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Die Erfindung betrifft ein Prioritätsanforderungssystem für Einsatzfahrzeuge zur Bevorrechtigung von Einsatzfahrzeugen an einer durch eine Lichtsignalanlage geregelten Verkehrskreuzung.
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Die im Rettungsdienstgesetz vorgegebene maximale Anfahrtszeit für Rettungswagen soll 15 Minuten nicht überschreiten. Beim heutigen Verkehrsaufkommen lässt sich diese Zeit während den Hauptverkehrszeiten jedoch nur noch selten einhalten. Dieser Umstand kann durch verspätete Versorgung zu lebensbedrohlichen Situationen bei den Patienten führen.
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Wenn sich ein Einsatzfahrzeug unter Sondersignal einer durch eine Lichtsignalanlage geregelten Kreuzung bei rotem Signalbild nähert, stehen oft bereits Fahrzeuge wartend am roten Signal und versperren dadurch dem Einsatzfahrzeug die Durchfahrt über die Kreuzung.
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Um unnötige Wartezeiten an Lichtsignalanlagen zu verhindern, angestaute Fahrzeuge abzuräumen und dadurch die Anfahrtszeiten von Einsatzfahrzeugen zu verkürzen, können Beschleunigungssysteme in Form von Prioritätsanforderungen an Lichtsignalanlagen eingesetzt werden.
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Ein Prioritätsanforderungssystem besteht im Allgemeinen aus einer Einrichtung, die ein bestimmtes Fahrzeug erkennt, das auf eine Lichtsignalanlage zu fährt oder bereits dort eingetroffen ist und vor einem noch roten Signal steht. Daraufhin wird ein Anforderungsbefehl zur Lichtsignalanlage geschickt, der sämtliche „gegnerischen” Richtungen sperrt und die vom Einsatzfahrzeug zu befahrende Richtung bevorzugt auf Grün schaltet.
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Bei bekannten Systemen wurden in die Fahrbahn eingelassene Drahtwindungen durch ein vom Fahrzeugsender induktiv eingekoppeltes 90 kHz – Signal belegt, die mittels einer Auswerteelektronik die Lichtsignalanlage beeinflussten. Diese Sender und Auswerter werden jedoch nicht mehr hergestellt, da der Aufwand (Schleife in Fahrbahn und Sender unter dem Fahrzeug) sehr hoch war.
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Ein weiteres System ist aus der Patentschrift
DE 198 42 912 B4 bekannt, bei dem geografische Koordinaten eines Einsatzortes an ein Einsatzfahrzeug übertragen werden. Im Bordcomputer des Einsatzfahrzeuges wird eine Route zum Einsatzort berechnet und alle auf dem Weg zum Einsatzort befindlichen Lichtsignalanlagen werden in diesem vorselektiert. Eine Straßenfreischalteinrichtung, die sich in einem ersten individuell festgelegten geschwindigkeitsabhängigen Abstand zwischen Einsatzfahrzeug und der in Richtung Einsatzort liegenden Lichtsignalanlage befindet, erhält ein Voranmeldesignal. Ein Hauptanmeldesignal, das die Freischaltung der Lichtsignalanlage für das Einsatzfahrzeug veranlasst, erhält nur jeweils die Straßenfreischalteinrichtung, die sich in einem zweiten individuell festgelegten geschwindigkeitsabhängigen Abstand zwischen Einsatzfahrzeug und der in Richtung Einsatzort liegenden Lichtsignalanlage befindet.
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Ein Bereich, innerhalb welchem ein Signal an eine Lichtsignalanlage gesendet wird, ist jedoch nur durch einen Radius um die Lichtsignalanlage definiert.
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Das System hat weiterhin den Nachteil, dass, falls der Fahrer des Einsatzfahrzeugs von der ursprünglich berechneten Route abweicht, eine komplett neue Route berechnet werden muss, wodurch möglicherweise ein rechtzeitiges Umschalten der Lichtsignalanlage an der nächsten Kreuzung nicht mehr gewährleistet werden kann.
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Die Patentschrift
DE 195 08 043 C1 offenbart eine Steueranordnung für eine Ampel, mit der ein Sonderzustand eines Verkehrssignals für ein Einsatzfahrzeug schaltbar ist. Ein Einsatzfahrzeug übermittelt kontinuierlich Ortsdaten, die über ein GPS-System ermittelt werden, an eine Steueranordnung einer Verkehrssignalanlage, die sich im Empfangsbereich befindet. Die übermittelten Ortsdaten können mit vorab in der Steueranordnung gespeicherten Ortsdaten verglichen werden, die den jeweiligen Annäherungsrichtungen von Fahrzeugen an die Verkehrssignalanlage entsprechen, die über die entsprechenden Straßen möglich sind.
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Gemäß Patentschrift
DE 195 08 043 C1 werden die Ortsdaten jedoch kontinuierlich von dem Fahrzeug an alle Ampeln im Empfangsbereich ausgesendet, was ein hohes Funkdatenaufkommen zur Folge hat. Außerdem müssen an allen Ampeln im Empfangsbereich die empfangenen Daten ausgewertet werden, um festzustellen, welche Ampel ihre Lichtsignale umschalten muss.
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Die Druckschrift
WO96/35197 offenbart ein System zur Bestimmung eines Bevorrechtigungssignals an einer Verkehrsignalanlage unter Verwendung von „Differential GPS (DGPS)”. Dabei werden die GPS-Daten eines Fahrzeugs, das sich der Verkehrssignalanlage nähert, mit Hilfe von Daten einer DGPS-Referenzstation an der Verkehrssignalanlage korrigiert. Das Freischalten der Verkehrssignalanlage wird dann anhand der korrigierten Daten des Fahrzeugs bestimmt.
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Weiterhin ist in Druckschrift
WO96/35197 ein Lernmodus beschrieben, in dem Anfahrtsstecken an eine Verkehrssignalanlage festgelegt und im Computer der Anlage gespeichert werden können. Das Freischalten der Verkehrssignalanlage wird dann in Abhängigkeit davon bestimmt, ob sich das Fahrzeug innerhalb einer Anfahrtsstrecke befindet, und in welchem Teil der Anfahrtsstrecke sich das Fahrzeug befindet.
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Die GPS-Daten des Fahrzeugs werden jedoch kontinuierlich an die Verkehrssignalanlage gesendet, was wiederum ein hohes Funkdatenaufkommen zur Folge hat, und eine Beurteilung, ob sich das Fahrzeug innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, wird in dem Computer der Anlage vorgenommen.
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Die Druckschrift
US 6 064 319 offenbart ein System zum Umschalten eines Signals einer Verkehrsampel. Auf einer Straße
14 nahe einer Kreuzung
18 befindet sich eine virtuelle Erfassungsschleife
22, deren Position in einer Fahrzeugverfolgungseinheit
20 gespeichert ist. Die Grenzen der virtuellen Erfassungsschleife
22 werden durch Koordinaten in einem von der Fahrzeugverfolgungseinheit
20 verwendeten Koordinatensystem angegeben. Die Größe der virtuellen Erfassungsschleife ist variabel und hängt z. B. von der Genauigkeit der Fahrzeugverfolgungseinheit
20, der erwarteten Geschwindigkeit des Fahrzeuges oder den Charakteristika der Kreuzung ab. Wenn die Fahrzeugverfolgungseinheit
20, die in einem Fahrzeug
12 angebracht ist, erfasst, dass das Fahrzeug
12 in die virtuelle Schleife
18 einfährt, sendet die Fahrzeugverfolgungseinheit
20 ein Informationssignal
30 an ein Steuerungssystem
32 einer Verkehrsampel
10. Das Steuerungssystem
30 entscheidet dann basierend auf dem Inhalt des Informationssignals
30 und dem momentanen Status der Ampel, ob das Signal der Ampel umgeschaltet werden soll. Entscheidet das Steuerungssystem
30, dass das Signal der Ampel umgeschaltet werden soll, gibt sie ein entsprechendes Steuerungssignal an die Ampel aus.
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Gemäß dem in der Druckschrift
US 6 064 319 beschriebenen System kann der Normalzustand der Ampel entweder durch ein weiteres Signal oder automatisch nach einer bestimmten Zeitperiode wieder eingeleitet werden. Ein System mit einem weiteren Signal zum Zurückkehren zum Normalzustand der Ampel hätte jedoch keinerlei Fehlertoleranz und beim Umschalten nach einer bestimmten Zeitperiode dürfte die Zeitperiode weder zu lang noch zu kurz sein, um eine Beeinträchtigung des Verkehrs zu vermeiden und eine wirksame Bevorrechtigung des Einsatzfahrzeugs zu gewährleisten.
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Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung, die Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik zu verbessern.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Bevorrechtigung eines Fahrzeuges an einer durch eine Lichtsignalanlage geregelten Kreuzung, mit
einer Einrichtung zum Empfangen von Daten zum Ermitteln einer Position des Fahrzeuges,
einer Einrichtung zum Erfassen, ob die ermittelte Position des Fahrzeuges innerhalb eines Meldebereichs liegt, und
einem Sender zum Senden eines Signals an die Lichtsignalanlage, wenn erfasst ist, dass die Position des Fahrzeuges innerhalb des Meldebereichs liegt,
wobei das Signal die Lichtsignalanlage veranlasst, für eine vorbestimmte Zeitdauer an einem dem Meldebereich entsprechenden Einmündungsbereich der Kreuzung ein Freigabesignal und an anderen Einmündungsbereichen der Kreuzung ein Haltesignal zu aktivieren, und
der Sender das Signal in vorgegebenen einstellbaren Intervallen wiederholt sendet, solange sich das Fahrzeug im Meldebereich befindet.
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Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung
- – liegt der Meldebereich in einem Einmündungsbereich einer Kreuzung;
- – weisen verschiedene Einmündungsbereiche der Kreuzung jeweils einen separaten Meldebereich auf;
- – sind den separaten Meldebereichen entsprechend unterschiedlich codierte Signale zugewiesen;
- – werden die Meldebereiche im Voraus bestimmt und in einer Speichereinrichtung der Vorrichtung gespeichert;
- – werden die Meldebereiche während einer Fahrt des Fahrzeugs bestimmt;
- – werden die Meldebereiche in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt;
- – ist die Einrichtung zum Empfangen von Daten zum Ermitteln der Position des Fahrzeugs ein GPS-Empfänger.
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Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein System zur Bevorrechtigung eines Fahrzeuges an einer durch eine Lichtsignalanlage geregelten Kreuzung,
mit einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung,
einem Empfänger an der Lichtsignalanlage zum Empfangen des codierten Signals und zum Decodieren des Signals, und
einer Steuereinrichtung zum Schalten des Freigabesignals an der dem Meldebereich zugehörigen Lichtsignalanlage und der Haltesignale an den anderen Lichtsignalanlagen der Kreuzung entsprechend dem decodierten Signal.
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Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch ein entsprechendes Verfahren zur Bevorrechtigung eines Fahrzeuges an einer durch eine Lichtsignalanlage geregelten Kreuzung, mit den Schritten
Empfangen von Daten zum Ermitteln einer Position des Fahrzeuges,
Erfassen, ob die ermittelte Position des Fahrzeuges innerhalb eines Meldebereichs liegt, und
Senden eines Signals an die Lichtsignalanlage, wenn erfasst ist, dass die Position des Fahrzeuges innerhalb des Meldebereichs liegt,
Veranlassen der Lichtsignalanlage durch das Signal, für eine vorbestimmte Zeitdauer an einem dem Meldebereich entsprechenden Einmündungsbereich der Kreuzung ein Freigabesignal und an anderen Einmündungsbereichen der Kreuzung ein Haltesignal zu aktivieren, und
wiederholtes Senden des Signals in vorgegebenen einstellbaren Intervallen, solange sich das Fahrzeug im Meldebereich befindet.
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Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der anhängenden Zeichnungen beschrieben.
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In den anhängenden Zeichnungen gilt:
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1 zeigt einen Meldebereich einer durch eine Lichtsignalanlage geregelten Kreuzung.
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2 zeigt einen Meldebereich.
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3 zeigt fahrzeugseitige Einrichtungen des Prioritätsanforderungssystems.
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4 zeigt Einrichtungen der Lichtsignalanlage eines Prioritätsanforderungssystems.
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5 zeigt eine Codeaufteilung für Lichtsignalanlagen an benachbarten Kreuzungen.
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Das Prioritätsanforderungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dient zur Bevorrechtigung von Fahrzeugen, wie z. B. Einsatzfahrzeugen, an Kreuzungen und Fußgängerübergängen, die durch Lichtsignalanlagen geregelt sind. Das System ist auch auf öffentliche Verkehrsmittel anwendbar, z. B. um einem Bus oder Dergleichen eine Bevorrechtigung zu geben.
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Das System arbeitet automatisch im Hintergrund, wenn ein Sondersignal eines Einsatzfahrzeuges, wie etwa ein Lichtsignal und/oder ein Tonsignal, aktiviert ist. Es müssen keine Tasten oder Schalter während der Einsatzfahrt betätigt werden.
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Die Fahrzeugausrüstung kann kompakt und transportabel ausgeführt sein und kann in jedem Fahrzeug auf der Ablage hinter der Windschutzscheibe oder im Sondersignalbalken auf dem Fahrzeugdach fest oder demontierbar angebracht werden.
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Das System arbeitet an jeder ausgestatteten Lichtsignalanlage, da die Anforderungsbefehle über potentialfreie Kontakte zum Steuergerät übermittelt werden.
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Ein Sender, der beispielsweise im UHF-Bereich arbeitet und der sich im ausgerüsteten Fahrzeug befindet, meldet dem Signalanlagen-Steuergerät wenn sich ein ausgerüstetes Fahrzeug im Meldebereich der Lichtsignalanlage befindet.
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1 zeigt einen solchen Meldebereich 1, der sich vor einer mit einer Lichtsignalanlage 3 ausgestatteten Kreuzung 4 in voller Breite der Fahrbahn bis zur Kreuzungsmitte hin erstreckt. Der Meldebereich liegt also in einem Einmündungsbereich der Kreuzung und jeder Einmündungsbereich der Kreuzung weist einen separaten Meldebereich auf.
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Die Meldebereiche können im Voraus z. B. durch Speicherfahrten festgelegt werden. Dabei werden die bevorzugten Strecken abgefahren und durch Betätigen eines Schalters auf der Position eines gewünschten Meldebereichs werden die aktuell anstehenden GPS-Daten in den Speicher eingelesen. Danach wird dem Datenpaket des Meldebereichs einer von 8 Codeausgängen zugewiesen.
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Ein derart festgelegter Meldebereich 23 besteht aus einer durch eine Speicherfahrt aufgenommene Anreihung von Koordinaten 21 und dem dazu gerechneten Umfeld 22, wie in 2 dargestellt ist. Durch die Anreihung von Koordinaten kann auch die Fahrtrichtung bestimmt werden.
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Gemäß einer Alternative kann der Meldebereich auch nur anhand von GPS Daten und/oder Kartendaten festgelegt werden.
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Die Daten des Meldebereichs können z. B. im Speicherbereich einer Flash-Speicherkarte, wie etwa einer CF-, MMC- oder SD-Speicherkarte oder in einem Speicher im Fahrzeug gespeichert werden.
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Gemäß einer weiteren Alternative können die Meldebereiche während der Fahrt des Fahrzeuges bestimmt werden. Dabei kann auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs berücksichtigt werden. So kann beispielsweise ein Meldebereich so definiert werden, dass er bei einer hohen Geschwindigkeit des Fahrzeugs in größerer Entfernung von der Kreuzung beginnt oder Dergleichen.
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3 zeigt die in einem Fahrzeug enthaltenen Einrichtungen für das Prioritätsanforderungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die im Fahrzeug enthaltenen Einrichtungen umfassen einen Empfänger 31, wie z. B. einen GPS-Empfänger zum ständigen Empfangen von Daten zum Ermitteln der Standort-Koordinaten des Fahrzeugs.
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Des Weiteren umfasst das Fahrzeug eine Rechnereinrichtung 32 zum Auswerten der von dem GPS-Empfänger 31 gelieferten Daten und zur Ermittlung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Die Rechnereinrichtung 32 umfasst eine Vergleichseinrichtung 33 zum Vergleichen der Koordinaten-Daten des Fahrzeugs mit dem im Meldebereichspeicher 34 abgelegten Meldebereich bzw. dem während der Fahrt bestimmten Meldebereich. Wenn erkannt wird, dass sich das Fahrzeug im Meldebereich befindet, wird der dem Meldebereich zugeordnete Codeausgang geschaltet und dadurch der Sender getastet.
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Im Falle von im Voraus gespeicherten Meldebereichen werden im Meldebereichspeicher 34 die Datenpakete mit zugeordnetem Code und der Fahrtrichtungskennung gespeichert. Die einmal gespeicherten Daten können durch Kopieren des Speichers von anderen Fahrzeugen übernommen werden.
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Außerdem umfasst das Fahrzeug eine Schaltstufe zur Ansteuerung von bis zu 8 den Meldebereichen zugeordneten Schaltausgängen.
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Das Fahrzeug weist weiterhin eine Sende-Baugruppe 35 auf, die beispielweise im ISM-Bereich (433 MHz) arbeitet, mit einem Modulator für 1 bis 16 codiert übertragbare Schaltbefehle (Signale). Es sei jedoch angemerkt, das jede andere Art von Signalübertragung verwendet werden kann.
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4 zeigt die in der Lichtsignalanlage enthaltenen Einrichtungen. Dazu gehört eine Empfangs-Baugruppe 41, die beispielsweise entsprechend dem Sender im ISM-Bereich (433 MHz) arbeitet, für vier codiert übertragbare Befehle mit vier potentialfreien Kontaktausgängen. Die Empfangsbaugruppe 41 empfängt die Schaltbefehle von der Sende-Baugruppe 35 des Fahrzeugs, decodiert die Signale und leitet die Befehle an ein Steuergerät 42 der Lichtsignalanlage weiter. Das Steuergerät umfasst eine (nicht gezeigte) I/O-Schnittstelle als Eingabemöglichkeit sowie eine verkehrstechnische Programmierung, die bis zu vier Sonderphasen beinhaltet.
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Die Funktionsweise des Prioritätsanforderungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand von 1 beschrieben.
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Ein Einsatzfahrzeug 2a mit den vorstehend beschriebenen Einrichtungen nähert sich einer entsprechend ausgerüsteten signalisierten Kreuzung 4, deren Einmündungsbereich im Fahrzeugrechner als Meldebereich 1 mit dem entsprechenden Code markiert ist.
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Durch Vergleichen des im Meldebereichspeicher gespeicherten oder während der Fahrt bestimmten Meldebereichs und den ermittelten Positionsdaten des Fahrzeugs und/oder der Fahrtrichtung kann erfasst werden, wenn das Fahrzeug den Meldebereich erreicht.
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Beim Erreichen des Meldebereichs 1 wird am Fahrzeugrechner der dem Meldebereich zugewiesene Schaltausgang sekündlich fortlaufend für beispielsweise 500 ms geschaltet, wodurch der Sender in jeder Sekunde einmal ein codiertes Telegramm sendet. Das Schalten des Ausgangs ist jedoch nicht auf 500 ms begrenzt sondern der Schaltausgang kann für jede andere geeignete Zeitdauer geschaltet werden.
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Der Sender sendet also jede Sekunde ein seriell amplitudenmoduliertes Träger-Signal mit dem Code, der dem Meldebereich 1 zugewiesen ist. Es wird sekündlich gesendet, solange sich das Fahrzeug 2b im entsprechenden Meldebereich 1 befindet und sich auf die Kreuzung zu bewegt, oder sich auf sie zu bewegt hat und danach im Stau steht.
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Der Empfänger der Lichtsignalanlage empfängt den Träger mit der Codierung des Meldebereichs, in dem sich das Einsatzfahrzeug im Moment befindet, decodiert das Signal und leitet den entsprechenden Anforderungsbefehl zum Steuergerät weiter.
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Die Sendefolge wird erst dann abgebrochen, wenn sich das Fahrzeug 2c nicht mehr im Meldebereich 1 befindet, d. h. wenn das sich in Fahrtrichtung befindliche Ende des Meldebereichs 1 erreicht wird, das normalerweise in der Mitte der Kreuzung 4 liegt.
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Das vom Fahrzeug 2b sekündlich gesendete codierte Signal erreicht den Empfänger, der sich im oder beim Steuergerät der Lichtsignalanlage 3 befindet und schaltet dort den entsprechend dem Meldebereich 1 zugewiesenen Schaltausgang.
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Dadurch wird die Sonderphase der Lichtsignalanlage aktiviert und die vom Einsatzfahrzeug befahrene Richtung wird auf Grün geschaltet und die übrigen Richtungen werden auf Rot geschaltet.
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Der Schaltausgang wird durch eine im Codeauswerter konfigurierte Ausschaltverzögerung für 3 Sekunden gehalten, so dass keine Lücken zwischen den einzelnen Telegrammen am Schaltausgang auftreten. Es wird also während der Anwesenheit des Fahrzeugs 2b im Meldebereich 1 ein dauerhafter Anforderungsbefehl zum Steuergerät der Lichtsignalanlage 3 geschaltet, welcher den verkehrstechnischen Phasenwechsel und den Verbleib in der Sonderphase bewirkt, bis das Fahrzeug den Meldebereich 1 verlassen hat.
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Solange sich das Fahrzeug im Meldebereich 1 befindet, werden die zugehörigen Signale der betroffenen Fahrtrichtung auf Grün geschaltet und gehalten, bis das bevorrechtigte Fahrzeug die Kreuzung passiert hat.
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Um eine unerwünschte Beeinflussung benachbarter Kreuzungen zu verhindern, werden von den zur Verfügung stehenden 8 Sendecodes pro Kreuzung immer nur 4 im Wechsel gerastert verwendet, was in 5 dargestellt ist. 5 zeigt die Verwendung der Sendecodes an vier Lichtsignalanlagen 51 bis 54. Dabei weisen jeweils benachbarte Lichtsignalanlagen, wie z. B. Lichtsignalanlagen 51 und 52, 52 und 53 sowie 53 und 54 jeweils unterschiedliche Codierungen auf.
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Das heißt, ein aus Richtung N kommendes, auf Kreuzung 51 zufahrendes Fahrzeug sendet bei Erreichen des entsprechenden Meldebereichs ein mit Code 1 codiertes Signal und ein aus Richtung W kommendes, auf Kreuzung 54 zufahrendes Fahrzeug sendet bei Erreichen des entsprechenden Meldebereichs ein mit Code 8 codiertes Signal an die Lichtsignalanlage.
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Durch das fortlaufende Senden der Telegramme während des Anforderungswunsches ist eine hohe Verständigungssicherheit zwischen Fahrzeug und Steuergerät gegeben. Auch wenn ein Telegramm vom Empfänger nicht verstanden wird, ist durch die Ausschaltverzögerung ein dauernder Ausgangsbefehl zur Lichtsignalanlage gewährleistet.
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Angesichts der vorstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen ist ersichtlich, dass Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne sich vom Umfang der Erfindung, der in den Ansprüchen definiert ist, zu entfernen.
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Beispielsweise können die Signale vom Einsatzfahrzeug zur Lichtsignalanlage anstelle einer Funkübertragung mittels WLAN übertragen werden.
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Des Weiteren können die an die Lichtsignalanlage übertragenen Signale können zusätzlich Informationen über die weitere Fahrtrichtung des Einsatzfahrzeuges aufweisen, z. B. durch Einbeziehen der Angaben einer Fahrtrichtungsanzeige, wie etwa einem Blinker, des Fahrzeugs. Dadurch können die Haltesignale an der Lichtsignalanlage genauer geschaltet werden, um eine Beeinträchtigung des laufenden Verkehrs möglichst gering zu halten.
