WO1999003082A2 - Verfahren und vorrichtung zur verkehrsabhängigen steuerung von lichtsignalanlagen - Google Patents

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    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/07—Controlling traffic signals
    • G08G1/081—Plural intersections under common control

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for traffic-dependent control of light signal systems according to the preamble of claim 1.
  • EP 0 296 426 discloses a data transmission system for traffic signal systems in which a central traffic computer is connected to a plurality of microprocessor-controlled control devices at traffic nodes, both data transfer from the traffic computer to the control device and transmission of measurement data from the control device to the traffic computer being possible. With this method, it is only possible to transmit the recorded data to the traffic computer in real time, so that permanent data transmission must be guaranteed. Permanent data transmission of the measurement data from all control units to the traffic computer supplies a number of data which cannot be processed in complex traffic systems in a reasonable time frame. thats why such a system is not suitable for the analysis of acceleration measures.
  • a target state of the respective control device is defined by target areas for critical indicators such as waiting times for traffic flows, occupancy times of detectors or frequency of certain signal groups or phases.
  • the target ranges are limited in one or two directions by specifying one or two limit values.
  • Unilaterally restricted target ranges are to be specified, for example, for waiting times of buses in front of traffic signal systems by specifying a maximum waiting time as a limit, while bilaterally restricted target ranges are defined, for example, for the occupancy time of detectors.
  • the occupancy time should lie between a maximum value (permanent occupancy of the detector by a traffic jam) and a minimum value (vehicles do not even get to the detector due to a traffic jam in front of the detector).
  • the Detector data is permanently compared with the limit values already specified in the planning and only detected deviations from the target status are reported to the traffic computer. As a result, the data traffic between the control unit and the traffic computer can be significantly reduced.
  • control center can advantageously query other control devices, which in this case transmit their detector data to the traffic computer.
  • improved controls of the traffic signal systems are determined in the traffic computer and transmitted to the corresponding control devices.
  • the method according to the invention advantageously uses the structure of existing traffic computer control unit systems.
  • existing control devices can be used for the inventive method by installing additional control devices.
  • the existing intelligence of the control units is used by means of microprocessors that are already installed.
  • the method according to the invention is suitable for using the trend in road traffic technology to replace existing permanent connections between control devices and traffic computers by temporary, event-related connections.
  • the figure shows a control unit 1, which is generally located at a traffic node and controls the switching states of light signal systems 2 and evaluates data determined by detectors 3.
  • the control unit 1 is connected to a traffic computer 5.
  • a traffic computer 5 In general, several control units of similar or identical design are connected to a traffic computer 5.
  • a traffic engineer in a traffic control center thus has the option of querying the data of the traffic computer 5 via an evaluation computer 6.
  • a memory device 7 is now additionally provided in the device according to the invention, in which the accumulated detector data and the associated switching states of the light signal systems are stored for a certain period of time (for example 8 hours).
  • the memory unit 7 is preferably designed as a so-called recirculating memory, which deletes the oldest stored detector data and switching states, while the current detector data and
  • the storage capacity of the storage device 7 determines the time period for which a retrospective review of the events on the control unit 1 is guaranteed.
  • induction loops or infrared-based vehicle detectors are used as detectors 3.
  • these detectors 3 are able to determine the amount of traffic on a bus lane or travel times of buses.
  • a target state of the control device 1 for the data determined by the detectors 3 has already been established in the traffic planning. For example, maximum values for the waiting time of a tram in front of a traffic light system or waiting times for a bus at the end of a bus lane are defined and stored in control unit 1. Based on measured detector data is constantly checked whether the target state is still maintained. If the waiting times become too long, a status message from the control unit 1 is transmitted to the traffic computer 5 via a temporary connection, which also contains the detector data and switching states stored before this event.
  • the detector data and data about the associated phases of the light signal systems 2 of the coordinated operation of control units 1 are additionally transmitted to the traffic computer 5.
  • an improved control for the control device 1 is determined in the traffic computer 5, which ensures the desired target state.
  • the transmitted, older stored detector data and switching states are also taken into account for the determination, in order to check the effects of changes to the control program in the traffic computer 5.
  • a control program is determined from a determined cross-relationship between the length of the green time at a second light signal system, which is far away from the control unit, and the waiting time of buses at a light signal system 2 assigned to the control unit 1, in which the backlog due to a changed green time is reduced in front of the second light signal system, whereby the bus on the light signal system assigned to the control device is no longer hindered in its further travel.
  • Programs for improving the traffic-dependent control can then be transmitted to the individual control units 1 by the traffic computer 5.
  • the target state can be changed by transferring new limit values from the traffic computer 5 to the control unit 1 if the target state turns out to be impossible to achieve during operation.
  • An iterative application of the method optimizes an existing traffic system in the company in order to ensure that the requirements requested by the customer, such as prioritizing local public transport, are ensured.

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Abstract

Bei der verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen (2) durch Steuergeräte (1) ist es gewünscht, eine Qualitätskontrolle durchzuführen. Die am Steuergerät (1) anfallenden Daten sind zu umfangreich, um sie ständig an einen Verkehrsrechner (5) zu übertragen. Bei der Verkehrsplanung wird ein Sollzustand des Steuergerätes (1) durch Sollbereiche für kritische Parameter wie beispielsweise Buswartezeiten vor Lichtsignalanlagen definiert. Liegen von Detektoren (3) aufgenommene, an das Steuergerät (1) übermittelte und in einer Speichereinrichtung (7) gespeicherte Daten außerhalb der Sollbereiche, wird eine Zustandsmeldung vom Steuergerät (1) an den Verkehrsrechner (5) übertragen. Anhand der Zustandsmeldung wird im Verkehrsrechner ein verbessertes Steuerprogramm festgelegt und an das Steuergerät (1) zur Ausführung übermittelt. Verkehrsabhängige Steuerung von Lichtsignalanlagen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Im innerstädtischen Bereich, in dem in hohem Maße Beschleunigungsmaßnahmen für den öffentlichen Personennahverkehr durchgeführt werden, steigt durch die mit dieser Aufgabenstellung verbundene Problematik die Komplexität verkehrsabhängiger Steuerungen stark an.
Wie in jedem komplexen System ist mit dieser Entwicklung auch der Wunsch der Kunden nach Möglichkeiten zur Analyse und Überwachung der Funktion einer solchen verkehrsabhängigen Steuerung stark angestiegen. Zusätzlich wird seit einiger Zeit für den Nachweis der Wirksamkeit von Beschleunigungsmaßnahmen ein konkreter Beleg gefordert. Dieser ist mit den heute im Feld vorhandenen Verkehrsrechnersystemen nicht erstellbar.
Aus EP 0 296 426 ist beispielsweise ein Datenübertragungssystem für Lichtsignalanlagen bekannt, bei dem ein zentraler Verkehrsrechner mit mehreren mikroprozessorgesteuerten Steuergeräten an Verkehrsknoten verbunden ist, wobei sowohl eine Datenübertragung vom Verkehrsrechner zum Steuergerät als auch eine Übertragung von Meßdaten vom Steuergerät zum Verkehrs- rechner möglich ist. Bei diesem Verfahren ist es nur möglich, die aufgenommenen Daten in Echtzeit an den Verkehrsrechner zu übertragen, so daß eine permanente Datenübertragung gewährleistet sein muß. Eine permanente Datenübertragung der Meßda- ten aller Steuergeräte zum Verkehrsrechner liefert eine Anzahl an Daten, die in komplexen Verkehrssystemen nicht in einem vernünftigen Zeitrahmen bearbeitet werden kann. Daher ist ein solches System nicht für die Analyse von Beschleunigungs- maßnahmen geeignet .
Die Analyse wurde daher bisher mit manuellem Aufwand, z.B. durch Beobachtung an einzelnen Knoten bzw. dem elektronischen „Mitschreiben" der Ereignisse an den Knoten und anschließendem manuellen Auswerten durchgeführt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, das eine Qualitätskontrolle bestehender Verkehrsplanungsmaßnahmen automatisiert durchführt, wobei bestehende Verkehrsrechner- Systemarchitekturen übernommen werden sollen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.
Bereits bei der Planung der verkehrsabhängigen Steuerungen wird durch Sollbereiche für kritische Indikatoren wie Warte- zeiten von Verkehrsströmen, Belegungszeiten von Detektoren oder Häufigkeit von bestimmten Signalgruppen oder Phasen ein Sollzustand des jeweiligen Steuergerätes definiert. Dabei sind die Sollbereiche durch Angabe von einem oder zwei Grenzwerten in eine oder zwei Richtungen beschränkt. Einseitig be- schränkte Sollbereiche sind beispielsweise für Wartezeiten von Bussen vor Lichtsignalanlagen durch Angabe einer Höchst- Wartezeit als Grenzwert anzugeben, während zweiseitig beschränkte Sollbereiche beispielsweise für die Belegungszeit von Detektoren definiert werden. Für den Sollzustand soll die Belegungszeit zwischen einem Höchstwert (permanente Belegung des Detektors durch einen Stau) und einem Minimalwert (Fahrzeuge gelangen aufgrund eines Staus vor dem Detektor gar nicht erst bis zum Detektor) liegen.
Darüber hinaus sind eine ganze Reihe weiterer Indikatoren denkbar, zum Beispiel Staumeldungen, Verkehrsmengen, Geschwindigkeiten im Knotenbereich. Im Steuergerät werden die Detektordaten permanent mit den bereits in der Planung vorgegebenen Grenzwerten verglichen und nur erkannte Abweichungen vom Sollzustand zum Verkehrsrechner gemeldet. Dadurch läßt sich der Datenverkehr zwischen Steuergerät und Verkehrsrech- ner in entscheidendem Umfang reduzieren.
In vorteilhafter Weise läßt sich bei koordinierten Steuergeräten durch die Zentrale eine Abfrage weiterer Steuergeräte realisieren, die in diesem Fall ihre Detektordaten an den Verkehrsrechner übermitteln. Im Verkehrsrechner werden anhand der übermittelten Detektordaten und der zugeordneten Schalt- zustände der Lichtsignalanlagen verbesserte Steuerungen der Lichtsignalanlagen festgelegt und an die entsprechenden Steuergeräte übertragen. Durch iteratives Anwenden dieses Verfah- rens wird während des Betriebs eine Optimierung der Verkehrs- abhängigen Steuerung erreicht.
Durch die Protokollierung der Abweichungen vom Sollzustand wird in vorteilhafter Weise auch ein Beleg für die Funktions- fähigkeit der verkehrsabhängigen Steuerung geliefert.
In vorteilhafter Weise nutzt das erfindungsgemäße Verfahren den Aufbau bestehender Verkehrsrechner-SteuergerätSysteme. Wie in Anspruch 6 beschrieben, können bestehende Steuergeräte durch Einbau von zusätzlichen Steuereinrichtungen für das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden. Dabei wird von der bereits bestehenden Intelligenz der Steuergeräte durch bereits eingebaute Mikroprozessoren Gebrauch gemacht.
Des weiteren ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet, den Trend in der Straßenverkehrstechnik zu nutzen, bestehende permanente Verbindungen zwischen Steuergeräten und Verkehrs- rechner durch temporäre, ereignisbezogene Verbindungen zu ersetzen.
Anhand der einzigen Figur in der Zeichnung wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Figur ist ein Steuergerät l dargestellt, das sich im allgemeinen an einem Verkehrsknoten befindet und die Schalt- zustände von Lichtsignalanlagen 2 steuert sowie von Detekto- ren 3 ermittelte Daten auswertet. Das Steuergerät 1 ist mit einem Verkehrsrechner 5 verbunden. Dabei sind im allgemeinen mehrere, ähnlich oder gleich aufgebaute Steuergeräte mit einem Verkehrsrechner 5 verbunden. Ein Verkehrsingenieur in einer Verkehrsleitzentrale hat damit die Möglichkeit, über ei- nen Auswerterechner 6 die Daten des Verkehrsrechners 5 abzufragen.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nun zusätzlich eine Speichereinrichtung 7 vorgesehen, in der für einen gewissen Zeitraum (zum Beispiel 8 Stunden) die angefallenen Detektordaten sowie die zugeordneten Schaltzustände der Lichtsignalanlagen abgespeichert werden. Vorzugsweise ist die Speichereinheit 7 als ein sogenannter UmlaufSpeicher ausgeführt, der die ältesten eingespeicherten Detektordaten und Schaltzu- stände löscht, während die aktuellen Detektordaten und
Schaltzustände gespeichert werden. Dabei bestimmt die Speicherkapazität der Speichereinrichtung 7 den Zeitraum, für den eine spätere rückschauende Betrachtung der Ereignisse am Steuergerät 1 gewährleistet ist .
Als Detektoren 3 werden dabei beispielsweise Induktions- schleifen oder Fahrzeugdetektoren auf Infrarotbasis eingesetzt. Diese Detektoren 3 sind unter anderem in der Lage, die Verkehrsmenge auf einer Busspur oder Reisezeiten von Bussen zu ermitteln.
Bereits bei der Verkehrsplanung ist ein Sollzustand des Steuergerätes 1 für die von den Detektoren 3 ermittelten Daten festgeschrieben worden. Dabei werden beispielsweise Höchst- werte für die Wartezeit einer Straßenbahn vor einer Lichtsignalanlage oder Wartezeiten eines Busses am Ende einer Bus- spur definiert und im Steuergerät 1 gespeichert. Anhand der gemessenen Detektordaten wird ständig überprüft, ob der Soll- zustand noch aufrechterhalten wird. Werden die Wartezeiten zu lang, so wird eine Zustandsmeldung des Steuergerätes 1 an den Verkehrsrechner 5 über eine temporäre Verbindung übertragen, die auch die zeitlich vor diesem Ereignis gespeicherten Detektordaten und Schaltzustände enthält.
Bei mehreren miteinander koordiniert betriebenen Steuergeräten 1 werden zusätzlich die Detektordaten und Daten über die zugehörigen Phasen der Lichtsignalanlagen 2 der koordiniert betriebenen Steuergeräte 1 an den Verkehrsrechner 5 übermittelt.
Aufgrund der übermittelten Daten wird im Verkehrsrechner 5 eine verbesserte Steuerung für das Steuergerät 1 ermittelt, die den gewünschten Sollzustand gewährleistet. Für die Ermittlung werden auch die übermittelten älteren abgespeicherten Detektordaten und Schaltzustände berücksichtigt, um im Verkehrsrechner 5 die Einflüsse von Änderungen am Steuerpro- gramm zu überprüfen. So wird beispielsweise aus einer ermittelten Querbeziehung zwischen der Länge der Grünzeit an einer zweiten Lichtsignalanlage, welche von dem Steuergerät weit entfernt ist, und der Wartezeit von Bussen an einer dem Steuergerät 1 zugeordneten Lichtsignalanlage 2 ein Steuerprogramm festgelegt, bei dem durch eine veränderte Grünzeit der Rückstau vor der zweiten Lichtsignalanlage reduziert wird, wodurch der Bus an der dem Steuergerät zugeordneten Lichtsignalanlage nicht mehr in seiner Weiterfahrt behindert wird.
Programme zur Verbesserung der verkehrsabhängigen Steuerung lassen sich dann an die einzelnen Steuergeräte 1 vom Verkehrsrechner 5 übertragen. Ebenfalls ist der Sollzustand durch Übertragen neuer Grenzwerte vom Verkehrsrechner 5 an das Steuergerät 1 veränderbar, falls sich der Sollzustand im Betrieb als nicht realisierbar herausstellt. Durch iteratives Anwenden des Verfahrens wird ein bestehendes Verkehrssystem im Betrieb optimiert, um so die vom Kunden gewünschten Vorgaben, beispielsweise eine Priorisierung des Öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV) , sicherzustellen.
Die für dieses Verfahren notwendigen Änderungen lassen sich problemlos in bestehende Verkehrssysteme integrieren.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen (3) mit mindestens einem lokalen Steuergerät (1) zum Steuern der Schaltzustände der Lichtsignalanlagen (2) und zur Datenerfassung von Detektoren (3) durch ein Steuerprogramm, wobei das Steuergerät (1) mit einem zentralen Verkehrsrechner (5) verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Sollbereiche für zulässige Detektordaten zum Definieren eines Sollzustandes des Steuergeräts (1) angegeben und im Steuergerät (1) gespeichert werden, daß die aktuellen Detektordaten mit den zugeordneten Schalt- zuständen der Lichtsignalanlagen im Steuergerät (1) erfaßt werden und innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls gespeichert bleiben, daß eine Zustandsmeldung an den Verkehrsrechner (5) übertragen wird, sofern die aktuellen Detektordaten außerhalb der Sollbereiche liegen, daß mit der übertragenen Zustandsmeldung im Verkehrsrechner (5) ein verbessertes Steuerprogramm festgelegt und an das Steuergerät (1) zur Ausführung übertragen wird.
2. Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung von Licht- Signalanlagen nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mit der Zustandsmeldung die gespeicherten Detektordaten und die zugeordneten Schaltzustände der Lichtsignalanlagen (2) an den Verkehrsrechner (5) übertragen werden.
3. Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das mindestens eine Steuergerät (1) mit zusätzlichen Steuergeräten koordiniert betrieben wird, die ebenfalls mit dem Verkehrsrechner (5) verbunden sind, daß vom Verkehrsrechner (5) nach der Zustandsmeldung die gespeicherten Detektordaten und die zugeordneten Schaltzustände der Lichtsignalanlagen der zusätzlichen Steuergeräte angefordert und von diesen an den Verkehrsrecher (5) übertragen wer- den und daß im Verkehrsrechner (5) mithilfe der übertragenen Detektordaten und Schaltzustände des mindestens einen Steuergerätes (1) und der zusätzlichen Steuergeräte ein verbessertes Steuerprogramm festgelegt und an die betreffenden Steuergerä- te (1) zur Ausführung übermittelt wird.
4. Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Verkehrsrechner die übermittelten Zustandsmeldungen protokolliert werden.
5. Verfahren zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verfahren solange wiederholt wird, bis das Steuergerät (l) keine Zustandsmeldungen mehr an den Verkehrsrechner (5) überträgt und damit seinen Sollzustand erreicht hat.
6. Vorrichtung zur zur verkehrsabhängigen Steuerung von
Lichtsignalanlagen mit mindestens einem Steuergerät (1) zum Steuern der Schaltzustände von Lichtsignalanlagen (2) und zum Erfassen von Detektordaten, wobei das mindestens eine Steuergerät mit einem Verkehrsrechner (5) verbunden ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Speichereinrichtung (7) im Steuergerät (1) zum Abspeichern der Detektordaten und der zugeordneten Schaltzustände der Lichtsignalanlagen.
7. Vorrichtung zur verkehrsabhängigen Steuerung von Lichtsignalanlagen nach Anspruch 6, g e k e n n z e i c h n e t d u r ch einen UmlaufSpeicher als Speichereinrichtung (7) , der die Detektordaten und die Schaltzustände der Lichtsignalanlagen (l) löscht, die länger als ein vorgebenes Zeitintervall gespeichert waren.
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