DE10036792A1 - Verfahren zur Überwachung des Verkehrszustands in einem Verkehrsnetz - Google Patents
Verfahren zur Überwachung des Verkehrszustands in einem VerkehrsnetzInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung des Verkehrszustands in einem Verkehrsnetz, bei dem der Verkehrszustand anhand von Verkehrszustandsdaten in jeweils eine von mehreren Zustandsphasen klassifiziert wird, zu denen mindestens die Phasen freien Verkehrs und synchronisierten Verkehrs gehören, und auf das Auftreten von Mustern dichten Verkehrs untersucht wird, insbesondere für Schnellstraßennetze, oder bei dem der Verkehrszustand in Übersättigungs- und Untersättigungsbereiche klassifiziert wird, insbesondere in Ballungsraum-Verkehrsnetzen. DOLLAR A Erfindungsgemäß ermöglicht das Verfahren die Erkennung sogenannter effektiver Engstellen, wobei als Kriterium gewertet wird, wenn an der betreffenden Stelle wiederholt die Bildung eines Muster dichten Verkehrs bzw. eines Übersättigungsbereichs festgestellt wird, das bzw. der über einen längeren Zeitraum hinweg bestehen bleibt und dessen stromabwärtige Bereichsgrenze an dieser Stelle lokalisiert bleibt. DOLLAR A Verwendung z. B. bei der Überwachung des Verkehrszustands auf Schnellstraßennetzen und/oder Ballungsraum-Straßenverkehrsnetzen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung
des Verkehrszustands in einem Verkehrsnetz, wie einem Straßen
verkehrsnetz, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2.
Beim Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird der
Verkehrszustand in mehrere verschiedene, individualisierte Zu
standsphasen klassifiziert, welche die Zustandsphasen "freier
Verkehr" und "synchronisierter Verkehr" sowie meist noch wei
tere Zustandsphasen umfassen, wie "sich bewegende Staus" und
"gestauchter synchronisierter Verkehr" (sogenannte "pinch re
gion"). Der so klassifizierte Verkehrszustand wird dann auf
das Auftreten von sogenannten Mustern dichten Verkehrs unter
sucht, die mehrere aufeinanderfolgende Bereiche unterschiedli
cher Zustandsphase umfassen, und zwar mindestens einen Bereich
"freien Verkehrs", der den stromabwärtig letzten Bereich des
betreffenden Musters bildet, und einen daran stromaufwärts an
grenzenden Bereich "synchronisierten Verkehrs", an den sich
dann je nach Situation stromaufwärts ein Bereich "gestauchten
synchronisierten Verkehrs" und an diesen ein sogenannter Be
reich "sich bewegender breiter Staus" anschließen können, wo
bei letzterer aus relativ schmalbandigen Stauzonen und zwi
schenliegenden Abschnitten freien Verkehrs besteht.
Ein solches Verkehrszustandsüberwachungsverfahren mit Berück
sichtigung von Mustern dichten Verkehrs ist in der nicht vor
veröffentlichten, älteren deutschen Patentanmeldung Nr. 199 44 075.1
beschrieben, deren Inhalt diesbezüglich und für weitere
Details hierin in vollem Umfang durch Verweis aufgenommen
wird. Beim dortigen Verfahren wird der Verkehrszustand strom
aufwärts sogenannter effektiver Engstellen des Verkehrsnetzes
hinsichtlich Auftretens von Mustern dichten Verkehrs überwacht
und klassifiziert, was dann dazu genutzt werden kann, -zuver
lässige Verkehrsprognosen bzw. Reisezeitschätzungen auch für
Verkehrsnetze zu erstellen, bei denen die Verkehrsdynamik
merklich von solchen effektiven Engstellen beeinflusst wird.
Dies sind insbesondere Schnellstraßennetze.
Effektive Engstellen befinden sich häufig am Ort geometrischer
bzw. topologischer Engstellen des Verkehrsnetzes, wie Zufahr
tenr Fahrspurverengungen und Stellen, an denen sich die Anzahl
nutzbarer Fahrspuren verkleinert. Unter solche stationäre
Engstellen fallen auch andere Streckeninhomogenitäten, wie
Baustellen und Kurven, Abfahrten, Steigungen und starke Gefäl
lestrecken sowie die Aufteilung einer Fahrspur in mehrere Spu
ren. Obwohl sich hierbei zum Teil eine Erweiterung der nutzba
ren Fahrbahnbreite ergibt, werden an solchen Stellen häufig
effektive Engstellen im Sinne der vorliegenden Anmeldung beo
bachtet, an denen sich Muster dichten Verkehrs ausbilden. Ef
fektive Engstellen können sich zudem auch an nicht-stationären
Engstellen bilden, z. B. an der Stelle eines langsam fahrenden
Baustellenfahrzeugs.
Das Auftreten effektiver Engstellen hängt jedoch nicht nur von
der Geometrie und Topologie des Wegenetzes ab, sondern auch
von der Verkehrsdynamik und insbesondere dem zeitabhängigen
Verkehrsaufkommen auf dem Verkehrsnetz. So gibt es oftmals
geometrische bzw. topologische Engstellen, an denen sich keine
effektive Engstelle bildet, während andererseits effektive
Engstellen auch an Stellen entstehen können, an denen dies die
Geometrie und Topologie des Verkehrsnetzes nicht indiziert,
z. B. am Ort von temporären Verkehrsstörungen, wie z. B. an Un
fallstellen oder im Bereich sich langsam bewegender Baustel
lenfahrzeuge.
In Verkehrsnetzen mit relativ dicht liegenden, verkehrsgere
gelten Netzknoten ist die Verkehrsdynamik meist weniger durch
die Dynamik von Zustandsphasen wie "freier Verkehr", "synchro
nisierten Verkehr" und "Stau" bestimmt, als durch die Ver
kehrsregelungsmaßnahmen, d. h. beispielsweise die Dauern der
Rot- und Grünphasen von Lichtsignalanlagen, wobei typischer
weise mehr oder weniger lange Warteschlangen für eine jeweili
ge Richtungsspurmenge vor einem verkehrsgeregelten Netzknoten
entstehen.
Eine herkömmliche Methode zur Bestimmung des Verkehrszustands
für ein solches Verkehrsnetz besteht in der Anwendung einer
Warteschlangentheorie. Ein weiteres Verfahren zur Verkehrs
prognose für ein solches Verkehrsnetz ist in der nicht vorver
öffentlichten, älteren deutschen Patentanmeldung Nr. 199 40 957.9
beschrieben, deren Inhalt diesbezüglich und für weitere
Details hierin in vollem Umfang durch Verweis aufgenommen
wird.
Wichtige Parameter zur dynamischen Verkehrsprognose für solche
Verkehrsnetze, speziell von Ballungsräumen, sind die Warte
schlangenlänge, die Rot- bzw. Grünphasendauern, die mittlere
Fahrzeuggeschwindigkeit außerhalb von Warteschlangen, die Län
ge der Streckenkanten zwischen verkehrsgeregelten Netzknoten
und die Zu- und Abflüsse in die bzw. aus den Warteschlangen.
Dabei lassen sich Übersättigungsbereiche und nicht übersättig
te Bereiche unterscheiden. Übersättigungsbereiche sind solche,
bei denen jedes am Ende einer Warteschlange ankommende Fahr
zeug, wenn es dort während einer Grün- bzw. Freiphase angekom
men ist, in dieser aktuellen Freiphase den Netzknoten nicht
passieren kann, bzw. den Netzknoten in der nächsten Freiphase,
wenn es während einer Rot- bzw. Unterbrechungsphase am Ende
der Warteschlange angekommen ist, nicht passieren kann. Nicht
übersättigte Bereiche sind diejenigen Bereiche, in denen eine
solche Übersättigung nicht vorliegt. Solche nicht übersättig
ten Bereiche sind insbesondere zum einen sogenannte Warte
schlangen-Untersättigungsbereiche und zum anderen Bereiche,
in denen keine Warteschlange vorliegt und der Verkehr daher
quasi frei fließen kann. Untersättigte Warteschlangenbereiche
sind solche, bei denen ein am Ende einer Warteschlange ankom
mendes Fahrzeug während einer laufenden Grünphase oder, wenn
es dort während einer Rotphase ankommt, während der nächsten
Grünphase den Netzknoten passieren kann. Der stromabwärts an
einen Übersättigungsbereich anschließende nicht übersättigte
Bereich ermöglicht somit ein quasi unbehindertes Wegfahren der
Fahrzeuge aus der übersättigten Warteschlange.
Naturgemäß bilden somit verkehrsgeregelte Netzknoten poten
tielle Orte effektiver Engstellen, an denen sich stromaufwärts
ein Übersättigungsbereich an einen stromabwärtigen nicht über
sättigten Bereich anschließt und mit seiner stromabwärtigen
Flanke dort fixiert bleibt, insbesondere im Bereich der Ein
mündung der Richtungsspurmenge in den Netzknoten. Wiederum
stellt ein solcher verkehrsgeregelter Netzknoten aber nicht in
jedem Fall eine effektive Engstelle dar, da dies zusätzlich
vom Verkehrsaufkommen abhängt.
Somit besteht Bedarf nach einem Verfahren, mit dem sich effek
tive Engstellen für ein Verkehrsnetz ohne oder mit relativ we
nigen verkehrsgeregelten Netzknoten, wie ein Schnellstraßen
netz und/oder ein Verkehrsnetz mit relativ dicht angeordneten
Netzknoten, zuverlässig erkennen lassen.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung ei
nes Verkehrszustandsüberwachungsverfahrens mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 oder 2.
Das Verfahren nach Anspruch 1 eignet sich speziell für Ver
kehrsnetze, in denen die Verkehrsdynamik nicht durch Verkehrs
regelungsmaßnahmen dominiert ist, z. B. für ein Schnellstraßen
netz. Charakteristischerweise wird als Kriterium für das Vor
liegen einer effektiven Engstelle gewertet, dass an der be
treffenden Stelle des Verkehrsnetzes wiederholt die Bildung
eines Musters dichten Verkehrs festgestellt wird und sich des
weiteren zeigt, dass dieses Muster mindestens über einen vor
gebbaren Mindestzeitraum hinweg bestehen bleibt und seine in
terne Grenze zwischen dem Bereich freien Verkehrs und dem
stromaufwärts anschließenden Bereich synchronisierten Verkehrs
während der Existenz des Musters an der besagten Stelle loka
lisiert bleibt. Bei dem vorgebbaren Mindestzeitraum handelt es
sich typischerweise um einen geeignet längeren Zeitraum ver
glichen mit der typischen Zeitkonstante kleinerer Verkehrsstö
rungen. Zweckmäßige Mindestzeiträume liegen z. B. im Bereich
von mehreren zehn Minuten bis mehreren Stunden.
Das Verfahren nach Anspruch 2 eignet sich speziell für Ver
kehrsnetze, bei denen die Verkehrsdynamik durch Verkehrsrege
lungsmaßnahmen an verkehrsgeregelten Netzknoten dominiert ist,
wie Straßenverkehrsnetze von Ballungsräumen. Charakteristi
scherweise wird bei diesem Verfahren als Kriterium für das
Vorliegen einer effektiven Engstelle an einer Stelle eines
Netzknotenbereiches für eine jeweilige Richtungsspurmenge ge
wertet, wenn sich dort wiederholt ein Übersättigungsbereich
bildet und dieser über einen vorgebbaren Mindestzeitraum hin
weg bestehen bleibt und hierbei seine stromabwärtige Flanke,
d. h. seine Grenze zu einem stromabwärts anschließenden nicht
übersättigten Bereich, an der besagten Stelle lokalisiert
bleibt.
Es zeigt sich, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren ef
fektive Engstellen für ein Verkehrsnetz vergleichsweise zuver
lässig erkannt werden können, und zwar insbesondere sowohl für
ein Schnellstraßennetz als auch für ein Ballungsraum-Straßen
netz, wobei es sich versteht, dass sich die Erfindung nicht
nur für Straßennetze, sondern auch für jedes andere herkömmli
che Verkehrsnetz eignet.
In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 besteht
das Wiederholkriterium, welches der Feststellung der wieder
holten Bildung eines Musters dichten Verkehrs bzw. eines Über
sättigungsbereichs zugrundeliegt, in der Beobachtung, ob diese
Bildung tageszeitperiodisch, tagestypperiodisch, d. h. bei
spielsweise wochentagspezifisch, oder ereignisperiodisch, d. h.
immer bei bestimmten Ereignissen, regelmäßig auftritt.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Autobahnabschnitts
mit mehreren Zu- und Abfahrten,
Fig. 2 bis 4 schematische Darstellungen eines Streckenab
schnitts eines Schnellstraßen-Verkehrsnetzes mit ver
schiedenen Mustern dichten Verkehrs,
Fig. 5 drei Teilbilder zur Veranschaulichung der Lage einer
effektiven Engstelle in den Mustern dichten Verkehrs
der Fig. 2 bis 4,
Fig. 6 und 7 zeit- und ortsabhängige Fahrzeuggeschwindig
keitsdiagramme für zwei verschiedene Verkehrssituatio
nen auf dem Autobahnabschnitt von Fig. 1 zur Veran
schaulichung der Bildung effektiver Engstellen und
Fig. 8 bis 10 schematische Darstellungen eines verkehrsgere
gelten Netzknotens eines entsprechenden Verkehrsnetzes
zur Veranschaulichung der dortigen Bildung effektiver
Engstellen.
Fig. 1 zeigt schematisch einen 24 km langen Autobahnabschnitt
eines Straßenverkehrsnetzes, an dem experimentelle Verkehrszu
standsuntersuchungen vorgenommen wurden und der hierzu mit in
Fahrtrichtung F voneinander beabstandeten Messstellen D1 bis
D24 versehen wurde, um den Autoverkehr fahrspurspezifisch
messtechnisch zu erfassen. Der beispielhaft betrachtete Auto
bahnabschnitt beinhaltet drei Autobahnknoten K1, K2, K3, an
denen sich jeweils Zu- und Abfahrten befinden.
Durch die Verkehrszustandsuntersuchungen am Autobahnabschnitt
von Fig. 1 und weitere, ähnliche Untersuchungen an anderen
Schnellstraßenabschnitten ließ sich die Theorie erhärten, wo
nach es auf solchen Schnellstraßennetzen, bei denen der Ver
kehrszustand nicht primär durch Verkehrsregelungsmaßnahmen be
stimmt ist, bei entsprechend hohem Verkehrsaufkommen zur Aus
bildung der individualisierten Zustandsphasen "freier Ver
kehr", "synchronisierter Verkehr", "gestauchter synchronisier
ter Verkehr" und "Stau" sowie von typisierten Mustern dichten
Verkehrs kommt.
Die typischen Arten von Mustern dichten Verkehrs sind in den
Fig. 2 bis 4 dargestellt. Fig. 2 zeigt ein minimales Muster
dichten Verkehrs, das einen Bereich BS synchronisierten Ver
kehrs beinhaltet, an dessen stromabwärtige Flanke FS,F am zuge
hörigen Streckenort. xS,F ein Bereich BF freien Verkehrs an
schließt und an den sich stromaufwärts von dessen stromanfwär
tiger Flanke FF,S am entsprechenden Streckenort xF,S ebenfalls
ein Bereich BF freien Verkehrs anschließt.
Fig. 3 zeigt einen zweiten Typ eines Muster dichten Verkehrs,
bei dem sich im Unterschied zum Muster von Fig. 2 an den Be
reich BS synchronisierten Verkehrs stromaufwärts ein Bereich BGS
gestauchten synchronisierten Verkehrs unter Bildung einer zu
gehörigen Flankengrenze FGS,S am betreffenden Streckenort xGS,S
anschließt, an dessen stromaufwärtige Flanke FF,GS am zugehöri
gen Streckenort xF,GS wieder ein Bereich BF freien Verkehrs an
schließt.
Fig. 4 zeigt als dritten Mustertyp ein vollständiges Muster
dichten Verkehrs, bei dem sich im Unterschied zum Muster von
Fig. 3 an den Bereich BGS gestauchten synchronisierten Verkehrs
stromaufwärts unter Bildung einer zwischenliegenden Flanken
grenze FSt,GS am betreffenden Streckenort xSt,GS ein Bereich BSt
sich bewegender breiter Staus anschließt, der typischerweise
aus schmalen, sich stromaufwärts bewegenden Stauzonen S1, S2,
S3 besteht, zwischen denen im wesentlichen freier Verkehr vor
liegt. Stromaufwärts der stromaufwärtigen Flanke FF,St des Be
reichs BSt sich bewegender breiter Staus schließt sich dann am
betreffenden Streckenort xF,St wieder ein Bereich BF freien Ver
kehrs an.
Während die Fig. 2 bis 4 jeweils ein einzelnes, isoliertes
Muster dichten Verkehrs zeigen, gibt es darüber hinaus den
Fall übergreifender Muster dichten Verkehrs, die auftreten,
wenn ein Muster dichten Verkehrs stromaufwärts einen nächste
effektive Engstelle erreicht, so dass es dann zu Überlagerun
gen von einzelnen Mustern dichten Verkehrs kommt. Zu weiteren
Details dieser verschiedenen Arten von Mustern dichten Ver
kehrs kann auf die oben erwähnte, ältere deutsche Patentanmel
dung Nr. 199 44 075.1 verwiesen werden.
Die zeitliche Entstehung eines Musters dichten Verkehrs be
ginnt damit, dass bei entsprechend hohem Verkehrsaufkommen an
einer gewissen Stelle xS,F der Verkehrszustand von freiem Ver
kehr in synchronisierten Verkehr übergeht und sich dadurch zu
nächst der Bereich BS synchronisierten Verkehrs stromaufwärts
von der Entstehungsstelle xS,F ausbildet. Liegt ein entspre
chend hohes Verkehrsaufkommen vor, kann es dann stromaufwärts
des Bereichs BS synchronisierten Verkehrs zur Entstehung des
Bereichs BGS gestauchten synchronisierten Verkehrs kommen, d. h.
das Muster geht von der Form gemäß Fig. 2 in die Form gemäß
Fig. 3 über, und schließlich kann sich stromaufwärts des Be
reichs BGS gestauchten synchronisierten Verkehrs der Bereich BSt
sich bewegender breiter Staus gemäß Fig. 4 bilden.
Die Stellen xS,F, an denen der Verkehrszustand zuerst von freiem
Verkehr in synchronisierten Verkehr übergeht, sind, wie ohne
weiteres einsichtig, meist durch dortige Inhomogenitäten des
Streckenverlaufs gegeben, da es dort am leichtesten zu Störun
gen des freien Verkehrsflusses bei zunehmendem Verkehrsaufkom
men kommen kann, die ein Zusammenbrechen des freien Verkehrs
flusses und somit den Übergang zu synchronisiertem Verkehr
hervorrufen. Häufig aber nicht immer sind diese Inhomogenitä
ten geometrische bzw. topologische Inhomogenitäten des Ver
kehrsnetzes, wie Verengungen oder Verbreiterungen der nutzba
ren Fahrbahnbreite bzw. eine Änderung der Anzahl nutzbarer
Fahrspuren, wozu auch Zu- und Abfahrten gehören. Geometrische
bzw. topologische "Störstellen" können aber auch z. B. Kurven,
Steigungen und Gefällestrecken sein.
Unter einer effektiven Engstelle wird nun definitionsgemäß für
Verkehrsnetze ohne primären Einfluß von Netzknoten-Verkehrs
regelungen eine Stelle xS,F des Verkehrsnetzes verstanden, an
der die Flankengrenze FS,F zwischen einem stromabwärtigen Be
reich BF freien Verkehrs und einem stromaufwärtigen Bereich BF
synchronisierten Verkehrs eines gebildeten Musters dichten
Verkehrs während der Existenz dieses Musters ortsfest, d. h.
lokalisiert bleibt, wobei vorausgesetzt wird, dass das Muster
dichten Verkehrs über einen längeren Zeitraum hinweg dort
existiert. Wie oben angegeben, befinden sich solche effektiven
Engstellen häufig, aber nicht immer am Ort geometrischer bzw.
topologischer Engstellen. Umgekehrt bildet nicht jede geomet
rische bzw. topologische Engstelle eine effektive Engstelle,
dies hängt vielmehr zusätzlich vom Verkehrsaufkommen ab.
Basierend auf diesen Vorüberlegungen beinhaltet das erfin
dungsgemäße Verfahren die Maßnahme, effektive Engstellen auf
einem Verkehrsnetz, bei dem der Verkehr nicht primär durch
Netzknoten-Verkehrsregelungen dominiert ist, dadurch zu erken
nen, dass auf das Vorliegen einer solchen an einer bestimmten
Stelle geschlossen wird, wenn sich zum einen stromaufwärts von
dieser Stelle xS,F regelmäßig für einen vorgebbaren, längeren
Zeitraum ein Muster dichten Verkehrs gemäß einer der in den
Fig. 2 bis 4 veranschaulichten Arten bildet und zum anderen
die zugehörige Flankengrenze FS,F zwischen stromabwärtigem frei
em Verkehr BF und stromaufwärtigem synchronisiertem Verkehr BS
während der Existenz des Musters, d. h. des ganzen Zeitraums,
während dem das Muster auftritt, ortsfest, d. h. lokalisiert
bleibt. Die genannte regelmäßige Bildung eines Muster dichten
Verkehrs an einer effektiven Engstelle umfasst insbesondere
die Fälle, dass sich ein solches Muster periodisch in Abhän
gigkeit von der Tageszeit, dem Tagestyp, wie Arbeitstage,
Sonn- und Feiertage etc., und/oder von wiederkehrenden Ereig
nissen bildet.
Fig. 5 veranschaulicht genauer die Lage und Eigenschaften ei
ner effektiven Engstelle. Im mittleren Teilbild (b) ist sche
matisch gezeigt, dass die Flankengrenze zwischen stromabwärti
gem freiem Verkehr und stromaufwärtigem synchronisiertem Ver
kehr in der Praxis nicht streng punktförmig ist, sondern die
ser Zustandsphasenübergang innerhalb einer Zone mit gewisser,
endlicher Breite erfolgt. Innerhalb dieser Zone kann die Lage
einer effektiven Engstelle dahingehend präzisiert werden, dass
sie derjenigen Stelle entspricht, an der die Wahrscheinlich
keit des Phasenübergangs von freiem zu synchronisiertem Ver
kehr als Funktion der Wegstrecke x ein Maximum PF → S,max annimmt,
wie im oberen Teilbild (a) von Fig. 5 skizziert.
Im unteren Teilbild (c) der drei in Fig. 5 wegstreckenjustiert
untereinander angeordneten Teilbilder ist qualitativ veran
schaulicht, dass sich entlang der Phasenübergangszone ein etwa
konstant bleibender Abfluß aus dem Bereich synchronisierten
Verkehrs ergibt, während die Fahrzeugdichte von einem höheren
Wert des synchronisierten Verkehrs auf einen niedrigeren Wert
des freien Verkehrs abfällt, während dazu reziprok die Fahr
zeuggeschwindigkeit von einem niedrigeren Wert im synchroni
sierten Verkehr auf einen höheren Wert im freien Verkehr an
steigt.
Die Fig. 6 und 7 zeigen exemplarisch in Diagrammform zwei ex
perimentelle, für das Auftreten effektiver Engstellen reprä
sentative Resultate anhand von perspektivisch dreidimensiona
len Kennfeldern der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit v in Ab
hängigkeit von der Tageszeit und der Wegstrecke x.
Speziell veranschaulicht Fig. 6 einen Fall, bei dem ein sich
bewegender breiter Stau S4 stromaufwärts über den Autobahnab
schnitt hinweg propagiert und dabei an einer Zufahrt auf Höhe
der Messstelle D16 von Fig. 1 einen Phasenübergang von freiem
zu synchronisiertem Verkehr verursacht, so dass sich stromauf
wärts davon ein Muster dichten Verkehrs mit einem zugehörigen
Bereich BS synchronisierten Verkehrs bildet, der mit seiner
stromabwärtigen Flanke an dieser Stelle lokalisiert bleibt.
Wie aus Fig. 6 abzulesen, bleibt das Muster dichten Verkehrs
über mehr als eine Stunde erhalten und die stromabwärtige
Flanke des synchronisierten Verkehrs BS an der betreffenden
Stelle fixiert. Mit anderen Worten stellt somit die Zufahrt im
Bereich der Messstelle D16 des Autobahnabschnitts von Fig. 1
eine erkannte effektive Engstelle dar.
Fig. 7 zeigt eine zu einem anderen Zeitpunkt gemessene, kom
plexere Verkehrssituation auf dem Autobahnabschnitt von Fig.
1. In diesem Fall hat sich zunächst einen über den gesamten
Beobachtungszeitraum von ca. vier Stunden bleibendes Muster
dichten Verkehrs mit einem ersten Bereich B1GS gestauchten syn
chronisierten Verkehrs an einer Abfahrt am Messpunkt D23 von
Fig. 1 gebildet, die somit eine erste effektive Engstelle bil
det. Durch stromaufwärtige Ausbreitung des synchronisierten
Verkehrsflusses erreicht dieser zu einem gewissen Zeitpunkt
die schon erwähnte Zufahrt auf Höhe des Messpunktes D16 und
löst dort einen Phasenübergang F→S zu synchronisiertem Verkehr
und als Folge davon die Bildung eines dortigen Musters dichten
Verkehrs mit einem zweiten Bereich B2GS gestauchten synchroni
sierten Verkehrs aus. Somit bildet die Zufahrt an der Mess
stelle D16 eine zweite effektive Engstelle. Wieder etwas spä
ter induziert synchronisierter Verkehrsfluß an einer Zufahrt
auf Höhe der Messstelle D6 von Fig. 1 wiederum einen Phasen
übergang F→S von freiem zu synchronisiertem Verkehr und damit
die Bildung eines dortigen Musters dichten Verkehrs mit einem
dritten Bereich B3GS gestauchten synchronisierten Verkehrs. Wie
in den beiden anderen Fällen bleibt auch hier das Muster dich
ten Verkehrs über einen vorgebbaren Mindestzeitraum, der vor
zugsweise im Bereich zwischen etwa 30 Minuten und mehreren
Stunden liegt, erhalten und mit seiner stromabwärtigen Flanke
lokalisiert, so dass dieser Flankenort und damit die Zufahrt
auf Höhe der Messstelle D6 eine weitere, dritte effektive
Engstelle darstellt.
Anhand der Fig. 8 bis 10 wird nachfolgend auf eine weitere
Verfahrensvariante eingegangen, mit der sich effektive Eng
stellen speziell in Verkehrsnetzen erkennen lassen, bei denen
die Verkehrsdynamik primär durch Verkehrsregelungsmaßnahmen an
Netzknoten, z. B. mittels Lichtsignalanlagen, dominiert ist.
Diese Realisierung der Erfindung geht von der bekannten Tatsa
che aus, dass sich bei solchen Verkehrsnetzen in den Einmün
dungsbereichen einer jeweiligen Richtungsspurmenge einer Stre
ckenkante in einen verkehrsgeregelten Netzknoten Warteschlan
gen bilden, wie in Fig. 8 schematisch veranschaulicht. Dort
ist des weiteren stellvertretend für eine Warteschlange deren
Länge Lq, die Anzahl Nq von in ihr befindlichen Fahrzeugen so
wie der Abfluß qout aus der Warteschlange und der Zufluß qin,q in
die Warteschlange angegeben. Diese Warteschlangen-Kenngrößen
bilden in solchen Verkehrsnetzen relevante Parameter zur Er
fassung der Verkehrsdynamik. Weitere hierfür relevante Parame
ter sind insbesondere die Frei- und Unterbrechungsphasendauern
der Verkehrsregelungsmaßnahmen, die Länge der Streckenkanten
zwischen je zwei verkehrsgeregelten Netzknoten und die mittle
re Fahrzeuggeschwindigkeit außerhalb von Warteschlangen.
Der Verkehrszustand auf solchen verkehrsregelungsdominierten
Verkehrsnetzen umfasst insbesondere zum einen sogenannte Über
sättigungsbereiche und zum anderen nicht übersättigte Berei
che, wie oben definiert.
Das vorliegende Verfahren zur Erkennung effektiver Engstellen
in solchen verkehrsregelungsdominierten Verkehrsnetzen knüpft
an die oben erläuterte Unterscheidung zwischen Übersättigungs
bereichen und nicht übersättigten Bereichen an und beinhaltet
als Kriterium, dass eine effektive Engstelle für eine Rich
tungsspurmenge im Bereich eines verkehrsgeregelten Netzknotens
vorliegt, die Feststellung, ob sich an der betreffenden Stelle
wiederholt für einen längeren Zeitraum, d. h. für mindestens
einen vorgebbaren Mindestzeitraum von typischerweise mehreren
zehn Minuten bis mehreren Stunden, ein Übersättigungsbereich
bildet, dessen Grenze zu einem stromabwärts anschließenden
nicht übersättigten Bereich während der ganzen Zeit des Über
sättigungsbereichs an der besagten Stelle des Netzknotenbe
reichs lokalisiert bleibt. Analog zum oben beschriebenen Fall
der Bildung von Mustern dichten Verkehrs auf Schnellstraßen
netzen umfasst auch hier das Kriterium der regelmäßigen Bil
dung eines Übersättigungsbereiches insbesondere die Fälle,
dass sich ein solcher periodisch in Abhängigkeit von der Ta
geszeit, dem Tagestyp oder von Zeit zu Zeit auftretenden Er
eignissen bildet.
Des weiteren ist ebenfalls analog zum Fall der Bildung von
Mustern dichten Verkehrs in Schnellstraßennetzen einerseits
die Bildung einzelner, isolierter Übersättigungsbereiche und
andererseits die Bildung übergreifender Übersättigungsbereiche
möglich, die mehrere, sich überlappende, einzelne Übersätti
gungsbereiche beinhalten. Fig. 9 zeigt schematisch einen iso
lierten Übersättigungsbereich in Form einer relativ langen
Warteschlange, die sich aber stromaufwärts noch nicht bis zu
einem nächsten Netzknoten erstreckt. Fig. 10 zeigt hingegen
einen übergreifenden Überlappungsbereich in Form einer Warte
schlange, die sich von einem stromabwärtigen Netzknoten strom
aufwärts bis zu einem stromaufwärts nächsten Netzknoten und
über diesen hinaus erstreckt. In beiden Fällen bildet die
stromabwärtige, ortsfest bleibende Flanke des Übersättigungs
bereichs eine effektive Engstelle, vorausgesetzt, dass der
Übersättigungsbereich mindestens während des Mindestzeitraums
vorliegt.
Claims (3)
1. Verfahren zur Überwachung des Verkehrszustands in einem
Verkehrsnetz, insbesondere einem Straßenverkehrsnetz, bei dem
der Verkehrszustand anhand von Verkehrszustandsdaten in jeweils eine von mehreren Zustandsphasen klassifiziert wird, die mindestens die Zustandsphasen "freier Verkehr" und "syn chronisierter Verkehr" umfassen, und auf das Auftreten von Mustern dichten Verkehrs untersucht wird, die mehrere aufein anderfolgende Bereiche unterschiedlicher Zustandsphase umfas sen, wobei an einen stromabwärtigen Musterendbereich (BF) frei en Verkehrs stromaufwärts ein Bereich (BS) synchronisierten Verkehrs angrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass
der Verkehrszustand auf das Vorliegen effektiver Engstellen an entsprechenden Stellen des Verkehrsnetzes über wacht und als Kriterium hierfür gewertet wird, wenn an der betreffenden Stelle wiederholt die Bildung eines Musters dich ten Verkehrs festgestellt wird, das mindestens über einen vor gebbaren Mindestzeitraum hinweg bestehen bleibt und dessen Grenze zwischen dem stromabwärtigen Musterendbereich (BF) frei en Verkehrs und dem stromaufwärts anschließenden Bereich (BS) synchronisierten Verkehrs während des Zeitraums, in welchem das Muster dichten Verkehrs vorliegt, an der besagten Stelle des Verkehrsnetzes lokalisiert bleibt.
der Verkehrszustand anhand von Verkehrszustandsdaten in jeweils eine von mehreren Zustandsphasen klassifiziert wird, die mindestens die Zustandsphasen "freier Verkehr" und "syn chronisierter Verkehr" umfassen, und auf das Auftreten von Mustern dichten Verkehrs untersucht wird, die mehrere aufein anderfolgende Bereiche unterschiedlicher Zustandsphase umfas sen, wobei an einen stromabwärtigen Musterendbereich (BF) frei en Verkehrs stromaufwärts ein Bereich (BS) synchronisierten Verkehrs angrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass
der Verkehrszustand auf das Vorliegen effektiver Engstellen an entsprechenden Stellen des Verkehrsnetzes über wacht und als Kriterium hierfür gewertet wird, wenn an der betreffenden Stelle wiederholt die Bildung eines Musters dich ten Verkehrs festgestellt wird, das mindestens über einen vor gebbaren Mindestzeitraum hinweg bestehen bleibt und dessen Grenze zwischen dem stromabwärtigen Musterendbereich (BF) frei en Verkehrs und dem stromaufwärts anschließenden Bereich (BS) synchronisierten Verkehrs während des Zeitraums, in welchem das Muster dichten Verkehrs vorliegt, an der besagten Stelle des Verkehrsnetzes lokalisiert bleibt.
2. Verfahren zur Überwachung des Verkehrszustands in einem
Verkehrsnetz mit verkehrsgeregelten Netzknoten, insbesondere
einem Straßenverkehrsnetz, bei dem
der Verkehrszustand anhand von Verkehrszustandsdaten in Übersättigungsbereiche und nicht übersättigte Bereiche klassi fiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass
der Verkehrszustand auf das Vorliegen effektiver Engstel len für eine jeweilige Richtungsspurmenge im Bereich verkehrs geregelter Netzknoten überwacht und als Kriterium hierfür ge wertet wird, wenn an einer entsprechenden Stelle wiederholt die Bildung eines Übersättigungsbereichs festgestellt wird, der mindestens über einen vorgebbaren Mindestzeitraum hinweg bestehen bleibt und dessen Grenze zu einem stromabwärts an schließenden nicht übersättigten Bereich während des Zeit raums, in welchem der Übersättigungsbereich existiert, an der betreffenden Stelle lokalisiert bleibt.
der Verkehrszustand anhand von Verkehrszustandsdaten in Übersättigungsbereiche und nicht übersättigte Bereiche klassi fiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass
der Verkehrszustand auf das Vorliegen effektiver Engstel len für eine jeweilige Richtungsspurmenge im Bereich verkehrs geregelter Netzknoten überwacht und als Kriterium hierfür ge wertet wird, wenn an einer entsprechenden Stelle wiederholt die Bildung eines Übersättigungsbereichs festgestellt wird, der mindestens über einen vorgebbaren Mindestzeitraum hinweg bestehen bleibt und dessen Grenze zu einem stromabwärts an schließenden nicht übersättigten Bereich während des Zeit raums, in welchem der Übersättigungsbereich existiert, an der betreffenden Stelle lokalisiert bleibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter
dadurch gekennzeichnet, dass
eine wiederholte Bildung eines Musters dichten Verkehrs bzw.
eines Übersättigungsbereiches mindestens dann angenommen wird,
wenn sich diese Bildung des Muster dichten Verkehrs bzw. des
Übersättigungsbereichs tageszeitperiodisch, tagestypperiodisch
oder ereignisperiodisch wiederholt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000136792 DE10036792A1 (de) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | Verfahren zur Überwachung des Verkehrszustands in einem Verkehrsnetz |
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Cited By (2)
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DE10234367B3 (de) * | 2002-07-27 | 2004-04-22 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur Abbildung des Verkehrszustandes und System zur Verkehrsorganisation |
EP1526493A2 (de) * | 2003-10-22 | 2005-04-27 | DaimlerChrysler AG | Verfahren zur fahrzeugseitigen Verkehrsinformationsanzeige |
-
2000
- 2000-07-28 DE DE2000136792 patent/DE10036792A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10234367B3 (de) * | 2002-07-27 | 2004-04-22 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur Abbildung des Verkehrszustandes und System zur Verkehrsorganisation |
EP1526493A2 (de) * | 2003-10-22 | 2005-04-27 | DaimlerChrysler AG | Verfahren zur fahrzeugseitigen Verkehrsinformationsanzeige |
EP1526493A3 (de) * | 2003-10-22 | 2005-06-01 | DaimlerChrysler AG | Verfahren zur fahrzeugseitigen Verkehrsinformationsanzeige |
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