[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verkehrsüberwachung bei dem das Passieren
von Fahrzeugen in einem überwachten Bereich mittels einer Verkehrsüberwachungsanlage
detektiert wird, und die Verkehrsdichte im überwachten Bereich ermittelt wird. Ferner
betrifft die Erfindung eine Verkehrsüberwachungsanlage zur Durchführung eines solchen
Verfahrens.
[0002] Ein solches Verfahren ist aus der
WO 2016/027244 A1 bekannt.
WO 2016/027244 A1 beschreibt eine Station, die an einem zu überwachenden Bereich aufgestellt wird.
Die Station ist mit Einheiten zum Messen der Konzentration von Schadstoffen in der
Luft, zum Überwachen des Verkehrsflusses und zum Sammeln von Wetterdaten ausgerüstet.
Die Daten werden in einer Verarbeitungseinheit analysiert und ausgewertet. Darüber
hinaus werden aus den ausgewerteten Daten Informationen zum Verkehr und der Luftqualität
generiert und ausgegeben.
[0003] Die
US 2008/0024323 A1 beschreibt ein System mit zumindest einem Fahrzeug mit einer Vorrichtung zum Erfassen
der Luftqualität und der Fahrzeugposition. Ein Steuergerät empfängt die erfassten
Daten zur Luftqualität und sendet diese zur weiteren Analyse an einen Zentralcomputer.
Der Zentralcomputer verbreitet die Daten in Echtzeit weiter.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verkehrsüberwachung
und eine Verkehrsüberwachungsanlage bereitzustellen, bei denen die Luftqualität anhand
des aktuell vorherrschenden Verkehrs beurteilt werden kann, um ein dynamisches Verkehrsraum-Management
schaffen zu können.
[0005] Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Verkehrsüberwachung gelöst, bei dem das
Passieren von Fahrzeugen in einem überwachten Bereich mittels einer Verkehrsüberwachungsanlage
detektiert wird, und die Verkehrsdichte im überwachten Bereich ermittelt wird. Ferner
werden die detektierten Fahrzeuge klassifiziert und jedem detektierten Fahrzeug auf
Basis der Klassifizierung ein Fahrzeugmodell zugeordnet, das die zu erwartenden Schadstoffemissionen
des detektierten Fahrzeugs beinhaltet.
[0006] Die Verkehrsüberwachungsanlage wird an einem zu überwachenden Bereich, zum Beispiel
einer Fahrbahn bzw. Straße, platziert, um die auf der Fahrbahn fahrenden Fahrzeuge
detektieren zu können. Die detektierten Fahrzeuge werden klassifiziert, um ihnen ein
Fahrzeugmodell über die zu erwartende Schadstoffemission zuordnen zu können. Die Klassifizierung
kann darin bestehen, dass der Fahrzeugtyp, also ob es sich um einen Personenkraftwagen,
um einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad handelt, festgestellt und zugeordnet wird.
Ferner kann eine Klassifizierung auf Basis der Identifizierung der Marke und des Modells
des Fahrzeugs abgeleitet werden. Möglich ist auch eine Detektierung eines Abzeichens
der Schadstoffklasse des Fahrzeugs, zum Beispiel mit bildgebenden Verfahren.
[0007] Die Klassifizierung der detektierten Fahrzeuge kann hierbei anhand zumindest eines
äußeren Merkmals aus der Gruppe Achsenzahl, Länge, Breite, Höhe und Idenfikationsabzeichen
erfolgen. Auf Basis der Achsenanzahl, Länge, Breite und Höhe kann zum Beispiel auf
den Fahrzeugtyp geschlossen werden. Identifikationsabzeichen können die Darstellung
der Marke des Fahrzeugs und des Modells sein. Das Modell kann auch gegebenenfalls
anhand der Längsachsen, Länge, Breite und Höhe geschätzt werden. Identifikationszeichen
können darüber hinaus ein Abzeichen der Schadstoffklasse des Fahrzeugs, zum Beispiel
an der Frontscheibe, ein Gefahrengutzeichen oder das Kraftfahrzeugkennzeichen sein.
[0008] Das Fahrzeugmodell kann neben den zu erwartenden Schadstoffemissionen des detektierten
Fahrzeugs auch die zu erwartende Lärmemission des detektierten Fahrzeugs beinhalten.
Somit kann über das Fahrzeugmodell zum einen auf die lokale Luftqualität auf Basis
der zu erwartenden Schadstoffemission geschlossen werden, aber auch auf die zu erwartenden
oder vorherrschenden Lärmemissionen.
[0009] Zur Ermittlung der Verkehrsdichte im überwachten Bereich kann auf bereits vorhandene
Daten zurückgegriffen werden, die über Verkehrsinformationsdienste bereitgestellt
werden. Um eine möglichst zeitnahe und genaue Information über die Verkehrsdichte
im überwachten Bereich zu erhalten, kann vorgesehen sein, dass die Verkehrsdichte
im überwachten Bereich mittels der Verkehrsüberwachungsanlage erfasst wird.
[0010] Die Verkehrsdichte kann im überwachten Bereich anhand zumindest einer der Messgrößen
aus der Gruppe Anzahl von detektierten Fahrzeugen in einer bestimmten Zeitspanne,
Geschwindigkeit der detektierten Fahrzeuge und Abstand aufeinanderfolgender detektierter
Fahrzeuge festgestellt werden.
[0011] So kann zum Beispiel festgestellt werden, ob ein Verkehrsstau entstanden ist oder
im Begriff ist, zu entstehen oder wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein Verkehrsstau
entstehen wird.
[0012] Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Schadstoffgehalt in der Umgebungsluft im
überwachten Bereich ermittelt wird. Hierzu kann auf bereits vorhandene Daten zurückgegriffen
werden, die von Informationsdiensten bereitgestellt werden. Um eine möglichst zeitnahe
und lokal präzise Ermittlung der Konzentration von Schadstoffen zu erhalten, kann
vorgesehen sein, dass der Schadstoffgehalt in der Umgebungsluft durch die Verkehrsüberwachungsanlage
erfasst, also gemessen wird. Zusätzlich oder alternativ zum Erfassen des Schadstoffgehalts
können auch Lärmemissionen gemessen werden.
[0013] Hierzu kann als Schadstoffgehalt in der Umgebungsluft im überwachten Bereich die
Konzentration von zumindest einem Schadstoff aus der Gruppe Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid,
Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid, Ozon und Feinstaub mittels der Verkehrsüberwachungsanlage
erfasst werden.
[0014] Zur Darstellung der zu erwartenden Schadstoffemissionen des detektierten Fahrzeugs
kann auf Daten des Abgasausstoßes des Fahrzeugtyps zurückgegriffen werden, die vom
Hersteller oder von dritten Institutionen ermittelt wurden. Zum anderen kann hierzu
die Schadstoffklasse des Fahrzeugs dienen. Darüber hinaus kann, sofern die Geschwindigkeit
der Fahrzeuge erfasst wird, die zu erwartende Schadstoffemission auch in Abhängigkeit
der Geschwindigkeit des detektierten Fahrzeugs oder der Durchschnittsgeschwindigkeit
des Verkehrs ermittelt werden.
[0015] Es kann vorgesehen sein, dass meteorologische Daten für den überwachten Bereich ermittelt
werden. Hierfür kann auf bereits vorliegende meteorologische Daten von Wetterinformationsanbietern
zurückgegriffen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Verkehrsüberwachungsanlage
auch derart ausgestaltet sein, dass die meteorologischen Daten mittels der Verkehrsüberwachungsanlage
erfasst werden.
[0016] Als meteorologische Daten im überwachten Bereich kann zumindest ein Wert aus der
Gruppe Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit
und Niederschlagsmenge erfasst werden. Somit kann durch die Analyse der meteorologischen
Daten unter anderem eine Aussage darüber getroffen werden, wie sich der Schadstoffgehalt,
zum Beispiel aufgrund eines vorherrschenden Windes, in Zukunft entwickeln wird. Hierbei
kann eine solche Aussage sowohl für den überwachten Bereich als auch für angrenzende
Bereiche getroffen werden. Hierbei wird anhand des Fahrzeugmodells der Schadstoffgehalt
der Umgebungsluft im überwachten Bereich berechnet.
[0017] In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der berechnete Schadstoffgehalt
mit dem ermittelten Schadstoffgehalt der Umgebungsluft verglichen wird. Somit kann
zum Beispiel eine Plausibilitätsprüfung vorgenommen werden. Hierbei kann der ermittelte
Schadstoffgehalt auf Basis bereits vorliegender Daten von Informationsanbietern oder
auf Basis von Messungen durch die Verkehrsüberwachungsanlage vorliegen.
[0018] Die ermittelten Daten bzw. die von der Verkehrsüberwachungsanlage erfassten Daten
können in einer Ausgestaltung des Verfahrens an eine Zentralstation oder an Nutzerendgeräte
(z. B. Mobiltelefone) gesendet werden. Die Zentralstation kann dazu dienen, eine aktuelle
Lage des überwachten Bereichs zu generieren.
[0019] Das Verfahren kann ferner dazu dienen, auf Basis der ermittelten Daten und der von
der Verkehrsüberwachungsanlage erfassten Daten die Verkehrslage, also die Verkehrsdichte
im überwachten Bereich, zu prognostizieren, wobei vorzugsweise die prognostizierte
Verkehrslage zur Verkehrssteuerung verwendet wird. Es können also unter anderem Stausituationen
prognostiziert und durch geeignete Maßnahmen zur Verkehrssteuerung bzw. Verkehrsleitung
vermieden werden. Bei mehreren Verkehrsüberwachungsanlagen kann zudem eine gesamtheitliche
Lage eines größeren Gebiets analysiert und ggfs. gesteuert werden.
[0020] Die Erfindung wird ferner durch eine Verkehrsüberwachungsanlage zur Durchführung
des Verfahrens, wie oben beschrieben, gelöst, wobei die Verkehrsüberwachungsanlage
Sensoren zum Detektieren und Klassifizieren von Fahrzeugen umfasst, Sensoren zum Erfassen
des Schadstoffgehalts der Umgebung umfasst, und eine Verarbeitungseinheit zum Zuordnen
eines Fahrzeugmodells zu den detektierten Fahrzeugen aufweist.
[0021] Die Sensoren der Verkehrsüberwachungsanlage können seitlich von einer Fahrbahn oder
auf einer Brücke bzw. einem Gantry oberhalb der Fahrbahn installiert sein. Die Verkehrsüberwachungsanlage
kann als stationäre Einheit vorgesehen sein oder mobil gestaltet sein, sodass sie
an verschiedenen zu überwachenden Bereichen eingesetzt werden kann. Alternativ können
die Sensoren auch in einer Vorrichtung für Rotlichtüberwachung angeordnet sein. Darüber
hinaus ist es auch denkbar, dass die Verkehrsüberwachungsanlage Teil eines Fahrzeugs
ist. Die Sensoren können 3D-Scanner (Lidar), Radargeräte und Kameras umfassen.
[0022] Durch das voran beschriebene Verfahren und die voran beschriebene Verkehrsüberwachungsanlage
ist es möglich, eine intelligente Infrastruktur für ein dynamisches Verkehrsraum-Management
zu schaffen, um mit der Informationsverteilung über die aktuelle Verkehrslage und
Umweltbelastung Verkehrsströme, gegebenenfalls auch unter Zuhilfenahme von steuerbaren
Verkehrsleiteinrichtungen, derart zu lenken, dass übermäßige Verkehrs- und Umweltbelastungen
an bestimmten Orten reduziert werden. Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin,
dass die Daten kurzfristig zur Verfügung gestellt werden können und konkrete überwachte
Bereiche betreffen. Ferner kann für die nahe Zukunft aufgrund des Fahrzeugmodells
und der zu erwartenden Schadstoffemissionen die Umweltbelastung prognostiziert werden.
Ferner kann auf vorhandene Daten zurückgegriffen werden, um die Prognose auch für
einen längeren Zeitraum in der Zukunft treffen zu können.
[0023] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren
näher erläutert. Hierin zeigen
- Figur 1
- eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer Verkehrsüberwachungsanlage an einer
Fahrbahn mit zwei Fahrspuren,
- Figur 2
- eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform einer Verkehrsüberwachungsanlage an
einer Fahrbahn mit zwei Fahrspuren, und
- Figur 3
- schematische Datensätze mit ermittelten Daten und von einer der Verkehrsüberwachungsanlage
gemäß Figur 1 erfassten Daten.
[0024] Figur 1 zeigt eine Draufsicht einer Fahrbahn 1 mit einem ersten Fahrzeug 2, einem
zweiten Fahrzeug 3 und einem dritten Fahrzeug 4, die sich in einer Fahrtrichtung F
jeweils in einer von zwei Fahrspuren, einer rechten Fahrspur 5 und einer linken Fahrspur
6, bewegen.
[0025] Eine Verkehrsüberwachungsanlage mit einer Verkehrsmessstation 7 und einer Umweltmessstation
8, sind an der Fahrbahn 1 platziert. Die Verkehrsmessstation 7 mit Sensoren zum Detektieren
und Klassifizieren von Fahrzeugen detektiert Fahrzeuge 2, 3, 4, die die Verkehrsmessstation
7 passieren, und erfasst zum Beispiel deren Geschwindigkeit und Fahrspurzugehörigkeit.
Die Verkehrsmessstation 7 kann eine stationäre säulen- oder kastenförmige Vorrichtung
an der Seite der Fahrbahn 1 mit einem Sensor in Form eines Laserscanners bzw. Lidar-Systems
(light detection and ranging system), Radarsystems und/oder mit Kameras. Alternativ
kann die Verkehrsmessstation 7 ein mobiles Gerät bzw. Fahrzeuganhänger sein.
[0026] Die Verkehrsmessstation 7 erfasst zum Beispiel die Höhe, Breite und Länge des Fahrzeugs
sowie die Anzahl der Achsen, um anhand dieser Daten die detektierten Fahrzeuge 2,
3, 4 zu klassifizieren. Nachdem der Fahrzeugtyp durch die Klassifizierung erkannt
wird, kann eine Zuordnung eines mathematischen Fahrzeugmodells mit der Schadstoffklasse
bzw. den zu erwartenden Schadstoffemissionen des detektierten Fahrzeugs erfolgen.
[0027] Die erfassten Messwerte der Verkehrsmessstation 7 sind für jedes Fahrzeug in Figur
3 in den oberen Kästen dargestellt. Hier zeigen die Ergebnisse im linken Kasten, dass
das Fahrzeug 2 folgendem Fahrzeugmodell zugeordnet wurde: Fahrzeug 2 ist ein PKW,
fährt 45 km/h, befindet sich auf der linken Spur 6, hat die Schadstoffklasse Euro
5 und stammt aus dem Landkreis Darmstadt und transportiert keine Gefahrgüter. Eine
Fahrzeugmodellzuordnung wurde ebenfalls für das Fahrzeug 3 (PKW) und Fahrzeug 4 (LKW)
mit den in Figur 3 dargestellten Werten durchgeführt.
[0028] Durch diese Klassifizierung kann nun eine Schätzung der Schadstoffkonzentration in
der Umgebungsluft in dem in Figur 1 dargestellten überwachten Bereich 12 vorgenommen
werden.
[0029] Ferner werden bei der gezeigten Ausführungsform meteorologische Daten (zum Beispiel
Niederschlagsmengen, Windstärke, Windrichtung und Lufttemperatur) und Luftqualitätsdaten
(zum Beispiel Schadstoffkonzentrationen von Schwefeldioxid, Kohlenstoffmonoxid und
Feinstaub) mit der Umweltmessstation 8 aufgenommen, wofür die Umweltmessstation 8
unter anderem mit Sensoren zum Erfassen des Schadstoffgehalts in der Umgebungsluft
ausgestaltet ist. Die so ermittelten Umweltmessdaten für die Luftqualität können mit
den geschätzten Daten abgeglichen und auf Plausibilität geprüft werden.
[0030] Die erfassten Messwerte (Umweltmessdaten) der Umweltmessstation 8 sind in Figur 3
in den unteren Kästen dargestellt. Im linken Kasten sind die meteorologischen Daten
dargestellt. An der Fahrbahn 1 wurde eine Temperatur von 15 °C gemessen, 0 % Niederschlag
detektiert und ein Wind mit einer Windstärke von 2 Beaufort aus süd-östlicher Richtung
ermittelt.
[0031] Auch die Daten der Luftqualität, im rechten Kasten dargestellt, beziehen sich in
diesem Beispiel auf lokale Messwerte. Hier wurde Schwefeldioxid (SO
2 = 2,0 µg/m
3), Kohlenstoffmonoxid (CO = 0,3 mg/m
3) und Feinstaub (PM
10 = 16,6 µg/m
3) gemessen, wobei der Tagesmittelwert für Feinstaub bei maximal 50 µg/m
3 liegen darf. Bei Kohlenstoffmonoxid liegt der Tagesgrenzwert bei 10 mg/m
3 und bei Schwefeldioxid liegt die maximale Grenze bei 20 µg/m
3 des Jahresmittelwerts.
[0032] Alle gemessenen und geschätzten Daten wurden in der Zentralstation 10 gesammelt und
werden in einer Datenverarbeitungseinheit 11 verglichen und geprüft und/oder weiterverarbeitet.
[0033] Sämtliche ausgewerteten Daten können einem Nutzer, zum Beispiel an ein Navigationsgerät
oder an eine Verkehrszentrale, gesendet werden. Hierzu dient eine Zentralstation,
die die Daten ggf. weiterverarbeitet und an Nutzer (hier nicht dargestellt) verteilt.
[0034] In Figur 2 sind ebenfalls ein erstes Fahrzeug 2, ein zweites Fahrzeug 3 und ein drittes
Fahrzeug 4 dargestellt, die sich in Fahrtrichtung F auf einer zweispurigen Fahrbahn
1 bewegen. Der Unterschied zur Ausführungsform gemäß Figur 1 besteht darin, dass die
Verkehrsmessstation 7 oberhalb der Fahrbahn 1 auf einer Brücke 9 oder einem Gantry
befindet. Alternativ kann die Verkehrsmessstation 7 auch an einem Mast befestigt werden.
Bezugszeichenliste
[0035]
- 1
- Fahrbahn
- 2
- erstes Fahrzeug
- 3
- zweites Fahrzeug
- 4
- drittes Fahrzeug
- 5
- rechte Fahrspur
- 6
- linke Fahrspur
- 7
- Verkehrsmessstation
- 8
- Umweltmessstation
- 9
- Brücke
- 10
- Zentralstation
- 11
- Datenverarbeitungseinheit
- 12
- überwachter Bereich
- F
- Fahrtrichtung
1. Verfahren zur Verkehrsüberwachung bei dem
das Passieren von Fahrzeugen (2, 3, 4) in einem überwachten Bereich (12) mittels einer
Verkehrsüberwachungsanlage (7, 8) detektiert wird, und
die Verkehrsdichte im überwachten Bereich (12) ermittelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass ferner die detektierten Fahrzeuge (2, 3, 4) klassifiziert werden und jedem detektierten
Fahrzeug (2, 3, 4) auf Basis der Klassifizierung ein Fahrzeugmodell zugeordnet wird,
das die zu erwartenden Schadstoffemissionen des detektierten Fahrzeugs beinhaltet.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Klassifizierung der detektierten Fahrzeuge (2, 3, 4) anhand zumindest eines äußeren
Merkmals aus der Gruppe Achsanzahl, Länge, Breite, Höhe und Identifikationsabzeichen
erfolgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fahrzeugmodell die zu erwartenden Lärmemissionen des detektierten Fahrzeugs beinhaltet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schadstoffgehalt in der Umgebungsluft im überwachten Bereich (12) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verkehrsdichte und/oder der Schadstoffgehalt der Umgebungsluft im überwachten
Bereich (12) mittels der Verkehrsüberwachungsanlage (7) erfasst wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verkehrsdichte im überwachten Bereich (12) mittels der Verkehrsüberwachungsanlage
(7) anhand zumindest einer der Messgrößen aus der Gruppe Anzahl von detektierten Fahrzeugen
(2, 3, 4) in einer bestimmten Zeitspanne, Geschwindigkeit der detektierten Fahrzeuge
(2, 3, 4) und Abstand aufeinanderfolgender detektierter Fahrzeuge (2, 3, 4) erfasst
wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass Lärmemissionen und/oder als Schadstoffgehalt der Umgebungsluft im überwachten Bereich
(12) die Konzentration von zumindest einem Schadstoff aus der Gruppe Kohlenstoffmonoxid,
Kohlenstoffdioxid, Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid, Ozon und Feinstaub mittels
der Verkehrsüberwachungsanlage (8) erfasst wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass meteorologische Daten für den überwachten Bereich (12) ermittelt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass als meteorologische Daten im überwachten Bereich (12) zumindest ein Wert aus der
Gruppe Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit
und Niederschlagsmenge mittels der Verkehrsüberwachungsanlage (8) erfasst wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass anhand des Fahrzeugmodells der Schadstoffgehalt der Umgebungsluft im überwachten
Bereich (12) berechnet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der berechnete Schadstoffgehalt mit dem ermittelten Schadstoffgehalt der Umgebungsluft
verglichen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zukünftige Schadstoffgehalt in der Umgebungsluft im überwachten Bereich (12)
und/oder in angrenzenden Bereichen anhand der Fahrzeugmodelle der detektierten Fahrzeuge
(2, 3, 4) und auf Basis der Daten zur Verkehrsdichte und/oder des ermittelten Schadstoffgehalts
in der Umgebungsluft prognostiziert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die ermittelten Daten und die von der Verkehrsüberwachungsanlage (7, 8) erfassten
Daten an eine Zentralstation (10) oder an Nutzerendgeräte gesendet werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf Basis der ermittelten Daten und der von der Verkehrsüberwachungsanlage (7, 8)
erfassten Daten die Verkehrslage prognostiziert wird, wobei vorzugsweise die prognostizierte
Verkehrslage zur Verkehrssteuerung verwendet wird.
15. Verkehrsüberwachungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche
1 bis 14, wobei die Verkehrsüberwachungsanlage Folgendes aufweist:
Sensoren (7) zum Detektieren und Klassifizieren von Fahrzeugen,
Sensoren (8) zum Erfassen des Schadstoffgehalt der Umgebungsluft, und
eine Datenverarbeitungseinheit zum Zuordnen eines Fahrzeugmodells zu den detektierten
Fahrzeugen (2, 3, 4).