[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur meßtechnischen Erfassung der Intensität
des Straßenverkehrs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wobei die Verteilung
dieser Intensität über den Umlauf der vorhandenen Signalanlage betrachtet und für
eine Optimierung der (verkehrsabhängigen) Steuerung benutzt wird.
[0002] Für eine Signalisierung in einem Straßennetz sind je Kreuzung drei wesentliche Kenngrößen,
nämlich der Signalumlauf, die Grünzeitaufteilung und der Versatz, d.h. die Koordinierung
der Signalanlagen (Kreuzungen) untereinander, maßgebend, wobei der zeitliche Versatz
der Signalisierung am schwierigsten zu optimieren ist. Hier spielen sowohl die Netztopologie
als auch die gegenseitige Beeinflussung der Verkehrsknoten durch den von ihnen gesteuerten
Verkehr eine wichtige Rolle. Eine optimale Koordinierung der Signalanlagen, wie sie
beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 36 08 810.0 beschrieben ist, ergibt
eine wesentliche Verbesserung des Verkehrsablaufs, verbunden mit einer entsprechenden
Einsparung an Kraftstoff und einer Verringerung der Umweltbelastung, was heute besonders
wichtige Gesichtspunkte sind.
[0003] Zur Verbesserung und Optimierung einer Koordinierung von Straßenverkehrssignalanlagen
sind meß- und berechenbare Größen notwendig, nach denen man die Güte des Verkehrsablaufs
beurteilen kann. Derartige Zielfunktionen für die Optimierung sind z.B. die Wartezeit
und die Anzahl der auftretenden Halte oder bei deren entsprechender Bewertung auch
der durch die Signalanlagen hervorgerufene zusätzliche Treibstoffverbrauch.
[0004] Eine optimale Koordinierung in einem Straßennetz hängt vor allem von der Verkehrsbelastung,
deren Aufteilung im Netz und den Ein- und Abbiegeanteilen des Verkehrs an den verschiedenen
Knoten ab.
[0005] Daher ist für jede, über längere Zeit andauernde Verkehrssituation im Netz die Bestimmung
eines eigenen Optimums bezüglich der Koordinierung erforderlich.
[0006] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine automatische
meßtechnische Gewinnung der benötigten aktuellen Informationen vom Verkehr mit Hilfe
entsprechend installierter Detektoren und eine Meßwertaufbereitung möglich ist.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, wie es durch den Anspruch
1 gekennzeichnet ist.
[0008] Mit diesem Verfahren wird meßtechnisch der in den Zufahrten ankommende Verkehr in
Form von Intensitätsverteilungen über den Signalumlauf derart erfaßt, daß festgestellt
werden kann, in welchem Zeitintervall des Signalumlaufs wieviele Fahrzeuge pro Zeiteinheit
auf das Verkehrssignal zufließen, siehe Fig.1. Der gerade aktive Signalumlauf ist
zu diesem Zweck in kleine Zeitintervalle (z.B. 2 Sekunden) unterteilt. Nach Ablauf
eines jeden Zeitintervalls wird festgestellt, wieviele Fahrzeuge den Detektor im jeweiligen
Intervall überfahren haben. Dieser originale Meßwert stellt also die Anzahl der Fahrzeuge
pro Zeitintervall dar und ist mit a
n,i bezeichnet, dabei ist n die Nummer des Signalumlaufs und i die Nummer des Zeitintervalls
während des Signalumlaufs, in dem der Wert aufgenommen worden ist. Die aufgenommenen
Originalmeßwerte werden einem statistischen Ausgleichsverfahren unterworfen gemäß
folgender Beziehung:
a
n,i = a
n-1,i + α·(a
n,i - a
n-1,i) mit
a = Anzahl der Fahrzeuge pro Zeitintervall
a = ausgeglichener Mittelwert von a
n = Nummer des Signalumlaufs
i = Nummer des Zeitintervalls
α = vorgebbarer Ausgleichsfaktor (0 ≦ α ≦ 1),
der auch von der Tendenz der Originalwerte abhängig gewählt werden kann und damit
eine ausgeglichene (mittlere) Intensitätsverteilung für den zufließenden Verkehr
entsteht, der dann Informationen über die letzten 5 bis 10 Signalumläufe enthält.
[0009] Man bezeichnet dieses Vorgehen auch als exponentielles Ausgleichs- oder Glättungsverfahren.
Dabei ist der Wert des Ausgleichsfaktors α auch in Abhängigkeit von der steigenden
oder fallenden Tendenz der Originalwerte im Verhältnis zu den ausgeglichenen Werten
wählbar. Die Verwendung des Glättungsverfahrens hat den Vorteil, daß ausgeglichene
Intensitätsverteilungen entstehen, die von sehr großen, zufälligen und kurzzeitigen
Schwankungen weitgehend frei sind und charakteristische, statistisch gesicherte Informationen
über den Verkehr in den letzten fünf bis zehn Signalumläufen enthalten (abhängig von
α).
[0010] Für jedes Intervall wird ein ausgeglichener Mittelwert a
n,i fortlaufend ermittelt, der mit Hilfe des jeweiligen letzten Originalmeßwertes immer
auf neuestem Stand gehalten wird. Der Einfluß der zeitlich aufeinanderfolgenden Originalmeßwerte
auf den neuesten Mittelwert nimmt exponentiell ab, je weiter die Originalwerte zeitlich
zurückliegen, d.h. das Verfahren vergißt weit zurückliegende Originalwerte nach und
nach. Wie schnell dieses "Vergessen" geht, ist durch den Ausgleichsfaktor α bestimmt.
Man sagt daher auch, daß dieses rekursive Ausgleichsverfahren exponentiell arbeitet.
[0011] Außer der gemessenen Intensitätsverteilung selbst (Zufluß zum Signal) ist deren zeitlicher
Bezug zum Signal (Haltelinie) noch von wesentlicher Bedeutung für eine optimale Koordinierung,
besonders dann, wenn sich ein gewisser Fahrzeugstau zwischen Meßstelle und Haltelinie
befindet. Im einfachsten Fall, ohne Stau, gibt die Fahrzeit zwischen Meßstelle und
Haltelinie den zeitlichen Bezug an. Bei bestehendem Stau hingegen muß der Anfahrvorgang
der gestauten Fahrzeuge von Grün-Beginn des Signals an mit berücksichtigt werden,
so daß man dann - staulängenabhängig - zu völlig anderen zeitlichen Zuordnungen (Verschiebungen)
zwischen Intensitätsverteilung und Signalisierung (Haltelinie) kommt. Näheres dazu
siehe weiter unten.
[0012] Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich
aus den Unteransprüchen und werden anhand der Zeichnung ausführlich erläutert. Dabei
zeigen
Fig. 1 eine Verteilung der Verkehrsintensität innerhalb aufeinanderfolgender Signalumläufe,
Fig. 2 Entwicklung der Intensitätsverteilung innerhalb von drei Stunden und
Fig. 3 die zeitliche Verschiebung der gemessenen Intensitätsverteilung in Bezug auf
die Haltelinie bei Vorhandensein von Reststau (Überlastung).
[0013] Die meßtechnische Erfassung und Aufbereitung der Intensitätsverteilung für den in
den einzelnen Zufahrten ankommenden Verkehr ist in Fig.1 gezeigt. Der gerade aktive
Signalumlauf U, hier beispielsweise 60 Sekunden, wird zu diesem Zweck in kleine Zeitintervalle,
hier in Intervalle von 2 Sekunden, unterteilt. Die Zeitintervalle sind mit i bezeichnet
und werden entsprechend- durchnumeriert. Nach Ablauf eines jeden Zeitintervalls wird
festgestellt, wieviele Fahrzeuge den Fahrzeugdetektor im jeweiligen Intervall überfahren
haben. Dieser Originalmeßwert ist mit a
n,i bezeichnet, dabei ist n die Nummer des Signalumlaufs und i die Nummer des Zeitintervalls
während des Signalumlaufs, in dem der Wert aufgenommen worden ist. Bei einer Intervallänge
von 2 Sekunden können diese Originalmeßwerte nur maximal drei Zustände annehmen,
nämlich 0,1 oder 2. Mehr als zwei Fahrzeuge können einen Fahrzeugdetektor in zwei
Sekunden nicht überfahren. Dies ist in der Fig. 1 veranschaulicht. Da diese Originalmeßwerte
von Intervall zu Intervall naturgemäß sehr stark streuen und eine Anpassung des Versatzes
im gesamten Straßennetz an sehr kurzfristige Schwankungen im Verkehr unzweckmäßig
ist, werden die aufgenommenen Originalmeßwerte (or) einem statistischen Ausgleichsverfahren
unterworfen, so daß auf diese Weise ausgeglichene Intensitätsverteilungen (au) entstehen,
die von großen, rein zufälligen, kurzzeitigen Schwankungen weitgehend frei sind und
charakteristische, statistisch gesicherte Informationen über den Verkehr in den letzten
fünf bis zehn Umläufen enthalten. Jeder Originalmeßwert a
n,i wird daher sofort weiter verarbeitet, d.h. einer statistischen Ausgleichsprozedur
unterworfen. Für jedes Zeitintervall wird ein ausgeglichener Mittelwert a
n,i laufend ermittelt, der mit Hilfe des jeweils letzten Originalmeßwerts immer auf dem
neuesten Stand gehalten wird. Der Einfluß des Orignalmeßwertes auf den Mittelwert
ist durch das Ausgleichsverfahren und dessen Parameter (α) bestimmt. Dieses rekursive
Ausgleichsverfahren arbeitet exponentiell nach folgender Beziehung:
a
n,i = a
n-1,i + α · (a
n,i - a
n-1,i),
wobei der Parameter α ein vorgebbarer Ausgleichsfaktor (0 < α ≦1) ist, durch dessen
Wahl die Stärke des vorzunehmenden statistischen Ausgleichs direkt eingestellt werden
kann. So ist es möglich, auf eine steigende Tendenz des Originalmeßwertes mit dem
Ausgleich empfindlicher zu reagieren als auf eine fallende Tendenz.
[0014] In Fig.1 sind die Originalmeßwerte (or) für vier aufeinanderfolgende Signalumläufe
(= n : 1-4) aufgezeichnet. Ebenso sind die zugehörigen, am jeweiligen Umlaufenden
existierenden ausgeglichenen Intensitätsverteilungen (au) für den in der Zufahrt
ankommenden Verkehr, aufgeteilt in Zwei-Sekunden-Intervalle (i = 1,2, ... 30), aufgezeichnet.
Die größere Häufigkeit für die Ankunft von Fahrzeugen in der ersten Hälfte des Signalumlaufs
gegenüber der zweiten Hälfte ist gut zu erkennen und drückt sich quantitativ direkt
in der Größe der ausgeglichenen Meßwerte aus. Die ausgeglichene Intensitätsverteilung
ist aber nicht nur am Ende eines Signalumlaufs auf dem neuesten Stand, wie in Fig.1
gezeigt, sondern nach jedem Zwei-Sekunden-Intervall, da aus jedem neuen Originalmeßwert
(a
3,i) und dem letzten ausgeglichenen Wert (a
2,i) sofort der zugehörige neue ausgeglichene Wert (a
3,i) der Intensitätsverteilung gebildet und abgespeichert wird. Das Abspeichern kann
einfach durch Überschreiben des alten ausgeglichenen Wertes geschehen, der nicht mehr
gebraucht wird. Es sind also für jede Zufahrt genau so viele ausgeglichene Werte abzuspeichern,
wie Intervalle im Signalumlauf vorhanden sind. Auf diese Weise läßt sich der notwendige
Speicherbedarf für die Meßwertgewinnung auch bei größeren Straßennetzen in vernünftigen
Grenzen halten. Die hier in Fig.1 aufgezeigte Intensitätsverteilung wurde mit einem
festen Ausgleichsfaktor α = 0,125 gewonnen.
[0015] Wie schon erwähnt, bestimmt der Wert von α die Stärke des statistischen Ausgleichs.
Bei der meßtechnischen Aufnahme der ausgeglichenen Intensitätsverteilung ist man daran
interessiert, auf steigende Tendenzen der Originalmeßwerte empfindlicher zu reagieren
als auf fallende. Dies kann man einfach durch eine entsprechende Wahl von α erreichen.
Gilt bei steigender Tendenz a
n,i > a
n-1,i , so wird α : = α₁ gesetzt und gilt bei fallender Tendenz a
n,i ≦ a
n-1,i, so wird α: = α₂ gesetzt, wobei α₁ > α₂ gelten muß (z.B. α₁ = 0,25 und α₂ = 0,125).
[0016] Bei praktischen Messungen hat sich gezeigt, daß diese einfache, tendenzabhängige
Festlegung zweier α-Werte bei Benutzung der gleichen Ausgleichsfunktion den Nachteil
hat, daß die Summe über die so erzeugte Intensitätsverteilung, d.h. der Gesamtzufluß
im Umlauf, mit den wirklich aktuell gezählten Fahrzeugen im Umlauf nicht genau übereinstimmt
(zu starker Nachlauf). Da man eine solche Übereinstimmung aus verschiedenen Gründen
aber anstreben sollte, ist für die steigende Tendenz der Originalmeßwerte ein anderer
Ausgleich gewählt worden:
Wenn a
n,i > a
n-1,i,so gilt a
n,i = MIN (a
n,i; a
n-1,i +α₁ · a
n,i) mit α₁ = 0,25.
Dies bedeutet, daß bei steigender Tendenz der Original-Meßwerte keine exponentielle
Nachführung des Mittelwertes vorgenommen wird, sondern eine nach oben beschränkte
lineare Nachführung. Dies hat - wie beabsichtigt - eine bessere Übereinstimmung zwischen
der Anzahl der aktuellen Fahrzeuge pro Umlauf und der Summe über die Intensitätsverteilung
zur Folge. Die in Fig.2 gemessenen (und semigraphisch über Drucker ausgegebenen) Intensitätsverteilungen
sind nach diesem Verfahren entstanden.
[0017] Mit Hilfe der ermittelten Intensitätsverteilungen in den jeweiligen Zufahrten ist
es möglich, die Koordinierung von Knotenpunkten zu optimieren. Bei jeder Optimierung
muß es eine sogenannte Zielfunktion, d.h. ein Gütemaß für den Verkehrsablauf geben,
dessen Größe bzw. Wert aus den jeweils gemessenen Intensitätsverteilungen, den zugehörigen
Signalisierungen (zeitliche Lage und Dauer der Rot- und Grünzeiten) sowie deren zeitlicher
Zuordnung zueinander und schließlich den auf die Haltelinie bezogenen Abflußgesetz
während der Grünzeit berechnet werden kann. Bei optimal koordinierten Verkehrsknoten
verringern sich die Warte- und Verzögerungszeiten der Fahrzeuge und die Anzahl der
Verzögerungen sowie der Anhalte- und Wieder-Anfahr-Vorgänge (Halte) vor den Signalen,
was einen besseren Verkehrsfluß und einen geringeren Treibstoffverbrauch zur Folge
hat. Zum Auffinden einer solchen guten Koordinierung wird ein Optimierungsverfahren
benutzt, das hier nicht näher erläutert werden soll. Wesentlich bei diesem Optimierungsverfahren
ist der zeitliche Bezug der gemessenen Intensitätsverteilung auf die nächste, stromabwärts
liegende Signalanlage bzw. Haltelinie, vor allem, wenn Stau zwischen Meßstelle und
Haltelinie vorhanden ist. Näheres zur Berechnung dieser zeitlichen Zuordnung siehe
unten.
[0018] In der Fig.2 ist die Verteilung der Verkehrsintensität und deren Entwicklung innerhalb
von drei Stunden dargestellt. Auf der Ordinate ist jeweils der ausgeglichene Mittelwert
a in Anzahl der Fahrzeuge dargestellt. In der Abszisse ist die Zeit eines Umlaufs
U in Sekunden dargestellt, wobei der erste Umlauf und die beiden letzten Signalumläufe
70 Sekunden betragen, während alle übrigen dazwischenliegenden Umläufe 90 Sekunden
betragen. Diese statistisch ausgeglichenen Intensitätsverteilungen folgen den wesentlichen
Änderungen der Verkehrsaufteilung und -belastung in einem von den Ausgleichsfaktoren
α1 und α2 abhängigen zeitlichen Abstand. Dies ist hier in Fig.2 vom Beginn bis zum
Ende der Morgenspitze für eine Zufahrt dargestellt, die sowohl starken Einbieger-
als auch Geradeausverkehr aufnehmen muß. Um 6,15 Uhr läuft die Signalanlage noch
mit einem Umlauf von 70 Sekunden, der Verkehr ist sehr schwach. Um 6.30 läuft bereits
das Signalprogramm für die Morgenspitze mit 90 Sekunden Umlaufzeit. Der Verkehr ist
etwas stärker geworden, es sind deutlich zwei Pulks, nämlich Einbieger und Geradeausfahrer,
und ihre zeitliche Lage im Umlauf zu erkennen. Der Verkehr verstärkt sich weiter,
bis 7 Uhr ist noch deutlich die gleiche Pulkaufteilung zu erkennen. Nach 7 Uhr wird
der Verkehr so stark, daß die beiden bisher getrennten Pulks zunehmend zu verschmelzen
beginnen, bis sich um 7.45 Uhr eine nahezu vollständige Gleichverteilung über den
Umlauf (vollkommene Verschmelzung) einstellt. Danach nimmt der Verkehr wieder ab
und es ergeben sich ab 8.15 Uhr wieder zwei deutlich getrennte Pulks. Der in der Mitte
des Umlaufs liegende Pulk kommt allerdings hier ca. 20 Sekunden eher an als gegen
7 Uhr. Dies hat seinen Grund darin, daß dieser Pulk gegen 7 Uhr vor allem aus Linkseinbiegern
an der Vorkreuzung besteht, die erst nach Abfluß des Gegenverkehrs einbiegen können,
dessen Rechtsabbieger-Anteil aber sehr klein ist. Andere Verhältnisse herrschen gegen
8.15 Uhr. Der links einbiegende Verkehr an der Vorkreuzung ist nur noch schwach, dagegen
hat der rechts einbiegende Verkehr stark zugenommen. Diese Rechtseinbieger sind daher
eher an der Meßstelle als vorher die Linkseinbieger, und das erklärt den früheren
Beginn des Pulks. Solche Feinheiten in der Verkehrsaufteilung an der Vorkreuzung lassen
sich in diesem Rahmen meßtechnisch einfach feststellen und das Optimierungsverfahren
reagiert darauf auch mit einer entsprechenden Empfehlung für die optimale Koordinierung,
wenn diese Zustände, wie sie hier in der Fig.2 aufgezeigt sind, über längere Zeiten
von 10 bis 15 Minuten andauern.
[0019] Rechts neben den einzelnen Intensitätsverteilungen sind die mittleren Verkehrsstärken
bezogen auf einen 90-Sekunden-Umlauf angegeben. Diese mittlere Anzahl von Fahrzeugen
während eines Signalumlaufs in der Zufahrt können sowohl aus der Verteilung der Verkehrsintensität
als auch durch andere geeignete Meßverfahren ermittelt werden.
[0020] Bei einer Änderung der Umlaufzeit wird die zeitliche Länge der Intensitätsverteilungen
entsprechend der neuen Umlaufzeit automatisch verkürzt oder verlängert. Nach einem
Wechsel der Umlaufzeit muß man einige Umläufe warten, ehe die neuen gemessenen Intensitätsverteilungen
wieder aussagekräftig genug sind.
[0021] Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird noch eine zeitliche Zuordnung zwischen
der gemessenen Intensitätsverteilung und der Signalisierung am Ende der Zufahrt, d.h.
der Haltelinie, beim Verkehrssignal vorgenommen, indem eine Art Fahrzeit (zeitliche
Verschiebung in Sekunden) nach folgender Modulfunktion berechnet wird:
F = (
. Max (0, DA - SR.6) - (SR/AN)) mod U, siehe Fig.3.
Dabei bedeuten
U = Signalumlaufzeit (in Sekunden);
DA = Detektorabstand von der Haltelinie HL (in Metern);
AN = Anfahrparameter für den (Rest-) Stau (SR), d.h. die Ausbreitung der Anfahrwelle
(AW) im stehenden Reststau (SR) (in Fahrzeugen pro Sekunde);
v = die freie Zufahrtsgeschwindigkeit bis zum Stauende (in Metern pro Sekunde);
SR = Reststau bzw. die Staulänge (in Anzahl der Fahrzeuge).
[0022] Abhängig vom Reststau SR wird mit dieser Zyklus- oder Modulfunktion ein zeitlicher
Bezug vom Detektor (Meßstelle MS) zur Haltelinie HL bzw. dem Verkehrssignal SG hergestellt.
[0023] Es gilt die Definition:
F = KmodU = K - (
) . U, wobei (
) die größte ganze Zahl ≦ K/U ist.
mod U heißt, alle Beträge der Klammer (siehe oben), die den Umlaufzyklus von 0 bis
U über- oder unterschreiten, werden um ganze Vielfache von U so vermindert oder erhöht,
daß 0 ≦ F < U gilt. Bei der Berechnung der zeitlichen Zuordnung F wird ein Stau SR
in der Zufahrt berücksichtigt. Das Verfahren setzt normalerweise voraus, daß sich
die meßtechnisch über den Signalumlauf U aufgenommene, ausgeglichene Verteilung der
Verkehrsintensität mit einer vorgegebenen oder auch über die Detektorbelegung ermittelten
Geschwindigkeit v (m/sec) auf die nächste Haltelinie HL zu bewegt und dort entsprechend
zeitverschoben gegenüber der Meßstelle MS eintrifft. Diese Bedingung ist aber nur
erfüllt, wenn in dem Bereich zwischen der Meßstelle MS und der Haltelinie HL weitgehend
frei gefahren werden kann, wie dies in der Fig.3 links dargestellt ist. Befindet sich
dagegen ein größerer Reststau SR zu Grün-Ende in der Zufahrt, so gilt diese Voraussetzung
nicht mehr und es muß für diese Situation in der zugehörigen Zufahrt die zeitliche
Zuordnung zwischen Intensitätsverteilung und der Haltelinie gemäß der obengenannten
Beziehung modifiziert werden, d.h. es muß die Anfahrzeit des vorhandenen Reststaus
berücksichtigt werden.
[0024] Dieser Reststau entsteht, wenn z.B. eine evtl. nur kurzfristige Überlastung vorhanden
ist, d.h. wenn der Zufluß Z im Umlauf (Summe über die zugehörige Intensitätsverteilung)
größer als der maximale Abfluß A in der Grünzeit G ist. Der Reststau SR ergibt sich
dann gemäß folgender Beziehung:
SR = Max (0,Z - A) = Max (0,Z - G.S)
in Anzahl der Fahrzeuge, dabei entspricht der Abfluß A der Grünzeit G multipliziert
mit dem Sättigungsfluß S (Sättigungs- und Verkehrsstärke während der Grünzeit) in
Fahrzeugen pro Sekunde. Wenn der Zufluß Z kleiner ist als G.S, ist kein Stau vorhanden.
Die Schreibweise der vorgenannten Beziehung gibt an, daß der Wert Null nicht unterschritten
werden kann. Der so berechnete Wert von SR kann noch durch die aktuelle Detektorbelegung
überprüft werden. Bei jedem Grün-Ende findet eine solche Bestimmung von SR statt.
[0025] In Fig.3 ist es des weiteren gezeigt, wie sich die zeitliche Zuordnung F zwischen
der gemessenen Intensitätsverteilung an der Meßstelle MS und der Haltelinie HL abhängig
vom jeweils vorhandenen Reststau SR ändert. Die Fig.3 zeigt verschiedene Beispiele
für unterschiedlich große Reststaus SR1 bis SR4, die Verschiebung F bzw. (F-U) und
die zugehörige Verkehrsabwicklung rein schematisch. Die Meßstelle MS ist in einem
Detektorabstand DA von der Haltelinie HL angeordnet, ein Umlauf U ist hier mit 60
Sekunden angenommen. AW ist die Anfahrwelle im zugehörigen Reststau SR und v ist die
Zuflußgeschwindigkeit bis Stauende.
[0026] Links ist ein freier Zufluß zur Haltelinie dargestellt, in dem die Fahrzeuge mit
der Zuflußgeschwindigkeit v (in Meter pro Sekunde) bis zur Haltelinie HL durchfahren
können. Daneben ist ein Rückstau SR1 dargestellt, der zur Folge hat, daß sich die
zeitliche Zuordnung F-U hier in den negativen Bereich in diesem Beispiel um 9 Sekunden
verschiebt. Das bedeutet, wenn der Signalgeber SG an der Haltelinie HL um 9 Sekunden
früher mit seiner Grünzeit beginnt als an der Meßstelle der Beginn des Hauptpulks
festgestellt wird, so trifft der Hauptpulk genau dann am Ende des Reststaus SR1 ein,
wenn sich dort das letzte Fahrzeug in Bewegung gesetzt hat. Dadurch wird das unnötige
Anhalten des Hauptpulks vermieden. Daneben ist ein weiteres Beispiel für eine größere
Staulänge SR2 gezeigt, die zu einer zeitlichen Zuordnung von F-U = -18 Sekunden führt.
[0027] Schließlich ist ein Extremfall dargestellt, in dem der Reststau SR3 bis über die
Meßstelle hinausreicht, d.h. es liegt hier eine Überstauung der Detektoren vor. Das
bedeutet eine noch stärkere Verschiebung F-U= -27 Sekunden. In einem solchen Fall
hängt die hohe Verkehrsintensität (Hauptpulk) an der Meßstelle kaum noch vom Zufluß
ab, sondern überwiegend vom Abfluß an der Haltelinie, d.h. von der zeitlichen Lage
und Dauer der Grünzeit des stromabwärts liegenden Signals. Wenn nach Grün-Beginn die
Anfahrwelle AW3 die Meßstelle (MS) erreicht, wird durch den dort beginnenden Verkehrsfluß
eine hohe Intensität gemessen, die nahezu unabhängig davon ist, wann und wie der Verkehr
weiter hinten in der Zufahrt zugeflossen ist. Durch die zeitliche Verschiebung der
so gemessenen Intensitätsverteilung - gemäß dem Anfahrvogang - bezogen auf die nächste
Haltelinie werden dort die hohen Intensitäten direkt auf die Grünzeit des zugehörigen
Signals abgebildet, was automatisch zu einem stabilen (optimalen) Zustand auch bei
überstauten Detektoren führt. Das hat den Vorteil, daß das erfindungsgemäße Verfahren
uneingeschränkt praktisch angewendet werden kann. In der Fig.3 ist dann noch ein sehr
kleiner vierter Reststau SR4 gezeigt, der zu einer Verschiebung von F = + 4 Sekunden
führt. Aus der schematischen Darstellung der Fig.3 ist ersichtlich, daß der Übergang
vom Zustand mit freien Zufahrten zum Zustand mit überstauten Detektoren (Überlastung)
und zurück (schwächere Belastung) schrittweise (fast stetig) abläuft und das Optimierungsverfahren
entsprechend von der Entwicklung des Reststaus abhängig ist.
1. Verfahren zur meßtechnischen Erfassung der Intersität des Straßenverkehrs in signalgesteuerten
Kreuzungszufahrten mittels dort angebrachter Fahrzeugdetektoren in Form einer Intensitätsverteilung
über den Signalumlauf für eine verkehrsabhängige Optimierung der Signalanlagensteuerung,
dadurch gekennzeichnet, daß während eines jeden Signalumlaufs (U) für eine Vielzahl von Zeitintervallen
(i = 1,2,...) innerhalb eines Signalumlaufs mit der Nummer n die Anzahl (a
n,i) der Fahrzeuge je Zeitintervall (i) ermittelt wird,
daß die Original-Meßwerte (a
n,i) folgender Ausgleichsprozedur statistisch unterworfen werden:
a
n,i = a
n-1,i + α·(a
n,i - a
n-1,i) mit
a
n,i Anzahl der Fahrzeuge im Zeitintervall i des Signalumlaufs n,
a
n,i statistisch ausgeglichener Wert für den Zeitintervall i des Signalumlaufs n,
α vorgebbarer Ausgleichsfaktor (0 < α ≦ 1), der in Abhängigkeit von der Verkehrsbelastung
tendenzabhängig wählbar ist,
und daß die zeitliche Zuordnung (Verschiebung F in sec) der Intensitätsverteilung
von der Verkehrserfassungsstelle (Meßstelle MS) zum Verkehrssignal (Haltelinie HL)
durch folgende Modul-Funktion bestimmt wird:
F = (
. Max 0,DA - SR.6) - SR/AN) mod U
mit
v Zuflußgeschwindigkeit (in m/sec bis zum Stauende)
DA Detektorabstand von der Haltelinie (in m)
SR Staulänge (Reststau) in Anzahl der Fahrzeuge (Fz)
AN Anfarhrparameter für den (Rest-) Stau (in Fz/sec)
U Umlaufzeit (in sec).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Reststau (SR) über einen Signalumlauf (U) aus der Summe (Z) über die dem
Zufluß entsprechende Intensitätsverteilung und aus dem maximalen Abfluß (A) während
der Grünzeit (G) zu jedem Grün-Ende nach folgender Beziehung berechnet wird:
SR = Max (0,Z - A) = Max (0,Z - G . S) mit
SR = (Rest-) Staulänge in Anzahl von Fahrzeugen
G = Grünzeit in sec
S = Sättigungsfluß (in Fz/sec).
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der berechnete Wert des Reststaus (SR) mit dem Wert der aktuellen Detektorbelegung,
die nach einem bekannten Verfahren ermittelbar ist, überprüft wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschiedene Ausgleichsfaktoren α1 und α2 vorgesehen sind, wobei bei steigender
Tendenz der Original-Meßwerte an,i > an-1,i der erste Ausgleichsfaktor α1 (z.B. α1 = 0,25) und bei fallender Tendenz an,i ≦ an-1,i der zweite Ausgleichsfaktor α2 (z.B. α2 = 0,125) zum Ausgleichen gewählt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß bei steigender Tendenz der Original-Meßwerte an,i > an-1,i die statistische Ausgleichsprozedur nach folgender Beziehung erfolgt:
an,i = Min (an,i; an-1,i + α1 · an,i).