Steueranordnung für Verkehrssignale

Abstract

 Bei einer Steueranordnung für Verkehrssignale ist eine ortsfeste Empfängereinheit für die Auslösung eines Sonderzustandes eines Verkehrssignals bei Annäherung eines Einsatzfahrzeugs vorgesehen. Das Einsatzfahrzeugs weist eine Sendereinheit (10) auf, die Ortsdaten über einen GPS-Empfänger (12) kontinuierlich empfängt, in einem FIFO (16) abspeichert und in Form eines Ortsdatenmusters aussendet. Bei Empfang eines bestimmten Ortsdatenmusters, das einer Annäherungsrichtung entspricht, wird der Sonderzustand über eine Vergleichereinheit in dem ortsfesten Teil der Steueranordnung eingeschaltet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für Verkehrssignale, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, mit welcher insbesondere ein Sonderzustand des Verkehrssignals, beispielsweise eine Grünphase einer Ampel, für ein Einsatzfahrzeug schaltbar ist.

[0002] Eine derartige Steueranordnung ist beispielsweise aus der DE-OS 28 55 625 bekannt. Bei einer derartigen Anordnung wird von einer an dem Einsatzfahrzeug angebrachten Sendereinheit ein Signal ausgesendet und einer Empfängereinheit übermittelt. Hierzu wird die fahrzeugseitige Sendereinheit über eine Funkbake getriggert, und die Ortskennung der Funkbake zusammen mit sonstigen Daten der ortsfesten Empfängereinheit übermittelt.

[0003] Nachteilig hierbei ist jedoch, daß Funkbaken und die zugehörigen Empfangssysteme störanfällig sind. Zum einen sind die Funkbaken - erst recht batteriebetriebene Funkbaken - regelmäßig nicht vandalenresistent. Andererseits sind die den Funkbaken zugeordneten fahrzeugseitigen Empfänger ebenfalls relativ empfindlich. Beispielsweise können bei Verwendung von Gunndioden aufgrund von Reflexionen an anderen Fahrzeugen usw. Mehrfach-Empfangssignale nicht ganz ausgeschlossen werden, so daß möglicherweise die Adresse der betreffenden Funkbake fehlerhaft übermittelt wird.

[0004] Um diesen Maßnahmen zu begegnen, ist es gemäß der DE-OS 28 55 625 vorgesehen, die Eingangsempfindlichkeit des fahrzeugseitigen Empfängers stark herabzusetzen, um so Fremdsignale auszuschließen. Diese Maßnahme bedingt jedoch eine vergrößerte Sendeleistung der Funkbake, was den erwünschten Batteriebetrieb der Bake erschwert und verteuert.

[0005] Ein weiteres Problem dieser Lösung besteht in dem Abstand zwischen der Funkbake und dem Verkehrssignal. Wenn der Abstand vergleichsweise groß gewählt wird, um sicher eine ausreichende

[0006] Vorbereitungszeit für die Einleitung der Grünphase zur Verfügung zu haben, besteht die Gefahr, daß gerade bei hoher Verkehrsdichte eine unzumutbar lange Rotphase für den Querverkehr besteht. Zwar könnte über ein "Sicherheitsschaltung" zeitabhängig die Rotphase des Querverkehrs unterbrochen und in eine Grünphase umgeschaltet werden. Dann besteht jedoch die Gefahr, daß dies gerade zu einem Zeitpunkt geschieht, zu welchem sich das Einsatzfahrzeug der fraglichen Verkehrssignalanlage nähert.

[0007] Wenn andererseits ein relativ knapper Abstand zwischen Funkbake und Verkehrssignal gewählt wird, besteht die Gefahr, daß die Reaktionszeit der Anlage nicht mehr ausreicht, wenn ein Einsatzfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt.

[0008] Daher ist es aus der DE-AS 28 50 208 bekannt geworden, auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in die der Verkehrssignalanlage zu übermittelnden Daten aufzunehmen. Mit dieser Lösung ist es zwar möglich, die Anzahl der Meldestationen zu reduzieren, so daß die Beschädigungsgefahr, wie sie bei Funkbaken besteht, deutlich vermindert ist. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, daß sie im Grunde nur bei relativ gerade und übersichtlich verlaufenden Kreuzungen realisierbar ist. Durch die Zusammenfassung von Meldestationen im Kreuzungsbereich ist der hinreichende zeitliche Abstand für die Umschaltung der Kreuzung auf die bevorrechtigte Richtung nicht immer möglich, und zwei zufällig hintereinander fahrende Einsatzfahrzeuge lassen sich - wenn überhaupt - nur mit besonderem schaltungstechnischen Aufwand trennen, um zu verhindern, daß nach Passieren des ersten Fahrzeugs die Rotphase an dieser Stelle eingeleitet wird.

[0009] Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung für Verkehrssignale gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, die betriebssicherer und bereits vom Grundkonzept her weniger störanfällig ist, ohne daß die Anpaßbarkeit an unterschiedliche örtliche Gegebenheiten eingeschränkt wäre.

[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0011] Erfindungsgemäß besonders günstig ist es, daß aufgrund der seriellen, also in zeitlicher Abfolge erfolgenden Übermittlung von Ortsdaten mit vergleichsweise geringem Aufwand genaue und zutreffende Informationen für die Beurteilung der optimalen Einschaltzeit für die Grünphase für das Einsatzfahrzeug bereitgestellt werden können. Der Installationsaufwand ist dennoch geringer als beispielsweise bei einem System mit Funk-Ortsbaken, obwohl diese nur eine punktuelle Zustandsinformation des Einsatzfahrzeugs erlauben.

[0012] Demgegenüber ermöglicht die serielle Übermittlung von Ortsdaten nicht nur die Richtungserkennung, also die eindeutige Zuordnung des Einsatzfahrzeugs zu dem Verkehrsstrang, aus welchem es sich der Verkehrssignalanlage annähert, sondern in vorteilhafter Ausgestaltung auch die Erkennung des zu erwartenden Eintreffzeitpunkts. Hierzu können die Ortsdaten beispielsweise in einem festgelegten zeitlichen Raster übermittelt werden, so daß die Differenz zwischen den übermittelten Koordinaten der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht.

[0013] Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Satellitennavigationssystem oder Global Positioning System bzw. GPS-System für die Bereitstellung der seriell zu übermittelnden Ortsdaten verwendet wird. Derartige Systeme sind mittlerweile auch mit geringem Kostenaufwand verfügbar und haben bereits eine vergleichsweise große Verbreitung erfahren. Eine Genauigkeit der Standortbestimmung auf ± 10 m ist technisch ohne weiters möglich, wobei es sich versteht, daß durch die Verwendung eines derartigen Systems verteilte, service- und störanfällige Senderanlagen vollständig entfallen können.

[0014] Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, die von der fahrzeugseitigen Sendereinheit der ortsfesten Empfängereinheit übermittelten Ortsdaten, die aufgrund der seriellen Übermittlung in Form eines sequentiellen Ortsdatenmusters an der Empfängereinheit vorliegen, mit vorab abgespeicherten Ortsdaten zu vergleichen, die den jeweiligen Annäherungsrichtungen von Fahrzeugen an die Verkehrssignalanlage entsprechen, die über die entsprechenden Straßen möglich sind. Das erfindungsgemäße System erlaubt es damit, nicht nur zwischen 2 grundsätzlichen Richtungen bei einer üblichen Kreuzung, sondern zwischen insgesamt 4 Annäherungsrichtungen zu unterscheiden, so daß beispielsweise auch bei separaten, mit Lichtzeichen der Verkehrssignalanlage abgesicherten Spuren für Linksabbieger, Rechtsabbieger und für den Geradeausverkehr, aus der Annäherungsrichtung des Einsatzfahrzeugs alle in Betracht kommenden Lichtzeichen auf "Grünphase" geschaltet werden können.

[0015] Es ist ohne weiteres möglich, über einen Ampelrechner bei festem Zeitraster der Ortsdaten die Geschwindigkeit des sich annähernden Einsatzfahrzeugs zu bestimmen. Eine große Geschwindigkeit entspricht einem großen Abstand der Koordinaten voneinander, während umgekehrt eine geringe Koordinatendifferenz des empfangenen Ortsdatenmusters für eine entsprechend geringe Geschwindigkeit des Einsatzfahrzeugs spricht.

[0016] Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, über einen Rückmeldekanal dem Einsatzfahrzeug anzuzeigen, wenn beispielsweise von einer Querrichtung ein weiteres Einsatzfahrzeug in den Erfassungsbereich der Verkehrssignalanlage gelangt ist, so daß eine Grünphase nicht zur Verfügung steht.

[0017] Es versteht sich, daß mit einer gemäß vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehenen Anzeigeeinheit auch weitere sicherheitsrelevante und für die Optimierung des Fahrwegs wichtige Informationen dem Fahrer des Einsatzfahrzeugs anzeigbar sind.

[0018] Im Grunde ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Steueranordnung für andersartige Verkehrssignale einzusetzen. Beispielsweise könnte bei Annäherung an eine Bushaltestelle durch einen Bus in diesem die Signalisierung der betreffenden Haltestelle vorgenommen werden, und zugleich kann die entsprechende Fahrspur des Busses freigeschaltet werden.

[0019] Ferner ist es möglich, vor einer Schaltzone für das Verkehrssignal eine Bereitschaftszone vorzusehen. In dieser Bereitschaftszone wird die Umschaltung der Verkehrssignalanlage auf die Grünphase in der gewünschten Richtung weich vorbereitet, also ohne abrupte Störung des zyklischen Lichtzeichenablaufs. Ferner wird anhand der übermittelten Koordinateninformationen die zu erwartende Eintreffzeit des Einsatzfahrzeugs berechnet und während des Passierens der Bereitschaftszone kontinuierlich an die neuen Messungen angepaßt. Die Grünphase wird dann so optimiert, daß sie zu einem Zeitpunkt entsprechend der maximalen anzunehmenden Geschwindigkeit des Einsatzfahrzeugs beginnt, wobei in ausreichendem zeitlichen Abstand vor diesem Zeitpunkt die Rotphase für die Quer- und Gegen-Verkehrsstränge eingeleitet worden ist.

[0020] Es versteht sich, daß in dem Festwertspeicher des Ampelrechners, der als Vergleichsbasis für die Ortsdatenmuster verwendet wird, Ortsdatenmuster mit einer gewissen Varianz abgelegt sind. Wenn beispielsweise eine Ortsdatenfestlegung auf 4 Byte genau erfolgt, können von der Vergleichereinheit lediglich die signifikantesten 3 Bytes zur Auswertung herangezogen werden, so daß beispielsweise eine Spurabweichung des Einsatzfahrzeugs, die sich im Beispielsfalle durchaus auch über mehr als 10 m erstrecken kann, außer Betracht bleibt. Durch die erfindungsgemäße Ortsdatenmustererfassung wird jedoch sichergestellt, daß nicht fehlerhafte Ortsdatenmuster, die beispielsweise von einem quer fahrenden Einsatzfahrzeug stammen, das sich der fraglichen Verkehrssignalanlage gar nicht annähert, sondern diese seitlich passiert, fälschlich als Aktivierungssignal interpretiert werden. Zwar entsprechend möglicherweise in diesem Falle die von dem Ampelrechner erfaßten Koordinaten exakt den Zielkoordinaten für die Auslösung einer Aktivierung des Verkehrssignals. Die folgenden Ortsdaten divergieren jedoch aufgrund der Querbewegung dieses Einsatzfahrzeugs stark von den Zieldaten, so daß eine Einleitung einer Aktivierungsphase oder eines Sonderzustands unterbunden wird.

[0021] Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1

ein Blockschaltbild der fahrzeugseitig vorgesehenen Einheiten zur Bildung der erfindungsgemäßen Steueranordnung; und

Fig. 2

ein Blockschaltbild der ortsfest vorgesehenen Einheiten zur Bildung einer erfindungsgemäßen Steueranordnung.

[0022] Gemäß Fig. 1 weist die Steueranordnung in einem Einsatzfahrzeug eine Sendereinheit 10 für Ortsdaten auf. Diese Ortsdaten werden über einen GPS-Empfänger 12 empfangen, in einer Steuereinheit 14 aufbereitet und einem FIFO-Speicher 16 zugeleitet. Der FIFO-Speicher 16 übermittelt die Daten nacheinander der Sendereinheit 10, die sie über eine fahrzeugseitige Antenne 18 aussendet.

[0023] Der GPS-Empfänger weist ebenfalls eine Antenne 22 auf und arbeitet im Frequenzbereich von etwa 1,5 GHz, während die Sendereinheit im Bereich von etwa 80 MHz arbeitet. Es versteht sich, daß die Frequenzen in weiten Bereichen an die Erfordernisse angepaßt werden können. Grundsätzlich ist es vorgesehen, daß die Sendereinheit 10 eine Reichweite von 1 bis 2 km auch im bebauten Gelände hat, um ausreichend Zeit für die Vorbereitung der Einschaltung eines Sonderzustandes eines Verkehrssignals zu belassen.

[0024] Die Steuereinheit 14 und der FIFO-Speicher 16 sind Teil eines Bordrechners 24, der zudem eine Datenaufbereitungseinheit 26 aufweist, die die Daten der Steuereinheit 14 aufbereitet und zur Übermittlung an eine Anzeigeeinheit 28 anpaßt Die eigentliche Übertragung erfolgt über ein Interface 30, das zwischen Anzeigeeinheit 28 und Bordrechner 24 geschaltet ist. Die Anzeigeeinheit 28 weist neben einem Bildschirm 32 eine Eingabeeinheit wie eine Tastatur 34 auf. Die Anzeigeeinheit 28 gibt in schematisierter Form die zu passierenden Verkehrssignalanlagen wieder und zeigt auf dem Bildschirm die aktuelle Position des Fahrzeugs sowie die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs an. Ferner ist es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung möglich, die nächste aktivierte Verkehrssignalanlage in geeigneter Form zu kennzeichnen. Beispielsweise kann ein Symbol 36 für dieses Verkehrssignal blinkend dargestellt sein, wenn über einen Rückmeldekanal 38 bestätigt worden ist, daß eine Freischaltung der Verkehrssignalanlage für das Einsatzfahrzeug erfolgt.

[0025] Der Rückmeldekanal 38 ist ebenfalls an die Antenne 18 angeschlossen und weist einen Rückmeldeempfänger 40 auf, dessen Ausgangsanschluß mit der Datenaufbereitungseinheit 26 verbunden ist. Der Rückmeldekanal arbeitet im wesentlichen im gleichen Frequenzband wie die Sendereinheit 10.

[0026] In Fig. 2 ist der ortsfeste Teil der Steueranordnung dargestellt, der in unmittelbarer Nachbarschaft, also in oder an der Verkehrssignalanlage, die mit dem Verkehrssignal 42 in Fig. 2 symbolisch dargestellt ist, angebracht ist. Ortsfest ist eine Empfängereinheit 44 vorgesehen, die an eine Antenne 46 angeschlossen ist und die Signale der Antenne 18 empfängt. Die Empfängereinheit ist an eine Vergleichereinheit 48 angeschlossen, und entweder in der Empfängereinheit 44 oder in der Vergleichereinheit 48 erfolgt bei Bedarf eine Analog/Digital-Wandlung, wenn die Ortsdatenmuster in analoger Form übermittelt worden sind. Die Vergleichereinheit 48 weist einen zweiten Eingangsanschluß auf, der mit einem elektrisch löschbaren Festwertspeicher EEPROM 50 verbunden ist. Das EEPROM 50 enthält sämtliche möglichen Datenmuster, die eine Annäherung eines Einsatzfahrzeugs in einer der meist vier möglichen Annäherungsrichtungen wiedergeben, wobei es sich versteht, daß bewußt eine gewisse Toleranz eingebaut ist.

[0027] Der Ausgang der Vergleichereinheit 48 gibt nun ein den Sonderzustand auslösendes Signal dann und nur dann ab, wenn das Ortsdatenmuster einem Ortsdatenmuster in dem EEPROM 50 entspricht, das auf eine Annäherung des Einsatzfahrzeugs hinweist. Lediglich in diesem Falle wird in die zyklisch verlaufende Lichtzeichenabfolge des Verkehrssignals 42 eingegriffen und es wird über eine Ampelansteuerungseinheit 52 weich der Sonderzustand eingeleitet. Zugleich wird über den Rückmeldekanal 38 ein Bestätigungssignal abgesetzt, das anzeigt, daß der Sonderzustand eingeleitet wird. Hierzu weist der Rückmeldekanal 38 im ortsfesten Bereich einen Rückmeldesender 54 auf, der ebenfalls an die Antenne 46 angeschlossen ist und über diese mit dem Rückmeldeempfänger 40 in Verbindung steht. Die Vergleichereinheit 48, die Ampelansteuerungseinheit 52 und der Festwertspeicher 50 sind Teil eines Ampelrechners 53.

[0028] Es versteht sich, daß der Rückmeldekanal für den Betrieb der Anlage nicht unbedingt erforderlich ist. Beispielsweise muß die Anzeigeeinheit 28 nicht stets die zutreffende "Landkarte" der Umgebung abbilden können. Auch wenn die Umgebung also nicht einprogrammiert ist, lassen sich stets über die Anzeigeeinheit 28 die aktuellen Koordinaten einblenden, so daß die Gefahr des Verfahrens für das Einsatzfahrzeug auch in unbekannter Gegend stark reduziert ist. Bei entsprechend ausgerüsteten Verkehrssignalanlagen können so Einsatzfahrzeuge zwischen unterschiedlichen Städten beliebig ausgetauscht werden, so daß insofern Kompatibilität besteht.

[0029] Es ist auch möglich, neben der Rückmeldung über den Rückmeldekanal 38 mit den Daten der ortsfesten Empfängereinheit dem Fahrzeug auch kurzzeitig den Standort anderer Fahrzeuge zu übermitteln, so daß beispielsweise bei Kolonnenfahrt das erste oder Führungsfahrzeug stets darüber Kenntnis hat, daß alle Fahrzeuge in der Kolonne zusammengeblieben sind.

Ansprüche

1. Steueranordnung für Verkehrssignale, wie Ampeln, mit einer ortsfesten Empfängereinheit für die Auslösung eines Sonderzustandes des Verkehrssignals bei Annäherung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Einsatzfahrzeugs, das eine Sendereinheit für Ortsdaten aufweist, mit welcher der Empfängereinheit Signale übermittelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug einen Empfänger (12) für Ortsdaten, insbesondere einen GPS-Empfänger, aufweist, der mit der Sendereinheit (10) zur seriellen Übermittlung von Ortsdaten an diese unter Bildung eines Ortsdatenmusters verbunden ist, und daß die ortsfeste Empfängereinheit (44) über eine Vergleichereinheit (48) mit dem Verkehrssignal verbunden ist, die den Sonderzustand in Abhängigkeit von dem empfangenen Ortsdatenmuster, das annäherungsrichtungsabhängig ist, einschaltet.

2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Empfänger (12) und Sendereinheit (10) im Fahrzeug ein Speicher (16) für Ortsdatenmuster geschaltet ist, der insbesondere nach dem FIFO-Prinzip arbeitet.

3. Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichereinheit (48) Teil eines Ampelrechners (53) ist, der einen Festwertspeicher (50), der insbesondere elektrisch löschbar ist, aufweist, in welchem die den unterschiedlichen möglichen Ortsdatenmustern bei den unterschiedlichen Annäherungsrichtungen an das Verkehrssignal (42) abgelegt sind.

4. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichereinheit (48) oder der Ampelrechner (53) das Verkehrssignal (42) in der Richtung auf "Grün" schaltet, die der Annäherungsrichtung entspricht, und insbesondere alle weiteren möglichen Annäherungsrichtungen auf "Rot" schaltet.

5. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (12) für Ortsdaten kontinuierlich arbeitet und fortlaufend Ortsdatenmuster von der Sendereinheit (10) ausgesendet werden, während das Einsatzfahrzeug im Einsatz ist, wobei die Sendereinheit (10) eine begrenzte Reichweite von etwa 2 km aufweist.

6. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Empfängereinheit (44) einen Rückmeldesender (54) und die mobile Sendereinheit (10) einen Rückmeldeempfänger (40) aufweist, mit welchem der Empfang von Signalen des Rückmeldesenders (54) durch eine Antenne (18) der Sendereinheit (10) übermittelbar ist.

7. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (12) und die Sendereinheit (10) mit einem Bordrechner (24) verbunden sind, der das Ortsdatenmuster abspeichert und für die Übermittlung an die Sendereinheit (10) aufbereitet, wobei der Bordrechner (24) insbesondere mit dem Rückmeldeempfänger (40) verbunden ist und auf einer Anzeigeeinheit (28) das durch die Sendereinheit (10) aktivierte Verkehrssignal (42) anzeigt.

8. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bordrechner (24) mit einer Anzeigeeinheit (28) vorgesehen ist, mit welcher eine vorgeschlagene Route sowie der eigene Standort, der Zielort sowie die auf dem Weg befindlichen Verkehrssignale anzeigbar sind.

9. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Rückmeldesender (54) bei der Empfängereinheit (44) und Rückmeldeempfänger (40) bei der Sendereinheit (10) bestehender Rückmeldekanal (38) dem Fahrzeug Signale von der ortsfesten Empfängereinheit (44) anzeigt.

10. Steueranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erfassung und Abspeicherung von Ortsdatenmustern zusätzlich der Empfangszeitpunkt und/oder die Zeitdifferenz zwischen den empfangenen Ortsdaten abspeicherbar ist und von dem Ampelrechner (53) als Geschwindigkeitsinformation aufbereitbar ist.

Zeichnung