[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verkehrssteuerung in einem Straßennetz nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.
[0002] Der ungebrochene Trend zur Mobilitätssteigerung geht mit einer fortwährend steigenden
Zahl von Fahrzeugen des Individualverkehrs auf dem Straßennetz einher. Zur Befriedigung
dieses Bedürfnisses wird ein enormer technischer Aufwand betrieben, um den Verkehrsplanern
Verfahren und Systeme zur Verkehrssteuerung bereitzustellen, die die Umsetzung von
Verkehrsstrategien ermöglichen. Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit eines Straßennetzes
umfassen Verkehrsmanagementzentralen hochleistungsfähige Rechner, auf welchen intelligente
Verfahren zur Verkehrssteuerung ablaufen. Diese Verfahren verarbeiten in der Regel
straßenseitig erfasste Verkehrsdaten und schalten automatisch Verkehrsbeeinflussungselemente,
über die auf die Verkehrsteilnehmer eingewirkt wird. Typische Beispiele für solche
Verkehrsbeeinflussungselemente sind Lichtsignalanlagen und Parkleitsysteme zur Regelung
des innerstädtischen Verkehrs, aber auch Wechselverkehrszeichen von Autobahnleit-
und Tunnelsystemen zum Leiten des Fernverkehrs. Trotz des Einsatzes derartiger Elemente
zur Verkehrsbeeinflussung bleiben Verkehrsbehinderungen nicht aus, da dem öffentlichen
Interesse eines reibungslosen Verkehrsablaufs auf dem vorhandenen Straßennetz eine
Vielzahl von Individualinteressen der Verkehrsteilnehmer, zu einer beliebigen Zeit
auf kürzestem Wege oder schnellstmöglich von einem beliebigen Ausgangsort zu einem
beliebigen Zielort zu gelangen, entgegenstehen.
[0003] Dieses Individualinteresse wird unterstützt durch Verfahren und Systeme zur Zielführung
eines Fahrzeugs, bei welchen mindestens eine Fahrtroute, die von einer Startposition
zu einer vorgegebenen Zielposition führt, unter Berücksichtigung aktueller und/oder
prognostizierter Verkehrsdaten ermittelt werden. Das Fahrzeug wird dabei durch eine
mitgeführte Zielführungseinrichtung anhand einer mitgeführten digitalisierten Straßenkarte
entlang einer der Fahrtrouten zur Zielposition geführt.
[0004] Ein derartiges Verfahren und System zur Zielführung eines Fahrzeugs ist in DE 195
19 066 A1 offenbart, wobei aus dem Fahrzeug Planungsdaten, die mindestens die Startposition
und die Zielposition umfassen, an einen externen Verkehrsrechner übertragen werden
und der Verkehrsrechner unter vorgebbaren Randbedingungen und unter Berücksichtigung
der aktuellen und/oder prognostizierten Verkehrsdaten Fahrroutendaten mindestens einer
Fahrtroute ermittelt und an die Zielführungseinrichtung des Fahrzeugs überträgt. Dabei
sind die an den externen Verkehrsrechner übertragenen Planungsdaten vorzugsweise die
aktuelle geographische Position und die Zielposition des Fahrzeugs und/oder bereits
im Fahrzeug ermittelte Fahrtrouten aus denen der Verkehrsrechner mindestens eine günstige
Fahrtroute beispielsweise mit Hilfe eines Rechenalgorithmus ermittelt. Hierdurch wird
erreicht, dass die sehr großen Datenmengen, nämlich die aktuellen und/oder prognostizierten
Verkehrsdaten des entsprechenden Verkehrsraums, nicht an das Fahrzeug übertragen und
als Grundlage für eine optimale Routenplanung zwischengespeichert werden müssen. Um
auf eine veränderte Verkehrssituation, z.B. durch einen Unfall, schnell und wirksam
reagieren zu können, überträgt der Verkehrsrechner bei Eintritt bestimmter Bedingungen,
z.B. eines Staus auf einem Streckenabschnitt der Fahrtroute, sofort mindestens eine
aktualisierte Fahrtroute zusätzlich an das Fahrzeug. Indem die Anzahl der aus den
Fahrtroutendaten vom Verkehrsrechner zu ermittelnden alternativen Fahrtrouten vom
Fahrzeug vorgegeben wird, wird die Unabhängigkeit der Zielführungseinrichtung im Fahrzeug
vom Verkehrsrechner erhöht. Zur Erreichung einer störungsfreien Zielführung wird weiter
vorgeschlagen, dass der Verkehrsrechner mit einem Verkehrsleitsystem verbunden ist,
das z.B. die Fahrtrouten der zielgeführten Fahrzeuge bei der Verkehrsleitung berücksichtigt.
Insofern dienen die über individuelle Zielführungssysteme angeforderten Fahrtrouten
allenfalls als Verkehrsprognosedaten und spielen für die Verkehrsleitung nur eine
passive Rolle.
[0005] Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verkehrssteuerung
in einem Straßennetz sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, womit
eine zentral vorgegebene Verkehrsstrategie trotz individueller Zielführungssysteme
effektiv umgesetzt werden kann, insbesondere den Verkehr möglichst gleichmäßig über
das Straßennetz zu verteilen.
[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein eingangs genanntes Verfahren mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch ein eingangs genanntes
System mit den kennzeichnenden Merkmalen nach Patentanspruch 7. Indem als Verkehrsbeeinflussungselemente
in Fahrzeugen von Verkehrsteilnehmern mitgeführte Zielführungssysteme eingesetzt werden,
wobei Verkehrsteilnehmer für wählbare Paare von Start- und Zielpunkten vom Zielführungssystem
diese verbindende Routen des Straßennetzes anfordern, wobei unter vom Verkehrsteilnehmer
wählbaren Nebenbedingungen Routen ermittelt werden, und wobei dem anfordernden Verkehrsteilnehmer
ermittelte Routen vom Zielführungssystem als Routenempfehlung wiedergegeben werden,
kann eine vorgegebene Verkehrsstrategie durch ein zusätzliches Verkehrsbeeinflussungselement
wirkungsvoller umgesetzt werden. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, individuelle
Zielführungssysteme, die bislang zur Unterstützung von individuellen Verkehrsteilnehmerwünschen
eingesetzt werden, durch Verbindung mit Verkehrsmanagementzentralen aktiv zur Verwirklichung
von Verkehrssteuerungsaufgaben in einem Straßennetz einzusetzen. Durch die zunehmende
Verbreitung von Navigations- bzw. Zielführungssystemen stehen den Verkehrsmanagementzentralen
über eingegangene Routenanforderungen zunächst passiv wichtige Informationen über
eine wahrscheinliche Belastungsverteilung des Straßennetzes zur Verfügung; für die
vorliegende Erfindung wesentlich ist jedoch die Möglichkeit, aktiv über gezielte Routenempfehlungen
die Verkehrsströme im Straßennetz zu steuern.
[0007] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei
Ermittlung mehrerer, hinsichtlich der Nebenbedingungen vergleichbarer Routen zu einem
gewählten Paar von Start- und Zielpunkten diesen Routen ein auf die Verkehrsstrategie
abgestimmtes Aufteilungsverhältnis zugeordnet und den anfordernden Verkehrsteilnehmern
Routenempfehlungen gemäß diesem Aufteilungsverhältnis wiedergegeben. Hierdurch kann
seitens einer Verkehrsmanagementzentrale auf eine Route anfragende Verkehrsteilnehmer
dahingehend eingewirkt werden, dass bei einer vorgegebenen Anzahl etwa gleichgünstiger
Routen Empfehlungen nach einem bestimmten Aufteilungsverhältnis gegeben werden. Das
Aufteilungsverhältnis wird zentral auf der Grundlage des auf diesen Routen üblichen
Verkehrsaufkommens, gegebenenfalls zusätzlich basierend auf aktuellen Verkehrsinformationen
wie Baustellen oder Unfälle, ermittelt. Die Route mit dem aktuell geringsten Verkehrsaufkommen
wird demnach über das Zielführungssystem am häufigsten empfohlen. Tendenziell wird
hierdurch wenigstens der Verkehrsstrom aus Zielführungssysteme mitführenden Fahrzeugen
entsprechend dem aktuellen Verkehrsaufkommen oder anderer umzusetzender Verkehrsstrategien
auf die etwa gleichgünstigen, d.h. beispielsweise etwa gleich langen, Verbindungsrouten
aufgeteilt, was zu einer gleichmäßigeren Belastung des Straßennetzes führt.
[0008] In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei
einer gegebenen Anzahl konkurrierender Routen mit vorgegebenem normierten Aufteilungsverhältnis
zunächst eine Zufallszahl zwischen 0 und 1 generiert und anschließend eine Entscheidung
für eine konkrete Routenempfehlung nach der Formel
getroffen. Dabei bedeuten:
- n
- Anzahl konkurrierender Routen,
- z
- Zufallszahl zwischen 0 und 1,
- p1:p2:...:pn
- Aufteilungsverhältnis zwischen den Routen,
- pi
- Aufteilungsanteil der i-ten Route, i=1,...,n,
- e(z)
- Entscheidung für konkrete Route.
[0009] Durch diese Entscheidungsformel wird erreicht, dass diejenige Route mit dem geringsten
Aufteilungsanteil am wenigsten häufig empfohlen wird. Mit steigendem Aufteilungsanteil
der konkurrierenden Routen steigt auch deren Wahrscheinlichkeit, für eine konkrete
Routenempfehlung ausgewählt zu werden. Mit Hilfe dieses formalen Zusammenhangs lässt
sich die Routenempfehlung leicht automatisieren, sofern den einzelnen konkurrierenden
Routen entsprechend der Verkehrsstrategie ein normiertes Aufteilungsverhältnis zugeordnet
wird.
[0010] In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die
Ermittlung von Routen in einer mit den Zielführungssystemen kommunizierenden Verkehrszentrale
des Straßennetzes, zu der Routenanforderungen von Verkehrsteilnehmern übermittelt,
in der gegebenenfalls Aufteilungsverhältnisse konkurrierende Routen vorgegeben und
von der aus an anfordernde Verkehrsteilnehmer Routenempfehlungen übermittelt werden.
Dabei handelt es sich um ein zentralenseitig gestütztes Routing, wobei den Fahrzeugen
Wegepunktketten als Routenempfehlungen übermittelt werden können.
[0011] In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Ermittlung
der Routen in mit Zielführungssystemen ausgestatteten Fahrzeugen anfordernder Verkehrsteilnehmer,
wobei in einer mit den Zielführungssystemen kommunizierenden Verkehrszentrale des
Straßennetzes Aufteilungsverhältnisse für gegebenenfalls konkurrierende Routen vorgegeben
und an die Zielführungssysteme für eine Routenempfehlung übermittelt werden. Bei diesem
fahrzeuggestützten Routing können zentralenseitige Zusatzinformationen ausgenutzt
werden, wobei entsprechende Routenaufteilungsverhältnisse in beliebiger praktikabler
Form an die Fahrzeuge von einer Verkehrszentrale übermittelt werden, beispielsweise
für nur einen kleinen Teil des Straßennetzes.
[0012] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt
die Ermittlung von Routen in mit Zielführungssystemen ausgestatteten Fahrzeugen anfordernder
Verkehrsteilnehmer, wobei in einer mit den Zielführungssystemen kommunizierenden Verkehrszentrale
des Straßennetzes Verkehrsinformationen über Routen des Straßennetzes gesammelt und
aufbereitet und an die Zielführungssysteme eine Routenempfehlung übermittelt werden.
Hierbei handelt es sich um ein rein fahrzeuggestütztes Routing ohne Zentralinformationen,
d.h. ohne Vorgabe von Routenverteilungen, aber evtl. sonstigen dynamischen Verkehrsinformationen.
Eine pauschale Verteilung auf vergleichbare alternative Routen könnte aber immer noch
dafür sorgen, dass der Verkehr gleichmäßiger im Straßennetz verteilt würde.
[0013] Insgesamt werden durch die Erfindung individuelle Zielführungssysteme befähigt, Fahrzeuge
so über verschiedene alternative - d.h. etwa gleich günstige - Routen zu schicken,
dass im statistischen Mittel vorgegebene Aufteilungsverhältnisse eingehalten werden.
Der Verkehr wird somit gleichmäßiger über das Straßennetz verteilt, da zentrale Verkehrsleitsysteme
eine erweiterte Möglichkeit haben, um individuelle Zielführungssysteme als Instrument
der Verkehrsbeeinflussung einzusetzen. Die Wahrscheinlichkeit, durch besonders häufige,
gleichzeitige Empfehlungen derselben Route gerade eine Überlastung dieser vordem günstigen
Route zu verursachen, sinkt. Des weiteren wird die Gefahr von Überlastungsoszillationen
innerhalb des Straßennetzes gemindert. Damit ist die abwechselnde Überlastung von
zwei alternativen Routen des gleichen Quelle-Ziel-Paars gemeint. Solche Effekte sind
speziell bei dynamischen Zielführungssystemen zu erwarten.
[0014] Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung liegt in der Einführung eines Multipath-Routings
für individuelle Zielführungssysteme im Straßenverkehr sowohl zur Steigerung der Leistungsfähigkeit
des Straßennetzes als auch, um individuelle Zielführungssysteme als Mittel der Verkehrsbeeinflussung
einsetzen zu können. Es wird ein Verfahren konstruiert, das die automatische Aufteilung
entsprechend ausgerüsteter Fahrzeuge nach vorgegebenen Routenverteilungen bewirkt.
1. Verfahren zur Verkehrssteuerung in einem Straßennetz, bei welchem auf Verkehrsteilnehmer
durch Verkehrsbeeinflussungselemente eingewirkt wird, um eine vorgegebene Verkehrsstrategie
umzusetzen,
dadurch gekennzeichnet, dass als Verkehrsbeeinflussungselemente in Fahrzeugen von Verkehrsteilnehmern mitgeführte
Zielführungssysteme eingesetzt werden, wobei Verkehrsteilnehmer für wählbare Paare
von Start- und Zielpunkten vom Zielführungssystem diese verbindende Routen des Straßennetzes
anfordern, wobei unter vom Verkehrsteilnehmer wählbaren Nebenbedingungen Routen ermittelt
werden, und wobei dem anfordernden Verkehrsteilnehmer ermittelte Routen vom Zielführungssystem
als Routenempfehlung wiedergegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Ermittlung mehrerer, hinsichtlich der Nebenbedingungen vergleichbarer Routen
zu einem gewählten Paar von Start- und Zielpunkten diesen Routen ein auf die Verkehrsstrategie
abgestimmtes Aufteilungsverhältnis zugeordnet wird und dass den anfordernden Verkehrsteilnehmern
Routenempfehlungen gemäß diesem Aufteilungsverhältnis wiedergegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einer gegebenen Anzahl (n) konkurrierender Routen mit vorgegebenem normierten
Aufteilungsverhältnis zunächst eine Zufallszahl (z) zwischen 0 und 1 generiert wird,
und anschließend eine Entscheidung (e(z)) für eine konkrete Routenempfehlung nach
der Formel
getroffen wird, wobei die Formelzeichen folgende Bedeutung haben:
n Anzahl konkurrierender Routen,
z Zufallszahl zwischen 0 und 1,
p1:p2: ... :pn Aufteilungsverhältnis zwischen den Routen,
pi Aufteilungsanteil der i-ten Route, i=1,...,n,
e(z) Entscheidung für eine konkrete Route.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung von Routen in einer mit den Zielführungssystemen kommunizierenden
Verkehrszentrale des Straßennetzes erfolgt, zu der Routenanforderung von Verkehrsteilnehmern
übermittelt, in der gegebenenfalls Aufteilungsverhältnisse für konkurrierende Routen
vorgegeben und von der aus an anfordernde Verkehrsteilnehmer Routenempfehlungen übermittelt
werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung von Routen in mit Zielführungssystemen ausgestatteten Fahrzeugen anfordernder
Verkehrsteilnehmer erfolgt, wobei in einer mit den Zielführungssystemen kommunizierenden
Verkehrszentrale des Straßennetzes Aufteilungsverhältnisse für gegebenenfalls konkurrierende
Routen vorgegeben und an die Zielführungssysteme für eine Routenempfehlung übermittelt
werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung von Routen in mit Zielführungssystemen ausgestatteten Fahrzeugen anfordernder
Verkehrsteilnehmer erfolgt, wobei in einer mit den Zielführungssystemen kommunizierenden
Verkehrszentrale des Straßennetzes Verkehrsinformationen über Routen des Straßennetzes
gesammelt und aufbereitet werden und an die Zielführungssysteme für eine Routenempfehlung
übermittelt werden.
7. System zur Verkehrssteuerung in einem Straßennetz mit Verkehrsbeeinflussungselementen
zur Einwirkung auf Verkehrsteilnehmer, um eine vorgegebene Verkehrsstrategie umzusetzen,
dadurch gekennzeichnet, dass als Verkehrsbeeinflussungselemente in Fahrzeugen von Verkehrsteilnehmern mitgeführte
Zielführungssysteme angeordnet sind, mittels der für wählbare Paare von Start- und
Zielpunkten diese verbindende Routen des Straßennetzes anforderbar sind, mittels der
Routen unter vom Verkehrsteilnehmer wählbaren Nebenbedingungen ermittelbar sind, und
mittels der dem anfordernden Verkehrsteilnehmer ermittelte Routen als Routenempfehlung
wiedergebbar sind.