[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Schaltzeitprognose für
wenigstens eine Signalgruppe einer Signalanlage gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zum
Anzeigen einer Restzeit gemäß Anspruch 16, eine Recheneinheit zum Durchführen des
Verfahrens gemäß Patentanspruch 18 und ein Computerprogrammprodukt nach Patentanspruch
19.
[0002] Aus
DE 10 2012 110 099 B3 sind Verfahren bekannt, mit denen eine die zukünftigen Signalzeiten einer Signalanlage
prognostiziert werden, wobei die dazu verwendete Prädiktionseinheit ein Modell des
Verkehrsablaufs und der Signalsteuerung benötigt. Eine einmal abgegebene Prognose
kann eintreffen oder auch nicht, wenn z.B. der tatsächliche Verkehrsfluss nicht dem
simulierten Verkehrsfluss entspricht.
[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung
einer Schaltzeitprognose für wenigstens eine Signalgruppe einer Signalanlage bereitzustellen.
Weiterhin besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Anzeigen einer
Restzeit bereitzustellen.
[0004] Die Aufgaben der Erfindung werden durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.
[0005] Weitere Ausführungsformen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
[0006] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Schaltzeitprognose für
wenigstens eine Signalgruppe einer Signalanlage, wobei die Signalanlage mehrere Signalgruppen
aufweist, wobei die Signalgruppen durch ein Steuerungsverfahren gesperrt und freigegeben
werden, wobei sich abhängig von einem Steuereingriff eine Reihenfolge der Freigaben
und/oder die Anzahl der Freigaben ändern kann, wobei für verschiedene mögliche Abfolgen
der Steuerungen während der nächsten n Zeitintervalle für wenigstens eine Signalgruppe
ein minimaler Bereich einer Freigabe in der Weise ermittelt wird, dass sich der minimale
Bereich der Freigabe durch einen Steuereingriff nur verlängert, aber nicht verkürzen
kann. Dadurch kann sich eine Restzeit für die insbesondere angezeigte Freigabe der
Signalgruppen nur verlängern und eine Restzeit für die insbesondere angezeigte Sperrung
der Signalgruppen nur verringern. Auf diese Weise kann eine verlässliche Zeit für
die Freigabe und/oder die Sperrung ermittelt, angezeigt und weiter gegeben werden.
[0007] In einer Ausführung werden für mehrere vorgegebene Steuereingriffe (z.B. mit ÖPNV
Fahrzeug und ohne ÖPNV Fahrzeug) Schaltzeitprognosen für eine Freigabe der Signalgruppen
ermittelt. Zudem kann für die Schaltzeitprognosen Wahrscheinlichkeiten eines Eintreffens
ermittelt werden. Die ermittelten Schaltzeitprognosen und/oder deren Wahrscheinlichkeiten
werden angezeigt und/oder ausgeben, insbesondere an ein Fahrzeug übermittelt. Auf
diese Weise können ein Fahrer und/oder ein Fahrerassistenzsystem eine genauere Einschätzung
der Schaltsituation der Signalgruppe erhalten. Insbesondere kann eine bessere Anpassung
des Fahrverhaltens an die Schaltsituation der Signalgruppe bzw. der gesamten Signalanlage
erreicht werden, um beispielsweise einer Grünen Welle zu folgen.
[0008] In einer weiteren Ausführung wird aus den Schaltzeitprognosen und den Wahrscheinlichkeiten
der Schaltzeitprognosen mindestens ein Erwartungswert berechnet. Der Erwartungswert
kann angezeigt oder an ein Fahrzeug übertragen werden. Insbesondere kann der Erwartungswert
für eine Berücksichtigung für mindestens eine Funktion in einem Fahrzeug vorgesehen
sein. Insbesondere kann der Erwartungswert für die Motorsteuerung eines Fahrzeugs
verwendet werden. Auch kann ein Steuergerät eines Fahrzeuges, insbesondere ein Fahrerassistenzsystem
den Erwartungswert zur Steuerung des Fahrzeuges verwenden, um beispielsweise einer
Grünen Welle zu folgen.
[0009] In einer Ausführung wird ein Zeitbereich für eine Freigabe einer Signalgruppe verringert,
wenn die Signalgruppe nicht angefordert wird.
[0010] In einer Ausführung entspricht der minimale Zeitbereich der Freigaben der Signalgruppen
der jeweiligen Freigabe der Signalgruppen bei der vorgegeben Abfolge von vorgegebenen
Phasen, wenn keine Phase ausfällt, und wobei bei einem wenigstens teilweisen Ausfall
einer Phase die minimalen Zeitbereiche der Freigaben der nicht ausgefallenen Phasen
und damit der dort freigegebenen Signalgruppen vergrößert werden.
[0011] In einer Ausführung wird während des Zeitintervalls in regelmäßigen Zeitabständen
der minimale Bereich der Freigabe insbesondere für jede Signalgruppe ermittelt und
aktualisiert.
[0012] In einer Ausführung wird die während eines festgelegten Zeitintervalls ankommende
Anzahl von Fahrzeugen ermittelt, wobei die ermittelte Anzahl verwendet wird, um daraus
eine Warteschlange von Fahrzeugen bei einer Signalsperrung zu ermitteln, wobei aus
der Warteschlange eine Fahrtrajektorie für ein oder mehrere in einem Zeitintervall
ankommenden Fahrzeuge in der Weise ermittelt wird, so dass die Anzahl der Halte und/oder
der Kraftstoffverbrauch und/oder Emissionen reduziert werden. Abhängig von der gewählten
Ausführung können auch andere Zielfunktionswerte verbessert, insbesondere optimiert
werden.
[0013] In einer Ausführung werden für gerade nicht freigegebene Signalgruppen einer Nebenrichtung
nicht eine Lage und eine minimale Zeitdauer der Freigabe ermittelt, sondern ein spätester
Beginn der Freigabezeit. Dadurch ist eine Anzeige eines Endes der Sperrung, d.h. der
Rotrestzeit möglich, ohne die Flexibilität zur Umverteilung der Zeitdauern ausfallender
Teilphasen einzuschränken.
[0014] In einer Ausführung werden Restzeiten einer vorgegebenen Freigabezeit, die kleiner
als ein bestimmter Schwellenwert sind, nicht mehr geändert.
[0015] In einer Ausführung wird ein vorgegebener Endbereich, insbesondere die letzten Sekunden
einer Freigabe und/oder einer Sperrung nicht mehr geändert. Bei einer phasenorientierten
Steuerung kann der Endbereich insbesondere in Phasenübergängen zwischen den Phasen
enthalten sein und für jeden Phasenübergang individuell parametriert werden. Weiterhin
können die Mindestrestdauern auch eigens parametriert werden.
[0016] In einer Ausführung werden Steuerungseingriffe in Abhängigkeit von der Art des Steuerungseingriffes
unterdrückt.
[0017] Zudem können Anzeigen vorgesehen sein, die eine Zeit für eine Freigabe einer Signalgruppe,
d.h. eine Grünzeit und/oder eine Zeit für eine Sperrung einer Signalgruppe, d.h. eine
Rotzeit für wenigstens eine, insbesondere für jede Signalgruppe anzeigen. Aufgrund
der gewählten Steuerung wird bei laufender Freigabe einer Signalgruppe durch die Anzeige
eine verbleibende Freigabezeit, d.h. eine Grünrestzeit angezeigt, die nur in Richtung
einer längeren Grünrestzeit springen kann. Aufgrund der gewählten Steuerung wird bei
laufender Sperrung einer Signalgruppe durch die Anzeige eine verbleibende Sperrzeit,
d.h. eine Rotrestzeit angezeigt, die nur in Richtung einer kürzeren Rotrestzeit springen
kann. Die Anzeige kann an der Signalanlage, insbesondere an der Signalgruppe vorgesehen
sein. Zudem kann die Anzeige auch in einem Fahrzeug angeordnet sein.
[0018] In einer Ausführung werden die Freigabezeiten auch angeforderter bzw. nicht ausgefallener
Phasen insbesondere in einem geringen Umfang, insbesondere im Bereich von 1% bis 10%
der Zeitdauer gekürzt, wobei eine Randbedingung einer vorgesehenen Verwendung berücksichtigt
wird. Beispielsweise kann bei einer Anzeige der Freigabezeit eine maximal zulässige
Verkürzung vorgegeben sein.
[0019] In einer Ausführung sind die Anzeigen ausgebildet, um eine graphische Anzeige einer
Grün- und/oder einer Rotrestzeit zu stauchen. Dabei kann z.B. 0,75 Sekunden als 1
Sekunde dargestellt werden, sodass prognostizierte Freigabezeiten in geringem Umfang
gekürzt werden können, ohne dass dies einem Fahrer eines Fahrzeuges auffällt.
[0020] Weiterhin kann z.B. in Form eines Ampelassistenten eine Wahrscheinlichkeit einer
Prognose für eine Freigabe und/oder eine Sperrung einer Signalgruppe an einen Fahrer
eines Fahrzeuges kommuniziert, insbesondere angezeigt werden.
[0021] In einer Ausführung kann bei einer Anzeige, die einen Grünzeitbereich und oder eine
Grünrestzeit und/oder eine Rotrestzeit einer Signalgruppe grafisch darstellt, die
graphische Darstellung, insbesondere eine Farbintensität abhängig von einer Wahrscheinlichkeit
der Grünrestzeit und/oder der Rotrestzeit unterschiedlich sein.
[0022] In einer Ausführung kann sich ein ÖPNV Fahrzeug zeitlich mindestens um eine vorgegebene
Zeit vor einem, insbesondere ihrem frühesten Eintreffen an einer Haltelinie bei einer
Steuerung anmelden. Die vorgegebene Zeit kann davon abhängen, wieviel z.B. ein Ampelassistent
an Prognosedauer benötigt, wobei diese sich insbesondere aus der Fahrzeit von der
Haltelinie eines Vorknotens zur Haltelinie dessen Folgeknoten, der benötigten Berechnungszeit
für das Steuerverfahren und aller benötigten Zeiten von der Ermittlung bis zur Verarbeitung
und Anzeige der Restzeiten in einem Ampelassistenten eines Fahrzeuges.
[0023] In einer Ausführung wird bei Restzeitprognosen auf eine Bemessung z.B. bei einem
plötzlichen Abbruch einer laufenden Phase bei einer Lücke im Verkehrsfluss verzichtet.
Stattdessen wird eine adaptive Berechnung je Zeitintervall durchgeführt, wobei ausfallende
Zeiten auf andere Phasen nach einem Berechnungsverfahren verteilt werden.
[0024] In einer Ausführung wird nach einem Phasentausch die späteste Freigabezeiten der
Phasen aus allen Variationen des möglichen wechselseitigen Phasentauschs der ÖPNV
Phase berechnet und die Teilphasen der Phasen, die bei ÖPNV Eingriff entfallen, können
bei der Berechnung der minimalen (und frühesten) Freigabezeit der Signalgruppen jeweils
berücksichtigt oder nicht berücksichtigt werden, je nachdem welche Berechnung zu einer
kürzeren Freigabezeit führt. Dabei wird zum Beispiel eine erste Phase verlängert,
wobei die mögliche Verlängerung nicht in das Restgrün der ersten Phase eingerechnet
wird, während das Restrot einer dritten Phase die maximale Verlängerung berücksichtigt,
d.h. z.B. weder das freie Grün der ersten Phase noch das freie Grün der zweiten Phase
wird in die Grünrestzeit der ersten Phase eingerechnet, solange noch die Möglichkeit
besteht, dass z.B. das freie Grün der ersten Phase 1 nicht genutzt wird.
[0025] In einer Ausführung werden die spätesten Freigabezeiten der Phasen aus allen Variationen
der möglichen Phasenabfolgen berechnet. Die Teilphasen der Phasen, die bei ÖPNV Eingriff
entfallen, werden bei der Berechnung der minimalen (und frühesten) Freigabezeit der
Signalgruppen jeweils berücksichtigt oder nicht berücksichtigt, je nachdem welche
Berechnung zu einer kürzeren Freigabezeit führt.
[0026] In einer Ausführung werden für den Fall, dass die ÖPNV Phase komplett entfällt, zusätzlich
die minimalen Freigabezeiten ermittelt.
[0027] In einer Ausführung wird die ausgefallene Zeit nach einem vorgeplanten Anteil der
nicht ausgefallenden Phasen auf die nicht ausgefallenen Phasen verteilt. Dadurch wird
eine einfache und schnelle Anpassung erreicht.
[0028] In einer weiteren Ausführung wird die ausgefallene Zeit durch eine modellbasierte
Adaption, insbesondere in Form einer Optimierung auf die nicht ausgefallenen Phasen
verteilt. Dadurch wird eine individuellere Anpassung an die vorliegende Situation
erreicht.
[0029] In einer weiteren Ausführung wird die geplante Abfolge der noch nicht ausgeführten
Phasen des Zeitintervalls in der Weise verändert, dass die optionale Phase bei Nichtanforderung
mit der nächsten Phase getauscht wird. Dadurch kann die optionale Phase noch später
innerhalb des Zeitintervalls ausgeführt werden. Mit der optionalen Phase kann beispielsweise
ein Fahrzeug des öffentlichen Nahverkehrs bedient werden.
[0030] In einer Ausführung ist eine Phase in eine erste Teilphase zur Abbildung einer Mindestfreigabezeit,
in eine zweite Teilphase zur Abbildung einer für eine Leistungsfähigkeit der Verkehrssteuerung
notwendige Freigabezeit und eine dritte Teilphase für eine freie Freigabezeit der
Signalgruppen unterteilt. Dabei kann die dritte Teilphase, d.h. eine freie Teilphase
einer Phase für eine Hauptrichtung, sowie die dritte Teilphase und insbesondere die
zweite Teilphase, nicht aber die erste Teilphase der Mindestdauer einer optionalen
Phase gekürzt werden kann, um eine andere Phase, die zur Beschleunigung des öffentlichen
Nahverkehrs verwendet wird, zu verlängern.
[0031] Eine Vereinfachung des Steuerverfahrens wird dadurch erreicht, dass die optionale
Phase wenigstens teilweise oder vollständig ausgelassen wird, wenn die optionale Phase
nicht bis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt abgerufen wird.
[0032] In einer Ausführung werden die Zeitdauern der Teilphasen eines Zeitintervalls phasenabhängig
und abhängig von Verkehrsdaten adaptiv ermittelt und die Zeitdauern der Phasen entsprechend
angepasst. Zudem können Phasen oder Teilphasen eines Zeitintervalls abhängig von vorgegebenen
Zeitbereichen und/oder abhängig von festgelegten T-Zeitpunkten abgeleitet werden.
T-Zeitpunkte sind Zeitpunkte, die fest innerhalb des Zeitintervalls, d.h. innerhalb
des Umlaufs vorgegeben sind. Beispielsweise kann ein T-Zeitpunkt durch einen frühesten
Beginn, einen spätesten Beginn, ein frühestes Ende und/oder durch ein spätestes Ende
einer Freigabe oder einer Sperrung festgelegt sein.
[0033] In einer weiteren Ausführung werden abhängig von Verkehrsdaten ein Anfang- und ein
Endzeitpunkt der Freigabe der Hauptrichtungsphase nur um eine festgelegte maximale
Zeitdauer vorgezogen, um insbesondere eine Kompatibilität mit einer Grünen Welle für
den Verkehr der Hauptrichtung zu ermöglichen.
[0034] In einer weiteren Ausführung sind mehrere alternative Phasenfolgen vorgesehen und
in jeder der alternativen Phasenfolgen ist mindestens eine optionale Phase für den
öffentlichen Nahverkehr vorgesehen. Bei einer Anforderung der optionalen Phase durch
ein ÖPNV Fahrzeug wird in die Phasenfolge gewechselt, mit der das ÖPNV Fahrzeug mit
einer geringsten Verzögerung die Kreuzung passieren kann, insbesondere ohne Abbremsen
des ÖPNV Fahrzeuges. Dadurch wird eine weitere Verbesserung der Priorisierung des
öffentlichen Nahverkehrs erreicht.
[0035] Eine optionale Phase kann für ein ÖPNV Fahrzeug oder für einen Fußgänger oder ein
Fahrzeug vorgesehen sein.
[0036] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie
die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich
im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang
mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
- FIG 1
- eine schematische Darstellung einer Kreuzung mit einer Signalanlage mit vier Signalgruppen,
- FIG 2 bis 7
- schematische Darstellungen von verschiedenen Abfolgen von Phasen während eines Zeitintervalls,
- FIG 8
- eine weitere Darstellung einer Abfolge von möglichen Phasen mit einem ÖPNV Fenster,
- FIG 9
- eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Abfolge von Phasen eines Zeitintervalls,
- FIG 10
- eine schematische Darstellung einer Grundphasenfolge,
- FIG 11
- eine Abfolge der Phasen der Grundphasenfolge der Fig.10 für ein Zeitintervall, und
- FIG 12 bis 15
- verschiedene mögliche Abfolgen der Grundphasenfolge der FIG 10, und
- FIG 16
- ein Fahrzeug.
[0037] FIG 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Kreuzung 1, in die vier Straßen
2, 3, 4, 5 münden. Jede Straße weist eine Fahrbahn auf, die zur Kreuzung 1 führt und
eine Fahrbahn auf, die von der Kreuzung 1 wegführt. Zudem ist an jeder Straße, die
zur Kreuzung 1 führt, eine Signalgruppe 6, 7, 8, 9 vorgesehen. Jede Signalgruppe 6,
7, 8, 9, 6A, 8A 13, 14 verfügt über eine eigene Recheneinheit. Zudem verfügt jede
Signalgruppe über Anzeigemittel und/oder Sendemittel, mit denen Informationen über
einen Signalzustand der Signalgruppe angezeigt und/oder an ein Fahrzeug und/oder an
eine weitere Recheneinheit übermittelt werden können. Die vier dargestellten Signalgruppen
6, 7, 8, 9, 6A, 8A stellen eine Signalanlange für die Kreuzung 1 dar. Mit einer Signalgruppe
kann für eine Fahrrichtung eine Sperrung oder eine Freigabe, d.h. eine freie Fahrt
in der Fahrrichtung angezeigt werden. Unter einer Fahrrichtung werden z.B. eine Geradeausfahrt,
ein Rechtsabbiegen, und/oder ein Linksabbiegen verstanden. Die Sperrung wird z.B.
mit einem Rotsignal und die Freigabe mit einem grünen Signal angezeigt. Zudem kann
zwischen der Freigabe und der Sperrung noch ein Übergangssignal z.B. in Form eines
gelben Signals angezeigt werden. Die Sperrung wird im Folgenden auch als Rotzeit und
die Freigabe als Grünzeit bezeichnet.
[0038] Weiterhin sind Detektoren 11 in oder an den Fahrbahnen der Straßen 2, 3, 4, 5 vorgesehen,
die eine Annäherung eines Fahrzeuges 10 an die Kreuzung 1 und/oder eine Abfahrt des
Fahrzeuges weg von der Kreuzung 1 detektieren. Die Detektoren 11 können auch dazu
vorgesehen sein, um zum Beispiel eine Annäherung eines ÖPNV Fahrzeuges an die Kreuzung
1 und/oder ein Entfernen des ÖPNV Fahrzeuges von der Kreuzung zu erfassen. Zudem kann
ein Detektor 11 vorgesehen sein, um beispielsweise in Form eines Tasters den Wunsch
eines Fußgängers zu erfassen, der eine Freigabe für einen Fußgängerüberweg über eine
Straße wünscht. Die Detektoren sind logisch mit den Signalgruppen 6, 7, 8, 9, 6A,
8A verbunden.
[0039] Weiterhin gibt es eine zentrale Recheneinheit 12 vorgesehen sein, die mit den Detektoren
11 sowie den Signalgruppen und/oder den Recheneinheiten der Signalgruppen verbunden
ist. Die zentrale Recheneinheit steuert abhängig von dem Verkehrsaufkommen an der
Kreuzung die Signalgruppen. Dabei wird in der Regel eine Hauptrichtung vorgegeben,
die für die Steuerung des Verkehrs Priorität hat. Zudem wird für ein Zeitintervall,
d.h. eine Umlaufzeit eine Folge von Phasen vorgesehen, die während des Zeitintervalls
ausgeführt werden können.
[0040] Dabei können jedoch auch ein Ausfall und/oder eine Verschiebung und/oder eine Verkürzung
und/oder eine Verlängerung einer Phase während des Zeitintervalls abhängig von Verkehrsereignissen
auftreten. In jeder Phase ist für alle Signalgruppen festgelegt, ob die jeweilige
Signalgruppe auf eine Freigabe für eine freie Fahrt oder auf eine Sperrung für die
Fahrrichtung der Signalgruppe geschaltet wird.
[0041] Die Recheneinheiten der Signalgruppen und/oder die zentrale Recheneinheit steuern
abhängig von den ermittelten Phasen die vier Signalgruppen an. Nach der Umlaufzeit
wird die Folge der Phasen wiederholt. Die Signalanlage kann abhängig von der Ausführungsform
auch unabhängig von Phasen abhängig vom Verkehrsaufkommen an der Kreuzung gesteuert
werden.
[0042] FIG 2 zeigt ein Beispiel für eine Grundphasenfolge von Phasen für die Steuerung der
Signalanlage der Kreuzung 1 mit drei Phasen 100, 200, 300. Die dargestellte Grundphasenfolge
weist drei Phasen 100, 200, 300 auf. Zudem ist zwischen den Phasen 100, 200, 300 jeweils
eine Übergangsphase 310, 120,230 dargestellt. Zwischen der ersten Phase 100 und der
zweiten Phase 200 ist ein erster Phasenübergang 120 dargestellt. Zwischen der zweiten
Phase 200 und der dritten Phase 300 ist ein zweiter Phasenübergang 230 dargestellt.
Zwischen der dritten Phase 300 und der ersten Phase 100 ist ein dritter Phasenübergang
310 dargestellt. Die Phasenübergänge können auch zu Ihrer jeweiligen Zielphase gerechnet
werden, zu der sie überleiten.
[0043] Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform die erste Phase 100 in eine
notwendige erste Teilphase 100A und in eine freie zweite Teilphase 100B unterteilt
sein. Weiterhin kann die zweite Phase 200 in eine notwendige erste Teilphase 200A
und in eine freie zweite Teilphase 200B unterteilt sein. Weiterhin kann die dritte
Phase 300 nur eine notwendige erste Teilphase 300A aufweisen. Zudem kann noch für
jede Phase 100, 200, 300 eine Teilphase zur Abbildung einer Mindestfreigabezeit vorgesehen
sein. Die Teilphasen für die Mindestfreigabezeiten sind nicht dargestellt. Diese sind
verkehrstechnische Mindestfreigabezeitdauern, z.B. zum Ausgleich von Detektorfehlern.
[0044] Die erste Phase 100 entspricht der Schaltsituation, dass die Fahrzeuge, die sich
auf der ersten Straße 2 und der dritten Straße 4 der Kreuzung 1 nähern (FIG 1) und
gerade über die Kreuzung fahren wollen, eine Freigabe, d.h. Grün haben und über die
Kreuzung 1 fahren dürfen. Somit wird in der ersten Phase 100 die erste Signalgruppe
6 auf Freigabe für eine Geradeausfahrt geschaltet. Weiterhin wird die dritte Signalgruppe
8 ebenfalls auf eine Freigabe, d.h. auf Grün für eine Geradeausfahrt geschaltet. Die
zweite und die vierte Signalgruppe 7, 9 sowie 6A, 8A sind auf Sperrung, d.h. auf Rot
geschaltet und sperren eine Weiterfahrt für die Fahrzeuge, die sich von der zweiten
und der vierten Straße der Kreuzung 1 nähern.
[0045] Die erste Phase 100 ist schematisch mit dem ersten Piktogramm 13 dargestellt. Die
gerade Fahrrichtung von der ersten und der dritten Straße 2, 4 stellt die Hauptrichtung
der Kreuzung 1 dar. Die erste Phase 100 stellt somit die koordinierte Phase dar, mit
der die Hauptrichtung geschaltet wird. Die zweite Phase 200 entspricht der Schaltsituation,
dass die Signalgruppe 6A so geschaltet ist, dass die Fahrzeuge, die sich auf der ersten
Straße 2 der Kreuzung 1 nähern und nach links in die vierte Straße 5 abbiegen wollen,
eine Freigabe, d.h. Grün erhalten und fahren dürfen. Zudem entspricht die zweite Phase
200 der Schaltsituation, dass die Signalgruppe 8A so geschaltet ist, dass die Fahrzeuge,
die sich von der dritten Straße 4 der Kreuzung 1 nähern und nach links in die zweite
Straße 3 abbiegen wollen, ebenfalls eine Freigabe, d.h. Grün erhalten. Die anderen
Signalgruppen 6, 7, 8, 9 sind auf sperrend, d.h. auf Rot geschaltet. Die zweite Phase
200 ist mit einem zweiten Piktogramm 14 schematisch dargestellt.
[0046] Die dritte Phase 300 entspricht der Schaltsituation, dass die vierte Signalgruppe
9 so geschaltet ist, dass alle Fahrzeuge, die sich auf der vierten Straße 5 der Kreuzung
1 nähern, eine Freigabe, d.h. Grün erhalten und über die Kreuzung 1 fahren dürfen.
Zudem bedeutet die dritte Phase 300, dass die zweite Signalgruppe 7 so geschaltet
ist, dass alle Fahrzeuge, die sich auf der zweiten Straße 3 der Kreuzung 1 nähern
über die Kreuzung 1 fahren dürfen. Die Signalgruppen 6, 8, 6A, 8A sind auf Rot, d.h.
sperrend geschaltet. Der dritte Schaltzustand ist schematisch in Form des dritten
Piktogramms 15 dargestellt. Die anderen Signalgruppen sind auf sperrend, d.h. auf
Rot geschaltet.
[0047] Abhängig von der gewählten Ausführungsform können wenigstens eine oder mehrere der
Phasen als optionale Phase vorgesehen sein. Eine optionale Phase wird nur dann geschaltet,
wenn ein Bedarf für diese Phase vorliegt. Der Bedarf wird beispielsweise durch eine
Annäherung eines Fahrzeuges 10 ermittelt, das mithilfe eines Detektors 11 erfasst
wird. Mithilfe von optionalen Phasen, so genannten Anforderungsphasen, ist eine Erhöhung
der Leistungsfähigkeit der Verkehrssteuerung an einer Kreuzung 1 bei gleichbleibender
Umlaufdauer möglich. Die Umlaufdauer legt das Zeitintervall für die Dauer der Abfolge
der Phasen fest. Die Abfolge der Phasen der Grundphasenfolge, die in FIG 2 dargestellt
ist, wiederholt sich laufend. Es können jedoch z.B. abhängig von der Uhrzeit oder
abhängig vom Wochentag unterschiedliche Grundphasenfolgen vorgesehen sein. Somit kann
die Grundphase auch geändert werden.
[0048] Eine grundlegende Idee des vorliegenden Verfahrens besteht darin, eine Grundphasenfolge
in der Weise zu ermitteln, dass alle möglichen für die Signalanlage zur Verfügung
stehenden Phasen in der Grundphasenfolge berücksichtigt werden. Die Grundphasenfolge
der Phasen wird abhängig von der Art der Kreuzung, abhängig von dem Verkehrsaufkommen
und/oder abhängig von einer gewünschten Verkehrssteuerung festgelegt. Dabei werden
auch optionale Phasen berücksichtigt, die nur auf Abruf und somit nicht immer durchgeführt
werden. Somit wird eine Umlaufdauer, das heißt eine Dauer für eine Grundphasenfolge
ermittelt, die immer wieder wiederholt wird. Zudem kann bei festgelegter Umlaufdauer
und den bekannten möglichen Phasen eine kürzeste Zeitdauer für eine Freigabe, d.h.
eine kürzeste Grünzeit für jede Signalgruppe und/oder eine längste Zeitdauer für eine
Sperre, d.h. eine längste Rotzeit für jede Signalgruppe berechnet werden. Die Grünzeit
bedeutet eine freie Fahrt für eine vorgegebene Fahrrichtung. Die Rotzeit bedeutet
eine gesperrte Fahrt für eine vorgegebene Fahrrichtung.
[0049] Wird nun eine optionale Phase nicht abgerufen, d.h. wird die optionale Phase nicht
durchgeführt, so ändern sich in einer gewählten Ausführungsform die Grünzeiten aller
Signalgruppen der Signalanlage nur in Richtung auf längere Grünzeiten und die Rotzeiten
aller Signalgruppen nur in Richtung auf kürzere Rotzeiten, d.h. zum Positiven. Zudem
kann die kürzeste Grünzeit und/oder die längste Rotzeit wenigstens einer Signalgruppe,
insbesondere aller Signalgruppen für ein Zeitintervall, d.h. eine Umlaufzeit für eine
Anzeige oder Übermittlung einer verbleibenden Grünzeit und/oder verbleibenden Rotzeit
der Signalgruppe verwendet werden. Weiterhin kann die kürzeste Grünzeit und/oder die
längste Rotzeit wenigstens einer Signalgruppe, insbesondere aller Signalgruppen für
ein Zeitintervall, d.h. eine Umlaufzeit an die Fahrzeuge übermittelt werden und von
dem Fahrzeug beziehungsweise von einem Fahrerassistenzsystem, insbesondere von einem
autonomen Fahrsystem des Fahrzeuges oder von einem Fahrer des Fahrzeuges berücksichtigt
werden.
[0050] Ein Ansatz des beschriebenen Verfahrens für eine verkehrsabhängige Steuerung mit
einer Restzeitenermittlung für die Rotzeit und/oder die Grünzeit einer Signalgruppe
besteht darin, für wenigstens eine, insbesondere für jede Signalgruppe ein frühestes
Grünende, d.h. ein frühestes Ende der freien Fahrt anzugeben, das nicht unterschritten
wird. Weiterhin besteht ein Ansatz des Verfahrens zur verkehrsabhängigen Steuerung
mit einer Restzeitenermittlung darin, für wenigstens eine, insbesondere für jede Signalgruppe
ein spätestes Rotende, d.h. ein spätestes Ende der gesperrten Fahrt anzugeben, das
nicht überschritten wird.
[0051] Dabei können abhängig von der verwendeten Ausführungsform zu jedem Zeitpunkt einer
Steuerungsberechnung, zum Beispiel sekündlich auch während eines Zeitintervalls, unterschiedliche
Varianten einer zukünftigen Signalisierung der Signalgruppen der Signalanlage der
Kreuzung berechnet werden. Dabei können für jede Signalgruppe und für jede mögliche
Fahrrichtung für das Grünende das minimale Grünende aller möglichen Varianten der
möglichen Phasen und für das Rotende das maximale Rotende aller möglichen Varianten
der möglichen Phasen ermittelt werden. Mit fortschreitender Zeit reduzieren sich während
der Umlaufzeit die möglichen Varianten der möglichen Abfolgen der Phasen zum Beispiel
dadurch, dass eine Phase nicht oder doch angefordert wurde. Die Anforderung einer
optionalen Phase kann z.B. von einem Fahrzeug, von einem ÖPNV Fahrzeug, von einem
Fußgänger oder von einem Einsatzfahrzeug ausgeführt werden.
[0052] Eine Idee des vorgeschlagenen Steuerungsdesigns besteht darin, die Anzahl der zu
berechnenden Varianten zu minimieren.
[0053] In einer Ausführungsform kann dies dadurch erreicht werden, dass optionale Phasen
so berücksichtigt werden, dass die Phasen nur teilweise oder vollständig ausfallen
können. In diesem Fall genügt es, nur jeweils eine Variante zu berechnen, bei der
alle möglichen Phasen, also auch alle optionalen Phasen berücksichtigt werden.
[0054] In einer weiteren Ausführungsform kann das Steuerungsverfahren in der Weise erweitert
werden, dass eine optionale Phase während der Umlaufzeit maximal nur einmal, aber
an mehreren Zeitbereichen des Umlaufes angefordert werden darf. Fällt die optionale
Phase an einem zeitlich ersten Zeitbereich des Umlaufes aus, so wird die optionale
Phase weitergeschoben, indem die optionale Phase beispielsweise mit einer nachfolgenden
Phase getauscht wird. Das Weiterschieben kann dabei auch öfters erfolgen, wobei die
optionale Phase auch vollständig ausfallen kann.
[0055] In einer weiteren Ausführungsform kann eine optionale Phase in der Position mit einer
oder mehreren Phasen im Umlauf getauscht werden. Als Begrenzung der hohen Variantenvielfalt
beziehungsweise der Komplexität der Berechnung wird zum Beispiel vorgeschlagen, eine
mögliche Abfolge von Phasen zu begrenzen, beziehungsweise vorzugeben.
[0056] Im Steuerungsablauf können Varianten von Abfolgen von Phasen ermittelt werden, die
mit unterschiedlichen Wahrscheinlichkeiten eintreten. Somit können neben den Worst
Case Restzeiten für das früheste Grünende jeder Signalgruppe während einer Umlaufzeit
beziehungsweise das späteste Rotende jeder Signalgruppe während einer Umlaufzeit auch
die Restzeiten der Grünzeit und/oder der Rotzeit jeder Signalgruppe der unterschiedlichen
Varianten mit deren Wahrscheinlichkeiten laufend während der Umlaufzeit ermittelt
werden. Aus den Wahrscheinlichkeiten können Erwartungswerte für die Rotrestzeiten
und/oder für die Grünrestzeiten jeder Signalgruppe während eines Umlaufs, insbesondere
während einer Phase ermittelt werden. Die Erwartungswerte werden zum Beispiel von
einem Steuergerät für eine Start-Stopp-Automatik eines Fahrzeuges berücksichtigt,
um den Motor des Fahrzeuges möglichst energiesparend zu betreiben.
[0057] Die unterschiedlichen Varianten der Abfolgen von Phasen mit oder ohne Ausfall der
optionalen Phasen können zum Beispiel auch verwendet werden, um in einem Signalassistenten
an der Signalgruppe oder in einem Fahrzeug einen wahrscheinlichen, aber nicht sicher
vorhandenen Grünbereich anzuzeigen. Dies ist beispielsweise bei oft ausfallenden optionalen
Phasen von Vorteil. Diese Vorgehensweise kann zum Beispiel bei selten fahrenden ÖPNV
Fahrzeugen von Vorteil sein.
[0058] Die vorgeschlagenen Steuerungskonzepte zur Berücksichtigung kooperative Systeme wie
Restzeitanzeigen und Ampelassistenten können prinzipiell auf unterschiedliche Arten
gelöst werden: frei programmiert (Anwenderlogik), geschlossener (parametriert, keine
Anwenderlogik) logikbasierter Ansatz (zum Beispiel auf Basis SLX), geschlossener Ansatz
(parametriert, keine Anwenderlogik) mit adaptiven Elementen und Logiken für die unterschiedlichen
Variationen der Abfolgen der Phasen; geschlossener, voll adaptiver Ansatz (parametriert,
keine Anwenderlogik) einschließlich adaptiver Berücksichtigung des ÖPNV Fahrzeuges
und beliebige Kombinationen davon.
[0059] Mithilfe der vorgeschlagenen Verfahren kann eine minimale Dauer für ein Grünende
einer Signalgruppe und/oder eine maximale Dauer für ein Rotende einer Signalgruppe
angezeigt und/oder an ein Fahrzeug übertragen werden. Weiterhin können Restdauern
für das Grünende und/oder für das Rotende der Signalgruppen regelmäßig während des
Umlaufes der Phasen aktualisiert werden. Dabei wird jedoch vorzugsweise ein einmal
berechneter Wert für eine minimale Dauer eines Endes der Grünzeit, d.h. der freien
Fahrt einer Signalgruppe nur erhöht. Ein einmal berechneter Wert für eine maximale
Dauer für ein Ende der Rotzeit, d.h. für eine gesperrte Fahrt durch die Signalgruppe
wird vorzugsweise nur verringert. Eine prognostizierte Dauer und Wahrscheinlichkeit
sowohl für die minimale Dauer für das Grünende, d.h. das Ende der Grünzeit als auch
für die maximale Dauer für das Rotende, d.h. für das Ende der Rotzeit kann zum Beispiel
von der wahrscheinlichsten Variante der Abfolge der Phasen verwendet werden oder von
der Schaltvariante der Signalanlage, die am nächsten an einem Erwartungswert liegt.
[0060] Eine Vereinfachung der Komplexität der Steuerungsaufgabe kann dadurch erreicht werden,
dass eine Ausführungsform mit folgenden Eigenschaften verwendet wird: Abläufe von
Phasen werden in parametrierter Form vorgegeben und regelbasiert variiert. Als Regel
kann vorgesehen sein, dass optionale Phasen teilweise oder vollständig ausfallen können.
Zudem kann als Regel vorgesehen sein, dass optionale Phasen bei Nichtanforderung innerhalb
des Umlaufs zeitlich nach hinten verschoben werden. Parametrierte Phasenabfolgen können
Phasen und Phasenanteile aufweisen, die ihrerseits ausfallen dürfen.
[0061] In einer Ausführungsform weist wenigstens eine oder alle Phasen eine erste Teilphase
zur Abbildung von Mindestfreigabezeiten, eine zweite Teilphase, d.h. eine notwendige
Grünzeit zur Abbildung von für eine Leistungsfähigkeit der Verkehrssteuerung notwendigen
Freigabezeiten und eine dritte Teilphase für freie Freigabezeiten, d.h. eine freie
Grünzeit für wenigstens eine Signalgruppe auf. Dabei kann die dritte Teilphase für
eine freie Freigabezeit einer koordinierten Phase, d.h. für die dritte Teilphase einer
Hauptrichtungsphase gekürzt werden, um eine andere Phase, die zur Beschleunigung des
öffentlichen Nahverkehrs verwendet wird, zu verlängern. Zudem kann die dritte Teilphase
und insbesondere die zweite Teilphase, nicht aber die erste Teilphase für die Mindestdauer
einer optionalen Phase gekürzt werden, um eine andere Phase, die zur Beschleunigung
des öffentlichen Nahverkehrs verwendet wird, zu verlängern.
[0062] Eine Verteilung der Grünzeit auf die Signalgruppen kann für eine Umlaufzeit adaptiv
erfolgen, um bei einer gewünschten, beispielsweise optimalen Leistungsfähigkeit der
Verkehrssteuerung auf eine Bemessung verzichten zu können. Zudem kann ein ÖPNV Verkehr
intelligent priorisiert werden zum Beispiel unter Nutzung von freien Grünzeiten. Eine
freie Grünzeit ist eine Grünzeit, die für die Leistungsfähigkeit der Verkehrssteuerung
nicht benötigt wird.
[0063] Eine Verteilung der ausgefallenen, optionalen Phasen kann adaptiv erfolgen, wobei
beispielsweise Nebenbedingungen wie zum Beispiel eine Wellenlage des Verkehrsstromes
berücksichtigt werden, um eine gewünschte, insbesondere maximale Leistungsfähigkeit
der Verkehrssteuerung zu erhalten. Die Restzeiten für eine Grünphase und/oder für
eine Rotphase für die Signalgruppen werden beispielsweise automatisch während des
Umlaufes ermittelt und angepasst.
[0064] Zudem kann eine Freiprogrammierung dem vorgeschlagenen Verfahren überlagert werden,
die die Zwischenergebnisse des vorgeschlagenen Verfahrens nutzen kann, aber selbst
für die korrekte Ermittlung der Restzeiten der Grünphase und/oder der Rotphase der
Signalgruppen verantwortlich ist.
[0065] Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen für die Störung der Signalanlage
dargestellt. Dabei wird eine phasenbezogene Darstellung gewählt.
[0066] In einer Ausführungsform werden Signalzeiten für eine Grünphase, eine Rotphase und
Übergangsphasen für die Signalgruppen adaptiv ermittelt, so dass für jede Phase bekannt
ist, welche Zeitanteile den Zwischenphasen und welche Zeitanteile den Signaldauern
für Rot, d.h. sperrend oder Grün, d.h. freie Fahrt zugeordnet sind. Auf Basis einer
vorgegebenen Grundphasenfolge von Phasen, die sich über eine vorgegebene Umlaufzeit,
d.h. ein vorgegebenes Zeitintervall erstreckt, und immer wieder wiederholt wird, werden
für alle möglichen Abfolgen der Phasen der Signalanlage die Phasendauern ermittelt,
sowie die Grünrestzeiten und/oder die Rotrestzeiten der Signale der Signalgruppen.
[0067] FIG 2 zeigt, wie bereits erläutert, ein Beispiel für eine Grundphasenfolge für eine
Umlaufzeit. Die Grundphasenfolge umfasst einen dritten Phasenübergang 310, der für
ein Umschalten der Signalanlage von der dritten zur ersten Phase 300, 100 benötigt
wird. Zwischen der ersten Phase 100 und der zweiten Phase 200 ist der erste Phasenübergang
120 vorgesehen, die zum Umschalten von der ersten zur zweiten Phase benötigt wird.
Zwischen der zweiten Phase 200 und der dritten Phase 300 ist der zweite Phasenübergang
230 vorgesehen, der zum Umschalten von der zweiten zur dritten Phase benötigt wird.
Von der dritten Phase 300 wird wieder zum Beginn der Grundphasenfolge geschaltet und
mit dem Start der dritten Übergangsphase 310 die Grundphasenfolge wieder durchlaufen.
[0068] In einer Ausführungsform sind die einzelnen Phasen in eine notwendige Grünzeit, d.h.
die zweite Teilphase und in eine freie Grünzeit, d.h. eine dritte Teilphase unterteilt
werden. Die notwendige Grünzeit ist erforderlich, um eine gewünschte Leistungsfähigkeit
der Verkehrssteuerung zu erhalten. Die freie Grünzeit kann für eine Optimierung der
Steuerung auch reduziert werden. Für die erste Phase ist die notwendige Grünzeit 100A
vor der freien Grünzeit 100B angeordnet. Für die zweite Phase 200 ist ebenfalls die
notwendige Grünzeit 200A vor der freien Grünzeit 200B angeordnet. Abhängig von der
gewählten Ausführungsform kann auf eine freie Grünzeit verzichtet werden.
[0069] FIG 3 zeigt ein Beispiel, das die Grundphasenfolge der FIG 2 darstellt, wobei auf
die freie Grünzeit der zweiten Phase 200 verzichtet wurde. Zudem wurde in diesem Ausführungsbeispiel
die freie Grünzeit 100B der ersten Phase 100 gegenüber FIG 2 verlängert, da das Zeitintervall
für die Umlaufdauer konstant bleibt. Die Verlängerung der Grünphase ist auch für eine
bereits laufende Phase möglich.
[0070] FIG 4 zeigt eine Schaltsituation, bei der die dritte Phase 300, die beispielsweise
als optionale Phase vorgesehen war, vollständig entfallen ist. Bei dieser Ausführungsform
werden nur die erste Phase 100 und die zweite Phase 200 in verlängerter Form mit entsprechenden
Übergangsphasen 120, 210 ausgeführt.
[0071] Phasen können wenigstens teilweise ausfallen, indem zuerst die freie Grünzeit reduziert
wird oder bevorzugt die freie Grünzeit vollständig entfallen kann. In FIG 3 ist beispielsweise
gegenüber der Schaltsituation der FIG 2 die Grünzeit 200B der zweiten Phase 200 entfallen.
Die freie Grünzeit einer Phase kann entfallen, ohne die Leistungsfähigkeit der Verkehrssteuerung
unter die gewünschte Leistungsfähigkeit fallen zu lassen. Abhängig von der gewählten
Ausführungsform kann eine Phase auch vollständig entfallen, wenn bei Beginn der optionalen
notwendigen Grünzeit der Phase keine Anforderung für die Phase vorliegt. Bei Phasen,
die ganz oder teilweise ausfallen können, wird vorzugsweise keine Restzeit für das
Rotende ermittelt oder angezeigt, solange die Phase nicht angefordert wurde.
[0072] Bei einer gewünschten Kompatibilität zu einem Grüne-Welle-Assistenten gilt als zusätzliche
Randbedingung, dass ein innerhalb der nächsten vorgegebenen Anzahl x von Sekunden
geplantes Grünende eines Signals einer Signalgruppe nicht vorgezogen werden darf,
wobei die Anzahl x im Regelfall entsprechend der Fahrtzeit von einer benachbarten
Kreuzung zu der vorliegenden Kreuzung sowie den benötigten Latenz- und Berechnungszeiten
gewählt werden sollte. Dies bedeutet, dass eine Hauptrichtungsphase bezüglich ihrem
Grünende dann vorgezogen werden kann, wenn der in die Phase führende Phasenübergang
und die aus der Phase führende Phasenübergang einen zeitlichen Abstand besitzen, der
größer ist als die Fahrtzeit von der vorhergehenden Kreuzung zu dieser Kreuzung. Für
den Fall, dass die an den Restzeiten interessierten Fahrzeuge bekannt sind, können
die Restriktionen entsprechend der Anzahl x der Sekunden auf die für ein Fahrzeug
derzeit maximal berechnete Fahrtzeit bis zu der Signalanlage reduziert werden. Ein
Grüne-Welle Assistent zeigt einem Fahrzeug an, wie schnell das Fahrzeug fahren soll,
damit es ohne Anhalten über eine Kreuzung fahren kann. Der grüne Welle-Assistent kann
im Fahrzeug oder an der Signalanlage vorgesehen sein.
[0073] Von einer Signalsteuerung, die beispielsweise von der zentralen Recheneinheit 12
ausgeführt wird, können optimale Trajektorien für die Fahrzeuge berechnet werden,
die auch der Optimierung der Signalzeiten zugrunde liegen. Auf diese Weise kann eine
Optimierung mit einem mikroskopischen Verkehrsmodell und einem Rolling Horizont erreicht
werden. Regelungstechnisch ergibt sich so eine Kaskadenregelung. Ein äußerer Regelkreis
übernimmt die Optimierung der Lichtsignalzeiten auf Basis von vorberechneten Fahrzeugtrajektorien.
Ein innerer Regelkreis versucht mittels Anzeige von optimalen Geschwindigkeiten oder
direkt durch autonomes Fahren der Fahrzeuge die vorausberechneten Trajektorien umzusetzen.
Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass dem Fahrer nur solche Geschwindigkeiten
angezeigt werden, die im Rahmen der Prognosegenauigkeit des Verkehrsmodells auch fahrbar
sind. Dadurch wird vermieden, dass das Fahrzeug bei Einhaltung der vom Ampelassistenten
ermittelten Sollgeschwindigkeit auf Fahrzeuge trifft, die nach der Freigabe eines
Signals noch nicht losfahren konnten.
[0074] Das beschriebene Verfahren kann verwendet werden, um die Priorisierung eines ÖPNV
Fahrzeuges mittels eines Ausfalls einer Phase oder mit einem Wechsel der Phasen zu
erreichen.
[0075] Als Beispiel wird ein dreiphasiger Ablauf gemäß FIG 5 mit folgender Phasenfolge verwendet:
erste Phase 100, zweite Phase 200, dritte Phase 300. Die erste Phase 100 wird in jedem
Zeitintervall ausgeführt. Die zweite Phase 200 und die dritte Phase 300 werden nur
auf Anforderung ausgeführt. Weiterhin ist eine optionale vierte Phase 400 vorgesehen,
die beispielsweise für ein ÖPNV Fahrzeug wie zum Beispiel für einen Bus oder eine
Straßenbahn vorgesehen ist und nur auf Anforderung geschaltet wird. Zudem ist vorgesehen,
dass die vierte Phase 400 zu jedem Zeitpunkt während der Umlaufzeit geschaltet werden
darf, aber je Umlauf maximal n-mal auftreten darf. In dem beschriebenen Beispiel ist
die Zahl n gleich 1.
[0076] Die vierte Phase 400 kann jeweils zwischen zwei Phasen vorgesehen sein, jedoch nur
einmal während der Umlaufzeit geschaltet werden. Eine adaptive Grünzeitverteilung
wird so ermittelt, dass für die Berechnung der minimalen Grünzeit der Signalgruppen,
insbesondere für die minimale Grünzeit der Hauptrichtung die ungünstigste Phasenfolge
mit einem einmaligen Auftreten der vierten Phase 400 verwendet wird. Dies ist zum
Beispiel folgende Phasenfolge: erste Phase 100, vierte Phase 400, zweite Phase 200,
dritte Phase 300, wie in FIG 5 schematisch dargestellt ist. FIG 5 zeigt eine Umlaufzeit
mit einer möglichen Abfolge der Phasen. Die Umlaufzeit beginnt mit einem dritten Phasenübergang
310 von der dritten Phase 300 zur ersten Phase 100. Die erste Phase 100 weist eine
notwendige Grünzeit 100A und eine freie Grünzeit 100B auf. Anschließend folgt ein
Phasenübergang 140 zur vierten Phase 400 und nach der vierten Phase 400 ein Phasenübergang
420 zur zweiten Phase 200. Die zweite Phase 200 weist eine notwendige Grünzeit 200A
und eine freie Grünzeit 200B auf. Nach der zweiten Phase 200 erfolgt ein Phasenübergang
230 zur dritten Phase 300. Dann beginnt der Umlauf wieder von vorne mit dem dritten
Phasenübergang 310.
[0077] Zudem sind die einzelnen Piktogramme 13, 16, 14, 15 für die Phasen dargestellt. Die
erste Phase 100 ist mithilfe des ersten Piktogramms 13 dargestellt. Die vierte Phase
400 ist mithilfe eines vierten Piktogramms 16 dargestellt. Die vierte Phase 400 steuert
die vierte Signalgruppe 9 für eine freie Fahrt für ein ÖPNV Fahrzeug, das sich von
der vierten Straße 5 der Kreuzung 1 nähert und nach rechts in die erste Straße 2 abbiegen
will. Zudem steuert die vierte Phase 400 die erste Signalgruppe 6A in der Weise für
eine freie Fahrt für ein ÖPNV Fahrzeug, das sich von der ersten Straße 2 der Kreuzung
1 nähert und nach links die vierte Straße 5 abbiegen will. Die zweite Phase 200 ist
mithilfe des zweiten Piktogramms 14 dargestellt. Die dritte Phase 300 ist mithilfe
des dritten Piktogramms 15 dargestellt.
[0078] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Phase 100 eine koordinierte
Phase. Die koordinierte Phase wird für die Hauptrichtung verwendet. Die koordinierte
Phase kann für ein autonomes Fahrsystem beziehungsweise ein Navigationssystem einen
Signalassistenten für eine grüne Welle und eine Anzeige für eine Rotrestzeit bieten.
Entsprechend wichtig ist der Grünbereich der ersten Phase 100. Die zweite und die
dritte Phase 200, 300 werden nur auf Anforderung durchgeführt und weisen einen geringeren
Grünanteil auf. Entsprechend wichtig ist hier die übrige Wartezeit, das heißt die
Restrotzeit. Die vierte Phase 400 dient in dem vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel
für die Beschleunigung eines ÖPNV Fahrzeuges, das heißt für die Priorisierung eines
ÖPNV Fahrzeuges beispielsweise eines Busses.
[0079] Zunächst wird als Beispiel folgendes Szenario betrachtet: Die vierte Phase 400 läuft,
die erste Phase 100 soll gestartet werden und die dritte Phase 300 wurde angefordert.
Die zweite Phase 200 und die vierte Phase 400 wurden nicht angefordert. Es werden
zwei Prognosen berechnet: eine Mindestrestdauer für die Grünphase der ersten Phase
100, die sicher zu 100 % eintrifft, sowie eine maximale Grünrestdauer für die erste
Phase 100, die eintritt, wenn die zweite Phase 200 und die vierte Phase 400 nicht
angefordert werden. Zudem wird die maximale Restrotdauer für die dritte Phase 300
berechnet, wenn die zweite Phase 200 nicht ausfällt, und die minimale Restrotdauer
für die dritte Phase 300, wenn die zweite Phase 200 und die vierte Phase 400 ausfallen.
[0080] Gegebenenfalls kann die erste Phase 100 für eine ÖPNV Priorisierung, das heißt für
die Durchführung der vierten Phase 400 verlängert werden. Dazu können beispielsweise
Phasenanteile anderer Phasen vorgezogen werden. In der Regel können nur freie Grünphasen
einer anderen Phase als zusätzliche Grünphase einer laufenden Phase realisiert werden.
In dem vorliegenden Beispiel kann beispielsweise eine freie Grünphase 200B der zweiten
Phase 200 in eine zusätzliche Grünphase 100B der ersten Phase 100 umgewandelt werden.
Diese Vorgehensweise ist dann von Vorteil, wenn das ÖPNV Fahrzeug nicht zu dem vorgesehenen
ÖPNV Fenster, sondern etwas später an der Kreuzung eintrifft.
[0081] Zudem kann die freie Grünphase 100B der ersten Phase 100 nach hinten verschoben werden,
wenn das ÖPNV Fahrzeug früher als das vorgesehene ÖPNV Fenster kommt. Kann zum Beispiel
die erste Phase 100 verlängert werden, so darf die mögliche Verlängerung nicht in
die Restgrünzeit der ersten Phase 100 eingerechnet werden. Im Gegensatz dazu muss
die Restrotphase der dritten Phase 300 die maximale Verlängerung berücksichtigen,
das heißt zum Beispiel weder die freie Grünphase 100B der ersten Phase 100 noch die
freie Grünphase 200B der zweiten Phase 200 darf in die Grünrestzeit der ersten Phase
100 eingerechnet werden, solange noch die Möglichkeit besteht, dass zum Beispiel die
freie Grünzeitphase 100B der ersten Phase 100 nicht genutzt wird.
[0082] Sobald nun die vierte Phase 400 unmittelbar nach der ersten Phase 100 endgültig ausfällt,
weil im dafür vorgesehen Zeitfenster keine ÖPNV Anforderung erfolgt ist, kann die
Zeit der vierten Phase 400 auf die folgenden Phasen verteilt werden. Dabei muss aber
berücksichtigt werden, dass der nächstmögliche Zeitpunkt für die vierte Phase 400
nach der zweiten Phase 200 ist und damit sich die folgende Phasenfolge ergibt: erste
Phase 100, zweite Phase 200, vierte Phase 400, dritte Phase 300. Das heißt nicht die
ganze Zeit der vierten Phase darf verteilt werden, sondern nur der mögliche Gewinn
durch kürzere Phasenübergänge im Vergleich zur jetzt ungünstigeren Phasenfolge der
zwei möglichen folgenden Phasenfolgen: erste Phase 100, zweite Phase 200, vierte Phase
400 und dritte Phase 300 oder der Phasenfolge: erste Phase 100, zweite Phase 200,
dritte Phase 300 und vierte Phase 400.
[0083] Fällt nun in dieser Phasenfolge sowohl die vierte Phase 400 als auch die zweite Phase
200 aus, so ergibt sich die neue Phasenfolge: erste Phase 100, dritte Phase 300 und
vierte Phase 400. Die Berechnung für die Grünendezeit der ersten Phase 100 erfolgt
unter Berücksichtigung nur des Zeitanteils, der nicht ausfallen kann. Dies ist im
Beispiel der Zeitanteil für die freie Grünphase 100B der ersten Phase 100. Sobald
klar ist, dass das ÖPNV Fahrzeug nicht vor Ende des freien Grünanteils 100B der ersten
Phase 100 starten kann, wird der Anteil des freien Grünanteils zur Grünrestdauer der
ersten Phase 100 addiert. Die Voranmeldung des ÖPNV Fahrzeuges sollte im besten Fall
mindestens so weit vor dem Beginn des ÖPNV Fensters liegen, wie die erste Phase 100
maximal lang ist. In diesem Fall gibt es keinen Restzeitensprung für die Freigaben,
die in der ersten Phase 100 enden.
[0084] Das maximale Rotende der zweiten Phase 200 ergibt sich im Beispiel aus der Phasenfolge
erste Phase 100, vierte Phase 400, zweite Phase 200, dritte Phase 300, wenn der freie
Grünanteil 200B der zweiten Phase 200 genutzt wird, um die ÖPNV Phase zu verlängern.
Sobald sicher ist, dass die Anmeldung des ÖPNV Fahrzeuges nicht mehr rechtzeitig für
diese Phase eintrifft, ergibt sich das maximale Rotende aus der ungünstigeren der
zwei möglichen folgenden Phasenabfolgen erste Phase 100, zweite Phase 200, dritte
Phase 300 und vierte Phase 400 oder erste Phase 100, zweite Phase 200, vierte Phase
400 und dritte Phase 300. In dem vorliegenden Beispiel sind beide noch möglichen Phasenabfolgen
gleich günstig.
[0085] Die Berechnung der übrigen Grünrestzeiten und Rotrestzeiten erfolgt nach dem gleichen
Muster. Es werden also jeweils für mögliche Variationen der möglichen Phasenfolgen
für jede Signalgruppe, insbesondere für die koordinierte Phase das kürzeste Ende der
Grünphase, d.h. das Grünende des Signals und das längste Ende der Rotphase, d.h. das
Rotende des Signals ermittelt. Das kürzeste Grünende ändert sich stark bei üblichen
Voranmeldezeiten nur, wenn die Gründauer größer als die Voranmeldezeit für die Einleitung
einer optionalen Phase ist.
[0086] Andererseits gilt, dass die Koordinierung weniger problematisch ist, je länger die
Gründauer ist.
[0087] Eine weitere Eigenschaft dieses Ansatzes bezüglich der Koordinierung besteht darin,
dass die koordinierte Phase, in diesem Beispiel die erste Phase 100 nie wesentlich
verschoben wird. Es wird angenommen, dass von der koordinierten Phase höchstens die
freie Grünzeit, d.h. die dritte Teilphase entfallen kann. Unter der Annahme, dass
eine Voranmeldung z.B. eines ÖPNV Fahrzeuges mindestens 20 Sekunden vor dem frühesten
Eintreffen, also vor Beginn eines ÖPNV Zeitfensters eingeht, kann für die koordinierte
Phase, d.h. in einer Hauptrichtung immer eine sinnvolle Vorausberechnung der maximalen
Rotzeit und der minimale Grünzeit erreicht werden.
[0088] Während der Phase kann unter diesen Voraussetzungen immer eine sinnvolle Vorausberechnung
der maximalen verbleibenden Rotrestzeit und der verbleibenden minimalen Grünrestzeit
erfolgen. Das vorgeschlagene Verfahren bewirkt, dass die optionale vierte Phase 400,
in diesem Beispiel die ÖPNV Phase immer weiter geschoben wird, bis sie entweder durch
ein eintreffendes ÖPNV Fahrzeug angefordert wird oder endgültig ausfällt. Es ergibt
sich beim Verschieben der vierten Phase jeweils eine neue Phasenfolge, die bei der
Berechnung der Rotrestzeit und der Grünrestzeit berücksichtigt werden muss.
[0089] Eine Verallgemeinerung dieses Verfahrens des partiellen Phasenschiebens ist ein partieller
Phasentausch. Bei einem partiellen Phasentausch, wird die vierte Phase 400 nicht nur
bei ansonsten identischer Phasenfolge durch die Phasenfolge nach hinten geschoben,
sondern die vierte Phasenfolge 400 kann auch mit jeder nachfolgenden Phase vertauscht
werden. Die Phasenfolge auch der übrigen Phasen darf sich ändern. In diesem Kontext
wird auch ein Beispiel dafür gezeigt, dass ein Phasentausch zu Doppelanwürfen einer
Phase führen kann. Doppelanwürfe sollten auch aus Leistungsfähigkeitsgründen vermieden
werden.
[0090] FIG 6 zeigt die Verschiebung der vierten Phase 400 gegenüber der Phasenfolge der
FIG 5 nach hinten zeitlich nach der zweiten Phase 200.
[0091] FIG 7 zeigt eine weitere Verschiebung der vierten Phase 400 auf einen Zeitpunkt nach
der dritten Phase 300. Der Umlauf beginnt mit einer Übergangsphase 410 von der vierten
Phase 400 zu der ersten Phase 100. Nach der ersten Phase 100 kommt eine Übergangsphase
120 zur zweiten Phase 200. Nach der zweiten Phase 200 kommt eine Übergangsphase 230
zur dritten Phase 300. Nach der dritten Phase 300 kommt eine Übergangsphase 340 zur
vierten Phase 400. Anschließend beginnt die Abfolge wieder von vorne. Die erste Phase
weist eine notwendige und eine freie Grünphase 100A, 100B auf. Die zweite Phase 200
weist eine notwendige und eine freie Grünphase 200A, 200B auf. Die Übergangsphasen
stellen Phasen dar, in denen keine Signalgruppe eine Grünphase aufweist, sondern ein
Umschalten der Signale stattfindet. Wie bereits erläutert, werden die in den FIG 5,
6, 7 dargestellten Phasenfolgen nur zur Berechnung der minimalen Grünzeiten und/oder
der maximalen Rotzeiten verwendet, ohne dass die optionalen Phasen, insbesondere die
vierte Phase tatsächlich realisiert werden muss.
[0092] FIG 8 zeigt ein Beispiel zur Ermittlung des frühesten Grünendes der ersten Phase
100 und für die Ermittlung des spätesten Rotendes der zweiten Phase 200 im Bereich
des Zeitfensters von tx=7 und tx =49. Mit tx sind Umlaufsekunden innerhalb der Umlaufzeit
einer Phasenfolge bezeichnet. Die Signalanlage mit den Detektoren ist so aufgebaut,
dass die Ankunft eines ÖPNV Fahrzeuges spätestens 25 Sekunden vor dem Eintreffen an
der Signalgruppe bei schnellstem Fahrtverlauf beziehungsweise 30 Sekunden bei langsamstem
Fahrtverlauf detektiert wird. Zusammenfassend ergibt sich für dieses Beispiel folgendes
einfaches Muster zur Ermittlung des frühesten Grünendes der ersten Phase 100. Das
frühestmögliche Grünende der ersten Phase 100 ist das Ende des notwendigen Grünanteils
100A. Bei rechtzeitigem Eintreffen des ÖPNV Fahrzeuges an der Voranmeldung liegt das
Grünende immer fest und ist größer oder gleich des notwendigen Grünanteils 100A. Das
Grünende kann auch später sein als das Ende des notwendigen und des freien Grünanteils
100A, 100B, indem der freie Grünanteil 200B der zweiten Phase 200 für eine Verlängerung
des Grünanteils der ersten Phase 100 verwendet wird. Trifft z.B. zum Ende des notwendigen
Grünanteils 100A kein ÖPNV Fahrzeug ein, so verschiebt sich das Grünende der ersten
Phase jeweils um eine festgelegte Zeit, beispielsweise eine Sekunde nach hinten, bis
das Ende des freien Grünanteils 100A erreicht ist.
[0093] Zunächst ist das früheste Grünende der ersten Phase 100 bei der Zeit tx = 25. Fordert
das ÖPNV Fahrzeug zwischen der Umlaufsekunde tx = 8 und tx = 16 eine vierte Phase
400 an, so verschiebt sich das früheste Grünende der ersten Phase 100 nach hinten.
Fordert das ÖPNV Fahrzeug bei der Umlaufsekunde tx = 8 eine vierte Phase 400 an, so
verschiebt sich das früheste Grünende zu der Zeit tx = 26. Fordert das ÖPNV Fahrzeug
eine vierte Phase 400 bei der Umlaufsekunde tx = 16 an, so verschiebt sich das früheste
Grünende der ersten Phase 100 zu der Zeit tx = 34. Eine Korrektur der Restzeit des
Grünendes erfolgt erst bei tatsächlicher Anmeldung. Auch bei Anmeldung zu einem Zeitpunkt
tx = 17, 18 erfolgt die Korrektur des frühesten Grünendes auf tx = 34.
[0094] In dem beschriebenen Beispiel kann ein ÖPNV Fahrzeug in der ersten Phase 100 dafür
sorgen, dass die erste Phase 100 um maximal 6 Sekunden verlängert wird. Dabei werden
6 Sekunden der gesamten freien Grünphase 200B der zweiten Phase 200 für die Verlängerung
der Grünphase der ersten Phase 100 verwendet. Dies bedeutet, dass die freie Grünphase
der ersten Phase um bis zu 6 Sekunden länger sein kann, während der freie Grünanteil
der zweiten Phase und bis zu 6 Sekunden kürzer sein kann, d.h. entfallen kann. Trifft
das ÖPNV Fahrzeug zum Zeitpunkt tx = 19 ein, so muss die erste Phase 100 um eine Sekunde
verlängert werden. Entsprechend wird das Grünende der ersten Phase 100 auf den Zeitpunkt
tx = 35 korrigiert. Trifft das ÖPNV Fahrzeug zum Zeitpunkt tx = 23, 24 ein, so wird
das Grünende der ersten Phase 100 auf den Zeitpunkt tx = 40 korrigiert. Ist bis zu
dem Zeitpunkt tx = 24 das ÖPNV Fahrzeug nicht eingetroffen, so wird die vierte Phase
400 auch nicht mehr nach der ersten Phase 100 durchgeführt. Die nächste Möglichkeit
für das ÖPNV Fahrzeug ist dann nach der zweiten Phase 200 entsprechend der FIG 9.
[0095] Beträgt die Voranmeldezeit, zu der der Detektor 11 die Ankunft des ÖPNV Fahrzeuges
vor dem tatsächlichen Eintreffen an der entsprechenden Signalgruppe feststellt, bei
25 Sekunden bei einer schnellen Fahrt des ÖPNV Fahrzeuges, so ist in diesem Fall die
Voranmeldezeit um 2 Sekunden zu kurz, um die ÖPNV Phase rechtzeitig einzuleiten. Die
Voranmeldezeit ist deshalb so kurz, da der Beginn der Voranmeldezeit eigentlich 1
Sekunde vor Ende der notwendigen Grünphase 100A der ersten Schaltzeit 100 beginnen
sollte, um rechtzeitig entscheiden zu können, ob die freie Grünphase 100B der ersten
Schaltzeit 100 ganz entfallen kann.
[0096] Ein Rotende für die zweite Phase 200 springt bei einer Ankunftszeit des ÖPNV Fahrzeuges
zum Zeitpunkt tx = 24 von der Zeit tx = 67 mit einer Rotrestzeit von 44 Sekunden zurück
auf die Zeit tx = 49 mit einer Rotrestzeit von 26 Sekunden. Das prognostizierte Grünende
der ersten Phase 100 wird auf den Zeitpunkt tx = 26 verschoben, wenn auch zum Zeitpunkt
tx = 24 kein ÖPNV Fahrzeug eintrifft. Mit jeder weiteren Sekunde, die kein ÖPNV Fahrzeug
vom Detektor erfasst wird, wird das Grünende der ersten Phase 100 um jeweils eine
Sekunde weitergeschoben bis zu dem Zeitpunkt tx = 33 das endgültige Grünende der ersten
Phase zum Zeitpunkt tx = 35 erreicht ist. Trifft im Zeitraum zwischen tx = 24 und
tx = 32 ein ÖPNV Fahrzeug ein, so wird das Rotende der zweiten Phase 200 vorgezogen.
Bei einem Eintreffen des ÖPNV Fahrzeuges zum Zeitpunkt tx = 24 wird das Rotende der
zweiten Phase 200 auf den Zeitpunkt tx = 40 Sekunden festgelegt. Trifft das ÖPNV Fahrzeug
bei dem Zeitpunkt tx = 32 ein, so wird das Rotende der zweiten Phase 200 auf den Zeitpunkt
tx = 48 Sekunden festgelegt. Ab einem Zeitpunkt von tx = 33 bleibt das Rotende der
zweiten Phase 200 bei dem Zeitpunkt tx = 49 Sekunden, unabhängig davon, ob ein ÖPNV
Fahrzeug vom Detektor 11 detektiert wird oder nicht. Mit der Detektion des ÖPNV Fahrzeuges
wird gleichzeitig eine vierte Phase 400 angefordert.
[0097] In einzelnen Bereichen kann die verlässliche Grünrestzeit einer Phase nur sekundenweise
verlängert werden, wenn die Flexibilität erhalten bleiben soll, dass ein ÖPNV Fahrzeug
jederzeit eine vierte Phase 400 anfordern kann. Wegen dieser Eigenschaft wird vorgeschlagen,
auch eine Information über den Signalverlauf ohne die vierte Phase an Fahrzeuge zu
übermitteln. Zudem kann in einer Ausführungsform auch eine Wahrscheinlichkeit mit
dem Signalverlauf übermittelt werden, der angibt, wie groß die Wahrscheinlichkeit
für den Signalverlauf ist. Die Wahrscheinlichkeit kann gemittelt auch für jede Sekunde
genau angegeben werden.
[0098] Weiterhin kann es von Vorteil sein, die Information, dass sich ein ÖPNV Fahrzeug
der Kreuzung nähert und eine vierte Phase 400 anfordert, oder die Situation, dass
ein hochpriorer Signaleingriff beispielsweise durch ein Einsatzfahrzeug der Polizei,
der Feuerwehr oder eines Krankenwagens stattfindet, an die Fahrzeuge zu übertragen.
Aufgrund dieser Information ist es den Fahrzeugen bekannt, wann der wahrscheinliche
Signalverlauf wegen eines ÖPNV Eingriffs nicht eintritt, sondern ein Worst Case Signalverlauf
oder sogar auch der Worst Case Signalverlauf nicht eingehalten werden kann zum Beispiel
wegen eines hochprioren Signaleingriffs.
[0099] Zudem kann mithilfe des beschriebenen Verfahrens eine ÖPNV Priorisierung mittels
Phasentausch erreicht werden. Es wird von einer Verkehrssituation ausgegangen, bei
der ein Hauptkorridor mit ausgeprägter Morgenspitze und Abendspitze vorliegt. Linksabbieger
sind hier nur in Hauptlastrichtung frequentiert und eigens signalisiert. In Mittellage
gibt es eine Straßenbahn. Die Nebenrichtung besitzt zeitweise ebenfalls eine ausgeprägte
Verkehrsnachfrage.
[0100] FIG 10 zeigt in einer schematischen Darstellung mithilfe von Piktogrammen eine Grundphasenfolge
für einen Umlauf. Die Grundphasenfolge ist: erste Phase 100, zweite Phase 200, dritte
Phase 300 und dann die vierte Phase 400. Die erste Phase 100 bedient auch den öffentlichen
Verkehr (ÖPNV), der in diesem Fall durch die Straßenbahn realisiert ist. Der öffentliche
Verkehr soll ohne Halt freie Fahrt über die Kreuzung haben.
[0101] FIG 11 zeigt in einer schematischen Darstellung einen adaptiven Signalplan der Grundphasenfolge
für eine Umlaufzeit. Die Umlaufzeit beginnt mit einem Phasenübergang 410, bei dem
von der vierten Phase auf die erste Phase 100 übergegangen wird. Nach der ersten Phase
100 folgt ein Phasenübergang 120, mit dem auf die zweite Phase 200 übergegangen wird.
Nach der zweiten Phase 200 erfolgt ein Phasenübergang 230, mit dem auf die dritte
Phase 300 übergegangen wird. Nach der dritten Phase 300 erfolgt ein Phasenübergang
340, mit dem auf die vierte Phase 400 übergegangen wird.
[0102] Betrachtet man die Phasen im Bild der FIG 11, so bedeutet die erste Phase 100 eine
Signalisierung der ersten und der dritten Signalgruppe 6, 8 in der Weise, dass Fahrzeuge
von der ersten Straße 2 und von der dritten Straße 4 eine Freigabe über die Kreuzung
haben. Die zweite Phase 200 bedeutet eine Signalisierung der Signalgruppen 8 und 8A
in der Weise, dass Fahrzeuge der dritten Straße 4 in gerader Fahrt über die Kreuzung
und Fahrzeuge der dritten Straße 4, die links in die zweite Straße 3 abbiegen wollen,
eine Freigabe, d.h. eine freie Fahrt haben. Die dritte Phase 300 bedeutet eine Signalisierung
der zweiten Signalgruppe 7 und der vierten Signalgruppe 9 in der Weise, dass Fahrzeuge,
die sich von der zweiten Straße 3 und der vierten Straße 5 der Kreuzung 1 nähern und
gerade über die Kreuzung 1 fahren wollen, eine Freigabe, d.h. frei Fahrt haben. Die
vierte Phase 400 bedeutet eine Signalisierung der Signalgruppen 6 und 6A in der Weise,
dass Fahrzeuge, die sich auf der ersten Straße 2 der Kreuzung 1 nähern und gerade
über die Kreuzung 1 fahren wollen oder nach links in die vierte Straße 5 abbiegen
wollen, eine Freigabe erhalten. Die vierte Phase 400 bedient auch den öffentlichen
Verkehr, bei dem die Straßenbahn entweder gerade über die Kreuzung 1 fahren will oder
nach links in die vierte Straße 5 abbiegen will. Die erste und die dritte Straße 2,
4 stellen die Hauptlastrichtung dar. Die zweite Straße 3 und die vierte Straße 5 stellen
die Nebenrichtung dar.
[0103] Ohne Phasenausfälle ergeben sich für eine ÖPNV Priorisierung die anhand der FIG 12
bis 15 dargestellten möglichen Phasenabfolgen während einer Umlaufzeit. Die Fenster
des ÖPNV nutzen neben der freien Grünphase 100B der ersten Phase 100 auch die notwendigen
Grünphasen 300 und 400 der dritten Phase 300 und der vierten Phase 400.
[0104] In der Grundphasenfolge, die in FIG 12 dargestellt ist, können die notwendigen Grünphasen
300 und 400 der dritten Phase 300 beziehungsweise der vierten Phase 400 in einem Umlauf
auf einen früheren oder späteren Umlauf verschoben werden. Dadurch kann z.B. die Grünphase
der ersten Phase 100 um 13 Sekunden vorgezogen und verlängert werden. Dies bedeutet,
dass ein ÖPNV Eingriff zur kurzzeitigen Überlast der dritten Phase 300 und der vierten
Phase 400 führen kann. Eine entsprechende Überlast kann durch eine Zuweisung der freien
Grünphase 100A der ersten Phase 100 an die dritte Phase 300 und an die vierte Phase
400 in nachfolgenden Umläufen wieder ausgeglichen werden. Durch Phasenausfälle, im
Beispiel besonders wahrscheinlich für die zweite Phase 200, erhöht sich die Flexibilität
wegen des entfallenden Phasenüberganges um weitere 12 Sekunden.
[0105] Weitere Möglichkeiten ergeben sich aus dem Gedanken, dass die erste Phase mit jeder
Phase der Grundphasenfolge getauscht werden kann. Dabei sind Korrekturen notwendig,
wenn sich dadurch ungünstige Signalisierungen ergeben. Bei einem Tausch der ersten
Phase 100 mit der zweiten Phase 200, wie in FIG 13 dargestellt, würde sich ein Doppelanwurf
in der Hauptrichtung, d.h. in West-Ost-Richtung ergeben. Deshalb wird die zweite Phase
200, die die Phase mit einem geringeren Grünanteil darstellt, in diesem Fall durch
eine fünfte Phase 500 ersetzt. Zudem wird die fünfte Phase 500 noch mit der vierten
Phase 400 getauscht.
[0106] Die fünfte Phase 500 beinhaltet eine Signalisierung der Signalgruppe 6A in der Weise,
dass Fahrzeuge, die sich auf der ersten Straße 2 der Kreuzung 1 nähern und nach links
in die vierte Straße 5 abbiegen wollen, eine Freigabe erhalten. Zudem beinhaltet die
fünfte Phase 500 eine Signalisierung der Signalgruppe 8A in der Weise, dass Fahrzeuge,
die sich auf der dritten Straße 4 der Kreuzung 1 nähern und nach links in die zweite
Straße 3 abbiegen wollen, eine Freigabe erhalten. Diese Fahrsituation ist in einem
fünften Piktogramm 17 in FIG 13 dargestellt.
[0107] Somit ergibt sich für den ÖPNV Eingriff folgende verschiedene mögliche Abfolgen der
Phasen:
- a) erste Phase 100, zweite Phase 200, dritte Phase 300;
- b) fünfte Phase 500, vierte Phase 400, erste Phase 100, dritte Phase 300;
- c) vierte Phase 400 und erste Phase 100.
[0108] Bei einem Tausch der ersten Phase 100 mit der dritten Phase 300, wie in FIG 14 dargestellt
ist, ergibt sich für den ÖPNV Eingriff folgende mögliche Abfolgen der Phasen:
- a) erste Phase 100, zweite Phase 200;
- b) erste Phase 100, vierte Phase 400, dritte Phase 300, zweite Phase 200;
- c) dritte Phase 300, vierte Phase 400, erste Phase 100.
[0109] Bei einem Tausch der ersten Phase 400 mit der vierten Phase 500, wie in FIG 15 dargestellt
ist, ergäbe sich ein Doppelanwurf in Ost-West-Richtung. Daher wird die zweite Phase
200, die die Phase mit einem geringeren Grünanteil darstellt, wieder mit der fünften
Phase 500 ersetzt. Dabei ergibt sich für den ÖPNV Eingriff folgende mögliche Abfolgen
der Phasen:
a) erste Phase 100, zweite Phase 200, dritte Phase 300;
b erste Phase 100, vierte Phase 400, fünfte Phase 500, dritte Phase 300;
c vierte Phase 400, erste Phase 100.
[0110] Bei jeder der Varianten ergibt sich durch die notwendigen Grünanteile der Phasen,
d.h. durch die zweiten Teilphasen eine zusätzliche Flexibilität. Dabei müssen die
während eines Umlaufes ausgefallenen notwendigen Grünanteile der Phasen in den nächsten
Umläufen nachgeholt werden. Eine weitere Flexibilität ergibt sich durch einen Phasenausfall,
der sehr wahrscheinlich für die zweite Phase beziehungsweise die fünfte Phase auftritt.
Die Phasendauern können entsprechend einer Readaptierung auch adaptiv berechnet werden.
Dies ist insbesondere dann von Nutzen, wenn auch Phasen ausfallen können, deren gewonnene
Zeit sowohl für den ÖPNV Eingriff als auch für die Verbesserung des Verkehrsablaufs
genutzt werden können. Ein Vorziehen oder Verzögern von Anteilen der Phasen kann gegebenenfalls
auch rein regelbasiert erfolgen, zum Beispiel durch Bilanzierung.
[0111] Eine adaptive Berechnung kann auf Basis eines Gesamtphasenablaufs von zwei Umläufen
berechnet werden, wobei jeweils alle Varianten berücksichtigt werden. Die möglichen
Varianten sind:
- a) [100, 200, 300, 400, 100, 200, 300, 400, 100],
- b) [100, 200, 300/500, 400, 100, 300/400, 100],
- c) [100, 200/100, 400, 300, 200/300, 400, 100],
- d) [100, 200, 300/100, 400, 500, 300/400, 100], wobei mit 100 die erste Phase, mit
200 die zweite Phase, mit 300 die dritte Phase, mit 400 die vierte Phase und mit 500
die fünfte Phase bezeichnet ist.
[0112] Für jede der möglichen Varianten ergeben sich so eigene Phasenanteile. Die Readaptierung
greift dann nur innerhalb einer Variante, wenn eine Phase ausfällt.
[0113] Die Verwendung einer Readaptierung hat auch den Vorteil, dass die Ansätze ÖPNV Priorisierung
durch einen Phasenausfall und ÖPNV Priorisierung durch ein Phasenschieben kombiniert
werden können. Zum Beispiel kann in dem Fall, dass die Nebenrichtung ebenfalls mit
mehreren Phasen bedient wird (zum Beispiel gerade und rechts sowie links) und so die
Hauptrichtungsphase nicht mit jeder Nebenrichtungsphase getauscht werden kann. In
diesem Fall könnte die ÖPNV Phase zum Beispiel zusätzlich als auszufallende Phase
zwischen gerade und rechts sowie Linksabbieger gelegt werden.
[0114] Die Restrotzeiten und Restgrünzeiten werden dann analog zum Verfahren des partiellen
Phasenschiebens (Phasentausch mit Folgephase) berechnet. Dabei wird jeweils die maximale
Rotzeit und die minimale Grünzeit aus allen möglichen Phasenabläufen unter Berücksichtigung
aller möglichen Phasenverlängerungen ermittelt. Je früher dabei eine Voranmeldung
für ein ÖPNV Fahrzeug vorliegt, umso früher ist die zu verwendende tatsächliche Abfolge
der Phasen bekannt. Je früher die zu verwendende Abfolge der Phasen bekannt ist, umso
geringer ist die Zahl der zu berechnenden Varianten. Ziel sollte es sein, den Voranmeldezeitpunkt
des ÖPNV Fahrzeuges so früh zu legen, dass zu jedem Zeitpunkt nur eine mögliche Phasenabfolge
existiert.
[0115] Aufgrund der notwendigen Korrektur des Phasenablaufs zur Vermeidung von Doppelanwürfen,
wie zum Beispiel Ersatz der zweiten Phase 200 durch die fünfte Phase 500 und Tausch
der fünften Phase 500 mit der vierten Phase 400, wird vorgeschlagen, dass die möglichen
Phasenabläufe nicht automatisch ermittelt werden, sondern manuell vorgegeben werden
können. Dadurch wird einerseits eine hohe planerische Flexibilität erreicht, indem
auch Phasenfolgen ermöglicht werden, die durch den beschriebenen regelbasierten Ansatz
nicht entstehen würden. Zudem wird dadurch eine Reduktion der möglichen Varianten
erreicht.
[0116] Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, auf Basis von Steuerungsszenarien
Schaltzeiten für die Signalanlage bereitzustellen. Eine Philosophie des beschriebenen
Verfahrens besteht darin, bei einem gegebenen Sollverhalten der Lichtsignalanlage
einschließlich einer ÖPNV Phase bestmögliche Schaltzeiten und Schaltzeitprognosen
zu ermitteln, um kooperative Systeme z.B. mit Fahrzeugen zu ermöglichen. Dabei kann
auch für die Beschleunigung des ÖPNV Verkehrs freiwillig auf Qualität verzichtet werden,
um die Qualität der kooperativen Systeme zu erhöhen.
[0117] Die Signalgruppen 6, 6A, 7, 8, 8A, 9 weisen für die möglichen Fahrrichtungen beispielsweise
eine erste Anzeige, zum Beispiel in Rot für gesperrt, eine zweite Anzeige, zum Beispiel
in Gelb für Übergangsphase, und eine dritte Anzeige beispielsweise in Grün für freie
Fahrt auf. Zudem kann jede Signalgruppe 6, 6A, 7, 8, 8A, 9 eine Anzeige für ein Rotende
und/oder eine Anzeige für ein Grünende aufweisen. Wie bereits ausgeführt wird mit
der Anzeige für das Grünende vorzugsweise ein frühestes Grünende dargestellt. Zudem
wird vorzugsweise für die Anzeige für das Rotende ein spätestes Rotende dargestellt.
[0118] Eine Anmeldung eines ÖPNV Fahrzeuges an der Kreuzung kann mithilfe eines Detektors
11 erfolgen, der die Annäherung des ÖPNV Fahrzeuges in Richtung auf die Kreuzung erfasst.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform können mehrere Detektoren in Fahrtrichtung
vor der Kreuzung 1 in einer Straße vorgesehen sein. Dabei kann mithilfe eines weit
entfernten Detektors eine Voranmeldung des ÖPNV Fahrzeuges erfolgen. Mithilfe des
zweiten Detektors, der näher an der Kreuzung angeordnet ist, kann eine Hauptanmeldung
des ÖPNV Fahrzeuges erfolgen. Zudem kann mithilfe eines weiteren Detektors eine Abmeldung
des ÖPNV Fahrzeuges erfolgen, nachdem das ÖPNV Fahrzeug die Kreuzung überquert hat
und den weiteren Detektor passiert hat.
[0119] FIG 16 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug 10, das eine Sende-Empfangseinheit
22, ein Steuergerät 21 und eine Anzeige 23 aufweist. Die Sende-Empfangseinheit 22
ist ausgebildet, um Informationen, insbesondere Prognosen für Grünzeiten, Rotzeiten
und/oder Wahrscheinlichkeiten für Grünzeiten und/oder Rotzeiten, insbesondere Restgrünzeiten
und/oder Restrotzeiten von den Recheneinheiten der Signalgruppen und/oder von der
zentralen Recheneinheit 12 zu erhalten. Das Steuergerät 21 kann die Funktion einer
Motorsteuerung und/oder die Funktion eines Fahrerassistenzsystems ausführen. Mithilfe
der Motorsteuerung und/oder mithilfe des Fahrerassistenzsystems kann die Geschwindigkeit
des Fahrzeuges abhängig von der empfangenen Information angepasst werden. Zudem kann
das Steuergerät 21 ausgebildet sein, um mithilfe der Anzeige 23 die Informationen,
insbesondere Grünzeiten, Rotzeiten, Restgrünzeiten und/oder Restrotzeiten der Signalgruppen
und/oder Wahrscheinlichkeiten für die Zeiten darstellen.
[0120] Beispielsweise kann eine Restzeit einer Freigabe und/oder einer Sperrung einer Signalgruppe
angezeigt werden, wobei die Restzeit insbesondere zeitlich gestaucht angezeigt wird.
Zudem kann eine prognostizierte Freigabezeit gekürzt angezeigt werden und/oder eine
prognostizierte Sperrzeit verlängert angezeigt werden. Die Restzeit eines Freigabebereichs
und/oder die Restzeit eines Sperrbereichs kann grafisch dargestellt werden, wobei
die grafische Darstellung, insbesondere eine Farbintensität der grafischen Darstellung
abhängig von einer Wahrscheinlichkeit für die Restzeit unterschiedlich gewählt wird.
Beispielsweise können für die verschiedenen Wahrscheinlichkeiten verschiedene Farben
und/oder verschieden grafische Darstellungen gewählt werden.
[0121] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert
und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele
eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden,
ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
1. Verfahren zur Bestimmung einer Schaltzeitprognose für wenigstens eine Signalgruppe
einer Signalanlage, wobei die Signalanlage mehrere Signalgruppen aufweist, wobei die
Signalgruppen durch ein Steuerungsverfahren gesperrt oder freigegeben werden, wobei
abhängig von einem Steuereingriff Zeiten für eine Freigabe und/oder eine Sperrung
wenigstens einer Signalgruppe geändert werden, wobei für verschiedene mögliche zukünftige
Steuereingriffe während einer vorgegebenen Zeitdauer für wenigstens eine Signalgruppe
ein minimaler Zeitbereich einer Freigabe in der Weise ermittelt wird, dass sich der
minimale Zeitbereich der Freigabe durch einen Steuereingriff nur verlängern, aber
nicht verkürzen kann, wobei insbesondere der ermittelte Zeitbereich an ein Fahrzeug
übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während der Freigabe einer Signalgruppe oder während
der Sperrung einer Signalgruppe eine Restzeit bis zum Ende der Freigabe oder bis zum
Ende der Sperrung ermittelt wird, und wobei die Restzeit angezeigt oder ausgegeben
wird, insbesondere an ein Fahrzeug übertragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei für mehrere vorgegebene Steuereingriffe Schaltzeitprognosen
für eine Freigabe und/oder eine Sperrung wenigstens einer Signalgruppe ermittelt werden,
wobei insbesondere für die Schaltzeitprognosen Wahrscheinlichkeiten eines Eintreffens
ermittelt werden, und wobei die ermittelten Schaltzeitprognosen und insbesondere deren
Wahrscheinlichkeiten angezeigt oder ausgesendet werden, insbesondere an ein Fahrzeug
übermittelt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Schaltzeitprognosen und den Wahrscheinlichkeiten der Schaltzeitprognosen
mindestens ein Erwartungswert berechnet wird, dass der Erwartungswert für eine Berücksichtigung
durch mindestens eine Funktion eines Fahrzeuges, insbesondere durch eine Motorsteuerung
oder ein Fahrerassistenzsystem vorgesehen ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die minimalen Zeitbereiche der Freigaben der Signalgruppen der jeweiligen Freigabe
der Signalgruppen bei einer vorgegeben Abfolge von vorgegebenen Phasen entspricht,
wenn keine Phase ausfällt, und dass bei einem wenigstens teilweisen Ausfall einer
Phase die minimalen Zeitbereiche der Freigaben der nicht ausgefallenen Phasen und
damit der dort freigegebenen Signalgruppen vergrößert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in regelmäßigen Zeitabständen der
minimale Zeitbereich der Freigabe ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für gerade nicht freigegebene Signalgruppen einer Nebenrichtung nicht eine Lage und
eine minimale Ausdehnung der Freigabe ermittelt werden, sondern ein spätester Beginn
der Freigabezeit.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene Restzeit einer Freigabezeit nicht mehr verändert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalanlage wenigstens
zwei Signalgruppen aufweist, wobei die Signalgruppen sich kreuzende Verkehrsströme
steuern, wobei für jede Signalgruppe wenigstens ein Zeitbereich mit einer Freigabe
und wenigstens ein Zeitbereich mit einer Sperrung vorgesehen ist, wobei insbesondere
basierend auf Verkehrsdaten eine Abfolge von wenigstens drei Phasen mit jeweils festgelegten
Zuständen der Signalgruppen für jeweils ein Zeitintervall geplant wird, und wobei
die Signalgruppen entsprechend der Phasen gesteuert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei wenigstens eine geplante Phase wenigstens eine optionale
Teilphase aufweist, wobei die optionale Teilphase auf Abruf durchgeführt wird, wobei
bei Nichtabruf der optionalen Teilphase die optionale Teilphase wenigstens nicht zu
diesem Zeitpunkt durchgeführt wird, und wobei eine aufgrund der nicht durchgeführten
Teilphase frei gewordene Zeit nach einem vorgegebenen Verfahren auf wenigstens eine
andere im Zeitintervall nicht ausgefallene Phase verteilt wird und im laufenden Zeitintervall
oder im nächsten Zeitintervall umgesetzt wird, und wobei die Signalgruppen entsprechend
der Phasen gesteuert werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei nach einem Phasentausch ein spätestes
Ende einer Freigabezeit der Phasen aus allen Variationen des möglichen wechselseitigen
Phasentauschs der ÖPNV Phase berechnet wird und die Teilphasen der Phasen, die bei
ÖPNV Eingriff entfallen können bei der Berechnung der kürzesten Freigabezeit der Signalgruppen
berücksichtigt wird oder nicht, abhängig davon, welche Berechnung eine kürzere Freigabezeit
ergibt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die spätesten Freigabezeiten der
Phasen aus allen Variationen der möglichen Phasenabfolgen berechnet werden und die
Teilphasen der Phasen, die bei ÖPNV Eingriff entfallen können, bei der Berechnung
der kürzesten Freigabezeit der Signalgruppen jeweils berücksichtigt werden oder nicht,
je nachdem, welche Berechnung eine kürzere Freigabezeit ergibt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei zusätzlich minimale Freigabezeiten
für den Fall ermittelt werden, dass eine ÖPNV Phase komplett entfällt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zeitlicher Endbereich
einer Freigabe und/oder einer Sperrung vorgegeben ist, wobei der Endbereich, insbesondere
eine vorgegebene Anzahl von Sekunden nicht mehr geändert wird, wobei insbesondere
ein Steuerungseingriff während des festgelegten Endbereiches unterdrückt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei Freigabezeiten angeforderter oder
nicht ausgefallener Phasen in geringem Umfang gekürzt werden dürfen, abhängig von
einer vorgegebenen Verwendung, insbesondere abhängig von einer Anzeige einer Schaltzeitprognose.
16. Verfahren zum Anzeigen einer Restzeit einer Freigabe und/oder einer Sperrung einer
Signalgruppe, wobei die Restzeit zeitlich gestaucht, angezeigt wird, wobei eine prognostizierte
Freigabezeit gekürzt wird und/oder eine prognostizierte Sperrzeit verlängert wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine Restzeit eines Freigabebereichs oder eines
Sperrbereichs grafisch dargestellt wird, wobei die grafische Darstellung, insbesondere
eine Farbintensität der grafischen Darstellung abhängig von einer Wahrscheinlichkeit
für die Restzeit unterschiedlich gewählt wird.
18. Recheneinheit, die ausgebildet ist, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche auszuführen.
19. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die ausgebildet sind, um ein Verfahren
nach einem der Ansprüche 1 bis 17 auszuführen, wenn die Programmcodemittel auf einer
Recheneinheit ablaufen.