WO2007025825A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung von lichtsignalanlagen für den aufbau einer grünen welle - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung von lichtsignalanlagen für den aufbau einer grünen welle Download PDF

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WO2007025825A1
WO2007025825A1 PCT/EP2006/064896 EP2006064896W WO2007025825A1 WO 2007025825 A1 WO2007025825 A1 WO 2007025825A1 EP 2006064896 W EP2006064896 W EP 2006064896W WO 2007025825 A1 WO2007025825 A1 WO 2007025825A1
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WO
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traffic
coordinated
intersection
signal
determined
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PCT/EP2006/064896
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English (en)
French (fr)
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
    • G08G1/07—Controlling traffic signals
    • G08G1/08—Controlling traffic signals according to detected number or speed of vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for controlling light signal systems for the construction of a green shaft.
  • a traffic signal system consists of a combination of light sensors for the various access roads to the intersection and the necessary operating facilities to control the traffic flow.
  • a light signal transmitter in this sense is a telecommunications device that transmits visible signals to the road users.
  • a signal program in which the signal times of the traffic signal system with respect to duration and assignment are defined.
  • festzeitge- and traffic-dependent method of controlling the controlled Sig ⁇ nalgeber at an intersection known.
  • the fixed-time signal ⁇ control is a light signal control with fixed signal times without consideration of current traffic conditions. This macroscopic signal control is based on a long-term consideration of the traffic condition at the intersection.
  • the method used on fixed tables working programs signal with an star ⁇ ren daily or weekly automatic. At the respective traffic signal system, the switching times for changing signal programs are thus set, for example, for the respective day of the week.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for controlling traffic signal systems, which are for the construction of a green wave do not require a connection to a central traffic computer.
  • Appropriate detectors continuously detect a time distribution of vehicles crossing the intersection in the direction to be coordinated. From the recorded temporal distribution, cyclically recurring groups of vehicles are identified, preferably using statistical methods, and the cycle and the arrival times of the pulses at the intersection are determined on the basis of this.
  • a signaling program of the traffic signal system is selected or generated and, taking into account the determined arrival times for controlling the traffic light system timed so that one or more signal generator of the light signaling system, which control the direction to be coordinated, to the arrival times the pulks are in a green phase.
  • the selection or generation of the signal program is a matter of course in such a way that the switching cycle of the betrof ⁇ fenen signal transmitter corresponds at least approximately to the th Pulkzyklus erstoff- from the temporal distribution. If a ⁇ - like control for the traffic signals on a given route is used, on which a green wave to ⁇ generated should, so there is a self-organizing construction of a green wave between the adjacent traffic signal without communication between them and without synchronization ⁇ signal one headquarters. The relevant traffic lights must therefore not be connected to a central office or a central traffic computer. For building a green Wave on a predetermined route must rather be determined only on the light systems involved in each case the corresponding directions on which the green wave is to be generated, referred to in the present patent application as the direction to be coordinated.
  • an automatic adaptation or coordination between adjacent traffic signal systems in the direction of the strongest traffic load without data exchange between the traffic signal systems and without synchronization signal of a control center can also take place.
  • Be ⁇ humor to the coordinating direction depending on the current, average traffic load preferably by means of a priority scheme, which is set for different directions at the light signal system.
  • the determination of priorities is advantageous if the same traffic load is determined in the various directions considered. In this case, the direction with the highest is for the construction of the green wave
  • the present device for controlling a traffic signal system comprises in known manner a memory unit with stored signaling programs for the light signal transmitter of the traffic signal system.
  • the apparatus further includes a configuration unit in which for crossing at least one is for coordinating the direction of fixed and / or paraformaldehyde ⁇ meter can be configured to determine the to be coordinated direction, a processing unit for incoming measurement ⁇ data of one or more detectors for vehicle detection, consisting of the measurement data is determined by a time distribution of vehicles that pass the intersection in the at least one direction to be coordinated, and an evaluation unit that identifies cyclically recurring groups of vehicles from the temporal distribution and determines the cycle and the arrival times of the pulks at the intersection ,
  • An execution unit of the device is designed such that it selects by means of the cycle, a signaling program of the traffic signal is generated or and taking into ⁇ the determined arrival times for controlling the light supply signal system switches in time so that one or more optical signal generators which to coordinating direction control, to be located at the arrival times of the Pul
  • 1 shows schematically a flow chart of the present method for controlling a traffic signal system
  • 2 schematically shows an exemplary structure of a device for carrying out the method
  • 3 shows an example of the marking of the difference ⁇ handy directions at an intersection
  • 4 shows an example of an automatic coordination along the strongest traffic flow in a road network.
  • the self-organization is controlled in this example by three basic mechanisms, each of the betei ⁇ Ligten traffic lights at the intersections, hereinafter also referred to as nodes, must have.
  • the nodes must have suitable detection devices, at least for the directions or access roads to be coordinated, which make it possible to detect individual vehicles with a time-based resolution of preferably ⁇ Is. This can be done for example via induction loops in the lanes.
  • ⁇ Is time-based resolution
  • Using standard statistical methods in this Pulkanalysis 4 at least one absolute bunch ⁇ peak arrival time and the cycle of Pulkspitzenankünfte from the detected with the detection devices measuring data, especially the time distribution of the vehicles is determined.
  • a second essential mechanism is the determination of the direction 2 to be coordinated.
  • This direction to be coordinated can either be predefined for the respective node in the traffic light system or can be implemented as a function of the current average traffic load using a predetermined priority scheme. Therefore, the operator first of all specifies the direction to be coordinated for each involved traffic signal system or each participating node or creates a priority scheme for different directions at the node. This is indicated by method step 1 in the flowchart of FIG.
  • Such a scheme might for example for a ⁇ zelne direction of a node of the following form to be: ⁇ Priority ⁇ 1,2, ...>, access ⁇ N, O, S, W>, exit ⁇ N, O, S, W>, start / continuation of wave ⁇ B, C> ⁇
  • the individual identifiers for the access or exit give in this example, the cardinal directions for the identification of the entrances and exits of a junction K, as indicated schematically in Figure 3.
  • any other names can be used for the entrances and exits.
  • the node numbers of the respective adjacent nodes are also suitable as designations.
  • the identifiers B, C define whether a green wave for that direction begins (B) or continues (C) at that node. In case of onset, no pulse analysis needs to be performed. However, the respective green windows must be fixed in any position as long as the direction in question has the highest load. Set the Operator Op ⁇ over must therefore advance what the Lichtsignalanla ⁇ be used gen for the start of a green wave.
  • a plurality of such tuples can be defined here in order to include multiple directions in the coordination according to the present method.
  • An example of two such tuples may be, for example, as follows:
  • the direction WO or OW represents the direction to be coordinated, depending on which of these directions has the greater traffic load.
  • the direction WO at this node forms the beginning of the green wave, whereas the opposite direction 0-W continues the wave. If the loads of the two directions are approximately equal, the direction with the higher pri preferred.
  • the load selection is preferably via a hysteresis loop, so that a change of coordination takes place only when the change in traffic load over a longer period is maintained.
  • the determination of the direction to be coordinated takes place in step 3 on the basis of the predetermined definition or on the basis of the traffic load for the directions indicated by the tuples, which is determined on the basis of the measurement data of the detection device.
  • the already explained automatic pulse analysis 4 takes place, by means of which the absolute pulse peak arrival times and the cycle of the pulse peak arrivals at the node are determined.
  • an appropriate signal management program for the control of the light signal transmitters of the traffic signal As a third basic mechanism of the present encryption driving finally the selection and off ⁇ takes place in step 5, an appropriate signal management program for the control of the light signal transmitters of the traffic signal.
  • the existing signal programs signal conditioning in the light ⁇ (fixed time programs) or frameworks are hereby selected or rotated, that the circulation time ent the cycle of Pulkspitzenankünfte ⁇ speaks and coordination direction is in the green window at the right time. If no suitable signal ⁇ programs exist, local control can NEN also required hard time programs or frameworks online calculate or modify existing, for example by time compression or expansion of the periods.
  • Figure 2 this shows an example of an apparatus for controlling the light signal system, a so-called traffic ⁇ control unit.
  • a traffic control devices typi ⁇ are shear as installed in an equipment cabinet, wherein the individual components, such as power supply, control, signaling control, I / O modules and the air switch-shaped U-on a frame are mounted.
  • the control assembly consists We ⁇ sentlichen of a main processor, which can, for example, up to 48 control signal groups from the memory modules and di- verses interfaces.
  • a control unit 10 comprises a core module 20 and a control module 30.
  • the core module 20 the switching of signal groups comprising light signal transmitters 40 and the continuous detection of traffic data by detectors 50 take place.
  • the memory unit 23 of the core module 20 corresponding signaling programs for switching the light signal are stored.
  • control module 30 comprises a processing unit 32 in which the measurement data acquired by the detectors 50 are processed in order to obtain an average traffic load in different directions as well as chronological courses of the vehicles in the different directions.
  • the control module 30 further comprises egg ⁇ ne configuration unit 31, in which are defined to be coordinated or more potentially direction indicated directions to be coordinated with corresponding priorities.
  • An evaluation unit 33 determines the direction to be coordinated by the data processing unit 32 and the confi ⁇ gurationstechnik 31 according to the present method, as explained in connection with FIG. 1
  • the automatic pulse analysis in the direction to be coordinated likewise takes place in the evaluation unit 33.
  • the execution unit 34 which in the present example is connected to a generation unit 35 for generating suitable signal programs, selects the suitable signal programs from the memory unit 23 or leaves them by the generation unit 35 create and execute them by controlling the signal generator 40.
  • the green wave is always established along the strongest traffic flow in the road network covered by the method.
  • Figure 4 shows an example of this, when such a green shaft by ⁇ Diorgani organization of the nodes involved Kl to K4 was constructed according to the Cumulf- the method.
  • the traffic signals of the individual nodes do not have to be connected to a central entity or communicate with each other.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung von Lichtsignalanlagen für den Aufbau einer grünen Welle. Bei dem Verfahren wird für eine zu koordinierende Richtung eine zeitliche Verteilung von Fahrzeugen erfasst (2), aus der zyklisch wiederkehrende Pulks identifiziert und der Zyklus sowie Ankunftszeiten der Pulks an der Kreuzung ermittelt werden (4). Anhand des Zyklus wird ein Signalisierungsprogramm der Lichtsignalanlage ausgewählt oder generiert und unter Berücksichtigung der ermittelten Ankunftszeiten zur Steuerung der Lichtsignalanlage zeitlich so geschaltet (5), dass sich ein oder mehrere Lichtsignalgeber (40) für die zu koordinierende Richtung zu den Ankunftszeiten der Pulks in einer Grünphase befinden. Das vorliegende Verfahren und die zugehörige Vorrichtung ermöglichen einen selbstorganisierenden Aufbau einer grünen Welle ohne gegenseitige Kommunikation der beteiligten Lichtsignalanlagen oder eine erforderliche Synchronisation über eine zentrale Instanz.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Lichtsignalanlagen für den Aufbau einer grünen Welle
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung von Lichtsignalanlagen für den Aufbau einer grünen Welle.
Der Verkehr auf Kreuzungen wird heute hauptsächlich durch
Lichtsignalanlagen geregelt. Eine Lichtsignalanlage besteht aus einer Kombination von Lichtsignalgebern für die verschiedenen Zufahrten zur Kreuzung und den erforderlichen Betriebseinrichtungen zur Steuerung des Verkehrsablaufs. Ein Lichtsignalgeber in diesem Sinne ist ein Fernmeldegerät, das den Verkehrsteilnehmern sichtbare Signale übermittelt. In ei¬ nem lokalen Steuergerät der Kreuzung läuft ein Signalprogramm ab, in dem die Signalzeiten der Lichtsignalanlage bezüglich Dauer und Zuordnung festgelegt sind. Hierbei sind festzeitge- steuerte und verkehrsabhängige Verfahren zum Steuern der Sig¬ nalgeber an einer Kreuzung bekannt. Bei der Festzeit-Signal¬ steuerung handelt es sich um eine Lichtsignalsteuerung mit festgelegten Signalzeiten ohne Berücksichtigung momentaner Verkehrsverhältnisse. Diese makroskopische Signalsteuerung basiert auf einer langfristigen Berücksichtigung des Verkehrszustandes an der Kreuzung. Das Verfahren verwendet auf fixen Zeittabellen arbeitende Signalprogramme mit einer star¬ ren Tages- oder Wochenautomatik. An der jeweiligen Lichtsignalanlage sind die Schaltzeitpunkte zum Wechseln von Signal- Programmen also beispielsweise für den jeweiligen Wochentag eingestellt .
Demgegenüber erfolgt bei verkehrsabhängigen Verfahren die Signalsteuerung unter kurzfristiger Berücksichtigung des mo- mentanen Verkehrszustandes an der Kreuzung. Dies erfordert eine automatische Erfassung von Verkehrszuständen oder Zu- standsänderungen mit oft mehreren Detektoren, wie beispiels- weise Induktionsschleifen, Infrarotsensoren oder Radardetektoren, pro Kreuzungszufahrt.
Aus der EP 1 298 620 A2 ist ein Verfahren zum Steuern von Lichtsignalgebern an Kreuzungen bekannt, bei dem der Verkehrszustand an der Kreuzung zyklisch erfasst wird, ein auf den erfassten Verkehrszustand abgestimmtes Signalprogramm ausgewählt wird und die Lichtsignalgeber von dem ausgewählten Signalprogramm Schaltbefehle erhalten. Aus den erfassten Ver- kehrszuständen werden bei diesem Verfahren für die Kreuzung charakteristische Verkehrszustände abgeleitet, denen jeweils ein abgestimmtes Signalprogramm zugeordnet wird. Bei der Er¬ fassung eines Verkehrszustandes wird dann der dem aktuellen Verkehrszustand nächstliegende charakteristische Verkehrszu- stand ermittelt und das dem nächstliegenden charakteristi¬ schen Verkehrszustand zugeordnete Signalprogramm zum Auslösen von Schaltbefehlen für die Lichtsignalgeber ausgeführt. Durch diese automatische Auswahl eines auf die aktuelle Verkehrssi¬ tuation abgestimmten Signalprogramms kann sich das Verfahren auf einer kurzfristigen Zeitskala an wechselnde Verkehrsbe¬ dingungen anpassen.
Beim Betrieb von Lichtsignalanlagen ist es in vielen Fällen wünschenswert, auf bestimmten Routen hoher Verkehrsbelastung eine so genannte grüne Welle zu erzeugen, um den Verkehrs- fluss auf diesen Routen zu optimieren. Hierfür müssen die auf der Route liegenden Lichtsignalanlagen in ihrer Steuerung koordiniert werden. Diese Koordination erfolgt bisher über Synchronisationssignale von zentralen Verkehrsrechnern, auf de- ren Basis die einzelnen Lichtsignalanlagen geeignete Signalprogramme zeitlich abgestimmt ausführen. Dies erfordert je¬ doch, dass sämtliche auf der entsprechenden Route liegenden Lichtsignalanlagen mit der zentralen Instanz verbunden sein müssen .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Steuerung von Lichtsignalanlagen anzugeben, die für den Aufbau einer grünen Welle keine Verbindung zu einem zentralen Verkehrsrechner erfordern .
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren sowie der Vorrichtung ge- maß den Patentansprüchen 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Ausges¬ taltungen des Verfahrens sowie der Vorrichtung sind Gegens¬ tand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung oder dem Ausführungsbeispiel entnehmen.
Bei dem vorliegenden Verfahren wird für die Kreuzung, die durch die Lichtsignalanlage geregelt wird, zumindest eine zu koordinierende Richtung festgelegt oder auf Basis der Ver¬ kehrsbelastung bestimmt. Über geeignete Detektoren wird kontinuierlich eine zeitliche Verteilung von Fahrzeugen erfasst, die in der zu koordinierenden Richtung die Kreuzung passieren. Aus der erfassten zeitlichen Verteilung werden, vorzugsweise mit statistischen Methoden, zyklisch wiederkehrende Pulks von Fahrzeugen identifiziert und darauf basierend der Zyklus und die Ankunftszeiten der Pulks an der Kreuzung er- mittelt . Anhand des auf diese Weise bestimmten Zyklus wird ein Signalisierungsprogramm der Lichtsignalanlage ausgewählt oder generiert und unter Berücksichtigung der ermittelten Ankunftszeiten zur Steuerung der Lichtsignalanlage zeitlich so geschaltet, dass sich ein oder mehrere Signalgeber der Licht- Signalanlage, die die zu koordinierende Richtung steuern, zu den Ankunftszeiten der Pulks in einer Grünphase befinden. Die Auswahl bzw. Generierung des Signalprogramms erfolgt dabei selbstverständlich derart, dass der Schaltzyklus der betrof¬ fenen Signalgeber dem aus der zeitlichen Verteilung ermittel- ten Pulkzyklus zumindest annähernd entspricht. Wird eine der¬ artige Steuerung für die Lichtsignalanlagen an einer vorgegebenen Route eingesetzt, auf der eine grüne Welle erzeugt wer¬ den soll, so erfolgt ein selbstorganisierender Aufbau einer grünen Welle zwischen den benachbarten Lichtsignalanlagen oh- ne Kommunikation zwischen diesen und ohne Synchronisations¬ signal einer Zentrale. Die betreffenden Lichtsignalanlagen müssen daher nicht mit einer Zentrale bzw. einem zentralen Verkehrsrechner verbunden sein. Für den Aufbau einer grünen Welle auf einer vorab festgelegten Route müssen vielmehr lediglich an den beteiligten Lichtsignalanlagen jeweils die entsprechenden Richtungen festgelegt werden, auf denen die grüne Welle erzeugt werden soll, in der vorliegenden Patent- anmeldung als zu koordinierende Richtung bezeichnet.
In einer Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung kann auch eine automatische Anpassung bzw. Koordinierung zwischen benachbarten Lichtsignalanlagen in Richtung der stärksten Verkehrsbelastung ohne Datenaustausch zwischen den Lichtsignalanlagen und ohne Synchronisie- rungssignal einer Zentrale erfolgen. Hierzu erfolgt die Be¬ stimmung der zu koordinierenden Richtung in Abhängigkeit der aktuellen, gemittelten Verkehrsbelastung, vorzugsweise mit Hilfe eines Prioritätenschemas, das für unterschiedliche Richtungen an der Lichtsignalanlage festgelegt wird. Die Festlegung von Prioritäten ist von Vorteil, falls in den jeweils betrachteten unterschiedlichen Richtungen die gleiche Verkehrsbelastung ermittelt wird. In diesem Falle wird für den Aufbau der grünen Welle die Richtung mit der höchsten
Priorität als zu koordinierenden Richtung bestimmt. Diese Be¬ triebsweise ermöglicht eine Selbstorganisation der Lichtsig¬ nalanlagen im betroffenen Verkehrsnetz bzw. Straßennetz, bei der die Koordinierung automatisch immer entlang des stärksten Verkehrsstroms aufgebaut wird. Das Verfahren und die Vorrich¬ tung ermöglichen es damit, ohne Kommunikation der Lichtsignalanlagen innerhalb eines vorgegebenen Rahmens in Abhängigkeit der aktuellen Verkehrsbelastungen dynamische grüne Wellen automatisch aufzubauen. Damit wird ohne aufwendige Ver- sorgung und ohne weitere technische Infrastruktur eine größe¬ re Flexibilität der Verkehrskoordination in einem Straßennetz erreicht. Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich insbesondere für so genannte Einzelläufer (Kreuzungssteuerungen) , die nicht an ein zentrales System angeschlossen sind und daher keine Synchronisationssignale empfangen können. Prinzipiell lassen sich auch vorhandene Steuerungen von Lichtsignalanlagen um die vorliegende Steuerung erweitern. Die vorliegende Vorrichtung zur Steuerung einer Lichtsignalanlage umfasst in bekannter Weise eine Speichereinheit mit hinterlegten Signalisierungsprogrammen für die Lichtsignalgeber der Lichtsignalanlage. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Konfigurationseinheit, in der für die Kreuzung zumindest eine zu koordinierende Richtung festlegbar ist und/oder Para¬ meter zur Bestimmung der zu koordinierenden Richtung konfigurierbar sind, eine Verarbeitungseinheit für eingehende Mess¬ daten ein oder mehrerer Detektoren zur Fahrzeugerfassung, die aus den Messdaten eine zeitliche Verteilung von Fahrzeugen bestimmt, die in der zumindest einen zu koordinierenden Richtung die Kreuzung passieren, sowie eine Auswerteeinheit, die aus der zeitlichen Verteilung zyklisch wiederkehrende Pulks von Fahrzeugen identifiziert und den Zyklus sowie die An- kunftszeiten der Pulks an der Kreuzung ermittelt. Eine Ausführungseinheit der Vorrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie anhand des Zyklus ein Signalisierungsprogramm der Lichtsignalanlage auswählt oder generiert und unter Berücksichti¬ gung der ermittelten Ankunftszeiten zur Steuerung der Licht- Signalanlage zeitlich so schaltet, dass sich ein oder mehrere Lichtsignalgeber, die die zu koordinierende Richtung steuern, zu den Ankunftszeiten der Pulks in einer grünen Phase befinden .
Das vorliegende Verfahren und die zugehörige Vorrichtung wer¬ den nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbin¬ dung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des durch die Patentansprüche vorgegebenen Schutzbereichs nochmals erläutert. Hierbei zeigen:
FIG 1 schematisch ein Ablaufschema des vorliegenden Verfahrens zur Steuerung einer Lichtsignalanlage; FIG 2 schematisch einen beispielhaften Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens; FIG 3 ein Beispiel für die Kennzeichnung der Unterschied¬ lichen Richtungen an einer Kreuzung; und FIG 4 ein Beispiel für eine automatische Koordinierung entlang des stärksten Verkehrsstroms in einem Straßennetz .
Die Selbstorganisation wird beim diesem Beispiel durch drei grundlegende Mechanismen gesteuert, über die jede der betei¬ ligten Lichtsignalanlagen an den jeweiligen Kreuzungen, im Folgenden auch als Knoten bezeichnet, verfügen muss.
Einer dieser Mechanismen betrifft die automatische Pulkanaly¬ se 4, die beim vorliegenden Verfahren durchgeführt wird. Die Knoten müssen hierfür zumindest für die zu koordinierenden Richtungen bzw. Zufahrten geeignete Detektionseinrichtungen besitzen, die es erlauben, einzelne Fahrzeuge mit einer zeit- liehen Auflösung von vorzugsweise < Is zu detektieren. Dies kann beispielsweise über Induktionsschleifen in den Fahrbahnen erfolgen. Mit Hilfe von statistischen Standardmethoden werden bei dieser Pulkanalyse 4 zumindest eine absolute Pulk¬ spitzenankunftszeit sowie der Zyklus der Pulkspitzenankünfte aus den mit den Detektionseinrichtungen erfassten Messdaten, insbesondere der zeitlichen Verteilung der Fahrzeuge, bestimmt .
Ein zweiter wesentlicher Mechanismus besteht in der Bestim- mung der zu koordinierenden Richtung 2. Diese zu koordinierende Richtung kann entweder für den jeweiligen Knoten in der Lichtsignalanlage fest vorgegeben sein oder in Abhängigkeit der aktuellen, gemittelten Verkehrsbelastungen mit Hilfe eines vorgegebenen Prioritätenschemas realisiert werden. Es wird daher zunächst durch den Betreiber für jede beteiligte Lichtsignalanlage bzw. jeden beteiligten Knoten entweder die zu koordinierende Richtung vorgegeben oder für unterschiedli¬ che Richtungen an dem Knoten ein Prioritätenschema erstellt. Dies ist mit dem Verfahrensschritt 1 im Ablaufschema der Fi- gur 1 angedeutet. Solch ein Schema könnte z.B. für eine ein¬ zelne Richtung eines Knotens von der folgenden Form sein: {Priorität <1,2,...>, Zufahrt <N,O,S,W>, Ausfahrt <N,O,S,W>, Beginn/Fortsetzung der Welle <B,C>}
Die einzelnen Kennungen für die Zufahrt bzw. Ausfahrt geben in diesem Beispiel die Himmelsrichtungen für die Identifizierung der Zu- bzw. Ausfahrten einer Kreuzung K an, wie sie in der Figur 3 schematisch angedeutet ist. Natürlich können für die Zu- bzw. Ausfahrten auch beliebige andere Bezeichnungen verwendet werden. So bieten sich auch die Knotennummern der jeweils angrenzenden Knoten als Bezeichnung an.
Die Kennungen B, C definieren, ob eine grüne Welle für diese Richtung an dem betreffenden Knoten beginnt (B) oder fortgesetzt wird (C) . Im Falle eines Beginns muss keine Pulkanalyse durchgeführt werden. Jedoch müssen die betreffenden Grünfenster in einer beliebigen Lage fixiert werden, solange die betreffende Richtung die stärkste Belastung hat. Der Betrei¬ ber muss somit vorher festlegen, welche der Lichtsignalanla¬ gen für den Beginn einer grünen Welle eingesetzt werden.
Für einen Knoten können hierbei mehrere derartiger Tupel festgelegt werden, um mehrere Richtungen in die Koordinierung gemäß dem vorliegenden Verfahren einzubeziehen . Ein Beispiel für zwei derartige Tupel kann beispielsweise wie folgt ausse- hen:
{1,W,O,B} {2,O,W,C} }
Diese Vereinbarung bedeutet, dass die Richtung W-O oder O-W die zu koordinierende Richtung darstellt, je nachdem, welche dieser Richtungen die größere Verkehrsbelastung aufweist. Da- bei bildet die Richtung W-O an diesem Knoten den Beginn der grünen Welle, wogegen die entgegengesetzte Richtung 0-W die Welle fortsetzt. Sind die Belastungen der beiden Richtungen annähernd gleich, so wird die Richtung mit der höheren Prio- rität bevorzugt. Zur Vermeidung von häufigem Koordinierungs¬ wechsel erfolgt die Belastungsauswahl vorzugsweise über eine Hystereseschleife, so dass ein Koordinierungswechsel erst dann stattfindet, wenn der Wechsel der Verkehrsbelastung über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten wird.
Zusätzlich könnte in ein derartiges Tupel ein weiteres Flag pro Knoten eingeführt werden, das steuert, ob im Falle von Richtungen gleicher Priorität nur die Richtung mit der höchs- ten Belastung koordiniert wird oder ob versucht wird, einen
Kompromiss zwischen den eventuell konkurrierenden Anforderungen der beiden Richtungen herzustellen.
Beim Verfahrensablauf der Figur 1 erfolgt in Schritt 3 die Bestimmung der zu koordinierenden Richtung anhand der vorgegebenen Festlegung bzw. anhand der Verkehrsbelastung für die mit den Tupeln angegebenen Richtungen, die auf Basis der Messdaten der Detektionseinrichtung ermittelt wird. Nach der Bestimmung der momentan zu koordinierenden Richtung erfolgt die bereits erläuterte automatische Pulkanalyse 4, durch die die absoluten Pulkspitzenankunftszeiten sowie der Zyklus der Pulkspitzenankünfte am Knoten bestimmt wird.
Als dritter grundlegender Mechanismus des vorliegenden Ver- fahrens erfolgt schließlich in Schritt 5 die Auswahl und Aus¬ führung eines geeigneten Signalprogramms für die Ansteuerung der Lichtsignalgeber der Lichtsignalanlage. Die in der Licht¬ signalanlage vorhandenen Signalprogramme (Festzeitprogramme) oder Rahmenpläne werden hierbei so ausgewählt bzw. rotiert, dass die Umlaufzeit dem Zyklus der Pulkspitzenankünfte ent¬ spricht und die Koordinierungsrichtung zum richtigen Zeitpunkt im grünen Fenster liegt. Sind keine geeigneten Signal¬ programme vorhanden, so kann eine lokale Steuerung auch die benötigten Festzeitprogramme oder Rahmenpläne online berech- nen oder bereits existierende modifizieren, beispielsweise durch zeitliches Stauchen oder Dehnen der Umlaufzeiten . Figur 2 zeigt hierbei ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Steuerung der Lichtsignalanlage, ein so genanntes Verkehrs¬ steuergerät. An sich bekannte Verkehrssteuergeräte sind typi¬ scherweise in einen Geräteschrank eingebaut, worin die ein- zelnen Komponenten, wie Stromversorgung, Steuerung, Signalsicherung, I/O-Module und Lampenschalter, auf einem U-förmigen Rahmen montiert sind. Die Steuerungsbaugruppe besteht im We¬ sentlichen aus einem Hauptprozessor, der beispielsweise bis zu 48 Signalgruppen steuern kann, aus Speichermodulen und di- versen Schnittstellen.
Ein Steuergerät 10 umfasst gemäß Figur 2 ein Kernmodul 20 und ein Steuerungsmodul 30. Im Kernmodul 20 findet das Schalten 21 von Lichtsignalgeber 40 aufweisenden Signalgruppen sowie das fortwährende Erfassen 22 von Verkehrsdaten durch Detektoren 50 statt. In der Speichereinheit 23 des Kernmoduls 20 sind entsprechende Signalisierungsprogramme zum Schalten der Lichtsignalgeber hinterlegt.
Das Steuerungsmodul 30 umfasst im vorliegenden Beispiel eine Verarbeitungseinheit 32, in der die von den Detektoren 50 er- fassten Messdaten verarbeitet werden, um eine gemittelte Verkehrsbelastung in unterschiedlichen Richtungen sowie zeitliche Verläufe der Fahrzeuge in den unterschiedlichen Richtun- gen zu erhalten. Das Steuerungsmodul 30 umfasst weiterhin ei¬ ne Konfigurationseinheit 31, in der die zu koordinierende Richtung festgelegt oder mehrere potentiell zu koordinierende Richtungen mit entsprechenden Prioritäten angegeben sind. Eine Auswerteeinheit 33 bestimmt die zu koordinierende Richtung anhand der Daten der Verarbeitungseinheit 32 sowie der Konfi¬ gurationseinheit 31 gemäß dem vorliegenden Verfahren, wie es im Zusammenhang mit Figur 1 erläutert wurde. Die automatische Pulkanalyse in der zu koordinierenden Richtung erfolgt ebenfalls in der Auswerteeinheit 33. Die Ausführungseinheit 34, die im vorliegenden Beispiel mit einer Generierungseinheit 35 zur Generierung geeigneter Signalprogramme verbunden ist, wählt die geeigneten Signalprogramme aus der Speichereinheit 23 aus oder lässt sie durch die Generierungseinheit 35 erstellen und führt sie durch Ansteuerung der Signalgeber 40 aus .
Bei automatischer Bestimmung der zu koordinierenden Richtung an den jeweiligen Knoten wird die grüne Welle immer entlang des stärksten Verkehrsstroms in dem durch das Verfahren abgedeckten Straßennetz aufgebaut. Figur 4 zeigt hierfür ein Beispiel, bei der eine derartige grüne Welle durch Selbstorgani¬ sation der beteiligten Knoten Kl bis K4 gemäß dem vorliegen- den Verfahren aufgebaut wurde. Die Lichtsignalanlagen der einzelnen Knoten müssen hierbei weder mit einer zentralen Instanz verbunden sein, noch miteinander kommunizieren.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Lichtsignalanlage an einer Kreuzung zum Aufbau einer grünen Welle, bei dem - für die Kreuzung zumindest eine zu koordinierende Richtung festgelegt oder bestimmt wird (1,3),
- eine zeitliche Verteilung von Fahrzeugen erfasst wird (2), die in der zu koordinierenden Richtung die Kreuzung passieren, - in der erfassten zeitlichen Verteilung zyklisch wiederkehrende Pulks von Fahrzeugen identifiziert und der Zyklus so¬ wie Ankunftszeiten der Pulks an der Kreuzung ermittelt werden (4) , und
- anhand des Zyklus und der Ankunftszeiten ein Signalisie- rungsprogramm der Lichtsignalanlage ausgewählt oder gene¬ riert und zur Steuerung der Lichtsignalanlage zeitlich so geschaltet wird (5) , dass sich ein oder mehrere die zu ko¬ ordinierende Richtung steuernde Lichtsignalgeber (40) der Lichtsignalanlage zu den Ankunftszeiten der Pulks in einer Grünphase befinden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifizierung der zyklisch wiederkehrenden Pulks mit statistischen Methoden erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine momentane Ver¬ kehrsbelastung für unterschiedliche Richtungen der Kreuzung erfasst und die Richtung mit der momentan höchsten Verkehrs¬ belastung als aktuell zu koordinierende Richtung bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass für alle oder einige unterschiedliche Richtungen der Kreuzung jeweils in einem Tu- pel eine Zu- und eine Abfahrt sowie eine Priorität festgelegt wird, eine momentane Verkehrsbelastung für die unterschiedli- chen Richtungen erfasst wird und die Richtung mit der momentan höchsten Verkehrsbelastung als aktuell zu koordinierende Richtung bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei gleicher Verkehrs¬ belastung der unterschiedlichen Richtungen die Richtung als aktuell zu koordinierende Richtung bestimmt wird, für die die höchste Priorität festgelegt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Tupeln ein Flag gesetzt wird, anhand dessen bei gleicher Priorität und glei¬ cher Verkehrsbelastung der unterschiedlichen Richtungen die aktuell zu koordinierende Richtung bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Generierung eines Signalisierungsprogramms durch zeitliche Dehnung oder Stau- chung einer zeitlichen Schaltfolge erfolgt, die in einem der in der Lichtsignalanlage bereits vorhandenen Signalisierungs- programme festgelegt ist.
8. Vorrichtung zur Steuerung von Lichtsignalanlagen an Kreu- zungen, mit
- einer Speichereinheit (23), in der vorgegebene Signalisie- rungsprogramme für die Lichtsignalgeber der Lichtsignalanlage hinterlegt sind,
- einer Konfigurationseinheit (31) , über die für die Kreuzung zumindest eine zu koordinierende Richtung festlegbar ist und/oder Parameter zur Bestimmung der zu koordinierenden Richtung konfigurierbar sind,
- einer Verarbeitungseinheit (32) für eingehende Messdaten ein oder mehrerer Detektoren (50) zur Fahrzeugerfassung, die aus den Messdaten eine zeitliche Verteilung von Fahrzeugen bestimmt, die in der zu koordinierenden Richtung die Kreuzung passieren, - einer Auswerteeinheit (33) , die aus der zeitlichen Vertei¬ lung zyklisch wiederkehrende Pulks von Fahrzeugen identifi¬ ziert und den Zyklus sowie Ankunftszeiten der Pulks an der Kreuzung ermittelt, und - einer Ausführungseinheit (34, 35) , die anhand des Zyklus und der Ankunftszeiten ein Signalisierungsprogramm der Lichtsignalanlage auswählt oder generiert und zur Steuerung der Lichtsignalanlage zeitlich so schaltet, dass sich ein oder mehrere die zu koordinierende Richtung steuernde Lichtsignalgeber (40) der Lichtsignalanlage zu den An¬ kunftszeiten der Pulks in einer Grünphase befinden.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (33) einen statistischen Algorithmus zur Identifizierung der zyklisch wiederkehrenden Pulks umfasst.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsein- heit (32) so ausgebildet ist, dass sie aus den eingehenden Messdaten für unterschiedliche Richtungen der Kreuzung jeweils eine momentane Verkehrsbelastung berechnet und die Richtung mit der momentan höchsten Verkehrsbelastung als aktuell zu koordinierende Richtung bestimmt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Konfigurations¬ einheit (31) für alle oder einige unterschiedliche Richtungen der Kreuzung jeweils ein Tupel gespeichert ist, in dem als Parameter zur Bestimmung der zu koordinierenden Richtung eine Zu- und eine Abfahrt sowie eine Priorität festgelegt ist, wo¬ bei die Verarbeitungseinheit (32) so ausgebildet ist, dass sie aus den eingehenden Messdaten für die unterschiedlichen Richtungen jeweils eine momentane Verkehrsbelastung berechnet und die Richtung mit der momentan höchsten Verkehrsbelastung als aktuell zu koordinierende Richtung bestimmt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (32) so ausgebildet ist, dass sie bei gleicher Verkehrs¬ belastung der unterschiedlichen Richtungen die Richtung als aktuell zu koordinierende Richtung bestimmt, für die die höchste Priorität festgelegt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Tupeln ein Flag gesetzt ist, anhand dessen die Verarbeitungseinheit bei glei¬ cher Priorität und gleicher Verkehrsbelastung der unterschiedlichen Richtungen die aktuell zu koordinierende Richtung bestimmt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführungseinheit (34) ein Generierungsmodul (35) umfasst, das ein neues Signa- lisierungsprogramm durch zeitliche Dehnung oder Stauchung einer zeitlichen Schaltfolge generiert, die in einem der in der Speichereinheit (23) hinterlegten Signalisierungsprogramme bereits festgelegt ist.
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