[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen benachbarten Verkehrssteuerungsanlagen,
wie beispielsweise Ampelanlagen an Fahrbahnkreuzungen. Die Erfindung betrifft weiterhin
eine Verkehrssteuerungsanlage zur Steuerung eines Verkehrsflusses, die Informationen
mit benachbarten Verkehrssteuerungsanlagen austauscht.
[0002] Die Koordination von lokalen Lichtsignalsteuerungen in einem Straßennetz wird bis
heute über die Kommunikation mit zentralen Steuerungsrechnern (Verkehrsrechnerzentralen)
realisiert. Dabei werden Daten an den Lichtsignalsteuerungen erfasst und an den Zentralrechner
gesendet, wo die eingehenden Daten der einzelnen Kreuzungen in einem zentralen Steuerungsmodell
verarbeitet werden. Dazu werden (wegen der üblicherweise existierenden Restriktionen
der Datenverbindungen) fast ausschließlich aufbereitete, also statistisch verdichtete
Daten an die zentrale Instanz verschickt. Die in dem Steuerungsrechner ermittelten
Steuerinformationen werden schließlich wieder an die einzelnen Lichtsignalsteuerungen
gesendet, um dort in der lokalen Steuerung berücksichtigt zu werden.
[0003] Ein Nachteil einer solchen zentralen Steuerung besteht darin, dass die ermittelten
Steuerungsinformationen auf verdichteten Daten basieren und erst mit einer Zeitverzögerung
die Verkehrsdichte berücksichtigen kann.
[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Kommunikation zwischen
benachbarten Verkehrssteuerungsanlagen zur Verfügung zu stellen, die in einfacher
Weise direkt, d.h. ohne Umweg über einen Steuerungsrechner mit benachbarten Verkehrssteuerungsanlagen
kommunizieren können, um einen Verkehrsfluss in verbesserter Weise zu steuern.
[0005] Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verkehrssteuerungsanlage
zur Verfügung zu stellen, die Informationen von benachbarten Verkehrssteuerungsanlagen
erhalten kann.
[0006] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, die Verkehrssteuerungsanlage
nach Anspruch 4, sowie durch das Kommunikationsgerät nach Anspruch 7 gelöst.
[0007] Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0008] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Kommunikation
zwischen benachbarten Verkehrssteuerungsanlagen vorgesehen, die jeweils eine Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung
aufweisen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Übermittelns von Steuerdaten einer
ersten der Verkehrsteuerungsanlagen an ein Fahrzeug, das sich in einer Reichweite
der Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung der ersten Verkehrssteuerungsanlage befindet,
des Übermittelns der zuvor von der ersten Verkehrsteuerungsanlage empfangenen Steuerdaten
von dem Kommunikationsgerät des Fahrzeugs an eine zweite der Verkehrsteuerungsanlagen,
in dessen Reichweite das Fahrzeug gelangt ist, und des Betreibens der zweiten Verkehrssteuerungsanlage
abhängig von den empfangenen Steuerdaten.
[0009] Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Idee, Status- und Steuerungsdaten
benachbarter Verkehrssteuerungsanlagen, beispielsweise Ampelanlagen und ähnliches,
direkt durch die vorbeifahrenden Fahrzeuge transportieren zu lassen. Dies ist insbesondere
dann vorteilhaft realisierbar, wenn Fahrzeuge mit einem Kommunikationsgerät ausgestattet
sind und die Verkehrssteuerungsanlagen zur Erfassung der Fahrzeuge in ihrer Reichweite
mit einer Nahbereichskommunikationseinrichtung ausgestattet sind. Durch das erfindungsgemäße
Verfahren ist es möglich, bereits bestehende Einrichtungen zu nutzen, um eine direkte
Kommunikation zwischen benachbarten Verkehrssteuerungsanlagen zu ermöglichen, ohne
einen separaten Datenweg zwischen den Verkehrssteuerungsanlagen aufzubauen.
[0010] Vorzugsweise können als Steuerdaten mindestens eine der Informationen, zeitliche
Position von Rotphasen, zeitliche Position von Grünphasen, Zeitstempel der aktuellen
Zeit des Eintritts des Fahrzeugs in den Reichweitenbereich der Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung,
Zykluszeit, gemessene Verkehrswerte, Auslastungsgrade und Abbiegeanteile an das Kommunikationsgerät
des Fahrzeugs übermittelt werden.
[0011] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ermittelt die zweite Verkehrssteuerungsanlage
aus den Steuerdaten, insbesondere des Zeitstempels, die Reisezeit des Fahrzeugs von
der ersten Verkehrssteuerungsanlage, wobei die zweite Verkehrssteueranlage abhängig
von der ermittelten Reisezeit betrieben wird. Auf diese Weise können insbesondere
dynamische grüne Wellen durch Selbstorganisation entstehen, die entsprechend der aktuellen
Verkehrsbelastung in der einen oder anderen Straßenrichtung optimiert werden. Ferner
können aus der ermittelten Reisezeit zusätzliche Informationen zur Optimierung der
lokalen Steuerung der Verkehrssteuerungsanlage bereitgestellt werden, denn aus den
Reisezeiten können auf der Basis von Standardmethoden Rückschlüsse auf die Rückstaulängen
und damit auch auf die tatsächliche Verkehrsnachfrage der Straßenstrecke durchgeführt
werden.
[0012] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verkehrssteuerungsanlage
zur Steuerung eines Verkehrsflusses vorgesehen. Die Verkehrssteuerungsanlage umfasst
eine Signalisierungseinrichtung zum Ausgeben eines wahrnehmbaren Signals an einen
Benutzer eines Fahrzeugs. Die Verkehrssteuerungsanlage umfasst weiterhin eine Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung,
die ausgestaltet ist, um Steuerdaten an ein Kommunikationsgerät des Fahrzeugs zu übermitteln,
das sich in Reichweite der Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung befindet, und/oder
um Steuerdaten von dem Kommunikationsgerät des Fahrzeugs zu empfangen. Ferner ist
eine Steuereinheit vorgesehen, um die Signalisierungseinrichtung abhängig von den
empfangenen Steuerdaten zu betreiben.
[0013] Die erfindungsgemäße Verkehrssteuerungsanlage weist eine Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung
auf, über die Informationen von benachbarten Verkehrssteuerungsanlagen, die durch
ein Kommunikationsgerät eines Fahrzeugs transportiert werden, empfangen werden können,
so dass mehrere Nahbereichs-Kommunikationseinrichtungen miteinander kommunizieren
können, ohne das ein zentraler Steuerungsrechner vorgesehen sein muss.
[0014] Vorzugsweise kann die Steuereinheit vorgesehen sein, um aus den Steuerdaten, insbesondere
einem darin enthaltenen Zeitstempel, die Reisezeit des Fahrzeugs von einer weiteren
Verkehrssteuerungsanlage zu ermitteln und um die Signalisierungseinrichtung abhängig
von der ermittelten Reisezeit zu betreiben.
[0015] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kommunikationsgerät
für ein Fahrzeug vorgesehen, wobei das Kommunikationsgerät eine Empfangseinrichtung
zum Empfangen von Steuerdaten von einer Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung einer
ersten Verkehrsteuerungsanlage, die sich in Reichweite des Kommunikationsgerätes befindet,
eine Speichereinheit zum Speichern der Steuerdaten und eine Sendeeinrichtung zum Übermitteln
der empfangenen Steuerdaten an eine Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung einer zweiten
Verkehrsteuerungsanlage, in dessen Reichweite das Fahrzeug gelangt ist, aufweist.
Mithilfe des erfindungsgemäßen Kommunikationsgeräts ist es möglich, dass ein Fahrzeug
als Übermittler von Steuerdaten zwischen benachbarten Verkehrssteuerungsanlagen benutzt
werden kann.
[0016] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- ein Verkehrssteuerungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 2
- eine Verkehrssteuerungsanlage gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
und
- Figur 3
- ein Blockschaltbild eines Kommunikationsgeräts für ein Fahrzeug.
[0017] In Figur 1 ist schematisch ein Verkehrssteuerungssystem 1 dargestellt, das eine erste
Verkehrssteuerungsanlage 2 und eine zweite Verkehrssteuerungsanlage 3 aufweist. Die
Verkehrssteuerungsanlagen 2, 3 weisen eine erste bzw. eine zweite Steuereinrichtung
4, 5 auf, durch die eine erste bzw. zweite Signalisierungseinrichtung 6, 7 gesteuert
werden. Die Signalisierungseinrichtungen 6, 7 können, wie dargestellt, beispielsweise
in Form einer Ampelanlage, oder auch als eine elektronische Hinweistafel und dergleichen
ausgebildet sein. Die Steuereinrichtungen 4, 5 können autonom die jeweilige Signalisierungseinrichtung
6, 7 gemäß einem Steuerungsprotokoll steuern, um den Verkehrsfluss zu lenken und können
mit einem zentralen Steuerungsrechner (nicht gezeigt) verbunden sein, der eine Steuerinformation
für die angeschlossenen Verkehrssteuerungsanlagen 2, 3 bereitstellt.
[0018] Die Signalisierungseinrichtungen 6, 7 sind mit einer ersten bzw. zweiten Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung
8, 9 versehen, die ebenfalls mit jeweiligen Steuereinrichtungen verbunden sind.
[0019] Die Nahbereichs-Kommunikationseinrichtungen 8, 9 sind so gestaltet, um eine Datenverbindung
mit einem in einem Fahrzeug befindlichen Kommunikationsgerät aufzubauen und Daten
zu übertragen bzw. zu empfangen, sobald das Fahrzeug in Reichweite gelangt. Die Reichweite
der Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung ist beschränkt, so dass nur Kommunikationsgeräte
in Fahrzeugen in einem vorbestimmten Umkreis von beispielsweise 50 bis 100 Metern
detektiert werden können. Nahbereichs-Kommunikationseinrichtungen 8, 9 werden heutzutage
bereits dafür verwendet, das Verkehrsaufkommen z.B. an einer Straßenkreuzung zu ermitteln,
indem die Anzahl der Fahrzeuge (über die darin befindlichen Kommunikationsgeräte)
detektiert wird, die sich in der Reichweite der entsprechenden Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung
8, 9 befinden.
[0020] Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Verkehrssteuerungsanlagen 2, 3 Daten
miteinander austauschen können, ohne dass ein weiterer Datenweg zusätzlich zur Verfügung
gestellt werden muss.
[0021] Um Steuerdaten von der ersten Verkehrssteuerungsanlage 2 zur zweiten Verkehrssteuerungsanlage
3 zu übermitteln, werden einem Fahrzeug 10, das ein Kommunikationsgerät 11 aufweist,
Steuerdaten von der ersten Verkehrssteuerungsanlage 8 übermittelt werden, sobald sich
das Fahrzeug 10 in Reichweite der Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung 8 befindet.
Die Steuerdaten werden in dem Kommunikationsgerät 11 gespeichert. Gelangt das Fahrzeug
10 auf seiner Fahrt in die Empfangsreichweite der zweiten Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung
9 der zweiten Verkehrssteuerungsanlage 3, so überträgt das Kommunikationsgerät 11
des Fahrzeugs 10 automatisch die gespeicherten Steuerdaten an die zweite Verkehrssteuerungsanlage
3. Das Übertragen der Steuerdaten kann automatisch gestartet werden oder erst nach
Aufforderung durch die Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung vorgenommen werden. Die
empfangenen Steuerdaten werden der Steuereinrichtung 5 zur Verfügung gestellt und
die Steuerung der Verkehrssteuerungsanlage, insbesondere der Signalisierungseinrichtung
7, abhängig von den empfangenen Steuerdaten durchgeführt. Auch kann die zweite Verkehrssteuerungsanlage
3 entsprechende selbsterfasste bzw. generierte Steuerdaten an das Kommunikationsgerät
11 des Fahrzeugs 10 übertragen, so dass das Fahrzeug, wenn es in die Reichweite einer
weiteren Verkehrssteuerungsanlage gelangt, diese Daten an die weitere Verkehrssteuerungsanlage
weitergeben kann.
[0022] Als Steuerdaten kann die jeweilige Verkehrssteuerungsanlage die zeitliche Position
von Rotphasen, die zeitliche Position von Grünphasen, die Zykluszeit, die gemessenen
Verkehrswerte, Informationen über Auslastungsgrade und Abbiegeanteile umfassen. Die
Verkehrssteuerungsanlage, die die Steuerdaten empfängt, kann abhängig von den Steuerdaten
die Verkehrsströme so lenken, dass ein möglichst reibungsloser Verkehrsfluss entsteht.
Insbesondere eine Information über die zeitliche Position von Grünphasen kann in Verbindung
mit einer ermittelbaren Reisezeit zwischen der Reichweite der ersten Verkehrssteuerungsanlage
und der zweiten Verkehrssteuerungsanlage der Schaltzyklus der Verkehrssteuerungsanlage
so synchronisiert werden, dass eine "grüne Welle" für Fahrzeuge mindestens einer Fahrtrichtung
erreicht wird. Eine Synchronisation ist insbesondere möglich, wenn die Zyklusdauer
benachbarter Verkehrssteuerungsanlagen im Wesentlichen gleich ist, so dass die Grünphasen
zeitlich zueinander versetzt, insbesondere um die Reisezeit des Fahrzeugs zwischen
den betreffenden Verkehrssteuerungsanlagen eingestellt wird.
[0023] Um die Reisezeit zwischen den Verkehrssteuerungsanlagen zu ermitteln, können deren
Steuereinrichtungen 4, 5 jeweils einen Zeitgeber (nicht gezeigt) aufweisen, wobei
die erste Verkehrssteuerungsanlage 2 dem Kommunikationsgerät in dem Fahrzeug einen
Zeitstempel mit der aktuellen Zeit als Teil der Steuerdaten überträgt. Die zweite
Verkehrssteuerungsanlage kann daraus und der dann vorliegenden aktuellen Zeit die
Reisezeit des Fahrzeuges ermitteln.
[0024] Die Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung kann beispielsweise eine Funkkommunikation
gemäß einem WLAN oder einem eigenen Protokoll oder auch eine Infrarot- oder sonstige
Nahbereichs-Kommunikationsart durchführen, die eine begrenzte Reichweite aufweist.
[0025] In Figur 2 ist ein Blockschaltbild der ersten Verkehrssteuerungsanlage 2 dargestellt.
Die Verkehrssteuerungsanlage 2 umfasst, wie mit Bezug auf die erste Verkehrssteuerungsanlage
der Figur 1 beschrieben, eine Signalisierungseinrichtung 6 in Form einer Ampelanlage,
eine Steuereinrichtung 4 und eine Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung 8. Die Steuereinrichtung
4 steuert die Signalisierungseinrichtung 6 gemäß einem vorgegebenen Steuerungsprotokoll.
Die Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung 8 umfasst eine Antenne 20, mit der von dem
Kommunikationsgerät 11 eines Fahrzeugs 10 gesendete Signale empfangen werden können.
Die empfangenen Signale werden in einer Sende-/Empfangseinrichtung 21 empfangen und
in einer Speichereinheit 22 zwischengespeichert. Die Speichereinheit 22 kann von der
Steuereinrichtung 4 abgerufen werden und das Steuerungsprotokoll gemäß den dort gespeicherten
Steuerdaten angepasst werden. Weiterhin können mithilfe der Sende-/Empfangseinrichtung
21 weitere Informationen von den Fahrzeugen in Reichweite der Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung
8 empfangen werden, um beispielsweise die Zahl der Fahrzeuge im Bereich der Reichweite
der Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung 8, sowie deren Fahrtrichtungen und Geschwindigkeiten
zu erfassen und über die Speichereinheit 22 der Steuereinrichtung 4 zur Verfügung
zu stellen. Die Steuereinrichtung 4 kann mithilfe dieser Informationen die Verkehrslast
in ihrem Bereich ermitteln und die Verkehrslast als Steuerdaten in der Speichereinrichtung
22 zwischenspeichern. Die so ermittelten Steuerdaten werden nun an ein Kommunikationsgerät
11 eines Fahrzeugs mithilfe der Sende-Empfangseinrichtung 21 über die Antenne 20 gesendet,
so dass das Fahrzeug die Steuerdaten zu einer nächsten, benachbarten Verkehrssteuerungsanlage
transportiert.
[0026] Vorzugsweise werden die Steuerdaten mit identischem oder nahezu identischem Inhalt
mehrfach an die Kommunikationsgeräte mehrerer Fahrzeuge übertragen.
[0027] In Figur 3 ist ein Kommunikationsgerät 11 als Blockschaltbild dargestellt, mit dem
ein Fahrzeug ausgestattet werden kann, um als Kommunikationsmittel zwischen zwei benachbarten
Verkehrssteuerungsanlagen dienen zu können. Das Kommunikationsgerät 11 weist eine
Sende-Empfangsantenne 31 auf, so dass Steuerdaten von der Sende-Empfangseinrichtung
32 gesendet bzw. empfangen werden können. Die Steuerdaten werden beim Transport durch
das Fahrzeug in der Speichereinheit 33 gespeichert und bei Bedarf abgerufen, um die
Steuerdaten über die Sende-Empfangseinrichtung 32 an die in Reichweite befindliche
Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung zu senden. Des Weiteren können Fahrzeugdaten
in einer Erfassungseinheit 34 bereitgestellt werden, die ebenfalls an die Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung
gesendet werden können. Die Fahrzeugdaten können mindestens eines der folgenden Informationen
umfassen: Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Fahrtrichtung, Ziel des Fahrers, Identifikationsnummer
des Fahrzeugs und andere Informationen, die für die Steuerung der Verkehrssteuerungsanlagen
nützlich sein könnten.
[0028] Die Steuerdaten können weiterhin eine Information über den Eintrittszeitpunkt des
Fahrzeugs in die Reichweite der Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung der entsprechenden
Verkehrssteuerungsanlage enthalten, so dass die nächstangefahrene Verkehrssteuerungsanlage
daraus und aus der aktuellen Zeit die Reisezeit des Fahrzeugs zwischen den betreffenden
Verkehrssteuerungsanlagen ermitteln kann.
1. Verfahren zur Kommunikation zwischen benachbarten Verkehrssteuerungsanlagen (2, 3),
die jeweils eine Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung (8, 9) mit einer vorbestimmten
Reichweite aufweisen, mit folgenden Schritten:
- Übermitteln von Steuerdaten einer ersten der Verkehrsteuerungsanlagen (2) an ein
Kommunikationsgerät (11) eines Fahrzeugs (10), das sich in Reichweite der Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung
der ersten Verkehrssteuerungsanlage befindet;
- Übermitteln der zuvor von der ersten Verkehrsteuerungsanlage (2) empfangenen Steuerdaten
von dem Kommunikationsgerät (11) des Fahrzeugs (10) an eine zweite der Verkehrsteuerungsanlagen
(3), in dessen Reichweite das Fahrzeug (10) gelangt ist;
- Betreiben der zweiten Verkehrssteuerungsanlage (3) abhängig von den empfangenen
Steuerdaten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Steuerdaten mindestens eine der Informationen,
zeitliche Position von Rotphasen, zeitliche Position von Grünphasen, Zykluszeit, gemessene
Verkehrswerte, Auslastungsgrade und Abbiegeanteile an das Kommunikationsgerät des
Fahrzeugs übermittelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Verkehrssteuerungsanlage (3) aus
den Steuerdaten die Reisezeit des Fahrzeugs (10) von der ersten Verkehrssteuerungsanlage
ermittelt, wobei die zweite Verkehrssteueranlage abhängig von der ermittelten Reisezeit
betrieben wird.
4. Verkehrssteuerungsanlage (2, 3) zur Steuerung eines Verkehrsflusses, umfassend:
- eine Signalisierungseinrichtung (6, 7) zum Ausgeben eines wahrnehmbaren Signals
an einen Benutzer eines Fahrzeugs (10) ;
- eine Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung (8, 9), die ausgestaltet ist, um Steuerdaten
an das Kommunikationsgerät (11) des Fahrzeugs (10) zu übermitteln, das sich in Reichweite
der Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung (8, 9) befindet, und/oder um Steuerdaten
von dem Kommunikationsgerät (11) des Fahrzeugs (10) zu empfangen; und
- eine Steuereinheit (4, 5), um die Signalisierungseinrichtung abhängig von den empfangenen
Steuerdaten zu betreiben.
5. Verkehrssteuerungsanlage (2, 3) nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit der Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung
als Steuerdaten mindestens eine der Informationen, zeitliche Position von Rotphasen,
zeitliche Position von Grünphasen, Zykluszeit, gemessene Verkehrswerte, Auslastungsgrade
und Abbiegeanteile bereitstellt.
6. Verkehrssteuerungsanlage (2, 3) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuereinheit (4,
5) vorgesehen ist, um aus den Steuerdaten die Reisezeit des Fahrzeugs (10) von einer
weiteren Verkehrssteuerungsanlage zu ermitteln, und um die Signalisierungseinrichtung
(6, 7) abhängig von der ermittelten Reisezeit zu betreiben.
7. Kommunikationsgerät (11) für ein Fahrzeug (10), wobei das Kommunikationsgerät (11)
eine Empfangseinrichtung (32) zum Empfangen von Steuerdaten von einer Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung
(8) einer ersten Verkehrsteuerungsanlage (2), in dessen Reichweite sich das Kommunikationsgerät
(11) befindet, eine Speichereinheit (33) zum Speichern der Steuerdaten, eine Sendeeinrichtung
(32) zum Übermitteln der empfangenen Steuerdaten an eine Nahbereichs-Kommunikationseinrichtung
(9) einer zweite Verkehrsteuerungsanlage (3), in dessen Reichweite das Fahrzeug gelangt
ist, aufweist.
8. Kommunikationsgerät (11) nach Anspruch 8, wobei das Kommunikationsgerät (11) ausgestaltet
ist, um als Steuerdaten mindestens eine der Informationen, zeitliche Position von
Rotphasen, zeitliche Position von Grünphasen, Zykluszeit, gemessene Verkehrswerte,
Auslastungsgrade und Abbiegeanteile zu empfangen, zu speichern und zu übertragen.