Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Information über Verkehrsstörungen mit Mitteln zum Empfang von mit Sensoren aufgenommenen Verkehrsdaten sowie ein Verfahren zur Information über Verkehrsstörungen.
Zur Information von Autofahrern sind bereits seit längerer Zeit gesprochene Verkehrsdurchsagen bekannt. Diese sind mit verschiedenen Nachteilen behaftet, beispielsweise mit Verzögerungen und Ungenauigkeiten, die durch die manuelle und damit auch subjektive Aufnahme und Weitergabe der Informationen verbunden sind. So kommt es beispielsweise vor, daß ein Autofahrer in einen Stau gerät, der (noch) nicht angesagt wurde, oder daß er trotz Stauwarnung die betreffende Straße bei seinem Eintreffen an der bezeichneten Stelle realtiv störungsfrei befahren kann.
Eine genauere Erfassung sowie eine schnellere Übermittlung ist mit Hilfe des in den letzten Jahren bekanntgewordenen Systems zur Übermittlung digital codierter Verkehrsmeldungen möglich geworden. Der Aufbau und die Codierung dieser Verkehrsmeldungen und die Ortsliste sind in CEN pr ENV/278/7/1/0012 und pr ENV/278/7/3/0004 festgelegt, der auf dem Normvorschlag ALERT C, Juni 1996, herausgegeben vom RDS ATT ALERT Consortium, basiert. Die wesentlichen Elemente einer Verkehrsmeldung sind dabei der Ort des Geschehens (Location) und das Ereignis (Event). Diese Angaben sind katalogisiert, das heißt, daß jedem verkehrsrelevanten Ort und jedem verkehrsrelevanten Ereignis ein eindeutiger Code zugewiesen ist. Die Verkettung der Orte in der Ortstabelle entlang existierender Straßen gibt den Verlauf wieder. Außer den üblichen Einrichtungen eines Empfangsgerätes mit einem RDS-Decoder sind zur Nutzung des Verkehrsmeldungskanals TMC (Traffic Message Channel) Einrichtungen zur Decodierung, zur Speicherung, zur Weiterverarbeitung und zur Ausgabe der Verkehrsmeldungen erforderlich.
Digital codierte Verkehrsmeldungen - im folgenden auch TMC-Meldungen genannt - können mit dem Radio-Daten-System (RDS) übertragen werden, das eine zusätzliche und unhörbare Übermittlung von digitalen Daten parallel zu Rundfunkprogrammen in einem Datenkanal ermöglicht. Spezifikationen des Radio-Daten-Systems für UKW-Hörfunk sind unter anderem in der Druckschrift Tech. 3244 - E, März 1984 der europäischen Runfunk-Union (EBU) festgelegt. Rundfunkempfänger mit geeigneten RDS-Decodern können übermittelte Daten zusätzlich zum Audioempfang mit dem selben Empfangsteil aufnehmen und decodieren.
Digital codierte Verkehrsmeldungen können auch auf andere Weise als über Rundfunksender und Radiodatensignale übertragen werden. So ist beispielsweise eine Übertragung der digital codierten Verkehrsmeldungen über Mobilfunknetze möglich. So können beim GSM (Global System for Mobile Communication) parallel zur Sprache Kurznachrichten (Short Messages) übertragen werden, welche auch digital codierte Verkehrsmeldungen enthalten können.
Diese bekannten Systeme dienen in erster Linie zur Übertragung von Verkehrsmeldungen, jedoch sind Meldungen mit anderem Inhalt nicht ausgeschlossen, beispielsweise allgemeine Gefahrenwarnungen. Durch die digitale Codierung ist eine Verarbeitung der empfangenen Daten vor der Ausgabe möglich, beispielsweise eine Selektion nach Gebieten oder Straßen.
Auch bei einem solchen System, dessen Eingangsdaten im wesentlichen von Sensoren erzeugt werden, sind Fehleinschätzungen der ausgegebenen Informationen nicht auszuschließen. So lassen die bei den bekannten Systemen ausgegebenen Informationen nur begrenzt Rückschlüsse auf die trotz Verkehrsstörung mögliche Geschwindigkeit oder auf die Dauer einer Verkehrsstörung zu.
Aus der DE 31 28 578 A1 ist ein Verfahren zur automatischen Staudetektion und Stauprognose für den Straßenverkehr bekannt geworden. Hierzu wird vorgeschlagen, die Form der Geschwindigkeitsverteilung der Fahrzeuge mit einer Referenzkurve zu vergleichen. Unabhängig von exogenen Einflüssen besteht Staugefahr dann, wenn die Geschwindigkeitsverteilung von der Referenzkurve in wesentlichen Punkten abweicht. Diese Information wird dazu genutzt, um beispielsweise über straßenseitige Kommunikationsmittel, wie Warnschilder, auf die Staugefahr hinzuweisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, dem Autofahrer nicht nur statische Informationen zugänglich zu machen, sondern Informationen, die Schlüsse auf die tatsächliche Verkehrsbehinderung zulassen, beispielsweise die zeitliche Entwicklung einer Verkehrsstörung oder die trotz Verkehrsstörung erzielbare Durchschnittsgeschwindigkeit auf dem betroffenen Streckenabschnitt.
Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung dadurch gelöst, daß Mittel zur Berechnung von auszugebenden Daten, welche die Auswirkung der Verkehrsstörung beschreiben, aus den empfangenen Verkehrsdaten mit Hilfe eines für den jeweiligen Streckenabschnitt gültigen Fluß-Dichte-Diagramms vorgesehen sind.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann in oder im Zusammenhang mit einem Endgerät, beispielsweise einem Autoradio oder einem Mobilfunkgerät, oder in einer zentralen Einrichtung angeordnet sein. Das zur Berechnung verwendete Fluß-Dichte-Diagramm wird häufig auch als Fundamentaldiagramm des Straßenverkehrs bezeichnet und ist beispielsweise in "Wie sich ein Verkehrsstau entwickelt", Spektrum der Wissenschaft, 11/89, S. 182 beschrieben. Es stellt den Zusammenhang des Verkehrsflusses q - häufig auch Verkehrsstärke genannt - und der Verkehrsdichte k dar. Um mit Hilfe des Fluß-Dichte-Diagramms die auszugebenden Daten zu berechnen, können verschiedene Größen als Eingangsdaten verwendet werden, was jeweils von den zur Verfügung stehenden Sensoren und den Gegegbenheiten im Einzelfall abhängt. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die empfangenen Verkehrsdaten die jeweils gemessene Verkehrsdichte, eine Kennung des betroffenen Streckenabschnitts und die jeweils gemessene Ausdehnung der Verkehrsstörung beschreiben.
Diese Ausführungsform kann ferner derart ausgebildet sein, daß die empfangenen Verkehrsdaten ferner das jeweils für den Streckenabschnitt gültige Fluß-Dichte-Diagramm beschreiben. Dies hat den Vorteil, daß ein zentraler Verkehrsrechner das bei der Berechnung zu berücksichtigende Fluß-Dichte-Diagramm an den jeweils aktuellen Straßenzustand (beispielsweise einspurige Befahrbarkeit einer Autobahn) anpassen kann. Da das Fluß-Dichte-Diagramm eine Parabel ist, welche durch den Koordinatennullpunkt geht, genügt eine Beschreibung durch zwei Größen, beispielsweise durch die Koordinaten des Maximums.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß die empfangenen Verkehrsdaten erweiterte TMC-Meldungen sind. Dadurch können die bestehenden Einrichtungen des TMC-Systems weitgehend benutzt werden. Ferner ist eine Störung von existierenden TMC-Empfängern auszuschließen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß die auszugebenden Daten die mittlere Geschwindigkeit und/oder die Fahrzeit auf einem bekannten Streckenabschnitt beschreiben. Zusätzlich oder alternativ kann gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen sein, daß die auszugebenden Daten die Änderung der Länge der Verkehrsstörung beschreiben.
Damit ist ein Autofahrer wesentlich besser als mit den bekannten Informationssystemen in der Lage, auf Verkehrsstörungen zu reagieren, beispielsweise zu entscheiden, an welcher Autobahnabfahrt eine Alternativroute zu wählen ist.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß in einem Speicher Daten zur Beschreibung der Fluß-Dichte-Diagramme von Streckenabschnitten abgelegt sind. Damit ist für diejenigen Streckenabschnitte, für welche keine zeitweiligen Veränderungen vorliegen, eine Übertragung der das Fluß-Dichte-Diagramm beschreibenden Daten nicht erforderlich. Die Speicherung der Daten für die "normalen" Flußdiagramme kann in einfacher Weise im Zusammenhang mit den zur Decodierung von TMC-Meldungen ohnehin erforderlichen Ortstabellen erfolgen.
Zur weiteren Erleichterung der Planung und Durchführung von insbesondere längeren Autofahrten sind Programme zur Berechnung von Routenempfehlungen bekanntgeworden. Solche Programme sind beispielsweise für Personalcomputer auf dem Markt erhältlich oder in Navigationssysteme integriert. Der Benutzer gibt Start und Ziel, gegebenenfalls auch weitere Wegpunkte, ein und erhält dann entweder als Liste oder als Markierung auf einer Straßenkarte eine Routenempfehlung. Selbst wenn bei der Berechnung dieser Routenempfehlung der Straßenzustand und möglicherweise existierende Verkehrsstörungen berücksichtigt werden, kann eine ungünstige Routenberechnung dennoch erfolgen, wobei der Autofahrer eine Route angezeigt erhält, die sich erst bei einem nach längerer Zeit erreichten Wegpunkt wegen einer sich inzwischen stark vergrößerten Verkehrsstörung als falsch herausstellt.
Bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind daher ferner Mittel zur Berechnung von Routenempfehlungen vorgesehen, wobei die berechneten auszugebenden Daten berücksichtigt werden.
Bei dieser Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß die Einrichtung und die Mittel zur Berechnung von Routenempfehlungen in einem Endgerät angeordnet sind, das die Verkehrsdaten von mindestens einer zentralen Einrichtung erhält. Dazu ist lediglich eine uni-direktionale Datenverbindung mit der zentralen Einrichtung zum Endgerät erforderlich, wie beispielsweise bei dem Radio-Daten-System oder im Broadcast-Kanal eines Mobilfunksystems. Alternativ kann bei dieser Weiterbildung vorgesehen sein, daß die Einrichtung und die Mittel zur Berechnung von Routenempfehlungen in einer zentralen Einrichtung angeordnet sind, der von Endgeräten Daten zu einer jeweils gewünschten Fahrt zuführbar sind und von der die berechneten Routenempfehlungen zu den Endgeräten übertragbar sind. Diese Weiterbildung setzt eine bidirektionale Datenverbindung voraus, wie sie beispielsweise von Mobilfunksystemen zur Verfügung gestellt werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Information über Verkehrsstörungen, wobei Verkehrsdaten mit Hilfe von Sensoren aufgenommen werden, dadurch gelöst, daß aus den aufgenommenen Verkehrsdaten mit Hilfe eines für den jeweiligen Streckenabschnitt gültigen Fluß-Dichte-Diagramms auszugebende Daten berechnet werden, welche die Auswirkung der Verkehrsstörung beschreiben.
Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zur Übertragung von Informationen über Verkehrsstörungen, wobei Verkehrsdaten mit Hilfe von Sensoren aufgenommen werden, bei dem vorgesehen ist, daß die aufgenommenen Verkehrsdaten an Empfänger übertragen werden und dort mit Hilfe eines für den jeweiligen Streckenabschnitt gültigen Fluß-Dichte-Diagramms aus den übertragenen Verkehrsdaten auszugebende Daten berechnet werden, welche die Auswirkung der Verkehrsstörung beschreiben.
Durch die in weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Verfahren möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Ausführungsbeispiel sowie Teile davon sind zwar als Blockschaltbilder dargestellt. Dieses bedeutet jedoch nicht, daß die erfindungsgemäße Einrichtung auf eine Realisierung mit Hilfe von einzelnen den Blöcken entsprechenden Schaltungen beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist vielmehr in besonders vorteilhafter Weise mit Hilfe von hochintegrierten Schaltungen realisierbar. Dabei können digitale Signalprozessoren eingesetzt werden, welche bei geeigneter Programmierung die in den Blockschaltbildern dargestellten Verarbeitungsschritte durchführen. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann zusammen mit weiteren Schaltungsanordnungen innerhalb einer integrierten Schaltung wesentliche Teile eines Endgerätes, beispielsweise eines Rundfunkempfängers, bilden.
In einem Empfänger 1 werden Rundfunksignale, die RDS-Signale enthalten, empfangen, wobei auch die Demodulation, Fehlerkorrektur und Decodierung der RDS-Signale und eine anschließende Decodierung der TMC-Meldungen erfolgt. Außerdem befindet sich im Empfänger 1 eine Einrichtung zur Selektion der TMC-Meldungen nach vom Benutzer einstellbaren Selektionskriterien, beispielsweise nach einzelnen Straßen und Gebieten. Die dann verbleibenden TMC-Meldungen werden einem Selektionsfilter 2 zugeführt, das mit Speichern 3 bis 5, 15 verbunden ist für den Ort LOC, das Ausmaß EXT, die Kennwerte kmax, qmax des Fluß-Dichte-Diagramms, die jeweils mit der TMC-Meldung übertragene aktuelle Verkehrsdichte k und die ebenfalls übertragene Ausdehnung 1 der Verkehrsstörung. Diese Angaben können für mehrere TMC-Meldungen gespeichert werden.
Bei 7 werden aus der Ortsliste 6 der zu dem jeweiligen Ort (= Streckenabschnitt) abgespeicherte FDD-Kennwert kmax, qmax und die Streckenlänge 1s ausgelesen. Die Streckenlänge wird in einem Speicher 8 zwischengespeichert, während bei 14 eine Berechnung des FDD-Kennwertes für den Fall, daß zu dem Streckenabschnitt mehrere FDD-Kennwerte in der Ortsliste abgelegt sind, erfolgt. Dies kann der Fall sein, wenn beispielsweise ein Streckenabschnitt teils vier, teils sechs Fahrstreifen aufweist. Diese Berechnung kann als Minimumbildung (schlechtester Wert) oder als Mittelwertbildung erfolgen.
Der somit errechnete FDD-Kennwert wird bei 9 zwischengespeichert. Bei 10 erfolgt eine Selektion zwischen dem bei 4 und dem bei 9 zwischengespeicherten FDD-Kennwert. Dabei hat der übertragene und bei 4 zwischengespeicherte FDD-Kennwert Vorrang, so daß der aus der Ortsliste 6 ausgelesene Kennwert nur verwendet wird, wenn kein FDD-Kennwert übertragen wurde. Diese Auswahl kann auch bei 7 getroffen werden, was durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Das Ergebnis der Selektion bei 10 sowie die zwischengespeicherte Verkehrsdichte k und die Ausdehnung 1 werden bei 11 ausgewertet.
Im einzelnen kann die Auswertung mit Hilfe des ebenfalls bei 11 berechneten Fluß-Dichte-Diagramms, wie im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 beschrieben, erfolgen. Die auszugebenden Daten werden dann mit Hilfe einer Ausgabevorrichtung (wie z.B. Display) 12 sichtbar gemacht und/oder können z.B. über Sprachausgabe zur Verfügung gestellt werden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils ein Fluß-Dichte-Diagramm, das den Zusammenhang zwischen Verkehrsfluß q und Verkehrsdichte k darstellt. Dabei wird der Verkehrsfluß in Autos pro Zeiteinheit gemessen, während die Verkehrsdichte k Autos pro Streckeneinheit bedeutet. Das Fluß-Dichte-Diagramm stellt etwa eine Parabel dar, die vom Koordinatenursprung ausgehend bei kmax und qmax ihr Maximum erreicht und dann wieder bis k=2·kmax und q=0 abfällt. In den Figuren 2 und 3 sind jeweils drei Punkte A, B, C hervorgehoben für eine geringe Verkehrsdichte k1, eine mittlere Verkehrsdichte k2 und eine hohe Verkehrsdichte k3.
Die Steigung der in Fig. 2 gestrichelt dargestellten Geraden ergibt die Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrzeuge. Bei dem im Zusammnehang mit Fig. 1 erläuterten Ausführungsbeispiel wurden kmax und qmax für einen vorgegebenen Streckenabschnitt als FDD-Kennung übertragen, woraus die vollständige Kurve berechnet wird. Herrscht beispielsweise auf dem Streckenabschnitt eine Verkehrsdichte k2, die ebenfalls zum Endgerät übertragen wird, so kann der Verkehrsfluß berechnet werden. Durch Division des Verkehrsflusses durch die Verkehrsdichte wird dann die Steigung der Geraden durch den Punkt B und damit die Durchschnittsgeschwindigkeit berechnet. Da die Länge 1 der Verkehrsstörung ebenfalls übertragen wurde, kann daraus wiederum die Zeit zum Durchfahren des von der Verkehrsstörung betroffenen Teils des Streckenabschnitts berechnet und durch das Ausgabegerät 12 zur Verfügung gestellt werden. Es können auch andere Ergebnisse angezeigt werden, beispielsweise die Verzögerung gegenüber einer Fahrt mit etwa "normaler" Geschwindigkeit oder die Zeit für den gesamten Streckenabschnitt.
In Fig. 3 sind in den Punkten A, B, C Tangenten an das Fluß-Dichte-Diagramm angelegt. Die Steigung dieser Tangenten ergibt die Geschwindigkeit von Dichtewellen und die Steigung einer Sekante, wie sie beispielsweise zwischen den Punkten A und B eingezeichnet ist, die Geschwindigkeit von Schockwellen. Dichtewellen setzen sich bei positiver Steigung der Tangenten in Fahrtrichtung, bei negativer Steigung entgegen der Fahrtrichtung fort, letztere beeinflussen also den nachfolgenden Verkehr. Dadurch kann berechnet werden, ob eine Verkehrsstörung in einer vorgegebenen Zeit eine Anschlußstelle einer Autobahn in Fahrtrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung erreicht hat.
Danach kann beispielsweise ein Autofahrer entscheiden oder ein Endgerät empfehlen, welche Anschlußstelle er zum Verlassen oder zum Auffahren benutzt.
Fig. 4 zeigt eine Einrichtung, die vorzugsweise ebenfalls in einem Endgerät angeordnet und durch eine Einrichtung 16 zur Berechnung von Routenempfehlungen ergänzt ist. Zu dieser gehört ein Speicher 17 mit einer sogenannten digitalen Straßenkarte, die gegebenenfalls auch mit der Ortsliste 6 kombiniert sein kann. Mit Hilfe einer Tastatur 18 kann der Benutzer Start, Ziel und gegebenenfalls dazwischenliegende Wegpunkte, die auf der Fahrt passiert werden sollen, eingeben. Von der Einrichtung 16 ist die in dem Empfänger 1 durchgeführte Selektion der TMC-Meldungen derart steuerbar, daß alle TMC-Meldungen, die möglicherweise die Berechnung der Routenempfehlung beeinflussen, selektiert werden. Für alle diese TMC-Meldungen werden die relevanten Daten in den Speichern 3 bis 5 und 15 abgelegt.
Die jeweils zu einem Streckenabschnitt gehörenden Daten sind von der Einrichtung 16 aus den Speichern abrufbar, worauf das Ergebnis der Auswertung bei 11 der Einrichtung 16 zugeführt werden kann. Damit können bei der an sich bekannten Routenberechnung Verkehrsstörungen und ihre Auswirkungen berücksichtigt werden. So kann beispielsweise berechnet werden, ob eine Verkehrsstörung auf einem an sich durch die Routenberechnung empfohlenen und vom Fahrzeug später zu erreichenden Streckenabschnitt eine starke Beeinträchtigung darstellt, so daß gegebenenfalls von vornherein eine andere Route empfohlen wird.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung, die in einer Zentraleinheit, beispielsweise in einem zentralen Verkehrsrechner, angeordnet ist und in ihren wichtigsten Komponenten der Einrichtung nach Fig. 4 entspricht.
Meldungen zu einzelnen Streckenabschnitten, die im wesentlichen die gleichen Angaben wie bei den bereits erläuterten Ausführungsbeispielen enthalten, werden über ein Kommunikationsnetz 21, beispielsweise ISDN, von einer Vielzahl in Fig. 5 lediglich angedeuteten Sensoren 22 zugeführt. In den Speichern 3 bis 5 und 15 werden die jeweils vorliegenden Daten für alle Streckenabschnitte eines Straßennetzes gespeichert, so daß die Einrichtung 16 in der Lage ist, alle gemeldeten Verkehrsstörungen bei der Berechnung beliebiger Routenempfehlungen zu berücksichtigen.
Anforderungen zur Berechnung einer Routenempfehlung und die berechneten Routenempfehlungen werden bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 über ein Mobilfunknetz 23 zu Endgeräten 24 übertragen. Die Tastatur 18 und die Anzeigevorrichtung 12 können für Überwachungs- und Wartungsaufgaben benutzt werden.