WO2002011099A1 - Verfahren und anordnung zur ermittlung eines verbindungsstroms in einer verbindung in einem netzwerk - Google Patents

Verfahren und anordnung zur ermittlung eines verbindungsstroms in einer verbindung in einem netzwerk Download PDF

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WO2002011099A1
WO2002011099A1 PCT/DE2001/002769 DE0102769W WO0211099A1 WO 2002011099 A1 WO2002011099 A1 WO 2002011099A1 DE 0102769 W DE0102769 W DE 0102769W WO 0211099 A1 WO0211099 A1 WO 0211099A1
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connection
network
current
traffic
connections
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PCT/DE2001/002769
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Inventor
Rudolf Sollacher
Christiane Stutz
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions

Definitions

  • the invention relates to a determination of a connection current in a connection in a network of interconnected nodes and connections.
  • connection stream A stream that flows in the network from a predefinable source node to a predefinable target node in such a connection is referred to as a connection stream.
  • a connection current in a network is known from [1].
  • the method described in [1] relates to the determination of a traffic flow in a traffic network.
  • the traffic network known from [1] is made up of traffic nodes (intersections or branches) and traffic connections (roads). Two traffic nodes are connected to each other by a traffic connection.
  • a total traffic flow V flows from a source node 0 to a destination node D in the traffic network.
  • a local traffic flow is measured at several predetermined traffic connections (measuring points) in the traffic network.
  • a method for selecting and determining measuring points in a traffic network is known from [2]. To describe a traffic state in the traffic network, the traffic flows in the other traffic connections are determined in the method known from [1] using the local traffic flows measured in selected traffic connections.
  • This determination is carried out in the context of an iterative, numerical method, an equilibrium state in the traffic network being determined.
  • a corresponding undelayed connection travel time and a corresponding maximum connection capacity are assigned to each traffic connection in order to determine the state of equilibrium.
  • a delayed connection travel time is determined for the traffic connection as a function of the excess.
  • the travel time of a partial traffic flow which flows from the source node 0 to the destination node D in a predetermined way, results from the addition of all undelayed and delayed connection travel times of the traffic connections contained in the route.
  • the traffic flow is clearly divided into the partial traffic flows in such a way that the travel times of all partial traffic flows are the same.
  • the known method has the disadvantage that a determination of a connection current in a connection of the traffic network, in general a network, and consequently also the description of a state of the traffic network by the connection streams flowing in the connections requires a high computing power and a large computing time.
  • the invention is therefore based on the problem of specifying a method and an arrangement with which the determination of a connection current in a network is improved.
  • connection current in a selected connection in a network of interconnected nodes and connections, through which connections two of the nodes are connected, wherein a current flows in the network from a predefinable source node to a predefinable destination node several paths are used selected in the network, each of which leads from the source node to the destination node via at least one of the connections and at least one of which contains the selected connection.
  • the stream is divided into sub-streams using a predefinable key, with each path being one
  • Partial stream is assigned. All partial streams that flow via the selected connection are combined to form the connection stream.
  • connection current in a selected connection in a network of interconnected nodes and connections through which connections in each case two of the nodes are connected, with a current flowing in the network from a predefinable source node to a predefinable destination node Processor, which is set up such that - Several paths can be selected in the network, each of which leads from the source node via at least one of the connections to the destination node and at least one of which contains the selected connection, - the stream can be divided into partial streams using a predefinable key, each path being one Partial flow is assigned,
  • connection stream All partial streams that flow over the selected connection can be combined to form the connection stream.
  • the particular advantage of the invention lies in the fact that a considerable saving in computing time and computing power is achieved through its application.
  • the invention is particularly suitable for describing a state of a large and complex network which has a large number of network nodes and connections.
  • the invention enables a dynamic of a connection current or a dynamic in a network to be determined in a simple manner by determining a time-varying connection flow in a network connection for a large number of times.
  • the arrangement is particularly suitable for carrying out the method according to the invention or one of its further developments explained below.
  • a network is used in which several paths lead over the selected connection.
  • connection current For the description of a dynamic of the connection current, the current is described by a time-dependent quantity.
  • the stream is divided into the sub-streams using a predefinable key.
  • frequencies or probabilities of the paths and thus the corresponding partial flows are taken into account.
  • connection flow For a realistic description of the dynamics in the network, it is also expedient for the connection flow to measure in the selected connection. Using the measured connection current, the connection current determined using the method according to the invention and an optimization method, for example a gradient descent method, a realistic current and more realistic partial currents can be determined.
  • an optimization method for example a gradient descent method
  • a traffic network is preferably described by the network.
  • an intersection describes a street intersection and a connection describes a street.
  • the stream describes a traffic stream.
  • At least a partial flow or a connection current is measured.
  • An embodiment is used for monitoring or controlling or regulating the connection current.
  • FIG. 1 shows a traffic network with traffic nodes and traffic connections
  • FIG. 2 shows a measuring point in the traffic network at which a connection current is measured
  • FIG. 3 method steps which are carried out when a connection current is ascertained in the traffic network.
  • traffic network
  • FIG. 1 shows a traffic network 100, which is constructed from traffic nodes 110 (intersections or junctions) and traffic connections 120 (roads). Two traffic nodes 110 are connected to one another by a traffic connection 120.
  • a traffic stream V flows from a source node 0 111 to a destination node D 112.
  • a number of routes WJ 130 are selected in the traffic network 100, each of which leads from the source node 0 111 to the destination node D 112 (FIG. 3, step 310).
  • i index for a connection in the network
  • j index for a path leading from the source node 0 to the
  • WJ_J 1 if route j is over connection i, 0 if route j is not over connection i.
  • the traffic flow V is divided into partial traffic flows VJ, a partial flow VJ being assigned to each path WJ (FIG. 3, step 320).
  • This relationship can be in the form of a traffic flow
  • T vector V (vi, ..., J) for the connection OD (source node -
  • the traffic flow V is divided into the partial traffic flows VJ according to a predefinable key ⁇ j as follows:
  • Vj V * ⁇ j (3)
  • connection streams kj_, d. H. all connection streams ki of traffic connections, via which at least one path W of OD each leads, are combined in a connection
  • T current vector K (ki, ..., kj_) summarized:
  • the traffic flow V of the connection OD can be described by a so-called daily course line:
  • nG V ⁇ ai * g ( ⁇ , t) * ⁇ t (6)
  • the daily curve of the traffic current V has ng mean values ⁇ i and amplitudes ai.
  • connection current ki is measured at several predetermined traffic connections (measuring points m, here 5 measuring points m) in the traffic network.
  • Determining measuring points in a traffic network is known from [2]. 2 shows a measuring point 200 in the traffic network 100, at which the connecting flow is measured.
  • a conductor loop 210 is incorporated into a roadway 211, the number i? Z of the vehicles 212 that the
  • Cross measuring point 200 within a predetermined period of time ⁇ t, and measure the respective speed vip z of vehicle 212 that crosses measuring point 200.
  • the measured values (v r IfZ IfZ) are transmitted to a to the printed circuit ⁇ loop 210 coupled evaluation 220th
  • the evaluation unit 220 determines the connection current as a function of the transmitted variables.
  • connection currents measured at the measuring points m at a point in time t become a measured connection current
  • the freely selectable parameters ⁇ i and ai can be determined by minimizing an error function F. The following applies:
  • K ⁇ reduced connection current vector adapted to the measuring points m
  • W reduced path matrix adapted to the measuring points.
  • the error function F is minimized using a gradient descent method. It should be pointed out that any other desired optimization methods for minimizing the error function F can also be used.
  • connection stream can be determined for any point in time t and for any traffic connection in the traffic network in accordance with context (5).
  • connection flows are determined in accordance with the above relationships for a time interval of one day.
  • connection stream in a traffic connection is too large, changes are made to the traffic network, for example designing a new traffic network structure by adding new traffic nodes or adding / releasing new / existing traffic connections, and / or possibly controlling a connection stream using a traffic management system.
  • a time-dependent predeterminable key ⁇ j (t) is used.
  • the time dependency can be realized either by specifiable keys ⁇ j (t) at discrete times t or by continuous time-dependent keys ⁇ j (t).
  • the relationships shown above apply accordingly.
  • the number of measuring points may need to be increased.
  • the error function F is minimized by an alternating method.
  • the freely selectable parameters ⁇ i and ai are determined or adjusted, the time-dependent predeterminable key ⁇ j (t) being kept constant.
  • the time-dependent predeterminable key ⁇ j (t) is adapted, the freely selectable parameters ⁇ i and ai being kept constant.
  • a time-dependent, predefinable key ⁇ ji (t) is determined for each relevant connection i.
  • the number of measuring points may need to be increased.
  • the error function F is minimized by the alternating method described above.
  • the freely selectable parameters ⁇ i and ai are determined or adjusted, the time-dependent predeterminable key ⁇ ji (t) being kept constant.
  • the time-dependent, predeterminable key ⁇ ji (t) is adapted, the freely selectable parameters ⁇ i and ai being kept constant.

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Abstract

Bei dem Verfahren und der Anordnung zur Ermittlung eines Verbindungsstroms in einer ausgewählten Verbindung in einem Netzwerk aus untereinander verbundenen Knoten und Verbindungen, durch welche Verbindungen jeweils zwei der Knoten verbunden sind, wobei in dem Netz ein Strom von einem vorgebbaren Quellknoten zu einem vorgebbaren Zielknoten fliesst, werden mehrere Wege in dem Netzwerk ausgewählt, deren jeder von dem Quellknoten über mindestens eine der Verbindungen zu dem Zielknoten führt und von denen mindestens einer die ausgewählte Verbindung enthält. Der Strom wird aufgeteilt unter Verwendung eines vorgebbaren Schlüssels in Teilströme, wobei jedem Weg ein Teilstrom zugeordnet ist. Alle Teilströme, welche über die ausgewählte Verbindung fliessen, werden zu dem Verbindungsstrom zusammengefasst.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zur Ermittlung eines Verbindungsstroms in einer Verbindung in einem Netzwerk
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ermittlung eines Verbindungsstroms in einer Verbindung in einem Netzwerk aus untereinander verbundenen Knoten und Verbindungen.
In einem Netzwerk aus Knoten und Verbindungen sind üblicherweise jeweils zwei der Knoten durch eine der Verbindungen verbunden. Ein Strom, welcher in dem Netzwerk von einem vorgebbaren Quellknoten zu einem vorgebbaren Zielknoten in einer solchen Verbindung fließt, wird als Verbindungsström bezeich- net.
Eine Ermittlung eines Verbindungsstroms in einem Netzwerk ist aus [1] bekannt.
Das in [1] beschriebene Verfahren betrifft die Ermittlung eines Verkehrsstroms in einem Verkehrsnetz.
Das aus [1] bekannte Verkehrsnetz ist aus Verkehrsknoten, (Kreuzungen oder Verzweigungen) und Verkehrsverbindungen (Straßen) aufgebaut. Jeweils zwei Verkehrsknoten sind durch eine Verkehrsverbindung miteinander verbunden.
In dem Verkehrsnetz fließt ein Gesamtverkehrsstrom V von einem Quellknoten 0 zu einem Zielknoten D.
An mehreren vorgegebenen Verkehrsverbindungen (Messstellen) in dem Verkehrsnetz wird jeweils ein lokaler Verkehrsstrom gemessen.
Ein Verfahren zur Auswahl und Ermittlung von Messstellen in einem Verkehrsnetz ist aus [2] bekannt. Zur Beschreibung eines Verkehrszustandes in dem Verkehrsnetz werden bei dem aus [1] bekannten Verfahren unter Verwendung der in ausgewählten Verkehrsverbindungen gemessenen, lokalen Verkehrsströme die Verkehrsströme in den übrigen Verkehrsverbindungen ermittelt.
Diese Ermittlung erfolgt im Rahmen eines iterativen, numerischen Verfahrens, wobei ein Gleichgewichtszustand in dem Verkehrsnetz bestimmt wird.
In diesem Gleichgewichtszustand sind alle GesamtlaufZeiten, in diesem Fall auch bezeichnet als Reisezeiten, von allen Teilverkehrsströmen, welche Teilverkehrsströme jeweils auf unterschiedlichen Wegen von dem Quellknoten 0 zu dem Zielkno- ten D fließen und zusammengenommen den Gesamtverkehrsstrom V ergeben, gleich groß.
Für die Ermittlung des Gleichgewichtszustandes ist jeder Verkehrsverbindung eine entsprechende unverzögerte Verbindungs- reisezeit und eine entsprechende maximale Verbindungskapazität zugeordnet.
Überschreitet ein lokaler Verkehrsstrom in einer Verkehrsverbindung die entsprechende maximale Verbindungskapazität, so wird für die Verkehrsverbindung in Abhängigkeit der Überschreitung eine verzögerte Verbindungsreisezeit bestimmt.
Die Reisezeit eines Teilverkehrsstroms, welcher auf einem vorgegebenen Weg von dem Quellknoten 0 zu dem Zielknoten D fließt, ergibt sich durch Addition aller unverzögerten und verzögerten Verbindungsreisezeiten der in dem Weg enthaltenen Verkehrsverbindungen.
Anschaulich wird der Verkehrsstrom derart in die Teilver- kehrsströme aufgeteilt, dass die Reisezeiten aller Teilverkehrsströme gleich groß sind. Das bekannte Verfahren weist den Nachteil auf, dass eine Ermittlung eines Verbindungsstroms in einer Verbindung des Verkehrsnetzes, im allgemeinen eines Netzwerks, und folglich auch die Beschreibung eines Zustands des Verkehrsnetzes durch die in den Verbindungen fließenden Verbindungsströme, eine hohe Rechenleistung und eine große Rechendauer erfordert.
Somit liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit welchen eine Ermittlung ei- nes Verbindungsstroms in einem Netzwerk verbessert wird.
Das Problem wird durch das Verfahren und durch die Anordnung gemäß dem jeweiligen unabhängigen Patentanspruch gelöst.
Bei dem Verfahren zur Ermittlung eines Verbindungsstroms in einer ausgewählten Verbindung in einem Netzwerk aus untereinander verbundenen Knoten und Verbindungen, durch welche Verbindungen jeweils zwei der Knoten verbunden sind, wobei in dem Netz ein Strom von einem vorgebbaren Quellknoten zu einem vorgebbaren Zielknoten fließt, werden mehrere Wege in dem Netzwerk ausgewählt, deren jeder von dem Quellknoten über mindestens eine der Verbindungen zu dem Zielknoten führt und von denen mindestens einer die ausgewählte Verbindung enthält. Der Strom wird unter Verwendung eines vorgebbaren Schlüssels in Teilströme aufgeteilt, wobei jedem Weg ein
Teilstrom zugeordnet ist. Alle Teilströme, welche über die ausgewählte Verbindung fließen, werden zu dem Verbindungsstrom zusammengefasst .
Die Anordnung zur Ermittlung eines Verbindungsstroms in einer ausgewählten Verbindung in einem Netzwerk aus untereinander verbundenen Knoten und Verbindungen, durch welche Verbindungen jeweils zwei der Knoten verbunden sind, wobei in dem Netz ein Strom von einem vorgebbaren Quellknoten zu einem vorgeb- baren Zielknoten fließt, weist einen Prozessor auf, der derart eingerichtet ist, dass - mehrere Wege in dem Netzwerk auswählbar sind, deren jeder von dem Quellknoten über mindestens eine der Verbindungen zu dem Zielknoten führt und von denen mindestens einer die ausgewählte Verbindung enthält, - der Strom unter Verwendung eines vorgebbaren Schlüssels aufteilbar ist in Teilströme, wobei jedem Weg ein Teilstrom zugeordnet ist,
- und alle Teilströme, welche über die ausgewählte Verbindung fließen, zu dem Verbindungsstrom zusammenfassbar sind.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch ihre Anwendung eine erhebliche Einsparung an Rechenzeit und Rechenleistung erreicht wird.
Dadurch eignet sich die Erfindung insbesondere dazu, einen Zustand eines großen und komplexen Netzwerks, welches eine Vielzahl von Netzwerkknoten und Verbindungen aufweist, zu beschreiben.
Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung auf einfache Weise eine Ermittlung einer Dynamik eines Verbindungsstroms bzw. einer Dynamik in einem Netzwerk dadurch, dass für eine Vielzahl von Zeitpunkten jeweils ein zeitlich veränderlicher Ver- bindungsström in einer Netzwerkverbindung ermittelt wird.
Entsprechendes gilt ebenso für eine Vielzahl von Netzwerkverbindungen.
Die Anordnung ist insbesondere geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer dessen nachfolgend erläuterten Weiterbildungen.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die im weiteren beschriebenen Weiterbildungen beziehen sich sowohl auf das Verfahren als auch auf die Anordnung. Die Erfindung und die im weiteren beschriebenen Weiterbildungen können sowohl in Software als auch in Hardware, beispielsweise unter Verwendung einer speziellen elektrischen Schaltung, realisiert werden.
Ferner ist eine Realisierung der Erfindung oder einer im weiteren beschriebenen Weiterbildung möglich durch ein computer- lesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm ge- speichert ist, welches die Erfindung oder Weiterbildung ausführt .
Auch können die Erfindung und jede im weiteren beschriebene Weiterbildung durch ein Computerprogrammerzeugnis realisiert sein, welches ein Speichermedium aufweist, auf welchem ein
Computerprogramm gespeichert ist, welches die Erfindung oder Weiterbildung ausführt.
In einer Weiterbildung wird ein Netzwerk verwendet, bei dem mehrere Wege über die ausgewählte Verbindung führen.
Für die Beschreibung einer Dynamik des Verbindungsstroms wird der Strom durch eine zeitabhängige Größe beschrieben.
In einer Weiterbildung wird der Strom unter Verwendung eines vorgebbaren Schlüssels in die Teilströme aufgeteilt. Bei der Aufteilung unter Verwendung des Schlüssels werden Häufigkeiten oder Wahrscheinlichkeiten der Wege und damit der entsprechenden Teilströme berücksichtigt.
Für die Beschreibung einer Dynamik in dem Netzwerk ist es zweckmäßig, dass der Schlüssel durch eine zeitabhängige Größe beschrieben wird. Auch ist es zweckmäßig Verbindungsströme für mehrere ausgewählte Verbindungen zu bestimmen.
Für eine möglichst realistische Beschreibung der Dynamik in dem Netzwerk ist es ebenfalls zweckmäßig den Verbindungsström in der ausgewählten Verbindung zu messen. Unter Verwendung des gemessenen Verbindungsstroms, des unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelten Verbindungsstroms und eines Optimierungsverfahrens, beispielsweise eines Gra- dientenabstiegsverfahrens, kann ein realistischer Strom und realistischere Teilströme ermittelt werden.
Bevorzugt wird durch das Netzwerk ein Verkehrsnetz beschrieben. Bei einem solchen Netzwerk wird durch einen Knoten eine Straßenkreuzung und durch eine Verbindung eine Straße beschrieben. Der Strom beschreibt in diesem Fall einen Verkehrsstrom.
In einer Ausgestaltung wird zumindest ein Teilstrom oder ein Verbindungsstro gemessen.
Eine Ausgestaltung wird eingesetzt zur Überwachung oder Steuerung oder Regelung des Verbindungsstroms.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figuren dargestellt und wird im weiteren näher erläutert:
Es zeigen
Figur 1 ein Verkehrsnetz mit Verkehrsknoten und Verkehrs- verbindungen;
Figur 2 eine Messstelle in dem Verkehrsnetz, an welcher ein Verbindungsstrom gemessen wird;
Figur 3 Verfahrenschritte, welche bei einer Ermittlung eines Verbindungsstroms in dem Verkehrsnetz durchgeführt werden. Ausführungsbeispiel : Verkehrsnetz
Fig.1 zeigt ein Verkehrsnetz 100, welches aus Verkehrsknoten 110 (Kreuzungen oder Verzweigungen) und Verkehrsverbindungen 120 (Straßen) aufgebaut ist. Jeweils zwei Verkehrsknoten 110 sind durch eine Verkehrsverbindung 120 miteinander verbunden.
In dem Verkehrsnetz 100 fließt ein Verkehrsstrom V von einem Quellknoten 0 111 zu einem Zielknoten D 112.
Ferner sind in dem Verkehrsnetz 100 mehrere Wege WJ 130 ausgewählt, deren jeder von dem Quellknoten 0 111 zu dem Zielknoten D 112 führt (Fig.3, Schritt 310) .
Dieser Zusammenhang lässt sich in Form einer Wegematrix W für die Verbindung OD (Quellknoten - Zielknoten) darstellen:
wl l i2 . • wlj w21 •
W wil wij
wobei: i: Index für eine Verbindung in dem Netzwerk, j : Index für einen Weg, der von dem Quellknoten 0 zu dem
Zielknoten D führt,
WJ_J : 1, wenn der Weg j über die Verbindung i führt, 0, wenn der Weg j nicht über die Verbindung i führt.
Der Verkehrsstrom V wird aufgeteilt in Teilverkehrsströme VJ , wobei jedem Weg WJ ein Teilstrom VJ zugeordnet ist (Fig.3, Schritt 320) .
Dieser Zusammenhang lässt sich in Form eines Verkehrsstroms-
T vektors V= (vi, ... , J ) für die Verbindung OD (Quellknoten -
Zielknoten) darstellen: V (2)
V-
Die Aufteilung des Verkehrsstroms V in die Teilverkehrsströme VJ erfolgt nach einem vorgebbaren Schlüssel φj wie folgt:
Vj = V*φj (3)
mit:
Figure imgf000010_0001
o=l
Bei der Aufteilung des Verkehrsstroms V unter Verwendung des Schlüssels φj werden Häufigkeiten und/oder Wahrscheinlichkeiten der Teilverkehrsströme berücksichtigt.
Alle Teilverkehrströme VJ , welche über die Verkehrsverbindung i fließen, werden zu einem Verbindungsström i zusa menge- fasst (Fig.3, Schritt 330) .
Alle relevanten Verbindungsströme kj_, d. h. alle Verbindungsströme ki von Verkehrsverbindungen, über welche jeweils mindestens ein Weg W von OD führt, werden in einem Verbindungs-
T stromvektor K= (ki, ... , kj_) zusammengefasst :
kl
K = : 4 )
Somit ergibt sich:
K = W*V, (5) wobei die Verkehrswegematrix W an die relevanten Verkehrsverbindungen angepasst wird dadurch, dass Zeilen der Verkehrwegematrix, welche jeweils nur die Werte Null aufweisen, gestrichen werden.
Der Verkehrsstrom V der Verbindung OD lässt sich durch eine sogenannte Tagesganglinie beschreiben:
nG V = ∑ ai * g(ξχ, t) * Δt ( 6 )
1 = 1 g(ξl t) = -= = exp (- (t " _ξl )) ( 7 )
V2πσ 2σA
mit :
1: Index für eine Anzahl von überlagerten Gaußkurven,
ΠQ : Anzahl der überlagerten Gaußkurven, hier: nQ=6, g(ξχ,t): Gaußkurve, verwendet in Zeitintervall [t-Δt,t], wobei Δt ein vorgebbares Zeitintervall ist, ξl : Mittelwert der jeweiligen Gaußkurve, ai: Amplitude der jeweiligen Gaußkurve, [Fahrzeuge/h] σ: Standardabweichung [min], hier: 75min, exp ( ... ) : Exponentialfunktion.
Als frei wählbare Parameter weist die Tagesganglinie des Ver- kehrsstroms V jeweils ng Mittelwerte ξi und Amplituden ai auf.
Zur Ermittlung der frei wählbaren Parameter ξi und ai werden an mehreren vorgegebenen Verkehrsverbindungen (Messstellen m, hier 5 Messstellen m) in dem Verkehrsnetz jeweils der Verbindungsstrom ki gemessen.
Eine Ermittlung von Messstellen in einem Verkehrsnetz ist aus [2] bekannt. Fig.2 zeigt eine Messstelle 200 in dem Verkehrsnetz 100, an welcher der Verbindungsström gemessen wird.
Dazu ist eine Leiterschleife 210 in eine Fahrbahn 211 einge- arbeitet, die eine Anzahl i?z der Fahrzeuge 212, die die
Messstelle 200 innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes Δt ü- berqueren, und die jeweilige Geschwindigkeit vipz des Fahrzeugs 212, das die Messstelle 200 überquert, misst.
Die Messwerte (iFz r viFz) werden an eine mit der Leiter¬ schleife 210 gekoppelte Auswerteeinheit 220 übertragen. Die Auswerteeinheit 220 bestimmt in Abhängigkeit der übertragen Größen den Verbindungsstrom.
Die Messungen erfolgen jeweils in einem vorgebbaren zeitlichen Abstand Δt, hier Δt = 30 min, so dass für jede Verkehrsverbindung mit zugehöriger Messstelle eine Zeitreihe für den jeweiligen Verbindungsström ermittelt wird.
Die an den Messstellen m zu einem Zeitpunkt t gemessenen Verbindungsströme werden zu einem gemessenen Verbindungsstrom-
T vektor Q= (qi (t) , ... , cjntt) ) zusa mengefasst :
Figure imgf000012_0001
Q(t) = (8)
<3m(t)
Durch Minimierung einer Fehlerfunktion F lassen sich die frei wählbaren Parameter ξi und ai ermitteln. Es gilt:
F = Q(t) - Kλ = Q(t) - W *V → min (9)
wobei :
Kλ: an die Messstellen m angepasster, reduzierter Verbindungsstromvektor, W : an die Messstellen angepasste, reduzierte Wegematrix.
Die Minimierung der Fehlerfunktion F erfolgt unter Verwendung eines Gradientenabstiegsverfahren. Es ist darauf hinzuweisen, dass auch andere, beliebige Optimierungsverfahren zur Minimierung der Fehlerfunktion F verwendbar sind.
Nachdem die frei wählbaren Parameter ermittelt worden sind kann für einen beliebigen Zeitpunkt t und für eine beliebige Verkehrs erbindung in dem Verkehrsnetz gemäß Zusammenhang (5) ein Verbindungsstrom ermittelt werden.
Bei einer Verkehrsüberwachung oder einer Verkehrsnetzplanung werden Verbindungsströme entsprechend obiger Zusammenhänge für ein Zeitintervall von einem Tag ermittelt.
Unter Verwendung der ermittelten Zeitverläufe werden gegebenenfalls, d. h. bei einem zu großen Verbindungsstrom in einer Verkehrsverbindung, Änderungen an dem Verkehrsnetz vorgenommen, beispielsweise eine Gestaltung einer neuen Verkehrsnetzstruktur durch Hinzufügen neuer Verkehrsknoten oder Hinzufügen/Lösen neuer/vorhandener Verkehrsverbindungen, und/oder gegebenenfalls eine Steuerung eines Verbindungsstroms unter Verwendung eines Verkehrsleitsystems.
Nachfolgend werden Alternativen zu dem Ausführungsbeispiel beschrieben.
In einer Alternative zu dem Ausführungsbeispiel wird ein zeitabhängiger vorgebbarer Schlüssel φj (t) verwendet. Die Zeitabhängigkeit kann entweder durch vorgebbare Schlüssel φj (t) zu diskreten Zeitpunkten t oder durch kontinuierliche zeitabhängige Schlüssel φj (t) realisiert werden. Die oben dargestellten Beziehungen gelten entsprechend. Für die Anpassung der frei wählbaren Parameter ξi und ai durch die Minimierung der Fehlerfunktion F muss gegebenenfalls die Zahl der Messstellen erhöht werden.
In einer weiteren Alternative zu dem Ausführungsbeispiel erfolgt die Minimierung der Fehlerfunktion F durch ein alternierendes Verfahren. Dabei werden in einem ersten Schritt die frei wählbaren Parameter ξi und ai ermittelt bzw. angepasst, wobei der zeitabhängige vorgebbare Schlüssel φj (t) konstant gehalten wird. In einem zu dem ersten Schritt alternierenden zweiten Schritt wird der zeitabhängige vorgebbare Schlüssel φj (t) angepasst, wobei die frei wählbaren Parameter ξi und ai konstant gehalten werden.
In einer dritten Alternative zu dem Ausführungsbeispiel wird ein zeitabhängiger vorgebbarer Schlüssel φji (t) für jede relevante Verbindung i ermittelt.
Mit einem solchen Schlüssel φji(t) können sich ändernde Wahr- scheinlichkeiten bzw. Häufigkeiten der Teilverkehrsströme berücksichtigt werden. Die oben dargestellten Beziehungen gelten entsprechend.
Für die Anpassung der frei wählbaren Parameter ξi und ai durch die Minimierung der Fehlerfunktion F muss gegebenenfalls die Zahl der Messstellen erhöht werden.
Die Minimierung der Fehlerfunktion F erfolgt durch das oben beschriebene, alternierende Verfahren. Dabei werden in dem ersten Schritt die frei wählbaren Parameter ξi und ai ermittelt bzw. angepasst, wobei der zeitabhängige vorgebbare Schlüssel φji(t) konstant gehalten wird. In dem zu dem ersten Schritt alternierenden zweiten Schritt wird der zeitabhängige vorgebbare Schlüssel φji(t) angepasst, wobei die frei wählba- ren Parameter ξi und ai konstant gehalten werden. Im Rahmen dieser Beschreibung sind folgende Dokumente zitiert:
[1] M. Bell et al . , A Stochastic User Equilibrium Path Flow Estimator" , Transportation Research C, Vol. 5, No. 3/4, pp. 197-210, 1997
[2] H. Yang et al., "'Optimal Traffic Counting Locations For Origin-Destination Matrix Esti ation", Transportation Research B, Vol. 32, No . 2, pp. 109-126, 1998

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung eines Verbindungsstroms in einer ausgewählten Verbindung in einem Netzwerk aus untereinander verbundenen Knoten und Verbindungen, durch welche Verbindungen jeweils zwei der Knoten verbunden sind, wobei in dem Netz ein Strom von einem vorgebbaren Quellknoten zu einem vorgebbaren Zielknoten fließt,
- bei dem mehrere Wege in dem Netzwerk ausgewählt werden, deren jeder von dem Quellknoten über mindestens eine der
Verbindungen zu dem Zielknoten führt und von denen mindestens einer die ausgewählte Verbindung enthält,
- bei dem der Strom unter Verwendung eines vorgebbaren Schlüssels aufgeteilt wird in Teilströme, wobei jedem Weg ein Teilstrom zugeordnet ist,
- bei dem alle Teilströme, welche über die ausgewählte Verbindung fließen, zu dem Verbindungsstrom zusammengefasst werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mehrere Wege über die ausgewählte Verbindung führen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Strom durch eine zeitabhängige Größe beschrieben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der vorgebbare Schlüssel eine Wahrscheinlichkeit eines Weges berücksichtigt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Schlüssel durch eine zeitabhängige Größe beschrieben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem durch das Netzwerk ein Verkehrsnetz beschrieben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem durch einen Knoten eine Straßenkreuzung beschrieben wird und durch eine Verbindung eine Straße beschrieben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Strom einen Verkehrsstrom beschreibt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem zumindest ein Verbindungsstro gemessen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem unter Verwendung des gemessenen Verbindungsstroms, des Verbindungsstroms und einem Optimierungsverfahren der Strom und die Teilströme ermittelt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, eingesetzt zur Überwachung oder Steuerung oder Regelung des Verbindungsstroms .
12. Anordnung zur Ermittlung eines Verbindungsstroms in einer ausgewählten Verbindung in einem Netzwerk aus untereinander verbundenen Knoten und Verbindungen, durch welche Verbindungen jeweils zwei der Knoten verbunden sind, wobei in dem Netz ein Strom von einem vorgebbaren Quellknoten zu einem vorgeb- baren Zielknoten fließt, welche Anordnung einen Prozessor aufweist, der derart eingerichtet ist, dass
- mehrere Wege in dem Netzwerk auswählbar sind, deren jeder von dem Quellknoten über mindestens eine der Verbindungen zu dem Zielknoten führt und von denen mindestens einer die ausgewählte Verbindung enthält,
- der Strom unter Verwendung eines vorgebbaren Schlüssels aufteilbar ist in Teilströme, wobei jedem Weg ein Teilstrom zugeordnet ist,
- und alle Teilströme, welche über die ausgewählte Verbin- düng fließen, zu dem Verbindungsstrom zusammenfassbar sind.
PCT/DE2001/002769 2000-07-31 2001-07-20 Verfahren und anordnung zur ermittlung eines verbindungsstroms in einer verbindung in einem netzwerk WO2002011099A1 (de)

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DE2000137240 DE10037240A1 (de) 2000-07-31 2000-07-31 Verfahren und Anordnung zur Ermittlung eines Verbindungsstroms in einer Verbindung eines Netzwerks
DE10037240.6 2000-07-31

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