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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Lichtsignalanlagen
an Kreuzungen zum Aufbau einer Grünen Welle.
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Es
ist bekannt, den Verkehr auf Kreuzungen von Straßen, sogenannten Knotenpunkten,
mittels Lichtsignalanlagen zu regeln. Eine Lichtsignalanlage besteht
aus einer Kombination von Lichtsignalgebern für die verschiedenen Zufahrten
zum Knotenpunkt und den erforderlichen Betriebseinrichtungen zur Steuerung
des Verkehrsablaufs. Ein Lichtsignalgeber (Ampel) ist in diesem
Sinne ein Fernmeldegerät,
das den Verkehrsteilnehmern sichtbare Signale übermittelt.
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Um
den Verkehr zwischen den Knotenpunkten möglichst flüssig steuern zu können, ist
es bekannt, eine sogenannte Grüne
Welle mittels der Lichtsignalanlagen zu schalten. Dies ermöglicht, dass
man bei Befahren der Straße
mit einer bestimmten Geschwindigkeit jeden Lichtsignalgeber in seiner Grünphase antrifft.
Diese Geschwindigkeit, sogenannte Progressionsgeschwindigkeit, wird
in manchen Fällen
auf Zusatztafeln angegeben, zum Beispiel Grüne Welle bei 40 km/h. Der Vorteil
von Grünen
Wellen liegt darin, dass die Fahrzeuge an den Lichtsignalgebern
bzw. Lichtsignalkreuzungsgeräten nicht
stehenbleiben und wieder anfahren müssen, was Kraftstoff spart,
Lärmbelästigung
verringert und die Umwelt schont. Außerdem fördert es die Einhaltung der
Geschwindigkeitsbegrenzungen, da zu schnell fahrende Fahrzeuge an
der nächsten
Lichtsignalanlage zum Anhalten gezwungen werden. Deren Fahrzeugführer sind
dann eher geneigt, sich an die geltende Geschwindigkeitsbegrenzung
zu halten.
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Die
Koordinierung von Grünen
Wellen in beide Richtungen entlang eines Straßenzugs ist bei gleichen maximalen
Geschwindigkeiten der Strecken steuerungstechnisch nur dann optimal lösbar, wenn die
im Streckenzug enthaltenen Strecken von Knoten zu Knoten etwa gleich
lang sind. Andernfalls wird zumindest eine Richtung mit einer Geschwindigkeit
koordiniert, die der zulässigen
Höchstgeschwindigkeit der
Strecke entspricht, was aber nicht zu einer Grünen Welle führt bzw. die Gegenrichtung
muss häufiger
anhalten.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Lösung zur
flexibleren Koordination von Grünen
Wellen bereitzustellen, die es ermöglicht, auch in beide Richtungen
eines Straßenzugs
bei unterschiedlichen Streckenlängen
von Knoten zu Knoten, möglichst
optimale und effektive Grüne
Wellen zu erzeugen.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Steuerung von Lichtsignalanlagen
an Kreuzungen zum Aufbau einer Grünen Welle mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zur Steuerung von Lichtsignalanlagen an Kreuzungen zum
Aufbau einer Grünen
Welle vorgeschlagen, bei dem zur Koordination von Grünen Wellen
in beide Richtungen entlang eines Straßenzugs die Veränderung
der Geschwindigkeit der Fahrzeuge miteinbezogen wird, die sich aus
einer von einer Koordinierungssteuerung streckenabschnittsabhängigen Geschwindigkeitsempfehlung
zur Weiterfahrt innerhalb der Grünen
Welle an die Fahrer der Fahrzeuge ergibt.
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Vorteilhaft
ist, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren durch die Abstimmung
von Geschwindigkeitsempfehlungen und koordinierten Steuerungen die
Effizienz des Verkehrsablaufs signifikant gesteigert werden kann.
Zudem werden Anhaltevorgänge
an den Lichtsignalgebern bzw. Lichtsignalanlagen reduziert, was
sich positiv auf Umweltbelastungen auswirkt.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass, indem Geschwindigkeitsempfehlungen in das
Fahrzeug übertragen
und dort angezeigt werden, die Beeinflussung der Geschwindigkeit
integraler Teil einer Grüne-Welle-Verkehrssteuerung
ist, womit die Steuerung der Grünen
Welle effektiver gestaltet werden kann.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben
sich aus den Unteransprüchen
und der Beschreibung.
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In
Ausgestaltung des Verfahrens wird die von der Koordinierungssteuerung
streckenabschnittsabhängige
Geschwindigkeitsempfehlung an die Fahrer mittels Kurzstreckendatenkommunikation
(short range wireless communication) von straßenseitiger Infrastruktur,
insbesondere der Lichtsignalanlage, zu dem Fahrzeug durchgeführt. Damit
wird sehr effektiv eine Information der Fahrzeuge bzw. ihrer Fahrer
ermöglicht,
ohne hierbei einen allzu großen
Aufwand zu erfordern.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Geschwindigkeitsempfehlung
dem Fahrer mittels Anzeige im Fahrzeug mitgeteilt. Der Fahrer wird
im jeweiligen Streckenabschnitt des Straßenzugs unverzüglich informiert
und kann seine Geschwindigkeit anpassen, um so in der Grünen Welle mitschwimmen
zu können.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens zieht die Koordinierungssteuerung
zur Erstellung der Geschwindigkeitsempfehlung Abbiegebeziehungen des
Fahrzeugs mit ein. Die Abbiegebeziehung des Fahrzeugs kann durch
Auswertung des Blinkersignals oder durch die eingegebene Route in
einem Navigationssystem ermittelt werden. Damit ist es möglich, die
Anzeige der optimalen Geschwindigkeit für den nächsten voraus liegenden Streckenabschnitt
zu verbessern, da ein Abbiegen des Fahrzeugs berücksichtigt werden kann, das
ggf. die Grüne
Welle verlässt.
Damit lassen sich mögliche
Fehlinformationen und damit einhergehende Irritationen des Fahrers
zuverlässig
vermeiden.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens erhalten im Falle fehlender
oder schlechter Koordinierung der je Richtung des Straßenzugs
vorgesehenen Grünen
Welle die Fahrzeuge eine Geschwindigkeitsempfehlung mit deutlich
reduzierter Geschwindigkeit, derart, dass die Wartezeiten in den
Rotphasen der voraus liegenden Kreuzungen minimiert oder sogar entfallen
können.
Dies führt
zu einer Verbesserung der Grünen
Welle, die auch bei fehlender oder schlechter Koordinierung damit
weiter aufrechterhalten werden kann.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens weist eine jede Lichtsignalanlage
eine Steuerungseinrichtung und eine Datenübermittlungseinrichtung auf,
wobei die Steuerungseinrichtung in Abstimmung mit der Koordinierungssteuerung
die zum Aufbau einer Grünen
Welle notwendigen Informationen aufbereitet und diese Informationen
mittels der Datenübermittlungseinrichtung,
insbesondere in Form von Kurzstreckendatenkommunikation (short range
wireless communication), an in Fahrzeugen vorgesehene Empfangsgeräte übermittelt.
Damit lässt
sich sehr einfach und sicher der Aufbau der straßenseitigen Infrastruktur bewerkstelligen,
die zur Information der Fahrer benötigt wird.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens zieht die Steuerungseinrichtung
der Lichtsignalanlage Daten über
die zeitliche Position der Grünphasen einer
benachbarten Lichtsignalanlage mit ein, die via drahtloser Kommunikation
der Datenübermittlungseinrichtung
von Lichtsignalanlage zu Lichtsignalanlage übermittelt werden. Damit lässt sich
sehr einfach die aktuelle Verkehrslage vor der Kreuzung berücksichtigen,
so dass der Aufbau bzw. die Planung der Grünen Welle weiter optimiert
werden kann.
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In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens gibt die Koordinierungssteuerung
die zur Erzeugung von Grünen
Wellen notwendigen Geschwindigkeitsempfehlungen im Voraus vor oder
berechnet diese zeitnah entsprechend aktueller Verkehrsverhältnisse. Damit
wird sehr effizient eine Steuerung der Grünen Welle erreicht, bei der
sich sehr viele Fahrzeuge innerhalb der Grünen Welle mitbewegen können.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert und anhand
der Zeichnung weiter verdeutlicht.
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Es
zeigen:
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1 ein
Weg-Zeit Diagramm mit unterschiedlichen Abständen der einzelnen Knoten,
wobei optimale Geschwindigkeiten zum Erzeugen Grüner Wellen anhand gepunkteter
Grünbänder eingezeichnet
sind.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die
Koordinierung von Grünen
Wellen in beide Richtungen entlang eines Straßenzugs ist bei gleichen maximalen
Geschwindigkeiten der Strecken steuerungstechnisch nur dann optimal
lösbar,
wenn die im Streckenzug enthaltenen Strecken von Knoten zu Knoten
etwa gleich lang sind. Andernfalls wird zumindest eine Richtung
mit einer Geschwindigkeit koordiniert, die der zulässigen Höchstgeschwindigkeit der
Strecke entspricht, was aber nicht zu einer Grünen Welle führt, da die Gegenrichtung dann
häufiger anhalten
muss.
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Bisher
kann in städtischen
Gebieten kein direkter Einfluss auf die Fahrzeuggeschwindigkeit
genommen werden, außer
durch die Anbringung einer fixen Geschwindigkeitsbegrenzung durch
ein entsprechendes Straßenschild,
oder in einzelnen Fällen durch
variable Anzeigen in Form von Lichtsignalanlagen. Dadurch sind heute
bei der Planung von Grünen Wellen
gewisse Grenzen gegeben, da die Fahrzeuge in der Regel mit der für die betreffende
Straße höchstzulässigen Geschwindigkeit
fahren.
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Die
Erfindung beschreibt ein Verfahren, das eine Systemlösung zur
flexiblen Koordination von Grünen
Wellen darstellt, die darauf beruht, dass eine verkehrstechnische
Koordinierungssteuerung zusätzlich
die Beeinflussung der Geschwindigkeiten der Fahrzeuge miteinbezieht.
Die Beeinflussung der Geschwin digkeiten darf selbstverständlich nur
innerhalb der Grenzen erfolgen, die durch die Geschwindigkeitsbegrenzung
der betreffenden Straße
gegeben ist.
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Die
Beeinflussung der Geschwindigkeiten geschieht durch Übertragung
der entsprechenden Daten einer straßenseitigen Infrastruktur,
wie zum Beispiel einem Lichtsignalkreuzungsgerät, über Kurzstreckendatenkommunikation
zum Fahrzeug und Anzeige im Fahrzeug. Damit bekommt der Fahrer für jeden
Streckenabschnitt eine Information, mit welcher optimalen Geschwindigkeit
er in der Grünen Welle
fahren kann. Diese Anzeige kann visuell über ein Display erfolgen oder
beispielsweise auch akustisch über
Lautsprecher im Fahrzeug erfolgen. Diese Geschwindigkeiten sind
mit einer verkehrstechnischen Steuerung bzw. Koordinierungssteuerung
abgestimmt. Die Koordinierungssteuerung ist zum Beispiel Teil einer
umfassenden Verkehrsrechnerzentrale. Die Geschwindigkeitsempfehlungen
können
von Streckenabschnitt (Straße)
zu Streckenabschnitt bzw. Knoten zu Knoten wechseln. Damit hat die
Koordinierungssteuerung wesentlich flexiblere Möglichkeiten, Koordinierungen
von Fahrzeugströmen
zu realisieren.
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Das
Lichtsignalkreuzungsgerät
ist Teil einer Lichtsignalanlage, die dazu dient, den Verkehr auf Kreuzungen
von Straßen,
zu regeln. Eine Lichtsignalanlage besteht aus einer Kombination
von Lichtsignalgebern bzw. Lichtsignalkreuzungsgeräten für die verschiedenen
Zufahrten zum Knotenpunkt und den erforderlichen Betriebseinrichtungen
zur Steuerung des Verkehrsablaufs. Ein Lichtsignalgeber bzw. Lichtsignalkreuzungsgerät (Ampel)
ist in diesem Sinne ein Fernmeldegerät, das den Verkehrsteilnehmern
sichtbare Signale übermittelt.
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In 1 ist
in Diagrammform ein Weg-Zeit Diagramm am Beispiel dreier Knoten
mit optimaler Grünen-Welle-Geschwindigkeit
gezeigt. Die Abstände
der einzelnen Knoten K1–K2
und K2–K3
sind unterschiedlich und verdeutlichen den jeweiligen längenunterschiedlichen
Streckenabschnitt. Die Steigung der Grünbänder entspricht der zu fahrenden
optimalen Geschwindigkeiten. V1 hin entspricht der optimalen Geschwindigkeit
vom Knoten K1 nach K2 einer ersten Richtung des Straßenzugs.
Entsprechend V1_rück
die optimale Geschwindigkeit vom Knoten K2 nach K1 einer entgegen
der ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung des Straßenzugs.
Analog entspricht V2_hin der optimalen Geschwindigkeit vom Knoten
K2 nach K3 und V3_rück
die optimale Geschwindigkeit in Gegenrichtung vom Knoten K3 nach
K2. Die entsprechenden Grünphasen
und deren Dauer sind durch verdickte Querstriche im Diagramm am
jeweiligen Knoten K1, K2, K3 verdeutlicht.
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Die
Anzeige der optimalen Geschwindigkeit für den nächsten vorausliegenden Streckenabschnitt wird
davon abhängig
sein, wie ein Fahrzeug an einer Kreuzung abbiegt, also davon, ob
es geradeaus, links oder rechts fährt. Diese Abbiegebeziehung
wird im Fahrzeug bestimmt, indem entweder das Blinkersignal oder
die eingegebene Route im Navigationssystem ausgewertet wird.
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Im
Falle sich ergebender fehlender oder schlechter Koordinierung der
Grünen
Wellen können die
Fahrzeuge mittels übermittelter
Geschwindigkeitsempfehlungen dazu angehalten werden, so langsam
zu fahren, dass die Wartezeiten in den Rotphasen der vorausliegenden
Kreuzungen minimiert werden oder bestenfalls entfallen können. Durch
die Abstimmung von Geschwindigkeitsempfehlungen und koordinierten
Steuerungen kann die Effizienz des Verkehrsablaufs signifikant gesteigert
werden. Zudem werden Anhaltevorgänge
an den Lichtsignalanlagen reduziert, was sich positiv auf Umweltbelastungen
auswirkt.
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Es
wird ein kooperatives System zwischen Lichtsignalanlage bzw. Koordinierungssteuerung
und Fahrzeug aufgebaut, wobei eine Datenkommunikation von der Verkehrssteuerungsinfrastruktur
zu den vorbeifahrenden Fahrzeugen erfolgt. Dies ermöglicht gezielt
die Beeinflussung der Fahrzeuggeschwindigkeiten, indem berechnete
Geschwindigkeitsempfehlungen in das Fahrzeug übertragen werden und dort angezeigt
werden. Die Ko ordinierungssteuerung ist somit ein integrativer Teil
einer Grüne-Welle-Verkehrssteuerung,
wodurch die Steuerung der Grünen Welle
effektiver gestaltet werden kann.
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Zur
Durchführung
des Verfahrens wird ein Verkehrssystem benötigt, bei dem die straßenseitige Infrastruktur
in der Lage ist, die erforderlichen Informationen aufzubereiten
und per Kurzstreckendatenkommunikation (short range wireless communication)
zu verschicken. Dies erfolgt über
eine je Lichtsignalanlage vorgesehene Datenübermittlungseinrichtung und
einer Steuereinrichtung. Ebenfalls sollte zumindest ein großer Teil
der Fahrzeuge über
ein Empfangsgerät
verfügen,
um die Daten von der straßenseitigen
Infrastruktur zu empfangen und via einer Anzeige entsprechend dem
Fahrer anzuzeigen. Es ist zwingend erforderlich, dass die Steuerungen
bzw. Steuereinrichtungen der Lichtsignalanlagen die zeitliche Position
der Grünphasen
ihrer Nachbarkreuzungen kennen. Dies kann erreicht werden, indem
entweder diese zeitlichen Angaben direkt per drahtloser Kommunikation
an die Nachbarkreuzungen bzw. dessen Steuereinrichtungen übertragen
wird. Genauso ist es auch möglich,
dass diese zeitlichen Angaben über
einer Verkehrsrechnerzentrale bzw. der Koordinierungsteuerung verteilt
werden. Die Verkehrsrechnerzentrale bzw. die Koordinierungsteuerung
ist damit in der Lage, Grüne
Wellen zu schalten, die entweder im Voraus geplant wurden oder die
zeitnah (quasi online) entsprechend aktueller Verkehrsverhältnisse
berechnet werden.