WO2007023019A1 - Verfahren und verkehrsrechner zur berechnung eines aktuellen oder künftigen verkehrszustandes - Google Patents

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WO2007023019A1
WO2007023019A1 PCT/EP2006/063963 EP2006063963W WO2007023019A1 WO 2007023019 A1 WO2007023019 A1 WO 2007023019A1 EP 2006063963 W EP2006063963 W EP 2006063963W WO 2007023019 A1 WO2007023019 A1 WO 2007023019A1
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WO
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traffic
disturbance
course
occurrence
road
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PCT/EP2006/063963
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Inventor
Paul Mathias
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 method for calculating an estimate of the current traffic status comprising several links and / or multiple traffic nodes and / or a prognosis of a future traffic condition in a road network comprising a plurality of links and / or multiple traffic nodes, wherein the calculation is a disturbance in the road network is taken into account.
  • the invention further relates to a traffic computer for a traffic management center for calculating a multiple link and / or several traffic nodes comprising current or future traffic conditions in a road network.
  • Traffic managers are confronted with daily growing demands on traffic engineering and traffic telematics. An important task moder ⁇ ner systems this is to guarantee individual mobility under the simultaneous consideration of environmental aspects. Higher-level traffic management systems are becoming increasingly important. The data on traffic network burdens is becoming increasingly important.
  • An important starting point is the reduction and relocation of traffic. This applies particularly to the case where in a road network, for example in an urban road network, or in a highway network, a fault occurs, for example caused by a Ver ⁇ road accident or by a different induced complete or partial road closure, such as due to a construction work or a severe weather event.
  • a so-called link in the network ie, a road between two network nodes or intersections, decreases. from a maximum value to a reduced value (teilge ⁇ locked street) or zero (fully blocked road).
  • DE 197 08 106 A1 specifies a special method for informing about traffic disturbances, eg via car radio.
  • FCD test cars Floating Car Data
  • the invention has for its object to provide a method and a traffic computer, with which the accuracy of the calculation of a current or future traffic condition is improved in the event of an incident.
  • This object is based on the aforementioned procedural ⁇ the invention ren solved according to the disturbance is taken into account in the road network in such a manner that a delay with a time delay ⁇ between an occurrence of a change and / or cancellation of the interference to reception of a corresponding information is included in the calculation for the road user.
  • the inventor has recognized that it is important for the calculation of traffic conditions to consider that an actual traffic system has a certain inertia with respect to the responsiveness of its road users, for example 15 to 90 minutes. This is mainly due to the fact that not all road users are immediately informed about accidents or blockages and usually takes some time until the information - usually via radio or appropriate signaling devices passed - arrive at the road users.
  • Inertia often causes larger backwater effects that can spread over an environment of the accident.
  • a corresponding dynamic modeling of the accident is possible taking into account this inertia.
  • the delay can be e.g. composite out
  • the simulated and / or predicted traffic condition be ⁇ true, for example the entire road network or subnet here- out.
  • a network comprises at least several nodes, for example intersections or branches and / or at least several links, ie connecting roads or routes between nodes.
  • a first time delay from the occurrence of the disturbance to the receipt of information about the occurrence of the disturbance and a second time delay from the cancellation of the disturbance to the receipt of information about the cancellation of the disturbance flows into the calculation.
  • the disturbance is preferably taken into account as the time course of a reduced capacity of a link.
  • the capaci ⁇ ty for example, expressed as the number of passable over a road or a link vehicles per unit of time.
  • a continuous first course of the capacitance is used as a time characteristic. Jumps in the capacity curve are thereby avoided because they do not correspond to the real state of knowledge of the participants - because the inertia described above is not included. In the first course of the capacitance values so do not change abruptly, but gradually descend ⁇ Lich. For example, they decrease linearly after the occurrence of the disturbance, and linearly return to the original value after the disturbance has been eliminated.
  • the length of the delay range and thus, for example, the slopes in the ascent or descent of the capacity may vary depending on the type of fault: In an accident, they are approximately in the range between 5 and 360 minutes, preferably in the range of 15 to 90 minutes, in the case of a construction site by ⁇ out in the range of a few days.
  • the disturbance in the calculation method in two different union under ⁇ species is modeled, namely as a continuous first course and as erratic or varying rapidly ⁇ the second course.
  • the computing method for calculating the traffic condition comprises, according to a particularly preferred embodiment, the following computation methods communicating with one another:
  • a) a choice of route calculation for calculating the currently selected by road users traveling routes, and traffic data from the measured at certain points true and is assumed, and b) a traffic simulation model to calculate the zeitli ⁇ chen development of the traffic condition.
  • the traffic model can be play realized at ⁇ in the form of a microscopic or macroscopic ⁇ 's traffic simulation and mapping of the dynamics of the traffic situation on the road network betechnikstel ⁇ time, for example for a short-term dynamics of a aktuel- len condition or for a longer term prognosis.
  • the fault is taken into account in the route selection calculation with the first course.
  • the route choice and possibly traffic assignment method can be seen as a dynamic process, because it shows dynamic effects of the accident, gently, for example, by the time delay Doomed? ⁇ backwater effects in the flow of traffic.
  • Such a dynamic route selection calculation method leads as a result of calculation only to gradually reorienting routes, which correctly reflects the slowly increasing degree of information of the road users.
  • the disturbance is taken into account in the traffic simulation model with the second course of the capacity.
  • the object mentioned above is based on the aforementioned traffic computer according to the invention, achieved by input means for inputting a time delay and / or a memory for storing predefined time delays, wherein the traffic computer is programmed such that the
  • Time delay (EN) for simulating a real time delay between an occurrence, a change and / or a cancellation of a disturbance in the road network until the reception of corresponding information in a road user is usable.
  • FIG 1 shows a road network with a traffic computer for calculating a traffic condition of the road network
  • FIG 2 is a schematic representation of the modeling of an incident occurred in the road network of Figure 1 accident with the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a road network 1 with several intersections or network nodes NK1, NK2, to each of which a schematically represented signaling system S1, S2 is installed.
  • the traffic volume and the speed of the vehicles are measured by means of detectors.
  • the detector data D are supplied leads 3 ⁇ over wired or drahtlo ⁇ se data links of a traffic management center, which, starting from this state a current traffic ⁇ and calculates its time development.
  • the traffic management center 3 intervenes via the signal systems Sl, S2 in the traffic.
  • Such a disturbance S is shown in FIG. 1 by way of example on a road or a link L 1 with index i.
  • the information about such an accident or a disturbance S usually arrives by telephone calls of the road users or radio conversations of the police authorities to the traffic center 3, so that the disturbance S in the traffic condition calculation system 10 formed there with its traffic computer 11 can be taken into account.
  • the traffic condition calculation system 10, in which the calculation method according to the invention is implemented, is shown in detail in FIG. It includes a strigsi ⁇ simulation model 12 as well as a transport position calculation module 14, which includes, in turn, a route selection calculation module 16 and a traffic assignment module 18th
  • the traffic simulation model works on the principle of movement of individual vehicles, which follow macroscopic laws.
  • the traffic condition calculation system 10 estimates the current traffic situation based on a dynamic route selection and traffic assignment model. The calculation is based on the De ⁇ tektor flowers D, on target functions Z (for example, system, user, optimum), scaffoldnachfragematrizen, and to be stored in the traffic computer 11 topology data T (traffic engineering parameters) about the road network. 1
  • ⁇ which weight assignment is based on an iteratively applied equi-.
  • the controlling variable of the iteration process are path resistances.
  • Downstream of the iterative method is in the traffic allocation module 18 a so-called dynamic measured value propagation, which serves to extrapolate the values of traffic intensity and speed measured at individual points in the road network 1 to the entire road network 1.
  • the route calculation module 16 returns the result Routenda ⁇ R th of the routes Rl, R2 (see Figure 1) on which the post- question in the road network 1 is currently being processed and their average static load.
  • the route data R is provided to the traffic simulation model 12. This supplies data about a current traffic state V act to the route selection calculation module 16.
  • the traffic condition calculation system 10 provides an estimate of the current traffic condition in the road network and its dynamic development on a short-term or long-term basis, that is, estimates for future traffic conditions. All traffic conditions can be displayed graphically on a display device 20 (FIG. 2) which is arranged in the traffic management center 3 (FIG. 1).
  • the accident S represented in FIG. 1 is attributed to two different types of traffic. decomposed. These differ in the type of Modellie ⁇ tion of the time course of the so-called K 1 capacity of the network links L 1, measured in the number of motor vehicles per hour, which describes the instantaneous maximum flow capacity of the link L1.
  • the capacity K 1 is reduced in the course over time t.
  • the capacity K 1 of the link L 1 decreases from a value of undisturbed maximum capacity K 1 / max to a value of reduced capacity K 1, s in the event of a fault S.
  • the reduced capacity K 1 , s prevails at the link L 1 from the time t s of Occurrence of the disturbance S until the time t A of the cancellation of the disturbance S.
  • the two different types of modeling are the following:
  • the accident S is modeled with a first curve 22 of the capacitance K 1 , which has a gradual transition from the maximum capacity K 1 / max to the reduced capacity K 1, s in the event of a fault and vice versa.
  • the modeled capacity K 1 follows the actual capacity K 1 with a first Zeitverzöge ⁇ tion ⁇ ti after the instant t s of occurrence of the fault S and with a second time delay At 2 after the time t A of the cancellation of the disturbance S. This the only reflects slowly increasing level of information among road users after the occurrence or elimination of a disturbance.
  • the route selection calculation module 16 thus calculates only dynamically reoriented routes R 1 , R 2 .
  • the course of the capacity K 1 over the time t is modeled without delays with a step-shaped and erratic second course 24.
  • the second course of 24 spat ⁇ gelt the actual capacity of the course again.
  • Essential to the invention is the special treatment of the time course of the capacity K 1 of the disturbed link L 1 in the road network 1 with regard to their use in dynamic see route selection and traffic transfer method.
  • the interference S is periodic computer in the local Ver ⁇ 11 summarizes the local operator in accordance ER.
  • the operators use corresponding entranc ⁇ bekar IIB (see Figure 1) is available, for example, a specially programmed input mask with input fields for entering the time delays ⁇ ti, At. 2 Alternatively or additionally, the operator thereby on the input mask in a memory IIA ( Figure 1) stored experience for different types of accident (light accident, severe accident, small construction site, large construction site, fallen tree, water pipe break, etc.), for example in the form of a PuIl - Down menus, offered. Alternatively, only the type of fault is entered and the traffic computer 11 gets corresponding empirical values from the memory IIA.

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Abstract

Es ist ein Verfahren zur Berechnung einer Schätzung des aktuellen Verkehrszustandes und/oder einer Prognose eines künftigen Verkehrszustandes in einem Straßennetz (1) beschrieben. Bei der Berechnung wird eine Störung S im Straßennetz (1) derart berücksichtigt, dass eine Zeitverzögerung zwischen einem Auftreten, einer Änderung und/oder einer Aufhebung einer Störung S bis zum Empfang einer entsprechenden Information beim Verkehrsteilnehmer einfließt . Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine tatsächliche Zeitverzögerung im Informationsgrad der Verkehrsteilnehmer bei der Störfallmodellierung berücksichtigt und die Genauigkeit einer dynamischen Verkehrszustandsberechnung erhöht. Es ist auch ein entsprechend ausgestalteter Verkehrsrechner (11) für eine Verkehrsmanagementzentrale (3) beschrieben .

Description

Beschreibung
Verfahren und Verkehrsrechner zur Berechnung eines aktuellen oder künftigen Verkehrszustandes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Berechnung einer Schätzung des mehrere Links und/oder mehrere Verkehrsknoten umfassenden aktuellen Verkehrszustandes und/oder einer Prognose eines mehrere Links und/oder mehrere Verkehrsknoten um- fassenden künftigen Verkehrszustandes in einem Straßennetz, wobei bei der Berechnung eine Störung im Straßennetz berücksichtigt wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Verkehrsrechner für eine Verkehrsmanagementzentrale zur Be¬ rechnung eines mehrere Links und/oder mehrere Verkehrsknoten umfassenden aktuellen oder künftigen Verkehrszustandes in einem Straßennetz.
Die Verantwortlichen für den Verkehr sehen sich mit täglich wachsenden Anforderungen an die Straßenverkehrstechnik und - verkehrstelematik konfrontiert. Eine wichtige Aufgabe moder¬ ner Systeme ist hierbei die Sicherung der individuellen Mobilität unter der gleichzeitigen Beachtung umweltrelevanter Aspekte. Übergeordnete Verkehrsmanagementsysteme werden dabei immer wichtiger. Den Daten über Belastungen der Verkehrsnetze kommt hierbei eine stetig wachsende Bedeutung zu.
Ein wichtiger Ansatzpunkt ist die Reduzierung und Verlagerung des Verkehrsaufkommens. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass in einem Straßenverkehrsnetz, beispielsweise in einem städtischen Straßennetz oder in einem Autobahnnetz, ein Störfall auftritt, beispielsweise verursacht durch einen Ver¬ kehrsunfall oder durch eine anders bedingte vollständige oder teilweise Straßensperrung, etwa bedingt durch eine Baumaßnahme oder ein Unwetterereignis. Bei einem solchen Störfall sinkt die Kapazität eines so genannten Links im Netz, also etwa einer Straße zwischen zwei Netzknoten oder Kreuzungen, von einem Maximalwert auf einen geminderten Wert (teilge¬ sperrte Straße) oder auf Null (voll gesperrte Straße) .
Es ist schon erkannt worden, dass eine Zeitverzögerung zwi- sehen einer Störung im Straßenverkehr und der entsprechenden Information der Verkehrsteilnehmer zur Beherrschung oder zum Management des Verkehrsgeschehens bedeutsam ist. Aus dieser Erkenntnis heraus ist in DE 197 08 106 Al ein spezielles Ver¬ fahren zur Information über Verkehrsstörungen, z.B. via Auto- radio, angegeben.
Auch ist in DE 102 61 172 B4 offenbart, bei einer punktuellen Störungserkennung den Zeitraum des langsamen Zusammenbere- chens des Verkehrs derart zum Vorteil so genannter FCD- Testautos (Floating Car Data) auszuwerten, dass diese selbst keine unnötige Verzögerung erfahren und eine Störungsmeldung mit minimalem Datenaufwand gelingt .
In DE 100 36 364 C2 ist dargelegt, dass inhärente Reaktions- zeiten eines Verkehrssystems für die Verkehrssimulation und - Prognose bedeutsam sind, wobei diesen dadurch Rechnung getragen wird, dass für eine Verkehrsdatenprognose ständig aus Soll-Ist-Wert-Vergleichen ein Prognosefehler und daraus ein zulässiger zeitlicher Prognosehorizont ermittelt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Verkehrsrechner anzugeben, mit welchem die Genauigkeit der Berechnung eines aktuellen oder eines künftigen Verkehrszustandes bei Auftreten eines Störfalles verbessert ist.
Diese Aufgabe wird bezogen auf das eingangs genannte Verfah¬ ren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Störung im Straßennetz derart berücksichtigt wird, dass eine Zeitverzö¬ gerung zwischen einem Auftreten, einer Änderung und/oder ei- ner Aufhebung der Störung bis zum Empfang einer entsprechenden Information beim Verkehrsteilnehmer in die Berechnung einfließt . Der Erfinder hat erkannt, dass es für die Berechnung von Ver- kehrszuständen von Bedeutung ist, zu berücksichtigen, dass ein tatsächliches Verkehrssystem bezüglich der Reaktionsschnelligkeit seiner Verkehrsteilnehmer eine gewisse Trägheit aufweist, beispielsweise 15 bis 90 Minuten. Dies hat seine Ursache vor allem darin, dass nicht alle Verkehrsteilnehmer sofort über Unfälle oder Sperrungen unterrichtet werden und in der Regel einige Zeit vergeht, bis die Informationen - meist über Radio oder entsprechende Signaleinrichtungen wei- tergegeben - bei den Verkehrsteilnehmern ankommen. Solche
Trägheit verursacht häufig größere Rückstaueffekte, die sich über eine Umgebung des Störfalls ausbreiten können. Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist eine entsprechende dynamische Modellierung des Störfalls unter Berücksichtigung dieser Trägheit möglich.
Damit geht die Erfindung über die bekannten Erkenntnisse hin¬ aus. Es wird nicht nur die Erkenntnis verwendet, dass inhä¬ rente Verzögerungszeiten bestehen und hieraus z.B. die Not- wendigkeit abgeleitet, einen jeweils gültigen maximalen Prog¬ nosehorizont für Simulation und/oder Prognose des Verkehrszu¬ standes zu ermitteln, sondern es wird diese Verzögerung bei Berechnung im Simulations- und/oder Prognosemodell selbst be¬ rücksichtigt, z.B. um den Prognosehorizont zu erhöhen, und nicht nur um seine obere Grenze zu ermitteln. Die Prognose wird verbessert, nicht nur bewertet.
Die Verzögerung kann sich z.B. zusammensetzen aus
- Verzögerungszeiten von Messsensoren zur Verkehrsdatengewin- nung, und/oder
- Verzögerungszeiten von Computersoftware in der Zentrale, und/oder
- Verzögerungszeiten bei Weitergabe der Berechnung an nachgeschaltete Systeme und die Verkehrsteilnehmer.
Der simulierte und/oder prognostizierte Verkehrszustand be¬ trifft z.B. das gesamte Straßennetz oder ein Teilnetz hier- aus. Ein Netz umfasst dabei mindestens mehrere Knoten, z.B. Kreuzungen oder Abzweigungen und/oder mindestens mehrere Links, also Verbindungsstraßen oder Routen zwischen Knoten.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung fließt eine erste Zeitverzögerung vom Auftreten der Störung bis zum Empfang einer Information über das Auftreten der Störung und eine zweite Zeitverzögerung von der Aufhebung der Störung bis zum Empfang einer Information über die Aufhebung der Störung in die Be- rechnung ein.
Die Störung wird vorzugsweise als zeitlicher Verlauf einer geminderten Kapazität eines Links berücksichtigt. Die Kapazi¬ tät wird beispielsweise als Anzahl der über eine Straße oder einen Link passierbaren Fahrzeuge pro Zeiteinheit angegeben.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird als zeitlicher Verlauf ein kontinuierlicher erster Verlauf der Kapazität verwendet. Sprünge im Kapazitätsverlauf werden dabei vermieden, da sie - weil die oben geschilderte Trägheit darin nicht berücksichtigt ist - nicht dem realen Kenntnisstand der Teilnehmer entsprechen. Bei dem ersten Verlauf verändern sich die Kapazitätswerte also nicht sprunghaft, sondern allmäh¬ lich. Beispielsweise nehmen sie nach dem Auftreten der Stö- rung linear ab und nach der Aufhebung der Störung wieder linear auf den ursprünglichen Wert zu.
Insbesondere weist der erste Verlauf nach Auftreten, der Än¬ derung bzw. der Aufhebung der Störung jeweils einen Verzöge- rungszeitbereich mit abnehmender, sich verändernder bzw. zunehmender Kapazität auf.
Die Länge des Verzögerungsbereichs und damit beispielsweise die Steigungen im An- bzw. Abstieg der Kapazität können je nach Störungstyp unterschiedlich sein: Bei einem Unfall liegen sie etwa im Bereich zwischen 5 und 360 min, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 90 min, im Falle einer Baustelle durch¬ aus im Bereich einiger Tage.
Nach einer ganz besonders bevorzugten Weiterbildung wird bei dem Verfahren nach der Erfindung als zeitlicher Verlauf ein sprunghafter oder schneller als der erste Verlauf variieren¬ der zweiter Verlauf der Kapazität verwendet. Vorzugsweise wird der Störfall bei dem Berechnungsverfahren in zwei unter¬ schiedlichen Arten modelliert, nämlich als kontinuierlicher erster Verlauf und als sprunghafter oder schneller variieren¬ der zweiter Verlauf.
Das Rechenverfahren zur Berechnung des Verkehrszustandes um- fasst nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung folgende miteinander kommunizierende Rechenverfahren:
a) eine Routenwahlberechnung zur Berechnung der aktuell von den Verkehrsteilnehmern ausgewählten Fahrrouten, wobei von den an bestimmten Stellen gemessenen tatsächlichen Ver- kehrsdaten ausgegangen wird, und b) ein Verkehrssimulationsmodell zur Berechnung der zeitli¬ chen Entwicklung des Verkehrszustandes.
Neben diesen kooperierenden Verfahrenskomponenten können wei- tere Komponenten vorhanden sein. Das Verkehrsmodell kann bei¬ spielsweise in Form einer mikroskopischen oder makroskopi¬ schen Verkehrssimulation realisiert sein und die Abbildung der Dynamik des Verkehrsgeschehens im Straßennetz bewerkstel¬ ligen, beispielsweise für eine Kurzzeitdynamik eines aktuel- len Zustandes oder für eine längerfristige Prognose.
Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die Störung bei der Routenwahlberechnung mit dem ersten Verlauf berücksichtigt. Darin liegt die Erkenntnis, dass die Fahrer ihre getroffene Routenentscheidung erst dann ändern, wenn sie die entsprechende Störungsmeldung empfangen haben. Das gilt nicht nur bei kurzzeitigen Unfällen, sondern auf einer länge- ren Zeitskala von mehreren Tagen auch bei der Einrichtung o- der Aufhebung von Baustellen. Durch die Verwendung des ersten Verlaufs bei dem Routenwahlberechnungsverfahren kann das Routenwahl- und ggf. Verkehrsumlegungsverfahren als dynamisches Verfahren betrachtet werden, weil es dynamische Effekte des Störfalls, beispielsweise durch die Zeitverzögerung verur¬ sachte Rückstaueffekte, im Verkehrsfluss aufzeigt. Ein solch dynamisches Routenwahlberechnungsverfahren führt als Berechnungsergebnis auch nur zu sich allmählich umorientierenden Routen, was den langsam zunehmenden Informationsgrad der Verkehrsteilnehmer korrekt widerspiegelt .
Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die Störung bei dem Verkehrssimulationsmodell mit dem zweiten Verlauf der Kapazität berücksichtigt. Bei der Komponente
„Verkehrsmodell" werden Kapazitätsveränderungen in Folge einer Störung also direkt oder verzögerungsfrei wirksam. Dies basiert auf der Erkenntnis des Erfinders, wonach für eine hochpräzise Berechnung des Verkehrszustandes bei dem Ver- kehrsmodell die physikalische Realität, z.B. eine gesperrte Straße, sofort und ohne Verzögerung widergespiegelt werden müssen, weil es hierbei - im Gegensatz zum Routenwahlberechnungsverfahren - nicht auf den Informationsgrad der Verkehrsteilnehmer ankommt .
Die eingangs genannte Aufgabe wird bezogen auf den eingangs genannten Verkehrsrechner gemäß der Erfindung, gelöst durch Eingabemittel zur Eingabe einer Zeitverzögerung und/oder einem Speicher zur Ablage vordefinierter Zeitverzögerungen, wo- bei der Verkehrsrechner derart programmiert ist, dass die
Zeitverzögerung (EN) zur Nachbildung einer realen Zeitverzögerung zwischen einem Auftreten, einer Änderung und/oder einer Aufhebung einer Störung im Straßennetz bis zum Empfang einer entsprechenden Information bei einem Verkehrsteilnehmer verwendbar ist. Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens und eines Verkehrs¬ rechners nach der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1 ein Straßennetz mit einem Verkehrsrechner zur Berechnung eines Verkehrszustandes des Straßennetzes, und FIG 2 eine schematische Darstellung der Modellation eines in dem Straßennetz der Figur 1 aufgetretenen Störfalls mit dem Verfahren nach der Erfindung.
Figur 1 zeigt ein Straßennetz 1 mit mehreren Kreuzungen oder Netzknoten NKl, NK2, an welchen jeweils eine schematisch dargestellte Signalanlage Sl, S2 installiert ist. An Messstellen Ml, M2, M3 wird mittels Detektoren das Verkehrsaufkommen und die Geschwindigkeit der Fahrzeuge gemessen. Die entsprechen¬ den Detektordaten D sind über leitungsgebundene oder drahtlo¬ se Datenverbindungen einer Verkehrsmanagementzentrale 3 zuge¬ führt, welche von diesen ausgehend einen aktuellen Verkehrs¬ zustand sowie dessen zeitliche Entwicklung berechnet. Als Maßnahme zur Auflösung oder Vermeidung detektierter bzw. prognostizierter ungünstiger Verkehrszustände, beispielsweise eines Staus infolge eines auf einem Link L1 stark erhöhten Verkehrsaufkommens, greift die Verkehrsmanagementzentrale 3 über die Signalanlagen Sl, S2 in das Verkehrsgeschehen ein.
Für eine hochgenaue Schätzung der Verkehrszustände im Stra¬ ßennetz 1 ist gemäß einer Erkenntnis des Erfinders zufolge die richtige Behandlung einer Störung S von Bedeutung. Eine solche Störung S ist in Figur 1 beispielhaft auf einer Straße oder einem Link L1 mit Index i dargestellt. Die Information über einen solchen Unfall oder eine Störung S gelangt üblicherweise durch Telefonanrufe der Verkehrsteilnehmer oder Funkgespräche der Polizeibehörden zur Verkehrszentrale 3, so dass die Störung S in dem dort gebildeten Verkehrszustandsbe- rechnungssystem 10 mit seinem Verkehrsrechner 11 berücksichtigt werden kann. Das Verkehrszustandsberechnungssystem 10, in welchem das Berechnungsverfahren nach der Erfindung implementiert ist, ist in Figur 2 im Detail dargestellt. Es umfasst ein Verkehrssi¬ mulationsmodell 12 sowie ein Verkehrslageberechnungsmodul 14, das seinerseits ein Routenwahlberechnungsmodul 16 sowie ein Verkehrsumlegungsmodul 18 einschließt.
Das Verkehrssimulationsmodell arbeitet nach dem Prinzip der Bewegung von Einzelfahrzeugen, die makroskopischen Gesetzen folgen.
Weitere Einzelheiten und alternative Ausführungen sind z.B. beschrieben in:
Matti Pursula, "Simulation of Traffic Systems - an Over- view", Journal of Geographie Information and Decision Analy- sis, vol.3, no.l, S. 1-8, 1999.
Das Verkehrszustandsberechnungssystem 10 schätzt auf Basis eines dynamischen Routenwahl- und Verkehrsumlegungsmodells die aktuelle Verkehrslage. Die Berechnung basiert auf den De¬ tektordaten D, auf Zielfunktionen Z (z.B. System-, Nutzer- Optimum) , Verkehrsnachfragematrizen, sowie auf im Verkehrsrechner 11 speicherbaren Topologiedaten T (verkehrstechnische Parameter) über das Straßennetz 1.
Im Routenwahlberechnungsmodul 16 wird ein Verfahren einge¬ setzt, welches auf einer iterativ angewendeten Gleichge- wichtsumlegung basiert. Die steuernde Größe des Iterations- prozesses sind Streckenwiderstände. Dem iterativen Verfahren nachgeschaltet ist im Verkehrsumlegungsmodul 18 eine so ge¬ nannte dynamische Messwertpropagierung, die dazu dient, die an einzelnen Stellen im Straßennetz 1 gemessenen Werte von Verkehrsstärke und Geschwindigkeit auf das gesamte Straßen- netz 1 zu extrapolieren.
Das Routenberechnungsmodul 16 liefert als Ergebnis Routenda¬ ten R über Routen Rl, R2 (siehe Figur 1), auf denen die Nach- frage im Straßennetz 1 aktuell abgewickelt wird sowie deren mittlere statische Belastung. Die Routendaten R werden dem Verkehrssimulationsmodell 12 bereitgestellt. Dieses liefert Daten über einen aktuellen Verkehrszustand Vakt an das Routen- wahlberechnungsmodul 16.
Ausführungsdetails und Varianten zur Routenwahlberechnung finden sich z.B. in folgender Literatur:
Cascetta, E., Cantarella, G. E. (1993) Modelling dynamics in transportation networks : State of the art and future devel- opments, Simulation Practice and Theory, Volume 1, S. 65-91; Elsevier; Ran, B. and Boyce, D. (1996) Modeling Dynamic Transportation Networks. Springer-Verlag, Berlin;
Wie, B. -W., Friesz, T. L. and Tobin, R. L. (1990) Dynamic user optimal traffic assignment on congested multidestina- tion networks. Transportation Research 24B, S. 431-442;
Bell, M. G. H. (1995): Stochastic User Equilibrium Assignment in Networks with Queues. Transpn. Res.-B., Vol. 29B, No2, S. 125-137;
Daganzo, CF. , Sheffi, Y. (1977): On Stochastic Models of Traffic Assignment. Transportation Science, Vol. 11, No. 3, S. 253-274; Sheffi, Y. (1986): Urban Transportation Networks: Equilib¬ rium Analysis with mathematical Programming Methods . Prenti- ce-Hall .
Im Ergebnis liefert das Verkehrszustandsberechnungssystem 10 eine Schätzung des aktuellen Verkehrszustandes im Straßennetz sowie dessen dynamische Entwicklung auf einer Kurzzeit oder Langzeitbasis, also Schätzungen für künftige Verkehrszustän- de . Alle Verkehrszustände sind auf einer Anzeigeeinrichtung 20 (Figur 2), welche in der Verkehrsmanagementzentrale 3 (Fi- gur 1) angeordnet ist, graphisch darstellbar.
Der in Figur 1 dargestellte Störfall S wird in dem Verkehrs- zustandsberechnungssystem 10 auf zwei verschiedene Arte mo- delliert . Diese unterscheiden sich in der Art der Modellie¬ rung des zeitlichen Verlaufs der so genannten Kapazität K1 des Netzlinks L1, gemessen in Anzahl von Kraftfahrzeugen pro Stunde, die die momentane maximale Durchlassfähigkeit des Links L1 beschreibt. Im Falle der Störung S, also bei einem Unfall, einer Baustelle oder einer Sperrung, wird die Kapazität K1 im Verlauf über die Zeit t vermindert. Die Kapazität K1 des Links L1 sinkt von einem Wert ungestörter maximaler Kapazität K1/max auf einen Wert geminderter Kapazität K1, s im Störungsfall S. Die geminderte Kapazität K1, s herrscht an dem Link L1 vom Zeitpunkt ts des Auftretens der Störung S bis zum Zeitpunkt tA der Aufhebung der Störung S. Die beiden unterschiedlichen Modellierungsarten sind die folgenden:
a) Im Routenwahlberechnungsmodul 16 wird der Störfall S mit einem ersten Verlauf 22 der Kapazität K1 modelliert, der einen allmählichen Übergang von der maximalen Kapazität K1/max zur verminderten Kapazität K1, s im Störungsfall und umgekehrt aufweist. Die modellierte Kapazität K1 folgt der tatsächlichen Kapazität K1 mit einer ersten Zeitverzöge¬ rung Δti nach dem Zeitpunkt ts des Auftretens der Störung S und mit einer zweiten Zeitverzögerung At2 nach dem Zeitpunkt tA der Aufhebung der Störung S. Dies spiegelt den nur langsam zunehmenden Informationsgrad der Verkehrsteil- nehmer nach Auftreten oder Aufhebung einer Störung wieder. Das Routenwahlberechnungsmodul 16 berechnet folglich sich nur allmählich dynamisch umorientierende Routen R1, R2.
b) In dem Verkehrssimulationsmodell 12, welches die tatsäch- liehe Dynamik des Verkehrsgeschehens im Netz abbilden soll, wird der Verlauf der Kapazität K1 über der Zeit t verzögerungsfrei mit einem stufenförmigen und sprunghaften zweiten Verlauf 24 modelliert. Der zweite Verlauf 24 spie¬ gelt den tatsächlichen Kapazitätsverlauf wieder.
Anstelle der im ersten Verlauf 22 in Figur 2 dargestellten linearen Rampen im Bereich der Zeitverzögerungen Δti, At2 sind auch glatte oder stetig differenzierbare Kurvenverläufe möglich. Bei einem sehr kurzen Störfall S ist es außerdem möglich, dass im ersten Verlauf 22 die Kapazität K1^3 im Störfall nicht erreicht wird, und/oder sich im Falle des linearen Verlaufs beispielsweise ein V-förmiges Verlaufsprofil ergibt.
Wesentlich an der Erfindung ist die besondere Behandlung des zeitlichen Verlaufs der Kapazität K1 des gestörten Links L1 im Straßennetz 1 im Hinblick auf deren Verwendung in dynami- sehen Routenwahl- und Verkehrsumlegungsverfahren . Um die
Trägheit des realen Systems, also der Verkehrsteilnehmer, zu simulieren, werden die betroffenen Kapazitätswerte nicht sprunghaft, sondern allmählich verändert, so dass die berech¬ neten Routenänderungen zuerst minimal und später umfassender sind. Diese langsamen Veränderungen werden sowohl für die anfängliche Reduktion der Kapazität K1 als auch für die spätere Restaurierung der Kapazität K1 angewandt.
Sobald die Meldung über den Störfall S in der Verkehrsmanage- mentzentrale 3 eingeht, wird die Störung S im dortigen Ver¬ kehrsrechner 11 vom dortigen Bedienpersonal entsprechend er- fasst. Hierzu stehen dem Bedienpersonal entsprechende Einga¬ bemittel IIB (siehe Figur 1) zur Verfügung, beispielsweise eine speziell programmierte Eingabemaske mit Eingabefeldern zur Eingabe der Zeitverzögerungen Δti, At2. Alternativ oder zusätzlich werden der Bedienperson dabei auf der Eingangsmaske in einem Speicher IIA (Figur 1) abgelegte Erfahrungswerte für unterschiedliche Störfalltypen (leichter Unfall, schwerer Unfall, kleine Baustelle, große Baustelle, umgestürzter Baum, Wasserrohrbruch, etc.), beispielsweise in Form eines PuIl- Down-Menüs, angeboten. Alternativ wird nur der Störungstyp eingegeben und der Verkehrsrechner 11 holt sich entsprechende Erfahrungswerte aus dem Speicher IIA.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Berechnung einer Schätzung des mehrere Links und/oder mehrere Verkehrsknoten umfassenden aktuellen Ver- kehrszustandes und/oder einer Prognose eines mehrere Links und/oder mehrere Verkehrsknoten umfassenden künftigen Verkehrszustandes in einem Straßennetz (1), wobei bei der Be¬ rechnung eine Störung (S) im Straßennetz (1) derart berücksichtigt wird, dass eine Zeitverzögerung zwischen einem Auf- treten, einer Änderung und/oder einer Aufhebung der Störung (S) bis zum Empfang einer entsprechenden Information beim Verkehrsteilnehmer einfließt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine erste Zeitverzögerung (Δti) vom Auftreten der Störung (S) bis zum Empfang einer Information über das Auftreten der Störung (S) und eine zweite Zeitverzögerung (At2) von der Aufhebung der Störung (S) bis zum Empfang einer Information über die Aufhebung der Störung (S) einfließt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Störung (S) als zeitlicher Verlauf (22, 24) einer geminderten Kapazität (K1) eines Links (L1) berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei als zeitlicher Verlauf ein kontinuierlicher erster Verlauf (22) der Kapazität (K1) verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der erste Verlauf nach dem Auftreten, der Änderung bzw. der Aufhebung der Störung (S) jeweils einen Verzögerungszeit¬ bereich (Δti, At2) mit abnehmender, sich verändernder bzw. zunehmender Kapazität (K1) aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Verzögerungsbereich (Δti, At2) eine Länge aus dem
Bereich zwischen 5 min und einigen Tagen aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 3, wobei als zeitlicher Verlauf ein sprunghafter oder schneller als der erste Verlauf (22) variierender zweiter Verlauf (24) der Kapazität (K1) verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zur Berechnung des Verkehrszustandes folgende miteinan¬ der kommunizierende Rechenverfahren verwendet werden: a) eine Routenwahlberechnung (16) zur Berechnung der aktuell von den Verkehrsteilnehmern ausgewählten Fahrrouten (Rl, R2), wobei von den an bestimmten Mess-Stellen
(Ml,M2,M3, ...) gemessenen tatsächlichen Verkehrsdaten ausge¬ gangen wird, und b) ein Verkehrssimulationsmodell (12) zur Berechnung der zeitlichen Entwicklung des Verkehrszustandes.
9. Verfahren nach Anspruch 8 und Anspruch 4, 5 oder 6, wobei die Störung (S) bei der Routenwahlberechnung (16) mit dem ersten Verlauf (22) der Kapazität (K1) berücksichtigt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 und Anspruch 7, wobei die Störung (S) bei dem Verkehrssimulationsmodell (12) mit dem zweiten Verlauf (24) der Kapazität (K1) berücksich¬ tigt wird.
11. Verkehrsrechner (11) für eine Verkehrsmanagementzentrale (3) zur Berechnung eines mehrere Links und/oder mehrere Ver¬ kehrsknoten umfassenden aktuellen oder künftigen Verkehrszu¬ standes in einem Straßennetz (1) mit Eingabemitteln (IIB) zur Eingabe einer Zeitverzögerung (Δti, At2) und/oder mit einem Speicher (IIA) zur Ablage vordefinierter Zeitverzögerungen (Δti, Δt2) , wobei der Verkehrsrechner (11) derart program- miert ist, dass die Zeitverzögerung (en) (Δti, At2) zur Nach¬ bildung einer realen Zeitverzögerung zwischen einem Auftreten, einer Änderung und/oder einer Aufhebung einer Störung (S) im Straßennetz (1) bis zum Empfang einer entsprechenden Information bei einem Verkehrsteilnehmer verwendbar ist.
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