skall väva ihop, när de två körfälten blir ett. Det görs med en skylt, som visar en översiktlig modellbild över flera (10-talet) bilars position i respektive körfält under vävning. Bilden visar vävningen i en tidssekvens av flera bilder (7 st). Det är problem för bilföraren att veta vilken 509 762 4 bil på bilden, som är hans, och därmed förstå vad han skall göra. Detta är ett allmänt problem, när man vill presentera selektiv information till enskilda bilförare. Hur skall man tala om för den enskilde att det är just till honom, som budskapet på skylten är riktat.

I den aktuella uppfinningen föreslås metoder där detta är löst.

Grunden för det aktuella patentet.

För att åstadkomma en bra lösning av påfartskontroll till motorväg, behövs det ett helhetsgrepp, en systemlösning. För det första är det inte självklart att man skall släppa på så mycket trafik det går från en påfart till en motorväg. Det kan nämligen innebära att motorvägen är nästan fylld vid nästa nedströms påfart, varför man här inte kan släppa på den trafik man önskar, och som behöver släppas på, för att det inte skall bli långa köer och stora trafikproblem i det närliggande vägnätet.

Under rusningstrafiken på morgnarna tätnar trafiken på infartsledema närmare centrum. Det betyder att riskerna för trafikkollaps och köbildning är större närmare centrum. I dag är det regelmässigt långa köer på infartsledema till världens storstäder. Vanligen ställer köerna till större trafikproblem ju närmare centnirn de Anledningen är att vägnätet är tätare här med flera vägar med hög trafik, som är kopplade till varandra. En kö, som uppstår på en väg, sprider sig lätt bakåt till anslutande vägar och blockerar eller minskar framkomligheten även på dessa, vilket i sin tur innebär ännu snabbare kötillväxt på dessa vägar och snabb spridning vidare över vägnätet. Det är inte ovanligt med stora områden med nedsatt trafikkapacitet, därför att trafikflödena “onödigtvis” blockerar varandra genom köbildningen.

Ur trafikledningssynpunkt kan det vara mycket lämpligare att fördela trafiken, så att köbildning i större utsträckning sker i yttre områden, där den extra blockeringseffekten är mindre. Därmed kan den totala kötiden minskas, och i många fall borde trafiksituationen bli drastiskt bättre, och köbildning t o m nästan helt försvinna. Ett hjälpmedel för att uppnå sådana positiva effekter är den systernkontrollerade påfarten, SKP, som dels beaktar de storskaliga effekterna beskrivna ovan och dels beaktar den detaljerade påfartsstymingen med utfomining av ramper och utrustning för effektivare och säkrare motorvägspåfaiter.

Ett exempel på förhöjd säkerhet erhålles, när bilförarna får hjälp av ett system med tilldelningen av roller i trafiken. I dag krävs att bilförama sinsemellan kommer överens om sättet att interaktera t ex om vem som skall köra före någon annan, eller vem som skall släppa in en bil som vill byta körfält. Ofta har förarna väldigt kort tid på sig, kombinerat med dåliga möjligheter att kommunicera, varför det lätt uppkommer missförstånd, och farliga situationer.

Trafikreglema är en hjälp, men svåra att hinna utvärdera i komplicerade kritiska situationer och gränsfall. Patentet behandlar därför också systemets funktioner och anordning för identifikation av roller.

Beskrivning av figurema.

Uppfinningen beskrivs kortfattad med hänvisning till figurema l och 2.

Figur 1: Ett trafikledningssystem Cl matas med trafikinformation från sensorer, S, på olika platser utmed motorvägen, på påfarter, Pl - P3, och eventuellt på angränsande vägnät Nl.

Ledningssystemet kan vara mer eller mindre avancerat. Det kan ha funktioner för kontinuerlig beräkning och prediktering av trafik på det aktuella vägnätet. Det kan ha analysfunktioner för jämförelse av trafikströmmar med trafikanters behov av vägkapacitet etc. Under rusningstrafik É " 5n9 762 är kapaciteten många gånger otillräcklig på flera ställen i vägnätet och trafiken kan fördelas så, att vägnätet utnyttjas bättre och trafikproblemen minskar. Målvärden kan bestämmas för trafikflödena på motorvägar och påfarter. Målvärdena kan anpassas till olika trafikförhållande och ges varierande värden över dygnet. De är värden som om de kan innehållas minskar trafikproblemen.

Påfarter kan tilldelas flödesransoner som förhindrar överbelastning utmed motorvägen.

Målvärden kan ses som genomsnittliga riktvärden. I verkligheten fluktuerar trafiken och korttidsvariationer i motorvägsflödet kan mätas upp i närmast uppströms S och/eller vid avfarten i Al och utnyttjas av den lokala påfartsstymingen i P3, för att dynamiskt korrigera påfartsflödet i förhållande till ransonen. Korrektionen beräknas i Cl, P3 eller Al och bör baseras på en prediktion av vad flödet kommer att bli vid påfarten, när man vet mätresultaten uppströms.

Sträckan Ll från uppströms S till påfarten, måste vara lång, eftersom påfartsstyrningen kräver tid. Det innebär att det behövs en korrigering av trafiktäthet, luckavstånd, för motorvägstrafiken på väg mot vävningszonen. Information avseende luckavstånd sker via inforrnationsorganen Il.

Slutligen kan systemet kompletteras med en vävningsinformation via I2, som informerar enskilda bilar om respektives roller i vävningsprocessen. Detta tar bort osäkerheter och risker i vävningsprocessen.

Figur 2 är en skiss över avfartsstymingen, med införandet av ett Mellankörfält, Me.

Till vänster, uppströms i figuren, finns tre bilar illustrerande avsikt att byta körfält. Bilen i vänstra körfaltet indikerar att han vill vika av till avfarten. Den första bilen i högra körfältet vill också vika av. Den andra vill byta till vänster körfält. De små ringarna fram och bak på bilarna illustrerar aktiverade blinkers.

Pilar i körbanan visar hur bilarna kan byta körfält och hur bilarna i höger körfält antingen viker av på avfarten eller fortsätter på motorvägen, där Me och höger körfält förenas för att fortsätta som höger körfält.

Avfartsutrustningen A1 har sensorer, S, som detekterar bilamas vikningsinformation, och inforrnationsgivare I, som informerar bilama om deras roller inklusive tilldelning av körfält.

Al lämnar information om motorvägsflödet, baserat på hur många bilar, som viker av, och denna information används för att korrigera målflödet, ransonen, vid nedströms påfartsstyrning.

Beskrivning av uppfinningen.

Påfartskontroll utmed en motorväg.

Ur trafikledningssynpunkt önskar vi en styrd fördelning av påfartstrafikcn utmed en motorväg. Antag att vi har en situation med ökad trafik in mot centrum, och att vi har en påfart (P3), där trafiken brukar kollapsa i morgonrusningen med långa köer som resultat. Den av ett traíikledningssystem analyserade situationen för trafik på nätverket, ger en önskad fördelning av påfartstrafiken på de olika påfarterna. Kravet är också att undvika köer på motorvägen, dvs extra höga kortvariga tratiktoppar skall i första hand tas om hand vid påfartema. Den aktuella påfarten (On0) utgör i detta exempel den trånga sektorn, innan trafiken sprids ut mera genom efterföljande avfarter. 509 762 16 Det finns således en uppdaterad aktuell påfartsreglering som utgångspunkt för varje påfart, och som ger den önskade trafikfördelningen och leder till att den trånga sektorn vid (P3) preliminärt kan passeras av motorvägstrafiken utan kökollaps.

SKP arbetar från uppströms liggande påfart (t ex från den tredje, (P1), räknat från (P3) ) på följ ande sätt.

Ett trafikljus vid påfarten ges en grundinställning som begränsar påfartsflödet till det tilldelade förutbestämda värdet. Mätriingar och kontroller görs med utgångspunkt från en relativt kort tidsperiod (TI), mindre än minuten. Om påfartsflödet är lägre än detta under tidsperioden, så ges detta påfartstillskott till närmast efterföljande eller bättre behövande påfart. Om motorvägsflödet under tidsperioden Tl var större än förutsatt, så kan resultatet bli högre trafik totalt efter påfarten, och efterföljande påfart och/eller senare påfarter får då tilldelat en motsvarande minskning av sitt tillåtna påfaitsflöde. På detta sätt korrigeras avvikelser från riktvärdet successivt längs motorvägen, och nedströms påfarter (P2 till P3) får kontinuerligt information om vilka trafikflöden de kan förvänta och vilka korrigeringar de bör göra av sin tilldelade påfartsranson.

Anledningen till att avvikelser uppstår längs motorvägen är att det oftast finns avfart(er) mellan två påfarter, och att trafiken hinner klumpa ihop sig på ett annorlunda sätt, särskilt vid långa avstånd mellan påfartema.

Vid uppströms påfarter blir den totala trafiken i allmänhet klart lägre än kapaciteten även då det kommer lite extra trafik. Vi studerar därför (P3) mera noggrannt eftersom detta är den trånga sektom där vi önskar få igenom maximalt flöde, dvs utnyttja den maximala kapaciteten. ' Vi har nu ett trafikledningssystem som ser till att trafiken in till (P3) är i genomsnitt på ungefär rätt nivå både på motorvägen och påfarten. Låt oss också anta att vi har en kö vid påfarten, så att vi har behov av att utnyttja max-kapaciteten under hela vår “studietid”.

Vårt första problem är nu att motorvägstrafiken inte är helt känd i detalj, när vi skall släppa fram bilar vid ljussignalen. Det finns “paket” med bilar med lite tätare trafik och det finns paket med lite glesare. Om vi nu släpper fram bilar från påfarten enligt genomsnittsfördelningen, så riskerar vi att få trafikkollaps, när det är täta paket, och att inte helt utnyttja kapaciteten, när det är glesare paket. Ju mer vi vet om trafiken på motorvägen tillräckligt långt i förväg, desto närmare kan vi anpassa flödet genom ljussignalstymingen.

Förberedande påfartskontroll.

Om närmast uppströms avfart ligger så långt upp att en mätning av trafiken här hinner erhållas, innan man måste släppa igenom samhörande påfartstrafik, så vore mycket vunnet. En utformning av vägnätstrukturen med detta syfte då en åtgärd, som blir till hjälp, där den kan i införas. Befintliga av- och påfarter uppfyller inte alltid detta krav.

En mätning av trafiken med korta mätperioder vid avfarten ger ändå en möjlighet, att lite i efterhand t ex minska ner påfartsflödet, för att inte fövärra en framförvarande trängselsituation med ytterligare påfyllnad.

En mätning av hur trafiken ser ut strax innan påfarten (några hundra meter) kan vara värdefull för kontroll av slutskedet, själva vävriingsprocessen.

En möjlighet är att utforma rampen så, att bilen på rampen får information, innan invävningen, om att han inte skall väva in utan fortsätta utmed rampen och vika av på en avfartsväg, som leder tillbaka för ett nytt försök. 7 “ 509 762 Det är märkligt att inte högtrañkerade motorvägars ramper har denna möjlighet redan idag.

Det uppstår redan farliga situationer, när bilar på rarnpen inte direkt finner någon lämplig lucka, utan bromsar ner för att hitta en senare lucka, som kanske inte kommer. När rarnpens slut närmar sig hamnar bilisten i en farlig situation, där han kastar in bilen på motorvägen, - ofta i en för liten lucka och med fel hastighet, eller han kanske fortsätter på vägskuldran. Går det bra för denna bilisten är det inte säkert att det går bra för de efterföljande. Resultate blir ofta häftiga inbromsningar på motorvägen, som i sin tur lätt leder till olyckor.

En återslinga från rampen vore således en arman åtgärd som vore till hjälp vid trafikstymingsarbetet.

Vävningsprocessen är i sig en riskfylld process, särskilt när man vill utnyttja kapaciteten maximalt. Marginalema blir då axiomatiskt motsvarande små.

Hjälpmedel som underlättar denna process medför att man kan åstadkomma säkrare och effektivare invävning. Ett pedagogiskt exempel är följande teoretiska resonemang. Föreställ er att motorvägen och påfarten bestod av små plattformar som bilarna stod på, och att ett mekaniskt system skötte förflyttningen av varje plattform. Då vore det en enkel, kontrollerbar uppgift för ett system att successivt anpassa plattformarnas hastigheter och avstånd till varandra, så att hopvävningen av plattformar från motorvägen och påfarten skedde på ett mycket säkert och kontrollerbart effektivt sätt.

Vi skall i det följande beskriva andra metoder som är till hjälp för att åstadkomma en process, som går längre mot det ovan beskrivna teoretiska exemplet än vad dagens påfartsprocess går.

Istället för mekaniska förflyttningssystem skall vi använda oss av information som hjälpmedel. ' Ett sätt att synkronisera samman motorvägstrafiken och påfartstrafiken är att för varje påfartsbil identifiera den motorvägsbil (B), som skall släppa in påfartsbilen (A). Dessutom sätts det upp signalgivare med lämpliga intervall utmed motorvägen och ev. påfarten. Dessa kan utformas på många olika sätt och placeras på många sätt t ex hänga över vägbanan, sitta på stolpar vid sidan om vägen etc. Här beskrivs en utföringsforrn i mer detalj såsom exempel.

På stolpar, ungefär som vägmärken, sitter informationsskyltar. De kan släckas och tändas och ev. byta information. De är avskärmade och riktade bakåt mot trafikströmmen. De skall kunna tändas när bilen framför (B) inte ser informationen, och är tända så länge (B) ser den.

Successivt tänds nästa skylt osv. Skyltarna kan placeras glest eller tätare på ett sådant avstånd att det i stort sett alltid är en skylt som är tänd och kan läsas av från (B). Bilen (C), som följer efter (B), uppfattar att signalen inte gäller för (C), eftersom signalen upphör då (B) inte längre kan se den, vilket senast är då (B) passerar signalen.

Informationen kan i en enkel form utgöras av en lampa, som är tänd för (B), när (B) behöver minska sin hastighet, antingen det är för att öka avståndet till framförvarande bil eller för att anpassa ankomsttiden till (A)'s ankomsttid till vävningszonen.

Bil (A) skulle också kunna få motsvarande information, som innebär att han skall reducera sin hastighet för att inte köra ifrån “sin lucka”. Det är inte alltid så lätt för (A) att göra en slutlig korrigering, när han kör parallellt med motorvägen, och kanske inte ens kan se om han är för långt fram eller bak.

Det finns vardera mätstationer på motorvägen och påfarten, med vars hjälp (B)-bilen väljs ut med hänsyn till prediktioner av bilarnas ankomsttid till vävningszonen. Denna process utför ungefär det som vår mekaniska modell gjorde. Det finns dock stora möjligheter att förbättra funktionen. 509 762 i 3 Istället för att bara tända eller släcka en lampa kan informatuionen göras tydligare. Det kan finnas symboler som beskriver, hur mycket man behöver öka avståndsluckan till frarnförvarande bil, ev relaterat till önskad storlek och aktuell storlek, t ex en sträckrnarkering av önskad lucka och en däri inplacerad markering av bil (B)°s position, ev med “varningsinformation” (blink, färg, pil, streckad yta etc), som förstärker behovet av åtgärd.

Man kan visa att en bil kommer att svänga in framför (B) på olika sätt, t ex med en pil in i luckan mellan (B) och framförvarande, ev kan en skiss av frarnförvarande påfart visas med t ex färgade pilar för hur (B) och (A) färdas mot vävningszonen och hur (A) viker in framför (B)- Man kan ge en dynamisk hastighetsinforrnation ev även till (A) som styr bilarna till en “synkron” vävning. Man kan tillföra text. Viktigt är att inforrnationen är lätt att uppfatta snabbt och inte missuppfattas. Vid tät trafik är tidsavstånden mellan bilarna inte stora, c:a 2 sekunder, vilket inte lämnar mycket tid för inhärntning av information. När luckan ökas till 3 - 4 sekunder för att släppa in en bil, så blir avståndet c:a 100 m (vid 110 krn/h), vilket ändå är långt för att se detaljinforrnation. Det är därför angeläget att det finns framförliggande signalgivare, som successivt tänds och bildar en forrn av repeterande information till (B).

Man kan utnyttja vägbanan innan påfarten för att markera, rekommenderat avstånd mellan bilama, t ex genom att pilar, streck, etc målas på vägbanan. Man skall t ex kunna se två markeringar normalt, medan en bil i (B)-position skall kunna se tre markeringar, ev växlas utseendet så att varannan markering görs lika för att (B) skall kunna hitta sitt avstånd mer automatiskt utan att behöva “räkna” markeringar.

Istället för typ vägmärkesinforrnation, kan man utföra informationsgivningen med hjälp av strålkastare, som belyser vägpartier framför aktuell bil. Sättet att belysa vägbanan, ev med svepande ljus, och ev med ljusreflekterande markeringar på vägbanan ger möjlighet för föraren att få information rakt framifrån från det område som han ändå har i sitt naturliga blickíång.

Bilar utrustade med s k ICC, Intelligent Cruise Control, eller avståndshållare till framförvarande bil, kan få infomation direkt till bilutrustningen, om att de är t ex (B)-bil och vilket avstånd de bör hålla och ev även hastighet. Denna utrustning kan visa och/eller automatiskt ta ut den begärda luckan framför bilen.

En säkerhetshöjande effekt är också sänkning av hastigheten. Vi såg ovan att det var problem att hinna med att utföra stymingar, som resultat av mätningar. Bilarna hann långt med 110 krn/h. Sänkningen utföres lämpligen dynamiskt, när trafiken på motorvägen tätnar. Vid sänkningar ner till 70 eller 50 krn/h, utföres dessa på vanligt sätt i steg. Placeringen av påfartsstymingens ljussignal kan nu väljas avsevärt närmare vävningszonen, och mätning på motorvägen samt signalgivarna kan också placeras motsvarande närmare påfarten.

Anpassning av luckor, som nu kan vara avsevärt kortare, och vävningsprocessen kan utföras i lugnare tempo.

Förslag till användning av dynamisk hastighetsanpassning är följande. Vid fritt flöde och glesare trafik t ex under dygnets flesta timmar, är motorvägshastigheten hög. De aktuella hj älpmedlen används i tillämplig omfattning. Vid tätare trafik sänks hastigheten och de befintliga hjälpmedlen anpassade till denna situation används mer fullt ut. 9 i 509 762 Detektering av bilarnas läge kan ske från vägsidan, ev kompletterat med signalgivama. Det kan utföras med ordinarie typer av sensorer. Man kan också ha enkla sensorer, som bara detekterar att bil passerar och därmed triggar när signalgivarna “tänds och släcks”. De kan också lätt mäta tidsavstånd mellan bilar och därmed följa upp anpassning av avståndsluckan.

När väl bil (B) är identifierad, så finris det enkla metoder att följa upp processen fram till påfartsrarnpen. En metod bygger på prediktering av när bil (B) skall nå en viss position.

Korrigeringar av prediktioner kan sedan göras successivt beroende på mätta avvikelsers storlek från predikterade värden.

Med ovanstående metoder kan man alltså förbereda för att släppa in en påfartsbil (A) framför en motorvägsbil (B) i tid före rampen. Om detta påbörjas cza 600 m uppströms, så har (B)- bilen 20 s på sig och (A)-bilen då också denna tid för sin slutförflyttning. Om hastigheten sänks får bilarna längre tid på sig och avstånden kan minskas. Ett sätt att göra slutval av (B), är att man först släpper fram (A), och sedan mäter upp (A)°s status vid en mellanstation och från denna predikterar arikomsttid till vävningszonen och därvid också utser lärnplig (B)-bil.

Att (A)-bilen kan släppas fram bestäms av ännu längre uppströms mätningar som ger en predikterad medeltäthet över en kort tid. Inom ett på så sätt definierat bílpaket finns alltså plats för en (A)-bil, sett över hela paketet. Metoderna ovan går alltså ut på att fördela utrymmet mellan bilarna något annorlunda så att det finns ett reellt utrymme för bil (A), när bil (A) och (B) är framme.

Detta bör också åstadkommas på ett så mjukt sätt att inte efterföljande bil, (C), riskerar köra på (B). För att underlätta för (C) och ev flera av de efterföljande bilarna, kan också dessa ges information om attev bromsa ner för att vidmakthålla ett säkert avstånd till föregående. En varningssignal om att framförvarande bil är aktiv i påfartsprocessen kan bidraga till ökad säkerhet.

Bil (A)-kontroll.

Bil (A) kan också ges en noggrannare kontrollerad färd genom att på motsvarande sätt som (B) få en successivt uppdaterad information om önskvärd förändring för att passa in i vävningsluckan. Bil (A) har i dagens system relativt stora individuella skillnader i restid från ramp-meter signalen till vävningszonen. Det beror på att accelerationen utföres med stora individuella skillnader. Även fordonens olika förmåga fex tunga lastbilars, spelar in. Det gör att även om (B)-bilen styrs noggrarint avseende dess anpassning av avståndsluckan, så kan (A)-bilen komma upp långt framför elle: bakom luckan.

I en utföringsform kan systemet utformas så, att (A)-bilen successivt får information om sitt relativa läge i förhållande till luckan. Man kan t ex visa två parallella körbanor, där luckan finns markerad fast på den vänstra, och (A)-bilens predikterade slutläge, baserat på aktuell hastighetsstatus, på den högra. En linje från luckans mitt, över till den högra körbanan markerar ideallinje. Symbolen för bilen (A) kan t ex lysa blå med en pil uppåt mot luckans mitt, om (A)'s relativa läge predikteras bli, och visas, bakom luckan. Medan om (A) visas framför, symbolen lyser gul och pilen pekar nedåt. Då (A) indikeras mitt för luckan lyser symbolen grön. En pil även på den gröna symbolen indikerar att (A) bör ändra sin fart motsvarande för att behålla sin position.

I huvudsak kan man fördela uppgifterna så, att (B) har huvuduppgift att åstadkomma luckan, och (A) att åstadkomma anpassning av ankomsttid till luckan. 509 762 '10 Om man standardiserat hastighetsprocessen för påfarten, vinner man att förarna successivt lär sig att följa den givna rytmen.

Ett annat sätt att se behovet av styrning av (A), är att se på följden av (A)-bilar. Vid tät motorvägstrafik, släpper man kanske fram 600 bilar/h, dvs en bil var 6:e sekund. Det är då 12 skunder mellan en första och tredje bil. Denna tidsdifferens kan lätt ätas upp av accelerationsskillnader, varför de tre bilarna kan nå vävningszonen tätt tillsammans. Det finns då inte plats för alla tre att väva in. Om påsläppet av (A)-bilar är ändå tätare, så kan ännu längre kolonner av (A)-bilar nå vävningszonen tätt tillsammans.

Det räcker alltså inte med dagens ramp-meter system för att åstadkomma ett jämnt förutbestämt påflöde till motorvägen. Man behöver ett kompletterande system.

Däremot kan ett dynamiskt ledningssystem för (A)-bil ersätta dagens stereotypa rarnp-meter system. I många fall kan påfartsbilarna ledas upp på motorvägen individuellt anpassat, utan att behöva stoppa vid någon rödsignal. Ett stopp kan ses som ett steg av flera med olika hastigheter, ingående i den dynamiska hastighetsanpassningen.

Förberedande vävningar Ytterligare en typ av förberedelse för framförliggande på- och avfarter utgöres av körfältsbytena mellan vä. och hö. körfält på motorvägen. Dessa byten strävar bilförama som regel att göra i god tid. Vävningar mellan körfält medför en ökad olycksrisk och innebär en minskad kapacitet för vägsträckan. Enkelt uttryckt kräver en bil som byter körfält rimlig plats samtidigt i bägge körfälten vid sj älva bytet. Det finns ett naturligt behov för bilar i vä. körfält att byta till hö. körfält före en avfart, som de skall av på. Efter en påfart finns också behov för bila, som skall färdas en längre sträcka att byta från hö. till vä. körfält. De slipper då bli utsatta för de närmaste påfartsprocessema, och en effektiv tät trafik i vä. körfält är nödvändig, om maximalt antal bilar skall kunna väva på vid följande påfart.

Särskilda vävningssträckor skulle kunna utföras på ovanstående närnnda sträckor. Ett ställe, som skulle vara fördelaktigt för vävning från hö. till vä. är i området mellan en avfart och följande påfart. Här har avfarten skapat luckor, motsvarande de bilar, som svängt av. Det finns då platser att väva till i vä. körfält, samtidigt som inte heller hö. körfält är helt fullt. Överskottet på kapacitet kan användas för vävning. Denna väwring ökar också möjligheterna för påfyllnad av hö. körfält vid påfarten.

Efter en påfart och före en avfart finns det behov av vävning i bägge riktningar. De som skall av vid närmaste avfart och finns i vä. körfält önskar byta till hö. Flera av de nytillkomna önskar byta till vä. körfält. Om bägge körfälten är maximalt utnyttjade, så finns det inget utrymme för vävning. Då i varje fall de som skall av är “tvugna” att byta, så blir risken för olyckor stor när dessa tvingar sig in i för små luckor i hö. körfält. Denna process kan göras säkrare genom ett tillägg av ett särskilt körfält, ett tilläggskörfält med tillhörande trafikregler.

Det extra körfältet läggs in mellan vä. och hö., genom att (enklast) höger körfält svänger ut och lärnnar plats för det mellanliggande (me.). Heldragna linjer till en början tvingar bilarna att stanna i respektive fält. Därefier tillåts bilar, som skall av, (A)-bil, att byta från vä. till me.

Innan bytet skall en sådan bil markera byte med hö. blinker. Bakomvarande bil i hö. körfält, (B)-bil, kan då markera byte till me. med blinker och väva in i me. efter (A).Även bilen efter (B) kan ges möjlighet att välja me. om han t ex vill väva in i vä.. Den närmaste bilen, som stannar kvar i hö. körfält, (C), måste se till att behålla säkerhetsavstånd till sin framförvarande bil, som nu är i me. Den bil vi kallat (B) eller efterföljaren väver nu in i luckan, som uppstått efter (A) i vä. körfält. Bilen, som är kvar efter (A) i vä. körfält, skall vidmakthålla luckan för “ " 509 762 att släppa in bil (B) eller efterföljaren från me. (eller ev. senare från hö. körfält). Bil (C) ser till att hålla säkerhetsavstånd till bilen närmast före sig i me. I fas 2 väver (A) och ev extrabil i me. över till hö. körfält i luckan frarnför (C).

Regeln som utnyttjas såväl här vid avfart, som vid påfart är, att första vävande bil (A) ger tecken med blinker. Bakomvarande bil i intilliggande körfält, (B)-bil, svarar med tecken och viker in efter (A). Övriga bilar håller ursprungliga avstånd även om bilen framför nu är i ett annat körfält, tills vävningen är klar.

Lokal pâfartskontroll.

I ornrådet där påfarten ansluter till motorvägen och (A) och (B) kan se varandra vidtar slutj ustering av fart och avstånd för att åstadkomma en säker och effektiv vävningsprocess.

Om den förberedande processen fungerat bra, så återstår inte mycket att göra. Man kan emellertid tänka sig ytterligare hjälpmedel för att underlätta även denna process, särskilt om föregående inte gick helt bra.

Nedan följer ett antal förslag till metoder och hjälpmedel. De flesta av dessa kan vara till hjälp även om ovanstående metoder ej använts.

Signaler för indikation av rollema (A) och (B).

Då (A) och (B) ser varandra pà rampen kan påfartssystemet hjälpa till med att definiera (A) och (B). I den isolerade sträckningen mellan rampen och motorvägskörfältet, där det är “heldraget”, visas för (A) och (B), ev med en gemensam skylt, den egna positionen relaterad till den andras. (A) kan t ex visas en pilsymbol, som indikerar var luckan och (B)-bilen finns relativt egen position, och därmed identifiera dessa.

Kopplat till ovanstående eller som altemativ, kan (A) vidta åtgärden att söka upp positionen (på rampen) klart framför den bil, som bör vara (B)-bil, och därefter ge tecken med blinker, att (A) vill in där. Bilen bakom svarar med sin motsatta blinker (höger vid hö-trafik), att han accepterar rollen som (B)-bil.

Som en fortsättning på något av ovanstående, eller som eget altemativ, kan man bestämma att bil (B), snarast anpassar sig till (A), och tydliggöra rollema genom att blinka höger, och fullfölja byte av körfält till rampen. Därmed vinnes att vävning först sker till rampen, där trafiken inte är så tät, och att bil (A) och (C) lätt förstårfvilken som är (B)-bil. (C) har då ytterligare tid på sig att ta ut avståndet till (B), utan att omedelbart hamna i risk att köra på denna. Först till slutet av rampen väver sedan “paret” (A) plus (B) tillsammans upp till den bildade luckan på motorvägen. (A) har då fått tid på sig att komma i rätt läge i luckan, (B) att ta ut avståndet till (A), och (C) som sagt, att ta ut avståndet till (B). Vid vävningen till den annars täta trafiken på motorvägen har en tillräcklig lucka kunnat skapas.

Rampen skulle med denna funktion införd, kunna anpassas så, att den utrustades med två vämingszoner. Först en tidigt på rampen, där (B) väver, sedan ytterligare en i slutet på rarnpen, där (A) och (B) väver. Dessutom bör vävning från inre motorvägs körfält till det yttre (hö.) vara förbjudet under den lokala och ev förberedande påfartsprocessen.

Som ytterligare en säkerhetsåtgärd kan rampen utföras med en återledande väg för de trafikanter på rampen, som ändå inte hittar sin trygga lucka att väva in i. Utan hjälp av ovanstående metoder och hjälpmedel, dvs som det ofta är i dag, borde den återledande vägen vara till ännu större hjälp. 509 762 '12 Ytterligare en säkerhetsåtgärd är införandet av dynamisk hastighetsvisning strax före påfarten.

Då man ser att det trots allt kommer att bli problem, så kan man dra ner hastigheten kraftigt och därmed minska risken för allvarligare konsekvenser.

Exempel på samhörande av- och påfartskontroll.

Ofta är motorvägars av- och påfarter parvis kopplade till andra trafikleder, med avfarten som regel uppströms. Avståndet mellan av- och påfarten kan därvid vara relativt kort, och det finns fördelar i att utnyttja avfartskontrollen också som förberedande påfartskontroll. Här följer exempel på hur detta kan utföras.

Detta exempel liknar det som beskrevs under “Förberedande vävningskontroll” ovan.

Till att börja med modifieras avfarten, så att början på det som sedan blir avfart, utnyttjas som ett tredje körfält. Bilarna i höger körfält kommer då att få en körfältsdelning, där systemet kan fördela bilar mellan körfälten.

Bil som vill av vid denna avfart och befinner sig i vänster körfält ger tecken som (A)-bil och byter, då (B)-bil, eller systemet, berett plats till me.. Bilarna i me., som kommer från hö. bereds nu plats i vä. körfält, genom att vissa bilar i vä., identifieras som (B)- bilar, dvs sådana som skall släppa in bilar.

Det högra körfältet delar i slutfasen upp sig i en sträcka, som fortsätter som den ordinarie avfarten, och en del som väver ihop med me.till ordinarie hö-körfält.

Vid systemets bedömning av biltäthet i hö. körfält medtages de luckor som kommer att uppstå efter vävning till vä., före den tillhörande påfarten. För denna påfart kan således den information som erhölls redan vid avfarten, användas för att reglera bilpåfarten. l detta exempel är de bilar, som finns i vä. körfält och skall av vid avfarten prioriterade. För att de skall få hjälp med att väva av på ett säkert sätt, så bör de i god tid ge tecken. Systemet kan detektera detta och hjälpa till med att styra hö.-bilamas val av me. eller hö.. Därtill kommer behovet av att utnyttja vä. körfält, för att kurma få plats med maximalt med bilar i hö. körfält från nästkommande påfart.

Kontroller och uppföljning.

Då del av eller hela systemet införes, bör också en intern kontrollfunktion ingå. Denna har till uppgift att via mätningar registrera det verkliga utfallet av åtgärderna, för att successivt uppdatera funktioner och algoritmer, så att systemet anpassar sig och blir bättre. Detta kan dels ske automatiskt inbyggt i styrprocessen, och dels som felrapporter, varningar, statistiska utfallsrapporter etc.

Därvid bör de direkta åtgärdsmotiverade mätstationerna användas även för denna funktion.

Det kan dock finnas behov av kompletterande mätstationer, t ex efter rampen, som ger trafikstatus, som visar resultatet av påfartsstyrningen, dvs hur effektivt och säkert trafiken kommer ut från påfartsprocessen för att möta kommande påfrestningar.

Det finns också behov av att använda de konsekutiva mätningarna för att detektera, om och när kontrollfunktionerna trots allt inte ger avsett resultat. Då t ex systemet från mätningar predikterar (eller detekterar), att (B)-bil bryter mot regler, inte tar ut sin lucka, eller (A)-bilen på rampen har fel på motom eller missar att komma fram i tid, så kan en skyltad "“ 509 762 hastighetssänkning före vävningzonen vara en åtgärd for att minska olycksrisken, en annan åtgärd kan vara att avbryta (A)-bilens process, och leda (A) vidare mot återfärdsleden.

Exempel på utföringsforrner.

Metod och anordning anbringat längs en motorväg i riktning mot en stadskäma med i huvudsak ökande trafik mot stadskärnan under morgonrusningen, där systemet använder i huvudsak endast nivå Ett för reglering av en uppströms påfart, där den totala trafiken är relativt låg, och att systemet använder i huvudsak kombinationen av nivå Ett och nivå Tre för en nedströms påfart, där trafiken är hög och kraven stora på att trafiken skall flyta bra, och att vid behov av hög effektivitet systemet kan kompletteras med nivå Två uppströms denna påfart, och att i vissa lägen systemet kan utrusta påfart med i huvudsak kombinationen av nivå Ett och nivå Fyra, och kan alternativt systemet för motorvägen introduceras på olika sätt t ex genom användning av i huvudsak endast nivå Fyra eller Ett på en eller flera påfarter, och kan systemet vid behov också utrusta påfart med alla nivåer, applicerade i tillämplig omfattning.

Anordning och metod avseende nivå Ett, där motorvägens och påfanens flöde kontrolleras relativt mål och ranson for respektive korta och längre tidsperioder, och att för korta tidsperioder motsvarande paket av bilar kan predikteras nå nedströms påfarter vid tidigare eller senare tidpunkter, och kan härvid dessas tilldelning av påfartstrafik justeras avseende den uppströms konstaterade avvikelsen, så att t ex om det konstaterats större eller mindre mängd bilar på väg, närmast följande påfart, eller om kompensationsbehovet är större på annan, denna tilldelas kompenserande tilldelning, så att trafiken successivt återanpassas utmed motorvägen for de avvikelser, som trots styrningen ändå kan uppstå, särskilt sett över korta tidsperioder, och att sett över längre tidsperioder, två eller flera korta, respektive påfart får kompenserade tilldelningar beroende på föregående perioders tilldelningsavvikelser jämfört med gällande mål och ranson, och kan gällande mål och ranson successivt uppdateras, alternativt automatiskt via trafikledningssystem, som ger ingångsdata baserat på aktuella behov i vägnätet.

Anordning och metod avseende nivå Två, där det extra mellankörfältet (me.) läggs ut mellan vä. och hö. körfält, och att bilar i vä., som vill av, (A)-bil, ger tecken t ex med blinker, och bakomvarande bil (B) i hö. ger också tecken och följer efter bil (A) på me.; och alternativt kan även bilen (C) efter (B) i hö. regleras, och utnyttjas vävñingssträckan med me. for att bereda luckor for säkrare vävning, och kan systemet byggas ut med en eller flera tilläggsfunktioner som att med hjälp av informationsgivare styra valet av körbana t ex me. eller hö., och som att identifiera (B)-bil, och som att identifiera (A)-bil, altemativt genom detektering av (A)-bils signal, och som att använda kunskap om denna nivå Två°s process för prediktering av nedströms trafik for styrning av efterföljande påfart.

Anordning och metod, där systemet hjälper till med en effektiv packning av trafiken i vä. körfält, genom att från mätningar beräkna korttids trafiktäthet, och från denna utse (B)-bilar i vä., som får till uppgift att ta ut luckor framför sig, och kan detta förberedas redan före vävningssträckan, och kan bilar i hö. körfält, som uppfattar att det finns plats for dem i vä. ta rollen som (A)-bilar, och t ex visa detta med blinker, och om det finns me. körfält välja detta for vidare vävning tillsammans med (B) till vä. körfält, och om me. saknas direkt väva in i vä. körfält i luckan framför (B), och kan systemet byggas ut med en eller flera tilläggsfunktioner som att ge information for identifiering även av (A)-bilar, och som att ge information till (B) 509 762 14 för att ta ut lämplig lucka framför (B), och som att använda kunskap om denna process för prediktering av nedströms trafik för styming av efterföljande pâfart.

Anordning och metod avseende nivå Tre, där systemet ger (B)-bil hjälp att ta ut avståndslucka, och justering av tillhörande (A)-bils styming, genom t ex justering av rampsignals inställning, eller alternativt tidsledning av (A) till ankomst till vävningszonen, eller båda i kombination, eller altemativt tidsledning av (B) eller (B) och (A) till synkron ankomst till vävningszonen, och kan systemet byggas ut med en eller flera tilläggsfinilttioner som att ge information även till bilar efter (B) för att hantera (B)°s åtgärder t ex inbromsning, och som att ge hastighetsanpassning med dynamisk skylming före vävningszonen beroende på förhållanden som trafiktäthet eller olycksrisk och kan körfältslinjer läggas till för vävning mellan motorvägens körfält t ex ej vävning från vä. till hö. körfält närmast före och på rampen.

Anordning och metod avseende nivå Fyra, för det fall då bil (A) nått rampen och färdas parallellt med hö. körfält, bil (A) söker upp en position framför en lämplig (B)-bil, och ger tecken t ex med blinker, att (A) önskar väva in här, och svarar (B) med tecken, t ex motsatt blinker, och viker (B) in på rampen efter (A), och svarar bil (C) i hö. efter (B), för att ta ut avstånd till (B), och används rampsträckningen för att ta ut avstånden, så att (A) anpassar sig till sin lucka med (B), som tar ut avståndet till (A), och väver (A) och (B) tillsammans över i den lucka i hö., som beretts av (C), och används detta förfarande, då nivå Tre ej utfört motsvarande funktion, eller som slutfas i kombination med nivå Tre, och utförs systemet med en eller flera tilläggsfunktioner som att identifiera (B) och visa detta för (B), och som att visa (A) luckans relativa position, och som att visa läget för (B) med luckstorlek relativt lämplig luckstorlek och/eller (A)'s relativa position, och som att visa (A) att vävningsprocessen avbryts ev. med hänvisning till återled.

Anordning, där rampen utformas med två vävningszoner, där den första avser vävning av (B)- bil till ramp och den senare avser vävning av (A) och (B) till hö. körfält, altemativt att rampen ges en återledning av påfartsbilar eller båda alternativen i kombination.

Anordning, där hastighetsbegränsning tillföres som funktion i systemet för valbar användning på nivåerna Två, Tre och Fyra, och kan hastighetsskyltningen göras fast t ex gällande för vissa tider eller dynamiskt omställbar beroende på tidpunkt och/eller trafiksituation, och är hastigheten en väsentlig parameter i påfartsstyrningen, och ges hastighetsinforrnation av systemet i visst utförande som en del av sammansatt information, och i visst utförande indirekt t ex genom symboler som visar bils position relativt utvald järnförelseposition t ex någon annan bils.

Anordning och metod, där systemet utrustas med system- och funktionskontroll, som inkluderar att via mätningar estimera det verkliga utfallet av hur trafiken blir, och jämföra detta med målen för systemets processer med den däri ingående användningen av regler, prediktioner, styrning och ledning för successiv uppdatering av funktioner och algoritmer, och/eller detektering av avvikelser, som indikerar eller beräknas ge upphov till farliga situationer och eventuella brott mot regler.

Anordning, där systemet identifierar bil (B) genom att visa detta för bil (B) med inforrnationsgivare placerade utmed vägbanan i alternativa utföringsforrner över, vid sidan U 509 762 eller på vägbanan, och riktade och aktiverade så, att bilarna frarnför och bakom (B) inte rimligen uppfattar sig som (B)-bilen t ex genom att informationen aktiveras först när bilen frarnför passerat läsläget och upphör när (B) passerat läsläget eller senast vid (B)'s passage av skyltpositionen, och kan flera skyltar repeteras för att ge information till (B), och kan denna information vara densamma eller helt eller delvis förändrad.

Anordning, där inforrnationsgivarens utformning ges enligt följ ande alternativa grundkoncept, som kan utgöras av enkla symboler som larnpor, som släcks och tänds, prismor som vrids, etc., där regeln enkelt är att den, som får signal från “(B)-bilsskylt” är (B)-bil och skall fullfölja sin regelbestämda uppgift, dvs huvudsakligen ta ut avstånd till framförvarande bil, så att (A)-bil kan väva in t ex från kommande påfart; altemativt att informationen är tydligare illustrerande via symboler som t ex pilar att bil från höger kommer in framför den egna bilen; altemativt att informationen tydligare markerar luckan framför (B); och att altemativt luckan kan relateras till aktuell lucka eller symboler för öka eller minska lucka; och altemativt symboler för begränsning eller minskning av hastighet med målet att ändra luckan och/eller ankomsttiden till vävningszonen.

Anordning, där systemet styr (A)-bilens ankomsttid till vävningszonen med hjälp av funktioner, där ett altemativ utgöres av en hastighetsstyming av (A), som kan inkludera hastigheten noll, och som successivt leder (A) från accelerationssträckans början till vävningszonen med hjälp av informationsgivare; som i en altemativ utföringsforrn består av en strålkälla med en lob som successivt löper framför (A) i en lugnt ökande fart, som (A) kan följa ungefär som att följa en framförvarande bil; eller altemativt markeringar vid sidan av vägen som aktiveras successivt i den takt som (A) bör följa; eller altemativt hastighetsskyltar med successivt ökande hastighet, altemativt dynamiskt korrigerbara för korrigering av (A)'s läge relativt planen; eller altemativt en utföringsforrn, som visar om (A) ligger före eller efter den tilldelade färdplanen med hjäp av altemativa presentationsfonner t ex en skylt med lampor i en rad och med olika färger, där mellanlampan visar att bilen ligger rätt, nedre att bilen ligger efter och behöver öka, och övre att bilen ligger före och behöver minska tempot; altemativt kan presentationen också inkludera en indikation på storleken av förändringsbehovet; och man kan tydliggöra processen i olika avseenden t ex genom att på skylten visa två körbanor med en lucka framför en bil, (B), i den vänstra och bilen (A)'s relativa läge i den högra, där en linje från luckans mitt över till höger körbana indikerar ideallinje, och kan (A) markeras med olika färg om (A) 'ligger före, efter eller i luckan, och kan pilar markera behovet av förändring till storlek och riktning, och kan styrningen av (A) även samverka med ramp-meter signal. som styr starttidpunkten för (A).

Anordning, där inforrnationsgivaren utformas så, att en strålkälla t ex en larnpa bestrålar vald del av vägbanan framför (B)-bil eller (A)-bil, och kan strålkällan utforrnas för att avge en eller flera strålningsvariabler som flera färger, flera lober, styrbara lober, och kan därvid motsvarande enkelt eller sammansatt budskap överföras ; och kan systemet byggas ut så att vägbanan ges varierad ytbehandling, som omforrnar eller reflekterar strålningen från strålningskällan i enlighet med sina egenskaper, och kan ytbehandlingen ges olika mönster eller symboler som ytterligare ökar möjlighet till överföring av information till bilförare, och kan t ex en symbol, som betyder öka luckan successivt visas på vägbanan inom förarens synfált t ex inom samma synfalt som rymmer framförvarande bil. 509 762 16 Anordning, där (A)-bil i vänster körfält detekteras vid avgivning av signal t ex blinkers, som t ex kan detekteras av videokamera på de förutbestämda sträckor, där (A) initierar körfältsbyte, och kan systemet därefter identifiera (B)-bil och visa detta enligt någon av tidigare beskriven anordning, och vid val av me. eller hö. körfält kan systemet byggas ut till att med pilar peka ut (B)°s och andra bilars väg.

Anordning, där (A) och (B)-bil identifieras och utpekas, och att då återledning skall visas för (A)-bil, detta presenteras enligt något av följ ande altemativ; tex före vävningszon två används en strålningskälla för att i vägbanan blockera invävning och/eller visa färdriktning höger mot återleden, alternativt används en skylt placerad utmed och i mellanrummet mellan me. och hö. körfält, som i normalfallet visar riktning vänster inför vävningszon två, men nu visar höger; alternativt visar skyltar med ett kors över ordinarie informationsskylt att vävning nu ej får ske, alternativt kan denna skylt utgöra fortsättning på de skyltar som lett (A) från påfartsstarten och överkryssningen kan i ett utbyggt alternativ också utföras utmed hela påfartssträckan, då systemet finner att vävningsprocessen bör avbrytas; alternativt placeras skyltar ovanför vägbanan; och ytterligare en lämplig plats är vid påfartens slut med information om fortsatt eller avbruten process.

Anordning,där bilutrustníng används för överföring av information från systemet till bilföraren, och att kommunikation kan ske med olika typer av media t ex radio, ljus eller infraröd teknik, och den kan ske via vägnära placerade, lokalt starkt begränsade länkar eller mera yttäckande t ex cellulära typer av radio, och presenteras här motsvarande information, dock enligt principerna för presentation i bil, vilket också skapar möjlighet att presentera information med ljud, för att inte störa biltörarens ögonkontroll av trafiksituationen, och kan till bilutrustningen överföras mera information, som i sin tur kan bearbetas av bilutrustningen för åtgärder och för lämplig presentation, t ex sammanhängande med annan information till bilföraren Anordning, där bilen är utrustad med avståndskontrollerande utrustning, vilken kan matas med information om avstånd och hjälpa till att ta ut avståndslucka, t ex (B)-bilens, och att systemet kan byggas ut också för att använda bilars farthållarutrustning, t ex för reglering av (A)-bilens färdplan, därt ex (A)-bilen redan vid påfartens början får information om hela processen, och dessutom på vägen kan få en eller flera liontrollpunkter för eventuell korrigering av fortsatt färd, och kan mera information överföras till bilutrustningen för vidarebehandling av denna.

Exempel och bärande koncept.

I ovanstående text har åtskilliga exempel givits på hur påfartsstyrrring kan gå till. Meningen med exemplen är att illustrera huvudkonceptet och de bärande ideerna. Detalj erna i utformningen kan varieras på många sätt, vilket torde stå klart för fackrnän. Genomgående används begreppet "bil" tex "visa för bil", "information till B-bil" etc., där det är underförstått att det är föraren av bilen eller ev. en mottagarutrustning i bilen, som är informationsmottagare.

Patentet avser således konceptet och ger exempel på lösningar, som får representera även närliggande varianter. T ex beskrivs typfallet; motorväg, med två körfält, och högertrafrk. 17 5a9 762 Uppfmningen kan emellertid till stora delar appliceras även på annan typ av större väg, ett eller flera körfält, och vänstertrafik.

Patentet berör ett område som idag är väldigt lite utvecklat, men mycket väsentligt.

Trafikledningsonirådet är också komplicerat, eftersom trafiken hänger ihop i nätverk och enstaka åtgärder i en enskild punkt kan i vissa fall leda till större problem än de man avsåg lösa. Den påfartskontroll, ramp-metering, som används idag har stora brister. Det innebär att från dagsläget kan förbättringar införas på många olika nivåer, som var och en kan innebära en förbättring, sett från dagens situation, och därför var och en kan införas. Systemet har därför delats upp i ett antal nivåer, och kan implementeras och byggas ut i olika kombinationer. Det är också så, att olika påfarter utmed en motorväg är olika belastade och har olika behov av lösning, och inte minst ekonomiska skäl, resurser och tidsskäl gör att användning av systemets nivåer kommer att variera såväl i rum som tid. Det är dock så, att kombinationen av systemets nivåer ger en sammanhängande lösning på påfartsstyrningen till en motorväg, och utgör just en sådan nätverksbaserad lösning, som behövs, men hittills saknats inom trafikledningsornrådet.

Claims (14)

509 762 18 Patentkrav.
1. l. Metod avseende system för påfartsstyrning av trafik på motorvägar och liknande större vägar, där flödet på påfarter styrs av informationsgivare, som direkt eller indirekt påverkar bilars färd på påfarten, och där flödets storlek bestäms med hänsyn taget till flödets storlek på motorvägen, och där bilar (A) från påfarten interakterar med bilar (B, C, etc) på motorvägen vid sarnrnanvävning av respektive flöden, kärmetecknat av att; flödet av A-bilar på påfarten begränsas av ett givet målvärcle, en tilldelad ranson, som är relaterat till ett målvärde för flöde på motorvägen, och sagda ranson korrigeras dynamiskt baserat på minst ett av (a) och (b); a. uppströms mätning av trafikflöde på motorvägen, med en korrektion bestämd av avvikelsen mellan detta flödes målvärde och sagda uppmätta värde, och där sagda uppströms mätplats placerats en första sträcka från påfartens vävningszon, där sagda första sträcka är så lång, att en mätning av trafiken här hinner erhållas, innan samhörande påfartstrafik skall släppas igenom av påfartsstyrningen, b. uppmätning av bilar vid uppströms avfart, som indikerar avsikt att köra av på avfarten, en vägbaserad utrustning, som registrerar information om bilarnas avfartsindikering, sagda information används för beräkning av korrektion av nedströms påfartsflöde, och trafiktätheten i höger körfält på motorvägen, på en andra sträcka närmast uppströms vävningszonen, där sagda andra sträcka är mindre än sagda forsta sträcka, begränsas i enlighet med det påfartsflöde, som är aktuellt for sammanvävningen med sagda motorvägstrafik, inkluderande bestämning av målvärde för avståndsluckor mellan motorvägsbilar, där sagda målvärden ger en täthet mellan bilar på motorvägen, räknat över motsvarande påfartsflödes tidsperiod för två konsekutiva A-bilar, som motsvarar ett sarnlat luckavstånd för dessa motorvägsbilar, som rymmer ytterligare minst en bil, en påfartsbil;
2. 2. Metod enligt krav 1, där metoden inkluderar en huvudfunktion, HFI, övergripande påfartsstyrning, som avser en integrerad påfartsstyming över flera påfarter längs en motorväg, kännetecknat av att l-IFl inkluderar; val av ett antal påfarter utmed en motorvägsled; bestämning av målvärden för motorvägsflöden och påfartsflöden utmed motorvägsleden, varvid varje vald påfart tilldelas en dynamisk ranson av trafikflöde för påsläpp till motorvägen; uppmätning av flödet med sensorer på motorvägen, som inkluderande påfartsflödet ger det sammanlagda flödet nedströms påfarten; jämförelse mellan verkligt erhållet flöde på motorvägen och det motsvarande målvärdet, och vid avvikelse större än vald nivå; görs en korrigering, Cu, av flödesransonen hos minst en av nedströms påfarter, där flödet ökas eller minskas beroende på om uppströms motorvägsflöde var för litet respektive för stort, '*9“ 509 762 och görs en efterkorrigering, Cl, av flödesransonen hos påfarter som tidigare getts högre respektive lägre ranson än det givna målvärdet; en dynamisk uppdatering av tilldelad ranson av påfartsflöden baserad på uppmätt eller predikterad trafiksituation, en uppdatering av sagda målvärden baserat på förändrade behov i vägnätet.
3. 3. Metod enligt krav 1 eller 2, där metoden inkluderar en huvudfimktion, HF2, avfartsstyming, som avser styrning av avfartstrafik och förberedelse för efterföljande påfart, kännetecknat av att HFZ inkluderar; att avfartsprocessen utföres i minst två etapper; en första etapp uppströms vävningsetappen, en andra etapp, vävningsetappen, där avfartsvävning sker, och under första etappen sker informationsutbyte mellan bilar och fast vägbaserad utrustning, där bilar indikerar om de avser vika till höger eller vänster, den vägbaserade utrustningen registrerar bilamas vikningsinformation, information beräknas eller predikteras om resulterande fördelning av trafikflöde avseende primärt höger körfält nedströms avfarten, och används för beräkning av korrektion av nedströms påfartsflöde, beräkning av information om vilka bilar som utses för vilket körfält, den vägbaserade utrustningen informerar bilar selektivt om respektives tilldelning av körfält inför etapp två, eller senast i etapp två, och i den andra etappen implementeras ett mellankörfält, Me, mellan motorvägens två högra körfält, varav det längst till höger, Hö, åtminstonde delvis kan utgöras av tidigare implementerad avfartsramp och det andra, Vä, också utgöres av det vänstra körfaltet på en två-ñlig motorvägsbana, och den sagda vägbaserade utrustningen informerar bilar selektivt om respektives roll, inkluderande tilldelning av körfält, under första eller senast under andra etappen, enligt; bilar i Vä, som skall byta till Hö, informeras om rollen innebärande att direkt välja körfält Me, och därefter väva till Hö, bilar i Hö, som skall byta till Vä, informeras om rollen innebärande att väva in i Me och därefter vidare till Vä.
4. 4. Metod enligt krav l - 3, där metoden inkluderar en huvudfunktion, HF3, förberedande påfartsstyming, som avser trafikstyrning uppströms en påfart, kännetecknat av att HF3 inkluderar; vägbaserad utrustning som lämnar information till bilar på motorvägens högra körfält om avståndslucka till frarnfiörvarande bil, där de vägbaserade inforrnationsgivarna positioneras på sträckan L2 eller sträckan mellan samhörande avfart och påfart, och luckinforrnationen baseras på bestämning av målvärde för avståndslucka mellan bilar på motorvägens högra körfält, baserat på estimerat tillflöde av bilar från nedströms påfart till motorvägen, bestämning av målvärde för avståndsluckan enligt (a) plus minst ett av de följ ande kriteriema (b) till och med (e); 509 762 .tm (a) målvärdet skall ge en täthet mellan bilar på motorvägen, räknat över motsvarande påfartsflödes tidsperiod, som motsvarar ett samlat luckavstånd, som rymmer ytterligare minst en bil, en påfartsbil; (b) en följd av bilar ges lika information, motsvarande lika avståndslucka, (c) dedicering av luckor för bilar i en följd, där den eller de första bilarna tilldelas större luckor än de närmast efterföljande och de första bilarna väljs för att matcha kommande invävning av en påfartsbil, (d) målvärdet väljs selektivt från (b) vid höga påfartsflöden eller långa avstånd till påfarten, medan (c) väljs vid lägre påfartsflöden eller vid korta avstånd till påfartsvävningen, (e) målvärdet för avståndslucka dediceras till den bil (B) på motorvägen, som utväljs att, framför sig, släppa in en bil (A) från påfarten inkluderande; successiv detektering och registrering av bilar (A) på påfarten och bilar på motorvägen, prediktion av när (A) når vävningszonen och val av den bil (B) på motorvägen, som predikteras nå vävningszonen närmast efter (A), selektiv information till (B) om avståndslucka för att släppa in (A),
5. 5. Metod enligt krav 1 - 4, där metoden inkluderar en huvudfunktion, HF4, lokal påfartsstyming, som avser styming i den lokala påfarten, kännetecknat av att HF4 inkluderar; vägbaserad utrustning, som detekterar och registrerar bilar (A) på påfart och bilar (B) och(C) på motorväg uppströms påfarten, där bil (B) är den bil på motorvägen, som skall släppa in bil (A) före sig, och bil (C) är efterföljare till (B), prediktion av (A)'s och (B)'s färd mot vävningspunkten, varvid val av (B) bil baseras på sagda prediktion, vägbaserad utrustning som uppströms vävningszonen informerar (B) bilen om dess roll i vävningen, som inkluderar minst ett av följande metodsteg; (a) informera om rollen innebärande att väva samman med (A) i position uppströms (A), (b) informera om rollen innebärande att genomföra körfáltsbyte till position bakom (A) i rampkörfältet och följa (A) vid vävning till vänster, dvs tillbaka in i den lucka, som (B) lämnat på motorvägen,, (c) i tillägg till (b) informera (C) om rolleri innebärande att hålla avståndslucka till bil (B), även då (B) är i parallellt körfält relativt (C).
6. 6. Anordning fór genomförande av metoden enligt något av patentkraven l - 5 avseende system for påfartsstyming av trafik på motorvägar och liknande större vägar, där flödet på påfarter styrs av inforrnationsgivare, som direkt eller indirekt påverkar bilars färd på påfarten, och där flödets storlek bestäms med hänsyn taget till flödets storlek på motorvägen, och där bilar (A) från påfarten interakterar med bilar (B, C, etc) på motorvägen vid sammanvävning av respektive flöden, vilken anordning inkluderar trafikledningssystem, trafiksensorer och påfartsutrustning, kärmetecknat av att; ett datorbaserat trañkledningssystem matas med information om flöden från olika delar av motorvägen och dess anslutningar till angränsande vägnät, och ranson och målvärden för trafikflöden på påfarter och motorvägen bestäms med hjälp av trafikledningssystemet, och lagras i detta, ” 509 762 och dynamiska lçorrektioner beräknas här eller i_en påfartsutrustning, och att minst ett av (a) och (b) inkluderas; a. en sensor placerad sträckan L1 uppströms påfartens vävningszon, mäter flödet kontinuerligt och sänder trafikinformation med korta tidsintervall till ledningssystemet och/eller påfartsutrustningen; b. en avfartsutrustning inkluderande; sensorer på första etappen, som detekterar och registrerar bilars vikningsinformation en beräkningsenhet, placerad här eller i ledningssystemet, beräknar eller predikterar trafikflödet i höger körfält nedströms avfarten, och sänder trafikinformation med korta tidsintervall till ledningssystemet och/eller påfartsutrustningen; en påfartsutrustning placerad vid påfarten har sensor för trafikmätning och styrorgan för flödeskontroll på påfarten, och erhåller ransonvärden och korrektionsvärden från ledningssystemet, eller beräknar korrektionen själv från erhållna värden, och styr ut det korrigerade påfartsflödet; en beräkningsenhet i ledningssystemet, påfartsutrustningen eller ett avstånds- informationssystem beräknar målvärde för avståndsluckor for motorvägstrafiken i höger körfält, sett över pâfartsflödets tidsperiod; selektivt kombinerat med ett avstånds-informationssystem närmast uppströms påfarten längs motorvägen, som informerar motorvägsbilar om avståndsluckor, baserat på erhållen information;
7. 7. Anordning enligt krav 6, avseende infonnation från bil till vägbaserad utrustning och anordning, kännetecknad av att informationsöverföringen inkluderar minst en av följande informationsöverföringar; (a) bilens respektive blinkers för att avge vikningsinforrnation, videosensor för vägbaserade utrustningens detektering av vikningsinforrnation, (b) radiovågskommunikation mellan bil och vägbaserad utrustning inkluderande överföring av vikningsinfonnaffon och kompletterande information för identifikation
8. 8. Anordning enligt krav 6, för utförande av metodsteg avseende information från vägbaserad utrustning till utvalda bilar, kärmetecknad av att inforrnationsöverföringen sker med ljuslob, som styrs av vägbaserad utrustning och placeras över bilen och/eller synligt för föraren på eller frarnför bilen, och inkluderar minst en av följande informationsöverföringar; (a) ljuset har utvald färg, med betydelse enligt given fargkod inkluderande identitet, varav följande är exempel för sagda patentkrav; (al) du är "färgen" (a2) du har "rollen" (a3) du är "(B) bil", (b) identitetsfargen kopplas till vägbaserade inforrnationstavlor med selektiv information avseende motsvarande angiven identitetsfärg. (c) ljuslobens placering och/eller form alternativt farg ger information om den styrda avståndsluekan, 509 762 '22 (d) fárgkoden ovan byts mot eller kombineras med modulation av ljus eller IR, som detekteras av bilutrustning.
9. 9. Anordning enligt krav 6, för utförande av metodsteg avseende att ta ut avståndslucka, kännetecknat av, att bilar är utrustade med avståndskontrollerande utrustning, vilken matas med information om avståndslucka och hjälper till att ta ut avståndslucka.
10. 10. Anordning enligt krav 6, för utförande av metodsteg avseende prediktion eller flödesstyrning, kännetecknat av, att bilar är utrustade med farthållaruuustning, vilken används för reglering av (A)-bilens färdplan längs påfarten, baserat på information från vägbaserad utrustning.
11. ll. Anordning enligt krav 6, för utförande av metodsteg avseende information från vägbaserad utrustning selektivt till bilar utmed en väg, och vilken anordning inkluderar presentationsorgan placerade vid sidan av, eller över vägbanan, kärmetecknad av; att den selektiva informationen är riktad mot den bil som avses, att den aktiveras, när bilen framför ej ser informationen, och släcks eller byts när den avsedda bilen ej längre ser den, och inkluderas en utföringsfomx, där aktiveringsperioden vid tät trafik i huvudsak bestäms av respektives bils passering av inforrnationsorganet, att den selektiva informationen ges av ett eller flera repeterade presentationsorgan utmed vägbanan, och att vid repetition; innehållet matchas till respektive bils färd från presentationsorgan till presentationsorgan, och därvid information repeteras eller successivt varieras, och att aktuell selektiv information presenteras på minst ett av följande sätt (a) - (C); a. av enskilt presentationsorgan, b. successivt, del för del, utnyttjande flera presentationsorgan, c. i minst två steg, där sagda presentationsorgan; infonnation inkluderar en identifieringsinforrnation, och där selektiv tilläggsinforrnation presenteras av annat mer generellt presentationsorgan, som visar tilläggsinforrnationen kopplat till respektives bils identifieringsinforrnation,
12. 12. Anordning enligt något av kraven 6 och ll, kännetecknat av att presentationsorganet visar selektiv information inkluderande identifiering, enligt minst ett av; a. ljusanordning, lampa eller LED, som växlar färg, eller en grupp av sådana med olika position och färg, som tänds i olika kombinationer, b. olika mönster eller symboler visas.
13. 13. Anordning enligt något av kraven 6 och l 1, vilken anordning innefattar uppgiften att presentera information om luckavstånd, kännetecknat av, att information ges enligt minst ett av (a) - (d); 'B ' 509 762 a. luckavstånd illustreras med symboler, där det verkliga aktuella avståndet markeras relativt läget av rekommenderat avstånd, målavstånd, b. öka luckavstånd illustreras med symboler, c. fast text indikerar avstånd, och aktiverbar text eller symbol visas innehållande budskapet öka, d. fast skylt placerad uppströms presentationsorganen informerar om dessa.
14. 14. Anordning enligt något av krav 6, 7, 8 och 11, för utförande av metodsteg avseende avfart, och där anordningen inkluderar vägkonstruktion innefattande en sektion av en motorväg med dess avfart, där motorvägssektionen uppströms och nedströms ansluter till motorvägens två högra körfält, varav det längst till höger benärnnes Hö och det andra Vä, kännetecknat av att motorvägssektionen kan delas upp i rninst tre etapper; en första etapp, där de sagda två högra körfälten, Vä och Hö delas för att ge plats åt ett körfält emellan, körfältet Me, där delningen börjar med en heldragen linje, eller motsvarande separation, mellan Vä och Hö, och där linjen följer Hö, medan Vä grenas till fortsatt Vä och Me, och en streckad linje, eller motsvarande separation, skiljer Vä från Me, och med en trañkftinktion att bilar i Vä direkt kan välja körfält Me, medan bilar i Hö får vänta med att väva till Me tills den heldragna linjen upphör, en andra etapp, där den heldragna linjen som separerar Hö och Me övergår i en streckad, och med en trafikfunktion att bilar från Hö kan väva till Me, för att därefter väva vidare till Vä, och bilar från Vä i Me kan väva till Hö, och där Hö grenas till en avfart i denna, eller senast i tredje etappen, en tredje etapp, där Hö delas i en del, som bildar avfart från motorvägen, om detta inte gjorts, och en del som förenas med Me till ett körfält, som bildar en fortsättning på Hö för anslutning till motorvägens Hö, och är den andra etappens längd motsvarande längden av traditionella vävningszoner, medan de andra etappema kan göras kortare, och har vägkonstruktionen en i -afikfunktiom att bilar i respektive Vä och Hö på motorvägen, som önskar byta körfält kan utföra detta i två steg, genom att först byta till ett mellankörfält, Me, varvid trafiktätheten i Vä och Hö minskar, och invävning från Me underlättas, jämfört med vävning i tät trafik direkt mellan Vä och Hö.