Verfahren zur Verkehrslagebestimmung für ein Verkehrsnetz

Abstract

 

1. Verfahren zur Verkehrslagebestimmung auf Basis von Meldefahrzeugdaten für ein Verkehrsnetz mit verkehrsgeregelten Netzknoten.

2.1. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Verkehrslage auf der Basis von Verkehrsdaten, die durch sich im Verkehr mitbewegende Meldefahrzeuge gewonnen werden, für ein Verkehrsnetz mit verkehrsgeregelten Netzknoten und diese verbindenden Streckenkanten.

2.2. Erfindungsgemäß werden für die Reisezeiten auf den Streckenkanten indikative Verkehrsdaten durch sich im Verkehr mitbewegende Meldefahrzeuge gewonnnen, daraus die Reisezeiten streckenkantenspezifisch ermittelt und anhand dieser die mittlere Warteschlangen-Fahrzeuganzahl, die mittlere Fahrzeuganzahl, die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit außerhalb der Warteschlange, die mittlere Wartezeit in der Warteschlange und/oder die mittlere Fahrzeugdichte außerhalb der Warteschlange für die jeweilige Streckenkante bestimmt.

2.3. Verwendung zur FCD-gestützten Rekonstruktion der aktuellen Verkehrslage und für darauf aufbauende Verkehrsprognosen, insbesondere für Straßenverkehrsnetze von Ballungsräumen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verkehrslagebestimmung auf der Basis von Verkehrsdaten, die durch sich im Verkehr mitbewegende Meldefahrzeuge gewonnen werden, für ein Verkehrsnetz mit verkehrsgeregelten Netzknoten und diese verbindenden Streckenkanten.

[0002] Verfahren zur Bestimmung der aktuellen wie auch der zukünftig zu erwartenden Verkehrslage sind vor allem für Straßenverkehrsnetze in vielerlei Ausprägungen bekannt und gewinnen aufgrund des ständig wachsenden Verkehrsaufkommens zunehmend an Bedeutung. Gebräuchliche Verkehrsprognosemethoden lassen sich grob in zwei Typen unterteilen, nämlich historische Ganglinienprognosen und dynamische Verkehrsprognosen. Erstere basieren auf zuvor gewonnenen Verkehrslagedaten, aus denen ein Archiv sogenannter Ganglinien angelegt wird, anhand derer dann aus aktuellen Verkehrslagedaten durch einen sogenannten Matching-Prozess, bei dem eine am besten passende Ganglinie ausgewählt wird, auf die zukünftige Verkehrslageentwicklung geschlossen wird. Die dynamische Verkehrsprognose basiert auf einer Erkennung verkehrlicher Objekte bzw. Verkehrszustände, wie freier Verkehr, synchronisierter Verkehr und Stau, aus aktuellen Verkehrsmessungen und auf der dynamischen Verfolgung dieser individualisierten Verkehrszustände. Es können auch beide Prognosemethoden kombiniert zur Anwendung kommen. Derartige historische und dynamische Verkehrsprognosen sind z.B. in der Patentschrift DE 195 26 148 C2, den Offenlegungsschriften DE 196 47 127 A1 und DE 197 53 034 A1 sowie der älteren deutschen Patentanmeldung 198 35 979.9 beschrieben. Eine notwendige Voraussetzung eines jeden Verkehrsprognoseverfahrens ist die Bestimmung der aktuellen Verkehrslage zum Prognosezeitpunkt und gegebenenfalls zu früheren Zeitpunkten.

[0003] Die meisten gebräuchlichen Verfahren zur Verkehrslagestimmung sind auf Verkehrsnetze abgestellt, bei denen die Dynamik des Verkehrsablaufs im wesentlichen durch die Verkehrsverhältnisse auf den verschiedenen Streckenkanten, d.h. den Wegeverbindungen zwischen je zwei Netzknoten, selbst bestimmt ist, d.h. durch die Dynamik der verschiedenen identifizierbaren verkehrlichen Objekte und Phasenübergänge zwischen denselben. Solche Verhältnisse sind beispielsweise für Schnellstraßen gegeben.

[0004] Hingegen gelten in Verkehrsnetzen von Ballungsräumen andere Verhältnisse. Dort ist der Verkehrsablauf meist durch die Verkehrsregelungsmaßnahmen an den Netzknoten, z.B. in Form von Lichtsignalanlagen an Kreuzungen, bestimmt und kaum durch die verkehrsdynamischen Effekte auf den häufig relativ kurzen Streckenkanten zwischen den Knoten. Es ist bekannt, dass in diesen Fällen eine Warteschlangentheorie angewendet werden kann, bei der die Länge der Warteschlange vor dem jeweiligen verkehrsgeregelten Netzknoten, die Dauern von Freiphasen, während denen der Verkehr am betreffenden Netzknoten freigegeben ist, und von Unterbrechungsphasen, während denen der Verkehr am Netzknoten angehalten wird, die Geschwindigkeit der Fahrzeuge außerhalb der typischen Warteschlangen vor den Netzknoten, die Zuflüsse zur Warteschlange und die Länge der Streckenkanten für die Verkehrsdynamik von Bedeutung sind, siehe z.B. die Veröffentlichungen S. Miyata et al., "STREAM", Proc. of the 2nd Word Congress on Intelligent Transport Systems, Yokohama, Band 1, Seite 289, 1995 sowie B. Ran und D. Boyce, "Modeling Dynamic Transportation Networks", Springer-Verlag, Berlin, 1996.

[0005] In der nicht vorveröffentlichten, älteren deutschen Patentanmeldung 199 40 957.9 ist ein Verkehrsprognoseverfahren beschrieben, das sich speziell für Ballungsraum-Verkehrsnetze eignet. Dieses Verkehrsprognoseverfahren baut auf einer Erfassung von aktuellen, durch die Frei- und Unterbrechungsphasen der verkehrsgeregelten Netzknoten zeitdiskretisierten Verkehrszustandsparametern auf, wie dem aktuellen Fahrzeugabfluß aus einer Warteschlange, dem aktuellen Fahrzeugzufluß in die Warteschlange und die aktuelle Anzahl von Fahrzeugen in der Warteschlange. Aus den aktuellen, zeitdiskretisierten Verkehrszustandsparametern werden effektive kontinuierliche Verkehrzustandsparameter bestimmt, darunter mindestens ein effektiver kontinuierlicher Fahrzeugabfluß aus einer Warteschlange und/oder ein effektiver kontinuierlicher Fahrzeugzufluß in die Warteschlange, anhand derer ein oder mehrere Verkehrsparameter auf der Basis einer dynamischen makroskopischen Modellierung des Verkehrs prognostiziert werden, z.B. die zu einem Prognosezeitpunkt zu erwartende Reisezeit für eine bestimmte Fahrtstrecke und/oder die zu erwartende Verkehrslage wenigstens hinsichtlich der Anzahl von in Warteschlangen stehenden bzw. außerhalb davon fahrenden Fahrzeugen und/oder der voraussichtlichen Länge der jeweiligen Warteschlange. Der Inhalt dieser älteren Anmeldung wird vor allem auch hinsichtlich der dort zu findenden Erklärungen und Definitionen von auch vorliegend relevanten Begriffen und physikalischen Größen hierin in vollem Umfang durch Verweis aufgenommen.

[0006] In einer parallelen deutschen Patentanmeldung der Anmelderin (unsere Akte: P033150/DE/1) ist ein Verfahren zur Gewinnung von Verkehrsdaten durch sich im Verkehr mitbewegende Meldefahrzeuge, d.h. zur Gewinnung von sogenannten FCD (floating car data), beschrieben, das sich ebenfalls speziell für Verkehrsnetze von Ballungsräumen eignet, d.h. für Verkehrsnetze, bei denen der Verkehr durch die Verkehrsregelungsmaßnahmen an den Netzknoten dominiert wird. Dieses Verfahren beinhaltet eine spezielle Gewinnung von FCD, d.h. von dynamischen Einzel- bzw. Meldefahrzeugdaten, die Zeitstempelinformationen beinhalten, welche jeweils einen Meldezeitpunkt bezeichnen, der nicht früher als der Zeitpunkt des Verlassens einer betreffenden Streckenkante und nicht später als der Zeitpunkt liegt, zu dem das Meldefahrzeug einen Abschnitt einer danach befahrenen Streckenkante vor einem nächsten berücksichtigten Netzknoten erreicht. Aus diesen Zeitstempelinformationen können die Fahrtrouten der Melde- bzw. FCD-Fahrzeuge verfolgt und die zu erwartenden Reisezeiten für die jeweilige Streckenkante ermittelt werden, gegebenenfalls individuell für jede von mehreren Richtungsspurmengen derselben. Der Begriff "Richtungsspurmenge" bezeichnet hierbei die Menge der verschiedenen Richtungsspuren einer Streckenkante, die jeweils eine oder mehrere Fahrspuren umfassen können und dadurch definiert sind, dass die eine oder mehreren Fahrspuren einer jeweiligen Richtungsspurmenge gleichberechtigt von den Fahrzeugen benutzt werden können, um den Netzknoten zur Weiterfahrt in einer oder mehreren zugeordneten Zielrichtungen zu passieren. Da für das vorliegende Verkehrslagebestimmungsverfahren dieses FCD-Verkehrsdatengewinnungsverfahren als eine bevorzugte Grundlage zur Bestimmung von Reisezeiten für jede jeweilige Streckenkante dienen kann, wie sie vorliegend benutzt werden, wird auch der Inhalt dieser älteren Anmeldung hierin in vollem Umfang durch Verweis aufgenommen.

[0007] Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, mit dem ein oder mehrere, für die Verkehrslage indikative Verkehrsparameter unter Verwendung von FCD-Informationen vergleichsweise gut bestimmt werden können, insbesondere auch für Verkehrsnetze von Ballungsräumen.

[0008] Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Verkehrslagebestimmungsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Gemäß diesem Verfahren werden durch sich im Verkehr mitbewegende Meldefahrzeuge für die Reisezeiten auf den Streckenkanten indikative Verkehrsdaten, d.h. zur Reisezeitermittlung geeignete FCD, gewonnen und anhand dieser Verkehrsdaten die Reisezeiten für die Streckenkanten ermittelt. Anhand der ermittelten streckenkantenspezifischen Reisezeiten werden dann ein oder mehrere Verkehrslageparameter bestimmt, und zwar die mittlere Anzahl von Fahrzeugen in einer Warteschlange einer jeweiligen Streckenkante vor einem verkehrsgeregelten Netzknoten, die mittlere Anzahl von Fahrzeugen insgesamt auf der Streckenkante, die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Streckenkante vor einer eventuellen Warteschlange, d.h. zwischen dem Anfang der Streckenkante bis zum stromaufwärtigen Warteschlangenende, die mittlere Wartezeit in der jeweiligen Warteschlange und/oder die mittlere Fahrzeugdichte auf der Streckenkante vor der Warteschlange.

[0009] Mit diesem Verfahren ist es möglich, auf der Grundlage geeignet gewonnener FCD die aktuelle Verkehrslage speziell auch für Verkehrsnetze in Ballungsräumen, bei denen die Verkehrsdynamik durch die Verkehrsregelungsmaßnahmen an den Netzknoten dominiert wird, ausreichend genau zu bestimmen, d.h. anhand der FCD zu rekonstruieren. Weitere erfasste Verkehrsdaten, z.B. von ortsfesten Detektoren, können zusätzlich berücksichtigt werden, dies ist jedoch nicht zwingend. Die solchermaßen bestimmte bzw. rekonstruierte aktuelle Verkehrslage kann dann wiederum als Grundlage zum Aufbau einer Ganglinien-Datenbank und weitergehend für ganglinienbasierte und/oder für dynamische Verkehrsprognosen dienen. Für solche Verkehrsprognosen über die zu erwartende Verkehrslage auf einem Ballungsraum-Verkehrsnetz ist die Kenntnis der zeitabhängigen Warteschlangenlängen an den verkehrsgeregelten Netzknoten und der zeitabhängigen Anzahl von Fahrzeugen auf der jeweiligen Streckenkante wichtig, die durch das erfindungsgemäße Verfahren gewonnen werden kann.

[0010] In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 werden die Reisezeiten und der oder die Verkehrslageparameter spezifisch für jede von gegebenenfalls mehreren Richtungsspurmengen einer jeweiligen Streckenkante separat ermittelt. Damit lässt sich die Genauigkeit der Verkehrslagebestimmung signifikant verbessern, da berücksichtigt wird, dass sich auf einer Streckenkante vor einem verkehrsgeregelten Netzknoten im allgemeinen unterschiedlich lange Warteschlangen für verschiedene Richtungsspurmengen bilden und/oder die Verkehrsregelung am Netzknoten meist ebenfalls richtungsspurmengenspezifisch ist, d.h. unterschiedliche Halte- und Durchlasszeiten, auch Frei- bzw. Unterbrechungsphasen genannt, für die verschiedenen Richtungsspurmengen beinhaltet.

[0011] Bei einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 werden die ermittelten aktuellen Verkehrsinformationen in Form des einen oder der mehreren, streckenkantenspezifisch und dabei bevorzugt speziell richtungsspurmengenspezifisch ermittelten Verkehrslageparameter für eine fortlaufende Erzeugung historischer Ganglinien bezüglich der mittleren Fahrzeuganzahl in der jeweiligen Warteschlange, der Warteschlangenlänge, der mittleren Wartezeit in der jeweiligen Warteschlange und/oder der mittleren Fahrzeuganzahl auf der jeweiligen Streckenkante genutzt.

[0012] In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 wird als ein weiterer, ermittelter Verkehrslageparameter die richtungsspurmengenspezifische Fahrzeugabbiegerate am jeweiligen Netzknoten berücksichtigt, d.h. es wird ermittelt, wie viele Fahrzeuge zum jeweiligen Zeitpunkt im Mittel von einer jeweiligen Richtungsspurmenge einer in einen zugehörigen Netzknoten einmündenden Streckenkante über den Netzknoten in eine jeweilige Richtungsspurmenge einer vom Netzknoten weiterführenden Streckenkante einfahren. Dies lässt sich durch geeignet erhobene FCD ermitteln, indem z.B. die aufgenommenen FCD eine Information über die am Netzknoten gewählte Fahrtrichtung bzw. Richtungsänderung enthalten.

[0013] In einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 5 ist eine unterscheidende Erkennung des Zustands der Untersättigung einerseits und der Übersättigung andererseits anhand eines geeigneten Reisezeitkriteriums vorgesehen, bei dem die ermittelte Reisezeit mit einem Schwellwert verglichen wird, der unter anderem von der Streckenkantenlänge, einer typischen freien Fahrzeuggeschwindigkeit auf derselben sowie der Halte- und der Durchlassdauer der Verkehrsregelung am Netzknoten abhängt.

[0014] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 ist eine Bestimmung von verfahrensgemäß berücksichtigten Verkehrsparametern nach unterschiedlichen Gleichungssystemen für die beiden Fälle der Untersättigung bzw. Übersättigung vorgesehen.

[0015] Ein nach Anspruch 7 weitergebildetes Verfahren erlaubt eine spezielle, vorteilhafte Bestimmung der Fahrzeuganzahl auf einer Streckenkante sowie des effektiven kontinuierlichen Fahrzeugzuflusses zur Streckenkante und auch zu einer Warteschlange derselben, wenn hierzu geeignete Verkehrsdaten von zwei oder mehr entsprechenden FCD-Fahrzeugen vorliegen, welche die betreffende Streckenkante in zeitlichem Abstand durchfahren.

[0016] Eine Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 8 ermöglicht die Erkennung des Zustands totaler Überfüllung einer Streckenkante, d.h. eines Zustands, bei der sich die Warteschlange über die gesamte Streckenkante und eventuell noch stromaufwärts weiter über den dortigen Netzknoten hinweg in andere Streckenkanten hinein erstreckt.

[0017] Ein nach Anspruch 9 weitergebildetes Verfahren berücksichtigt Zufluß- und Abflussquellen von Fahrzeugen, wie sie z.B. in Innenstadtbereichen von Parkhäusern und Parkplätzen gebildet werden.

[0018] Bei einem nach Anspruch 10 weitergebildeten Verfahren wird ein "ausgedünntes" Verkehrsnetz hinsichtlich der Verkehrslagebestimmung betrachtet, das nur einen Teil aller von den Fahrzeugen befahrbaren Streckenkanten eines Gesamtverkehrsnetzes enthält, z.B. nur Streckenkanten bestimmter Streckentypen, wie Hauptverkehrsstraßen. Die übrigen Streckenkanten werden als Zufluss- und Abflussquellen von Fahrzeugen behandelt.

[0019] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen veranschaulicht und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1

ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Verkehrslagebestimmung für ein Verkehrsnetz mit verkehrsgeregelten Netzknoten auf der Basis von FCD,

Fig. 2

eine idealisierte Darstellung eines Netzknotens zur Erläuterung der vorliegend verwendeten streckenbezogenen Begriffe und

Fig. 3

eine schematische Darstellung eines Verkehrsnetzbereichs mit zwei benachbarten Netzknoten zur Veranschaulichung einer vorteilhaften FCD-Gewinnung.

[0020] Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren in einer vorteilhaften Realisierung anhand des in Fig. 1 illustrierten Verfahrensablaufs im Detail erläutert. Das Verfahren eignet sich zur Bestimmung bzw. Rekonstruktion der Verkehrslage in einem Verkehrsnetz mit verkehrsgeregelten Netzknoten, insbesondere in einem Straßenverkehrsnetz eines Ballungsraums. Das berücksichtigte Verkehrsnetz kann einem gesamten Verkehrsnetz entsprechen, das alle von den zugehörigen Fahrzeugen befahrbaren Streckenkanten eines bestimmten Gebietes umfasst, oder in einer "ausgedünnten" Form nur einen Teil der Streckenkanten des Gesamtverkehrsnetzes enthalten, z.B. nur Straßen ab einer bestimmten Straßentyp-Mindestgröße, wie Hauptverkehrsstraßen. Das Verfahren beginnt mit der Gewinnung von Verkehrsdaten durch sich im Verkehr bewegende Meldefahrzeuge (Schritt 1), d.h. von FCD (floating car data). Bevorzugt erfolgt diese FCD-Gewinnung durch das in der oben erwähnten, parallelen deutschen Patentanmeldung (unsere Akte: P033150/DE/1) beschriebene Verfahren, worauf für weitere Details verwiesen werden kann. Die FCD können dabei über fahrzeugseitig fest installierte Endgeräte, aber auch z.B. über fahrzeugseitig mitgeführte Mobiltelefone aufgenommen bzw. weitergeleitet werden.

[0021] Zum besseren Verständnis dieses FCD-Gewinnungsverfahrens und auch der vorliegend verwendeten streckenbezogenen Begriffe ist in Fig. 2 ein idealisierter Netzknoten dargestellt, in den vier Streckenkanten j=1,...,4 einmünden und aus dem vier Streckenkanten i=1,...,4 ausmünden. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit ist angenommen, dass die einmündenden Streckenkanten j je zwei verschiedene Richtungsspurmengen k=1,2 und die ausmündenden Streckenkanten i ebenfalls zwei verschiedene Richtungsspurmengen m=1,2 aufweisen. Jede Richtungsspurmenge k, m kann aus einer oder mehreren Fahrspuren bestehen, die von Fahrzeugen gleichberechtigt verwendet werden können, um über den Netzknoten in einer oder mehreren bestimmten Richtungen weiterzufahren. So kann z.B. die eine Richtungsspurmenge einer einmündenden Streckenkante eine oder mehrere Fahrspuren umfassen, von denen aus über den Netzknoten geradeaus weitergefahren oder nach rechts abgebogen werden kann, während die andere Richtungsspurmenge eine oder mehrere Fahrspuren umfassen kann, auf denen nach links abgebogen werden kann.

[0022] Das besagte FCD-Gewinnungsverfahren gemäß der parallelen deutschen Patentanmeldung zeichnet sich dadurch aus, dass Datengewinnungsvorgänge wenigstens für sukzessiv befahrene Netzknoten jeweils nicht vor dem Verlassen einer in den jeweiligen Netzknoten einmündenden Streckenkante j ausgelöst werden und im jeweiligen Datengewinnungsvorgang als FCD eine Zeitstempelinformation gewonnen wird, die einen auf den betreffenden Netzknoten bezogenen Meldezeitpunkt angibt, der nicht früher als der Zeitpunkt des Verlassens der betreffenden Streckenkante j und nicht später als der Zeitpunkt liegt, zu dem das Meldefahrzeug einen Abschnitt einer danach befahrenen Streckenkante i vor einem nächsten berücksichtigten Netzknoten erreicht oder in eine Warteschlange der nächsten berücksichtigten Streckenkante i einfährt.

[0023] In einem Ballungsraum-Verkehrsnetz ist, wie gesagt, die Verkehrsdynamik bzw. das Verhalten von Verkehrsstörungen meist durch die Verkehrsregelung an den Netzknoten dominiert. Dabei bildet sich häufig eine Warteschlange am Ende einer in einen zugehörigen Netzknoten einmündenden Streckenkante. Fig. 3 zeigt schematisch eine beispielhafte Momentaufnahme aus dem Bereich eines Netzknotens K, in den unter anderem eine Streckenkante St einmündet, an deren Ende sich vor dem Netzknoten K eine Warteschlange W mit einer zugehörigen Anzahl N_q von Fahrzeugen gebildet hat. Das stromabwärtige Warteschlangenende liegt an einer Abschluß- bzw. Haltelinie An, welche die Grenzlinie der Streckenkante St an der Einmündung in den Netzknoten K darstellt. In die Warteschlange W fahren Fahrzeuge mit einem Verkehrsfluß q_in,q ein, und aus ihr fahren Fahrzeuge mit einem Verkehrsfluß q_out heraus und in den Netzknoten K hinein, um von dort in eine der ausmündenden Streckenkanten einzufahren. Beispielhaft sind drei FCD-Fahrzeuge FCD1, FCD2, FCD3 veranschaulicht, welche die Warteschlange W der betreffenden Streckenkante St verlassen haben und über den Netzknoten K in unterschiedliche Richtungen weiterfahren. Speziell fährt ein erstes FCD-Fahrzeug FCD1 geradeaus weiter, ein zweites FCD-Fahrzeug FCD2 ist nach rechts abgebogen, und ein drittes FCD-Fahrzeug FCD3 ist nach links abgebogen, wobei die entsprechenden Anfangsbzw. Grenzlinien En1, En2, En3 eingezeichnet sind, an denen die weiterführenden Streckenkanten beginnen.

[0024] Wie in der besagten parallelen deutschen Patentanmeldung eingehend beschrieben, eignen sich die solchermaßen gewonnenen, netzknotenbezogenen Meldezeitpunktinformationen enthaltenden FCD unter anderem besonders gut dafür, aus ihnen die aktuell zu erwartende Reisezeit t_tr^(j,k) für die jeweilige Streckenkante j getrennt nach deren Richtungsspurmengen k zu ermitteln. Dies ist dort näher dargelegt und bedarf daher hier keiner wiederholten Erläuterung. Die Ermittlung der Reisezeiten t_tr^(j,k) für die eine oder mehreren Richtungsspurmengen k der jeweiligen Streckenkante j ist der nächste Schritt (2) im Ablauf des vorliegenden Verfahrens und kann gemäß der in der parallelen deutschen Patentanmeldung beschriebenen Vorgehensweise erfolgen. Alternativ kann die Ermittlung dieser aktuell zu erwartenden Reisezeiten t_tr^(j,k) anhand von hierzu gewonnenen FCD auch mit einem beliebigen anderen, herkömmlichen Algorithmus erfolgen, falls und soweit dem Fachmann ein solcher bekannt ist. Mit anderen Worten ist das vorliegende Verfahren unabhängig von der Art und Weise, wie die Reisezeiten t_tr^(j,k) für die verschiedenen Streckenkanten j des Verkehrsnetzes anhand von aufgenommenen FCD ermittelt werden.

[0025] Die ermittelten aktuellen Reisezeiten t_tr^(j,k) für die Richtungsspurmengen k der Streckenkanten j des Verkehrsnetzes werden dann zur Feststellung verwendet, ob für die jeweilige Streckenkante j, gegebenenfalls unterschieden nach deren verschiedenen Richtungsspurmengen k, ein Zustand der Untersättigung oder Übersättigung vorliegt (Schritt 3). Der Zustand der Untersättigung ist hierbei dadurch definiert, dass die während einer Halte- bzw. Unterbrechungsphase, z.B. einer Rotphase einer Lichtsignalanlage, am Ende der Streckenkante entstehende Wartschlange durch die nachfolgende Durchlaß- bzw. Freiphase, z.B. die Grünphase einer Lichtsignalanlage, vollständig aufgelöst wird, was als ein zum Zustand freien Verkehrs auf Schnellstraßen analoges Verhalten angesehen werden kann. Der Zustand der Übersättigung ist dadurch definiert, dass die während einer Unterbrechungsphase entstehende Warteschlange durch die nachfolgende Freiphase nicht mehr vollständig aufgelöst wird, was als ein zum Zustand dichten Verkehrs auf Schnellstraßen analoges Verhalten angesehen werden kann. Je mehr Freiphasen ein Fahrzeug bis zur Passierung des vor ihm liegenden verkehrsgeregelten Netzknotens warten muß, desto mehr nimmt dieses Verhalten dichten Verkehrs in jeder jeweiligen Richtungsspurmenge der betreffenden Streckenkante des Ballungsraum-Verkehrsnetzes zu.

[0026] Für die Feststellung, ob Unter- oder Übersättigung vorliegt, wird die ermittelte Reisezeit t_tr^(j,k) mit einem Schwellwert t_s^(j,k) verglichen, der durch die Beziehung

definiert ist, wobei jeweils spezifisch für die Richtungsspurmenge k der Streckenkante j mit L die gesamte Streckenlänge, mit T_R die Dauer der Unterbrechungs- bzw. Rotphasen, mit T_G die Dauer der Frei- bzw. Grünphasen, mit T=T_G+T_R die zugehörige Verkehrsregelungs-Periodendauer und mit β eine geeignet vorgegebene Konstante bezeichnet ist und γ durch die Beziehung

definiert ist, wobei als Randbedingung γ^(j,k) in jedem Fall kleiner als eins gehalten wird und wiederum jeweils spezifisch für die Richtungsspurmenge k der Streckenkante j mit q_sat ein vorgegebener Sättigungsabfluss aus der Warteschlange, mit b ein mittlerer Fahrzeugabstand in Warteschlangen, d.h. eine mittlere Warteschlangen-Fahrzeugperiodizitätslänge, und mit n die Anzahl von Fahrspuren bezeichnet sind. Mit ρ ist die mittlere Fahrzeugdichte von außerhalb der Warteschlange, d.h. zwischen dem Streckenkantenanfang und dem Warteschlangenanfang, fahrenden Fahrzeugen und mit v_free(ρ) die von der Fahrzeugdichte ρ abhängige, mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit außerhalb der Warteschlange bezeichnet. Die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit v_free außerhalb der Warteschlange kann in vielen Fällen durch eine Konstante v_eff approximiert werden, die einem typischen, dichteunabhängig vorgegebenen Wert von v_free entspricht. Die Konstante β ist größer gleich null und kleiner als eins und liegt meist auf oder in der Nähe des Wertes 0,5. Die Größen q_sat, T_G, T_R und damit T sind vorgegebene Kenngrößen bzw. Funktionen der anderen verkehrslageindikativen Größen. Des weiteren sind alle vorliegend erwähnten verkehrsbezogenen Größen meist von der Zeit abhängige Funktionen, wie sich dies für den Fachmann versteht und was daher bei den Größenbezeichnungen der Übersichtlichkeit halber ebenfalls nicht explizit angegeben ist.

[0027] Die Parameter b und q_sat hängen dabei im Anwendungsfall des Straßenverkehrs vom Fahrzeugtyp ab, insbesondere von den relativen Anteilen von im Mittel unterschiedlichen langen Fahrzeugen, wie Personenkraftwagen und Lastkraftwagen. In diesem Fall ergeben sich die Parameter b und q_sat jeweils als Summe der entsprechenden relativen Beiträge der verschiedenen Typen, die sich ihrerseits jeweils als Produkt des relativen Anteils des betreffenden Typs an der gesamten Fahrzeuganzahl multipliziert mit dem zugehörigen typspezifischen mittleren Fahrzeugabstand bzw. Sättigungsabfluss ergeben. Soweit in der obigen Gleichung (2) und in nachstehenden Gleichungen die Parameter b und q_sat in Form von deren Produkt q_sat·b eingehen, sei erwähnt, dass dieses Produkt q_sat·b für jede Richtungsspurmenge selbst bei Vorhandensein unterschiedlich langer Fahrzeuge unabhängig von deren relativen Anteilen dann annähernd konstant bleibt, wenn die Fahrzeugdichte im freien Verkehr außerhalb von Verkehrsregelungs-Warteschlangen als klein gegenüber der Warteschlangen-Fahrzeugdichte angenommen werden kann, was in den meisten praktisch relevanten Fällen in guter Näherung erfüllt ist.

[0028] Wenn die ermittelte Reisezeit t_tr^(j,k) kleiner als der so definierte Schwellwert t_s^(j,k) ist, wird auf den Untersättigungszustand geschlossen, während der Übergang zum Zustand der Übersättigung angenommen wird, wenn die ermittelte Reisezeit t_tr^(j,k) über diesem Schwellwert t_s^(j,k) liegt.

[0029] Anschließend setzt das Verfahren mit der Bestimmung von die Verkehrslage beschreibenden Verkehrslageparameter auf der Basis der ermittelten Reisezeiten t_tr^(j,k) für die Richtungsspurmengen k der Streckenkanten j fort (Schritt 4), wobei die Verkehrslageparameter für die beiden Zustände Unter- bzw. Übersättigung nach unterschiedlichen, geeigneten Gleichungssystemen berechnet werden, um dann daraus die aktuelle Verkehrslage zu rekonstruieren bzw. zu bestimmen. Bevorzugt beinhaltet dies, jeweils spezifisch für jede Richtungsspurmenge k der jeweiligen Streckenkante j, die Berechnung der mittleren Gesamtanzahl N an Fahrzeugen, der mittleren Anzahl N_q von Fahrzeugen in der Warteschlange, der mittleren Fahrzeugdichte ρ der außerhalb der Warteschlange fahrenden Fahrzeuge und daraus der mittleren Geschwindigkeit V_free der Fahrzeuge außerhalb der Warteschlange, der mittleren Warteschlangenlänge L_q und der mittleren Wartezeit t_q in der Warteschlange.

[0030] Für den Fall der Untersättigung erfolgt dies nach folgendem Gleichungssystem:

[0031] Dabei wurde berücksichtigt, dass die ermittelte mittlere Reisezeit t_tr^(j,k) die Summe der Wartezeit t_q^(j,k) in der Warteschlange und der mittleren Reisezeit t_free^(j,k) für die Strecke vom Streckenkantenanfang bis zum Warteschlangenanfang ist, d.h. bis zum stromaufwärtigen Ende der Warteschlange, wobei sich letztere aus der Beziehung

ergibt. Des weiteren kann die Reisezeit t_tr, da die Warteschlangenlänge L_q nicht kleiner als null werden kann, eine minimale Reisezeit t_tr,min=L/v_free⁺βT_R²/T zum Befahren der völlig fahrzeugfreien Streckenkante nicht unterschreiten. Dies wird bei allen Berechnungen im Untersättigungsfall geprüft, und gegebenenfalls wird die Reisezeit t_tr nach unten auf dem Minimalwert t_tr,min begrenzt gehalten. Für die gesamte Anzahl N von Fahrzeugen auf der Richtungsspurmenge k der Streckenkante j gilt die Beziehung

wobei der Quotient q_in,q^(j,k)=N_q^(j,k)/t_q^(j,k) den mittleren Zufluss in die Warteschlange angibt.

[0032] Für den Fall der Übersättigung gelten die obigen Gleichungen 3 und 6 für die mittlere Fahrzeugdichte ρ außerhalb der Warteschlange und die mittlere Warteschlangenlänge L_q weiterhin, während für das dann geltende Gleichungssystem die obigen Gleichungen 4, 5 und 7 für die mittlere Gesamtanzahl N von Fahrzeugen, die mittlere Anzahl N_q von Fahrzeugen in der Warteschlange und die mittlere Wartezeit t_q in der Warteschlange, jeweils bezogen auf die Richtungsspurmenge k der Streckenkante j, durch folgende Beziehungen ersetzt werden:

[0033] Dabei ist γ₁ definiert durch γ₁^(j,k)=γ^(j,k)T_G^(j,k)/T^(j,k), mit dem in der obigen Gleichung 2 definierten Parameter γ, wobei hier wiederum die formale Randbedingung γ₁<1 gilt. Für den Übersättigungsfall gilt zudem die selbstverständliche Randbedingung L≥L_q=bN_q/n, da die zu einer Streckenkante gehörige Warteschlange nicht länger als die Strecke selbst werden kann. Des weiteren gilt für die Fahrzeug-Gesamtanzahl N die triviale Randbedingung, dass sie nicht größer als die Maximalanzahl N_max=nL/b von auf der Streckenlänge L möglichen Fahrzeugen werden kann. Entsprechend kann die Streckenkanten-Reisezeit t_tr nicht größer als die maximale Wartezeit t_q,max=N_maxT/(T_Gq_sat) in einer sich über die gesamte Streckenkante erstreckenden Warteschlange sein. Somit wird bei allen Berechnungen im Übersättigungsfall geprüft, ob die Reisezeit t_tr unter dem Maximalwert t_q,max liegt, ansonsten wird sie auf selbigem begrenzt gehalten.

[0034] Durch Lösen des jeweiligen gekoppelten Gleichungssystems lassen sich somit sowohl für den Untersättigungs- wie für den Übersättigungsfall die wesentlichen verkehrslagebestimmenden Parameter mittlere Fahrzeugdichte ρ, mittlere Fahrzeuganzahl N, mittlere Anzahl N_q von Fahrzeugen in der Warteschlange, mittlere Warteschlangenlänge L_q und mittlere Wartezeit t_q in der Warteschlange für jede Richtungsspurmenge k jeder Streckenkante j des Verkehrsnetzes anhand der FCD-gestützt ermittelten mittleren Reisezeiten t_tr^(j,k) bestimmen, d.h. es kann damit die aktuelle Verkehrslage schon allein anhand geeignet aufgenommener FCD, die stichprobenhaft aufgenommene Verkehrsdaten darstellen, rekonstruiert werden.

[0035] In den meisten Fällen ist es sowohl für den Untersättigungsfall als auch für den Übersättigungsfall gerechtfertigt, die an sich fahrzeugdichteabhängige, mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit v_free^(j,k)(ρ^(j,k)) vereinfachend auf einen effektiven Geschwindigkeitswert v_eff^(j,k) zu setzen, der für die jeweilige Richtungsspurmenge k der Streckenkante j unabhängig von der Fahrzeugdichte ρ konstant vorgegeben wird.

[0036] Zur Bestimmung der Verkehrslageparameter Fahrzeuganzahl N^(j,k) auf der betreffenden Richtungsspurmenge k der Streckenkante j sowie effektiver kontinuierlicher Zufluss q_in^(j,k) in die betreffende Richtungsspurmenge k der Streckenkante j und effektiver kontinuierlicher Zufluss q_in,q^(j,k) in die betreffende Warteschlange kann gegebenenfalls eine Vorgehensweise angewendet werden, bei der die Differenz Δt_tr^(j,k) der Reisezeiten t_tr^(j,k) von mindestens zwei FCD-Fahrzeugen benutzt wird, welche dieselbe Richtungsspurmenge k der Streckenkante j in einem ausreichenden zeitlichen Abstand Δt^(j,k) durchfahren. Dieser Zeitabstand Δt^(j,k) muss dabei gleich oder größer als die Verkehrsregelungs-Periodendauer T^(j,k) sein, und die mittlere Reisezeit t_tr^(j,k) wird für diesen Fall aus einzelnen Reisezeitwerten über die Warteschlangen-Periodendauer T^(j,k) gemittelt. Genauer ist der Zeitabstand Δt^(j,k) der Zeitunterschied zwischen den Zeitpunkten, zu denen die betreffenden FCD-Fahrzeuge in die gleiche Richtungsspurmenge k der Streckenkante j einfahren.

[0037] Speziell kann hierbei der Streckenkantenzufluss q_in spezifisch für die jeweilige Richtungsspurmenge k der Streckenkante j durch die Beziehung

beschrieben werden, wobei die Näherung Δt_free^(j,k) « Δt^(j,k) verwendet wurde, die in Ballungsräumen meistens gut gerechtfertigt ist, d.h. die Differenz Δt_free^(j,k) der Reisezeiten vom Streckenkantenanfang bis zum Warteschlangenanfang für zwei aufeinanderfolgende FCD-Fahrzeuge, die in einem zeitlichen Abstand Δt^(j,k) in die betreffende Richtungsspurmenge k der Streckenkante j einfahren, ist deutlich kleiner ist als die Differenz Δt_q^(j,k) der Wartezeiten der FCD-Fahrzeuge in der Warteschlange. Weiter enthält diese Beziehung die Voraussetzung, dass auf der betreffenden Richtungsspurmenge k der Streckenkante j keine Quellen und Senken des Fahrzeugflusses vorliegen.

[0038] Solche Quellen und Senken können z.B. in Innenstadtbereichen von Parkhäusern und Parkplätzen gebildet sein. In diesem Fall ergibt sich für die jeweilige Richtungsspurmenge k der Streckenkante j ein entsprechender Zufluss q_Q^(j,k) und Abfluss q_s^(j,k) von Fahrzeugen. Dies lässt sich u.a. in der obigen Gleichung 12 für den mittleren Streckenkantenzufluss dadurch berücksichtigen, dass auf der linken Gleichungsseite die Größe q_in^(j,k) durch den Ausdruck q_in^(j,k)-q_s^(j,k)+q_Q^(j,k) ersetzt wird. In analoger Weise können solche Quellen und Senken des Fahrzeugflusses auch bei der Bestimmung der anderen verkehrslagerelevanten Parameter, wie oben beschrieben, als entsprechende Verkehrsflusskorrektur berücksichtigt werden. Wenn das berücksichtigte Verkehrsnetz ein wie oben erwähnt "ausgedünntes" Verkehrsnetz ist, werden die nicht berücksichtigten Streckenkanten und zugehörigen Netzknoten als weitere Quellen und Senken des Fahrzeugflusses behandelt.

[0039] Moderne Lichtsignalanlagen und ähnliche Verkehrsregelungseinrichtungen an Netzknoten sind häufig verkehrsmengengesteuert, d.h. die Freiphasen- und Unterbrechungsphasendauern variieren in Abhängigkeit von der Verkehrsmenge, so dass beispielsweise für eine Richtungsspurmenge, auf der sich bereits eine relativ lange Warteschlange gebildet hat, die Freiphasendauer gegenüber ihrem normalen Wert erhöht wird, um die übermäßig lange Warteschlange wieder zu verkürzen. Mit anderen Worten sind die Unterbrechungsphasendauer T_R, die Freiphasendauer T_G und damit die durch die Summe dieser beiden Zeitdauern definierte Umlaufzeit T Funktionen, die nicht nur von der Streckenkante j, der Richtungsspurmenge k und der Zeit abhängen, sondern auch von einer oder mehreren verkehrslageindikativen Größen, wie dem Fahrzeugfluß etc. Um von solchen lokalen verkehrsmengenabhängigen Schwankungen der Verkehrsregelungsmaßnahmen unabhängige, globalere Aussagen über die Verkehrslage zu ermöglichen, ist es in diesen Fällen zweckmäßig, für die Frei- bzw. Unterbrechungsphasendauern und die Umlaufzeiten, d.h. die Verkehrsregelungs-Periodendauern, Mittelwerte zu verwenden, die durch Mittelung über Zeitintervalle gewonnen werden, welche wesentlich größer als eine typische Umlaufzeit ohne Verkehrsmengeneinfluß sind.

[0040] Wenngleich im allgemeinen eine richtungsspurmengenspezifische Bestimmung der verschiedenen obigen Größen entsprechend dem verwendeten Indek k bevorzugt ist, können selbstverständlich diese Größen auch lediglich streckenkantenspezifisch ohne weitere Unterscheidung in die einzelnen Richtungsspurmengen ermittelt werden. Insbesondere können aus den obigen, richtungsspurmengen- und streckenkantenspezifischen Größen durch summierende Betrachtung aller Richtungsspurmengen einer jeweiligen Streckenkante zugehörige, lediglich streckenkantenspezifische Größen abgeleitet werden. So können eine mittlere Anzahl N^(j) von Fahrzeugen auf der Streckenkante j, eine mittlere Anzahl N_q^(j) von Fahrzeugen in allen Warteschlangen der Streckenkante j, daraus eine mittlere Fahrzeuganzahl N_s^(j) pro Fahrspur und eine mittlere Warteschlangen-Fahrzeuganzahl N_sq^(j) pro Fahrspur und daraus eine mittlere, rein streckenkantenspezifische Warteschlangenlänge L_q^(j) und eine ebenfalls rein streckenkantenspezifische mittlere Wartezeit t_q^(j) nach den folgenden Beziehungen abgeleitet werden:











mit t_q^(j,k) aus der obigen Gleichung 12 des Übersättigungsfalles, K^(j) als der Anzahl an Richtungsspurmengen der Streckenkante j und b^(j) als mittlerer Fahrzeuglänge. Wenn q_sat^(j,k) und T^(j,k) für alle Richtungsspurmengen k einer Streckenkante j jeweils gleiche Werte haben, vereinfacht sich die obige Gleichung 19 entsprechend.

[0041] Des weiteren ermöglicht das vorliegende Verfahren die Feststellung, ob eine totale Überfüllung der jeweiligen Richtungsspurmenge k der Steckenkante j mit den in der Warteschlange stehenden Fahrzeugen vorliegt. Dies ist dann der Fall, wenn die Warteschlangenlänge L_q^(j,k) der Streckenlänge L^(j,k) entspricht, d.h. wenn die Beziehung

erfüllt ist, wobei N_q^(j,k) nach der obigen Gleichung 11 für den Übersättigungsfall zu bestimmen ist. Diejenige Reisezeit t_tr,crit^(j,k), für die dieses Kriterium (Gleichung 14) erfüllt ist, sei als kritische Reisezeit bezeichnet. Als Kriterium, dass eine überfüllte Richtungsspurmenge k einer Streckenkante j eines Ballungsraum-Verkehrsnetzes eine oder mehrere stromaufwärtige Steckenkanten über einen oder mehrere entsprechende Netzknoten hinweg blockiert, kann dann gelten, dass in diesem Fall die Differenz t-t₂^(j,k) zwischen dem aktuellen Zeitpunkt t und dem Zeitpunkt t₂^(j,k), zu dem das betreffende FCD-Fahrzeug in die Richtungsspurmenge k der Streckenkante j eingefahren ist, größer als diese kritische Reisezeit t_tr,crit^(j,k) wird.

[0042] Es versteht sich, dass statt der oben explizit angegebenen Verkehrslageparameter je nach Anwendungsfall nur ein Teil dieser Parameter und/oder zusätzlich weitere Verkehrslageparameter auf der Basis der FCD-gestützt, streckenkantenspezifisch und dabei bevorzugt richtungsspurmengenspezifisch ermittelten mittleren Reisezeiten bestimmt werden können. So können z.B. als weitere Verkehrslageparameter die aktuellen Abbiegeraten am jeweiligen Netzknoten in Form einer Matrix berücksichtigt und ermittelt werden, deren Matrixelemente die Raten angeben, mit denen Fahrzeuge von einer jeweiligen Richtungsspurmenge einer einmündenden Streckenkante über den betreffenden Netzknoten in eine jeweilige Richtungsspurmenge einer ausmündenden Streckenkante einfahren.

[0043] Die wie vorliegend erläuterte Bestimmung der Verkehrslageparameter und damit der Verkehrslage lässt sich je nach Wunsch für entsprechende weitere Anwendungen nutzen. Insbesondere können die verfahrensgemäß ermittelten Daten über die mittlere Anzahl von Fahrzeugen in der jeweiligen Warteschlange, die Warteschlangenlänge, die mittlere Wartezeit in der Warteschlange und die mittlere Fahrzeuganzahl auf der jeweiligen Richtungsspurmenge einer Streckenkante und über aktuelle Abbiegeraten fortlaufend zur Erzeugung historischer Ganglinien über die betreffenden verkehrslagerelevanten Größen herangezogen werden. Damit kann eine Ganglinien-Datenbank und ein entsprechendes ganglinienbasiertes Verkehrsprognosesystem aufgebaut werden, z.B. zur Reisezeitprognose. Dazu kann eine Verkehrszentrale mit einem Speicher ausgerüstet sein, in welchem die entsprechenden Informationen über die Verkehrsregelungsmaßnahmen an den Netzknoten und über Reisezeiten für alle Streckenkanten eines Ballungsraum-Straßenverkehrsnetzes auf der Basis einer digitalen Straßenkarte abgespeichert sind. Eine Verarbeitungseinheit in der Verkehrszentrale kann aktuelle Informationen über die Verkehrsregelungs-Periodendauern bzw. die Freiphasen- und Unterbrechungsphasendauern für die verkehrsgeregelten Kreuzungen sowie über die aktuellen FCD-gestützt ermittelten, streckenkantenspezifischen Reisezeiten empfangen. Auf Basis dieser Daten ist dann eine Recheneinheit der Verkehrszentrale in der Lage, automatisch Reisezeitprognosen für beliebige Fahrten auf dem Verkehrsnetz durch eine ganglinienbasierte und/oder dynamische Verkehrsprognose zu ermitteln (Schritt 5).

[0044] Eine dynamische Prognose der Verkehrsentwicklung ist beispielsweise mit dem in der oben zitierten älteren deutschen Patentanmeldung Nr. 199 40 957 beschriebenen Verfahren möglich. Die prognostizierten Verkehrsdaten können dann mit aktuell verfügbaren Verkehrsdaten verglichen werden, woraus eine Fehlerkorrektur für das Prognoseverfahren abgeleitet werden kann, indem die ermittelten aktuellen Werte z.B. für die Abbiegeraten und andere verkehrslagerelevante Parameter und/oder die entsprechenden Werte der historischen Ganglinien in Abhängigkeit von den beim Vergleich gegebenenfalls festgestellten Abweichungen korrigiert werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung der Verkehrslage auf der Basis von Verkehrsdaten, die durch sich im Verkehr mitbewegende Meldefahrzeuge gewonnen werden, für ein Verkehrsnetz mit verkehrsgeregelten Netzknoten und diese verbindenden Streckenkanten,
dadurch gekennzeichnet, dass

- für die Reisezeiten (t_tr^(j,k)) auf den Streckenkanten (j,k) indikative Verkehrsdaten durch sich im Verkehr mitbewegende Meldefahrzeuge gewonnen werden,

- anhand der gewonnenen Verkehrsdaten die Reisezeiten für die Streckenkanten ermittelt werden und

- anhand der ermittelten streckenkantenspezifischen Reisezeiten ein oder mehrere der folgenden Verkehrslageparameter bestimmt werden:

(i) die mittlere Anzahl (N_q^(j,k)) von Fahrzeugen in einer Warteschlange der jeweiligen Streckenkante (j,k) vor einem zugehörigen verkehrsgeregelten Netzknoten,

(ii) die mittlere Anzahl (N^(j,k)) von Fahrzeugen auf der jeweiligen Streckenkante (j,k),

(iii) die mittlere Geschwindigkeit (v_free^(j,k)) der Fahrzeuge auf der jeweiligen Streckenkante (j,k) zwischen dem Streckenkantenanfang und dem Warteschlangenanfang,

(iv) die mittlere Wartezeit (t_q^(j,k)) in einer Netzknoten-Warteschlange der jeweiligen Streckenkante (j,k) und/oder (v) die mittlere Dichte (ρ^(j,k)) von Fahrzeugen auf der jeweiligen Streckenkante (j,k) zwischen dem Streckenkantenanfang und dem Warteschlangenanfang.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
die Reisezeiten (t_tr^(j,k)) und der oder die Verkehrslageparameter spezifisch für jede Richtungsspurmenge (k) der jeweiligen Streckenkante (j) bestimmt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
der oder die anhand der ermittelten streckenkantenspezifischen Reisezeiten bestimmten Verkehrslageparameterwerte fortlaufend für eine Erzeugung historischer Ganglinien bezüglich der mittleren Anzahl von Fahrzeugen in einer jeweiligen Warteschlange, der Länge der Warteschlange, der mittleren Wartezeit in der Warteschlange und/oder der mittleren Anzahl von Fahrzeugen auf der jeweiligen Streckenkante (j,k) verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
als weitere, anhand der ermittelten streckenkantenspezifischen Reisezeiten bestimmte Verkehrslageparameter Abbiegeraten verwendet werden, welche jeweils die Rate von aus einer einmündenden Richtungsspurmenge über den Netzknoten hinweg in eine ausmündende Richtungsspurmenge fahrenden Fahrzeugen angeben.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
zur unterscheidenden Erkennung eines Untersättigungszustands einerseits und eines Übersättigungszustands andererseits ein Schwellwert (t_s^(j,k)) gemäß der Beziehung

vorgegeben und für die jeweilige Streckenkante (j,k) auf Untersättigung geschlossen wird, wenn die ermittelte Reisezeit (t_tr^(j,k)) kleiner als der Schwellwert (t_s^(j,k)) ist, und auf Übersättigung geschlossen wird, wenn die ermittelte Reisezeit größer als der Schwellwert ist, wobei L^(j,k) die Streckenlänge der Streckenkante (j,k), T_R^(j,k) die Verkehrsregelungs-Unterbrechungsphasendauer, T_G^(j,k) die Verkehrsregelungs-Freiphasendauer, T^(j,k) = T_G^(j,k) + T_R^(j,k) die Verkehrsregelungs-Periodendauer, v_free^(j,k) (ρ^(j,k)) die fahrzeugdichteabhängige mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit im Bereich außerhalb der Warteschlange und β^(j,k) eine vorgebbare Konstante größer gleich null und kleiner eins bezeichnen und

ist, wobei q_sat^(j,k) den Warteschlangen-Sättigungsabfluss der jeweiligen Streckenkante (j,k), b^(j,k) den mittleren Fahrzeugabstand in der Warteschlange und n^(j,k) die Fahrspuranzahl bezeichnen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
die streckenkantenspezifischen Verkehrslageparameter mittlere Fahrzeugdichte (ρ^(j,k)) außerhalb der Warteschlange, mittlere Fahrzeuganzahl (N^(j,k)), mittlere Warteschlangen-Fahrzeuganzahl (N_q^(j,k)), Warteschlangenlänge (L_q^(j,k)) und Wartezeit (t_q^(j,k)) in der Warteschlange für den Untersättigungszustand durch das folgende Gleichungssystem bestimmt werden:









und für den Übersättigungszustand durch das folgende Gleichungssystem bestimmt werden:









mit γ^(j,k)=q_sat^(j,k)b^(j,k)/[n^(j,k)v_free^(j,k) (ρ^(j,k))]
und γ₁^(j,k) = γ^(j,k)T_G^(j,k)/T^(j,k), wobei jeweils spezifisch für die Richtungsspurmenge k der Streckenkante j mit L die gesamte Streckenlänge, mit T_R die Dauer der Unterbrechungs- bzw. Rotphasen, mit T_G die Dauer der Frei- bzw. Grünphasen, mit T=T_G+T_R die zugehörige Verkehrsregelungs-Periodendauer, mit q_sat ein vorgegebener Sättigungsabfluss aus der Warteschlange, mit b ein mittlerer Fahrzeugabstand in Warteschlangen, mit n die Anzahl von Fahrspuren, mit v_free die von der Fahrzeugdichte abhängige, mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit außerhalb der Warteschlange sowie mit β eine geeignet vorgegebene Konstante bezeichnet ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass

- die Verkehrslageparameter mittlere Fahrzeuganzahl (N^(j,k)), effektiver kontinuierlicher Streckenkantenzufluss (q_in^(j,k)) und effektiver kontinuierlicher Warteschlangenzufluss (q_in,q^(j,k)) anhand von Verkehrsdaten von mindestens zwei Meldefahrzeugen, die in einem zeitlichen Abstand (Δt^(j,k)) größer gleich der Verkehrsregelungs-Periodendauer (T^(j,k)) dieselbe Streckenkante (j,k) befahren, unter Verwendung der Differenz (Δt_tr^(j,k)) der ermittelten Reisezeiten dieser Meldefahrzeuge bestimmt werden und

- hierbei für die Bestimmung des effektiven kontinuierlichen Streckenkantenzuflusses (q_in^(j,k)) die Beziehung

sowie die Näherung Δt_free^(j,k)<<Δt^(j,k) verwendet wird, wobei Δt_free die Reisezeitdifferenz vom Streckenkantenanfang bis zum Warteschlangenanfang bezeichnet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
auf eine überfüllte Streckenkante geschlossen wird, wenn sich ein Meldefahrzeug seit einem Zeitraum größer als eine kritische Reisezeit (t_tr,crit^(j,k)) auf der betreffenden Streckenkante (j,k) befindet, wobei die kritische Reisezeit diejenige ermittelte Reisezeit ist, welche die implizierte Beziehung

erfüllt, wobei die mittlere Warteschlangen-Fahrzeuganzahl (N_q^(j,k)) diejenige für den Übersättigungsfall ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
Quellen und Senken des Fahrzeugflusses auf dem Verkehrsnetz bei der Bestimmung der Verkehrslageparameter durch entsprechende Zuflüsse (q_Q^(j,k)) und Abflüsse (q_s^(j,k)) zu bzw. aus der jeweiligen Streckenkante (j,k) berücksichtigt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
das zur Verkehrslagebestimmung berücksichtigte Verkehrsnetz nur einen vorgebbaren Teil aller Streckenkanten und Netzknoten eines Gesamtverkehrsnetzes bildet und die hierbei nicht berücksichtigten Streckenkanten und Netzknoten als Quellen und Senken des Fahrzeugflusses auf dem berücksichtigten Verkehrsnetz behandelt werden.

Zeichnung