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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umschalten von Signalprogrammen
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10.
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Es
ist bekannt, den Verkehrsablauf an Knotenpunkten eines Straßennetzes,
etwa an Kreuzungen, Einmündungen oder anderen Straßenstellen, mittels
Lichtsignalanlagen zu steuern. Eine Lichtsignalanlage weist Signalgeber
zur Abgabe von Lichtsignalen an Verkehrsteilnehmer sowie ein Steuergerät
zum Anschalten der Signalgeber nach einem Signalprogramm auf. Ein
oder mehrere Lichtsignale, die stets gleiche Signalzustände
anzeigen, werden zu Signalgruppen zusammengefasst. Im Signalprogramm
sind die Signalzeiten der Lichtsignalanlage hinsichtlich Dauer und
Zuordnung festgelegt. Das Signalprogramm wird graphisch durch einen
Signalzeitenplan im Zeitmaßstab, kurz Signalplan genannt, dargestellt.
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Unterschiedliche
Verkehrsbedingungen erfordern Signalprogramme mit unterschiedlichen
Freigabezeitverteilungen oder Umlaufzeiten und Versatzzeiten. Der
Wechsel zwischen zwei Signalprogrammen wird als Umschaltvorgang
bezeichnet. Der Umschaltvorgang muss zu einem Zeitpunkt erfolgen,
zu dem der Übergang verkehrstechnisch sinnvoll ist, d. h.,
er sollte mit möglichst geringen Störungen des Verkehrsablaufs
realisiert werden und mit vertretbarem steuerungstechnischen Aufwand
zu erreichen sein. Die Entscheidung, von einem laufenden Signalprogramm
in ein anderes Signalprogramm umzuschalten, wird gefällt
aufgrund vorgegebener Umschalt-Uhrzeiten oder aufgrund aktuell ermittelter Messdaten.
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Im
Anhang F der „Richtlinien für Lichtsignalanlagen
RiLSA”, herausgegeben 1992 von der Forschungsgesellschaft
für Straßen- und Verkehrswesen, werden grundlegende
Umschaltprinzi pien beschrieben. Dort wird zwischen direkter Umschaltung, Umschaltung
mit Standzeit, Umschaltung ohne definierten Umschaltzeitpunkt und
Umschaltung mit Umschaltsignalprogramm unterschieden. Bei einer
Umschaltung mit Standzeit wird zunächst das aktuell geschaltete
Signalprogramm bis zum nächsten Umschaltzeitpunkt abgearbeitet.
Dann wird das Signalprogramm in der Weise desaktiviert, dass der
letzte Signalisierungszustand erhalten bleibt. Währenddessen
läuft die Bezugszeit des neu zu schaltenden Signalprogramms
weiter, bis sie den nächstgelegenen Umschaltzeitpunkt erreicht
hat. Zwischen dem Umschaltzeitpunkt des alten Signalprogramms und
dem des neuen hat sich somit eine Standzeit gebildet. Zur Vermeidung
gerätetechnischer und verkehrstechnischer Probleme ist
bei der Umsetzung in konkrete Anwendungen zu beachten, dass die
Umschaltzeitpunkte innerhalb oder außerhalb der Freigabezeiten in
Koordinierungsrichtung jedoch nicht innerhalb einer Übergangszeit
liegen sollen. Zur Minimierung des Planungsaufwands und des rechnerbedingten Zeitbedarfs
für die Umschaltung in größeren Netzen sollen
Umschaltsignalprogramme nur in Ausnahmefällen vorgesehen
werden.
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Die
Auslegeschrift
DE 25 12 912 offenbart ein
Verfahren zum Signalplanwechsel bei Straßenverkehrssignalanlagen,
welches von vorab festgelegten Umschaltpunkten mit gleichen Signalbildphasen ausgeht,
welche aufgrund der unterschiedlichen Länge der einzelnen
Umlaufzeiten stark voreinander abweichen können. Zur Gewährleistung
eines reibungslosen Ablaufs des Signalplanwechsels und des Straßenverkehrs
soll mit Sicherheit eine über 10% hinausgehende Dehnung
der Signalbildphasen vermieden werden. Dies wird erreicht, indem
die zeitliche Zuordnung der Umschaltpunkte überprüft
und daraus ein Befehl zur Verkürzung oder Verlängerung der
in Betracht kommenden Signalbildphasen abgeleitet wird. Die Zeitachse
eines Signalplans wird zu einem Schaltzeitpunkt sprunghaft gegenüber
der Zeitachse des anderen Signalplans verschoben, wodurch mindestens
eine der Zeitachsen vor dem Umschalten asynchronisiert wird. Der
eintreffende Schaltwunsch veranlasst im nächstfolgenden
Umschaltpunkt die Umschaltung von einem Signalplan auf den anderen.
Nach dem Umschalten synchronisieren die Schaltpunkte die Zeitachsen
wieder.
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Aus
dem Handbuch zur Grundversorgung eines Steuergerätes SITRAFFIC
C800V, herausgegeben am 15.12.2003 von Siemens AG, ist aus dem Kapitel
4.6.5 ein Umschalt- und Synchronisierverfahren namens Stretch bekannt,
wonach zunächst im neuen Signalplan zu prüfen
ist, ob es einen Zeitpunkt im Programmumlauf gibt, bei dem das Signalbild
mit dem aktuellen Signalbild übereinstimmt. Ist dies der Fall,
so wird dieser Zeitpunkt sofort eingestellt und man befindet sich
im neuen Signalplan. Die Synchronität mit der Referenzzeit
wird durch Stauchen oder Dehnen des Signalplans gegebenenfalls über
mehrere Umläufe hinweg hergestellt. Wird kein identisches
Signalbild gefunden, wird der alte Signalplan solange ausgeführt,
bis ein identisches Signalbild gefunden wird oder bis der Signalplan
den günstigsten Schaltzeitpunkt erreicht. Dort wird auf
jeden Fall in den günstigsten Schaltzeitpunkt des neuen
Signalplans gewechselt.
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Bei
den bekannten Umschaltverfahren wird jedoch nur ein einzelner Knotenpunkt
isoliert betrachtet. Es findet somit keine Abstimmung auf den Umschaltvorgang
an den benachbarten Knotenpunkten statt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art bereitzustellen, mit welchem sich störende
Auswirkungen auf den Verkehrsfluss beim Signalprogrammwechsel an
mehreren benachbarten Knotenpunkten minimieren lassen.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen
des Patentanspruches 1. Es werden mehrere Umschaltvarianten vorgegeben,
wobei eine Umschaltvariante durch eine zeitlichörtliche
Reihenfolge von Umschaltsignalprogrammen für die Knotenpunkte
bestimmt ist. Die vorgegebenen Umschaltvarianten werden anhand eines
oder mehrerer verkehrstechnischer Bewertungskriterien bewertet, wobei
die hinsichtlich der Bewertung verkehrstechnisch günstigste
Umschaltvariante ausgeführt wird. Unabhängig davon,
wodurch die Mehrzahl an Umschaltvarianten vorgegeben ist, kann durch
Berücksichtigung quantitativer und/oder qualitativer verkehrstechnischer
Bewertungskriterien die günstigste Umschaltvariante ermittelt
werden. Handelt es sich um koordinierte Knotenpunkte, so können
in die Vorgabe der Umschaltvarianten die gegenseitige Lage der Knotenpunkte
sowie eine Progressionsgeschwindigkeit auf einem die Knotenpunkte
verbindenden Streckenzug berücksichtigt werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Umschaltverfahrens werden je Knotenpunkt Umschaltsignalprogramme
mit Standzeit ermittelt, die den jeweils möglichen gegenseitigen
Lagen der Umschaltzeitpunkte des aktuell geschalteten und des neu
zu schaltenden Signalprogramms entsprechen, wobei als Umschaltvarianten zu
zeitlich-örtlichen Reihenfolgen kombinierte Umschaltsignalprogramme
der Knotenpunkte gebildet werden. Die Umschaltsignalprogramme setzen
sich aus Anteilen des jeweiligen aktuell geschalteten und des neu
zu schaltenden Signalprogramms zusammen. Das Verhältnis
der beiden Anteile ist dabei abhängig von der gegenseitigen
Lage der Umschaltzeitpunkte im betrachteten Umschaltumlauf, wodurch die
jeweilige Standzeit – die auch Null sein kann – bestimmt
ist. Für die Länge der Standzeit existiert eine Periodizität,
die dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Umlaufzeiten des aktuell
geschalteten und des neu zu schaltenden Signalprogramms entspricht. Jede
dieser Lagen bzw. jede der Standzeiten entspricht dabei einem möglichen
Umschaltsignalprogramm. Damit existiert pro Knotenpunkt eine definierte,
endliche Anzahl von Umschaltsignalprogrammen. Erweitert man die
Betrachtung auf mehrere Knotenpunkte, deren Signalprogramme beispielsweise
eine grüne Welle bilden, bleibt die Aussage gültig. Daher
ist es möglich, eine endliche Anzahl an Umschaltvarianten
zu untersuchen und die günstigste auszuwählen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Umschaltverfahrens wird zur verkehrstechnischen Bewertung ei ner
Umschaltvariante ermittelt, inwieweit das oder die Bewertungskriterien bei
den Umschaltsignalprogrammen der Umschaltvariante vom jeweils neu
zu schaltenden Signalprogramm abweicht bzw. abweichen. Mit Vorteil
kann bei der verkehrstechnischen Bewertung der Umschaltvarianten
auf online durch Detektoren bestimmte Verkehrsdaten verzichtet werden.
Die gesamte relevante Information über die Verkehrslage
wird hier aus dem neu zu schaltenden Signalprogramm extrahiert. Dieser
wird als optimal für die aktuelle und erwartete Verkehrslage
angenommen. Es wird dabei vorausgesetzt, dass die Erstellung des
neu zu schaltenden Signalprogramms nach bestimmten verkehrstechnischen
bzw. planerischen Kriterien bzw. Regeln erfolgt ist. Diese lassen
dann Rückschlüsse auf die erwartete Verkehrsstärke
und die erwarteten Verkehrsströme an den einzelnen Knotenpunkten
zu. Daher erfolgt die verkehrstechnische Bewertung der Umschaltvarianten über
die Bestimmung der jeweiligen Abweichungen der Umschaltsignalprogramme
von den neu zu schaltenden Signalprogrammen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Umschaltverfahrens werden als Bewertungskriterium die sich aus den Übergangssignalprogrammen
einer Umschaltvariante ergebenden Leistungsfähigkeiten
der relevanten Signalgruppen berücksichtigt. Bei grünen
Wellen sind die Signalgruppen in Hauptlast- und deren Gegenrichtung
relevant. Aus dem betrachteten Signalprogramm wird die Grünzeitverteilung,
d. h. das Verhältnis von Grünzeit zur Umlaufzeit,
bestimmt und die Sättigungsverkehrsstärke, d.
h. die maximal mögliche Verkehrsstärke in einem
Querschnitt eines Fahrstreifens während einer Stunde Freigabezeit,
abgeschätzt. Letztere ist ein konstanter Wert, der nur
von straßenbaulichen Gegebenheiten abhängt. Die
Leistungsfähigkeit ergibt sich daraus als Produkt des Anteils
der Freigabezeit am gesamten Umlauf und der Sättigungsverkehrsstärke.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden als Bewertungskriterium die Linksabbiegerphasen
der Umschaltsignalprogramme einer Umschaltvariante be rücksichtigt.
Hierzu wird der Versatz der Freigabezeiten der erwähnten
Signalgruppen betrachtet, der zur Berücksichtigung von
Linksabbiegern bei der Erstellung des neu zu schaltenden Signalprogramms
verwendet worden ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden als Bewertungskriterium die effektiven Kapazitäten
von durch ein Umschaltsignalprogramm einer Umschaltvariante an einem
Knotenpunkt erzeugten Pulkbändern berücksichtigt.
Die Freigabezeit an einem betrachteten Knotenpunkt erzeugt ein Pulkband
das auf den in Progressionsrichtung nächsten Knotenpunkt trifft.
Es hängt von dessen Signalisierungszustand ab, wie viele
Fahrzeuge aus dem eintreffenden Pulkband möglicherweise
erst im nächsten Signalumlauf den Knotenpunkt passieren
können. Um diesen Effekt quantifizieren zu können,
wird der zeitliche Überlapp des Pulkbandes mit der Freigabezeit
dieses Knotenpunktes gemessen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden als Bewertungskriterium Vor- und Nachlaufzeiten
zum Pulkband in den Umschaltsignalprogrammen einer Umschaltvariante
berücksichtigt. Eine an einem Knotenpunkt wartende Fahrzeugschlange
sollte möglichst vor dem Eintreffen des Fahrzeugpulks in
Progressionsrichtung abgebaut werden. Dies wird durch mögliche
Vor- und Nachlaufzeiten zum Pulkband erreicht und somit in die Bewertung
einbezogen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Umschaltverfahrens werden als Bewertungskriterium durch die Umschaltsignalprogramme
einer Umschaltvariante bedingte Wartezeiten und/oder Anzahlen von
Halten berücksichtigt. Hierdurch wird die verkehrstechnische
Bewertung noch um ein qualitatives Maß ergänzt,
nämlich wie oft ein Fahrzeug in einem sich auf den signalisierten Knotenpunkt
zubewegenden Fahrzeugpulk zum Halten gezwungen wird und/oder warten
muss.
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Mit
Vorteil werden die Bewertungskriterien bei dem erfindungsgemäßen
Umschaltverfahren zur Umsetzung eines vorgegebenen verkehrsstrategischen
Ziels, insbesondere einer grünen Welle, eines Nutzeroptimums
oder eines Systemoptimums, gewichtet. Die unterschiedliche Gewichtung
der Bewertungskriterien ermöglicht das Setzen unterschiedlicher
verkehrstechnischer Schwerpunkte bei der Auswahl der günstigsten
Umschaltvariante. Bei grünen Wellen würde der
Fokus auf den Signalgruppen in Progressionsrichtung liegen. Aber
auch eine möglichst geringe Sperrzeit für Fahrzeuge
in Querrichtung kann berücksichtigt werden. Zusätzlich
können System- oder Nutzeroptima bestimmt werden. Bei einem
Nutzeroptimum wird die maximale Abweichung eines Signalprogramms
pro Umlauf betrachtet, beispielsweise die maximalen Wartezeiten
je Fahrzeug an allen betrachteten Knotenpunkten. Dies entspricht grob
der Erfahrung eines Fahrers im erzeugten Pulkband. Gesucht wird
dann die Umschaltvariante, bei der diese Abweichungen alle eine
möglichst geringe obere Grenze haben. Im Gegensatz dazu
wird bei einem Systemoptimum die Umschaltvariante mit einer möglichst
geringen, durchschnittlichen Abweichung gesucht. Diese kann wesentlich
geringer sein als beim Nutzeroptimum. Je nach Verteilung der Abweichungen
kann dies dann allerdings auf Kosten einiger weniger Pulkbänder
innerhalb der Umschaltvariante geschehen. Im Gegenzug wird eine
kollektive Eigenschaft, wie z. B. der Fahrzeugdurchsatz, optimiert.
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Die
Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zur Umschaltung
von Signalprogrammen für lichtsignalgesteuerte Knotenpunkte
eines Straßennetzes, wobei an jedem Knotenpunkt eine Lichtsignalanlage
mit Signalgebern und einem Steuergerät zum Ausführen
eines Signalprogramms angeordnet ist, und wobei die Steuergeräte
und ein Verkehrsrechner miteinander wirkverbunden und derart ausgebildet
sind, dass ein Umschaltverfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 9 ausführbar ist.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen
Umschaltverfahrens ergeben sich aus einem in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiel, in deren
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1 die
sich periodisch wiederholende Lage der Umschaltzeitpunkte aus einem
aktuell geschalteten und einem neu zu schaltenden Signalprogramm
und
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2 ein
Zeit-Weg-Diagramm einer Umschaltvariante für die Hauptlastrichtung
schematisch
veranschaulicht sind.
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In
den Diagrammen gemäß 1 ist nach rechts
eine Bezugs- oder Referenzzeit t in Sekunden und nach oben jeweils
die Zeitschritte Tx im Signalumlauf eines aktuell geschalteten Signalprogramms SP1
(oberes Diagramm) und eines neu zu schaltenden Signalprogramms SP2
(im unteren Diagramm) aufgetragen. Die Sägezahnmuster veranschaulichen die
sich periodisch wiederholenden Signalumläufe nach einer
Umlaufzeit TU1 von 140 Sekunden beim aktuell geschalteten Signalprogramm
SP1 und mit einer Umlaufzeit TU2 von 120 Sekunden beim neu zu schaltenden
Signalprogramm SP2. Bei Tx = 40 liegt der günstigste Umschaltzeitpunkt
TS1 für das aktuell geschaltete Signalprogramm SP1, während
der günstigste Umschaltzeitpunkt TS2 für das neu
zu schaltenden Signalprogramm SP2 bei Tx = 80 liegt. Gemäß dem
Umschaltverfahren mit Standzeit ergeben sich für die verschiedenen
Signalumläufe Umschaltsignalprogramme mit unterschiedlich
langen Standzeiten t1, ..., t6, die sich periodisch wiederholen.
Die Periodenlänge Tp dieses Umschaltvorgangs entspricht
dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der beiden Umlaufzeiten TU1
und TU2 und beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel
840 Sekunden. Die Anzahl N an Umschaltsignalprogrammen an einem
Knotenpunkt ermittelt sich daher aus dem Quotienten der Periodenlänge
Tp des Umschaltvorganges und der Umlaufzeit TU1 des aktuell geschalteten Signalprogramms
SP1. Bei L Knotenpunkten im Streckenzug mit gemeinsamen Umlaufzeiten
ergeben sich insgesamt NL Umschaltvarianten,
die jeweils durch ein Zeit-Weg-Diagramm gemäß 2 dargestellt
werden können. Die Endlichkeit der Anzahl an Umschaltvarianten
macht es erfindungsgemäß nun möglich,
die einzelnen Umschaltvarianten verkehrstechnisch zu bewerten und
die günstigste zur Ausführung auszuwählen.
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Bei
der verkehrstechnischen Bewertung wird das Umschaltsignalprogramm
eines jeden Umlaufs an jedem Knotenpunkt bewertet. Dabei enthält
jede Umschaltvariante L × N zu bewertende Umschaltsignalprogramme.
Da das Umschalten an verschiedenen Knotenpunkten in verschiedenen
Umläufen stattfinden kann, wird stets die gesamte Umlaufperiode Tp
einer Umschaltvariante bewertet. Bewertet werden können
die Leistungsfähigkeit der relevanten Signalgruppen, die
Berücksichtigung von Linksabbiegerphasen, die effektiven
Kapazitäten des Pulkbandes und Vor- und Nachlaufzeiten
zum Pulkband. Diese vier quantitativen Bewertungskriterien können noch
durch ein qualitatives Bewertungskriterium, wie z. B. Wartezeiten
oder Halte, ergänzt werden. Allgemein wird versucht, die
für Fahrzeuge in Progressionsrichtung relevanten Eigenschaften
der Signalprogramme zu erfassen. Die Betrachtung kann je nach Zielsetzung
analog auf die Nebenrichtungen erweitert werden.
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Als
eine wesentliche Eigenschaft verwendet das erfindungsgemäße
Umschaltverfahren keine aktuell ermittelten Verkehrsdetektordaten.
Stattdessen wird folgender Ansatz verwendet: Das neu zu schaltende
Signalprogramm ist für alle Knotenpunkte bekannt und wird
als optimal für die aktuelle und erwartete Verkehrsnachfrage
vorausgesetzt. Daher dient es als Referenz zur Bewertung der verkehrstechnisch
günstigsten Umschaltvariante. Die charakteristischen Eigenschaften
aller Umschaltvarianten werden mit denen des jeweiligen neu zu schaltenden
Signalplans verglichen. Dies geschieht für jedes einzelne
Umschaltsignalprogramm an jedem Knotenpunkt in jedem Umlauf der
Umschaltperiode Tp. Diejenige Umschaltvariante mit der geringsten
Abweichung wird als die am Besten auf die Verkehrslage angepasste
angesehen und als günstigste Umschaltvariante ausgewählt.
Zur Verfolgung unterschiedlicher verkehrsstrategischer Ziele, wie
beispielsweise einer grünen Welle auf einem Streckenzug,
oder einem Nutzer- oder Systemoptimum, können die einzelnen Bewertungskriterien
entsprechend gewichtet werden.
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Als
Ergebnis liefert das erfindungsgemäße Umschaltverfahren
die verkehrstechnisch günstigste Umschaltvariante, die
gemäß 2 als Zeit-Weg-Diagramm dargestellt
ist. Der Umschaltvorgang wurde hier für einen Straßenzug
optimiert, der sechs Knotenpunkte K1 bis K6 miteinander verbindet.
Dabei ist nach rechts der Weg s in Metern von einem Referenzpunkt
0 bis zu den Knotenpunkten K1 bis K6 aufgetragen. An den Knotenpunkten
Kn (n = 1, ..., 6) sind nach oben in Richtung fortschreitender Zeit
t Paare von Signalzeitenplänen aufgetragen, wovon der jeweils
linke den Signalgruppen in Hauptlastrichtung des Streckenzuges und
der jeweils rechte Signalplan den Signalgruppen der Gegenrichtung
zugeordnet ist. In einem Signalplan sind Freigabezeiten durch einen
unausgefüllten Balken und Sperrzeiten durch einen durchgezogenen
Strich symbolisiert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
erfolgt bei t0 = 273 Sekunden der Umschaltwunsch, gekennzeichnet durch
die horizontal verlaufende Strichlinie. Bis t = 360 Sekunden werden
an den Knotenpunkten Kn die aktuell geschalteten Signalprogramme
SP1 abgearbeitet, die im Ausführungsbeispiel nach 2 eine Umlaufzeit
TU1 von 120 Sekunden haben; die zugehörigen Umlaufgrenzen
sind durch horizontale, punktierte Linien gekennzeichnet. Dann beginnt
der Umschaltvorgang mit einer Periodenlänge Tp von 840 Sekunden.
Beginn und Ende dieser Umschaltperiode sind durch durchgezogene
Linien gekennzeichnet. Ab t = 1200 Sekunden ist der Umschaltvorgang
an jedem Knotenpunkt Kn abgeschlossen und es werden die neu zu schaltenden
Signalprogramme SP2 abgearbeitet. Die neu zu schaltenden Signalprogramme SP2
haben eine Umlaufdauer TU2 von 120 Sekunden; deren Umlaufgrenzen
sind in 2 durch strichpunktierte Linien
eingezeichnet. Der lokale Umschaltvorgang ist an der veränderten
Breite des Pulkbandes P zu erkennen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
werden die ersten drei Knotenpunkte K1 bis K3 im vierten Umlauf
und die letzten drei Knotenpunkte K4 bis K6 im fünften
Umlauf der Umschaltperiode Tp umgeschaltet. Die Umschaltvariante
erhält daher die Signatur (4, 4, 4, 5, 5, 5). Im dargestellten
Ausführungsbeispiel sind nur die Pulkbänder P
in Hauptlastrichtung, in 2 von links nach rechts verlaufend,
dargestellt. Die inverse Steigung der Mittellinie eines Pulkbandes
P entspricht der Progressionsgeschwindigkeit Vp, mit der ein Fahrzeug
tatsächlich fahren muss, um die koordinierten Knotenpunkte
K1 bis K6 ohne Halt passieren zu können.
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Insgesamt
werden alle Umschaltsignalprogramme SPU und damit auch die Standzeiten
ti (i = 1, ...,6) für die einzelnen Signalgruppen explizit
berechnet. Die Endlichkeit der Anzahl der verfügbaren Umschaltsignalprogramme
und damit auch der Umschaltvarianten wird erfindungsgemäß herausgearbeitet.
Damit wird die Grundlage der verkehrstechnischen Bewertung der einzelnen
Umschaltvarianten geschaffen. Ferner wird durch Ausnutzen der qualitativen
Eigenschaften des Variantenraumes dieser in geeigneter Weise reduziert.
Dieser Teil des Verfahrens setzt eine Umschaltung mit Standzeit
voraus. Ähnliche Ansätze zur Bestimmung der möglichen Umschaltvarianten
sind aber auch für andere Verfahren denkbar.
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Entsprechend
der Struktur des beschriebenen Umschaltverfahrens ist die Auswahl
der Umschaltvariante ein wesentlicher Teil. Insbesondere ist der
Bewertungsteil unabhängig vom Bereitstellen der möglichen
Umschaltsignalprogramme. Bei einer endlichen Anzahl von möglichen
Umschaltvarianten würde das beschriebene Bewertungsverfahren
dennoch Anwendung finden; ebenfalls bei einer unendlichen Anzahl
von beispielsweise durch Genetische Algorithmen erzeugten Umschaltsignalprogrammen.
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Ohne
Detektordaten zur Bestimmung der aktuellen Verkehrslage erscheint
die Bewertung der Umschaltvarianten durch ein Verkehrsmodell als
wenig aussichtsreich. Ohne geeignete Detektordaten wäre
nur eine stochastische Parametrierung des Modells möglich.
Im Fall von Pulkmodellen führt dies zu einem glatten Intensitätsprofil
und erzeugt damit im Ensemblemittel einen kontinuierlichen Fahrzeugstrom.
Dieser wird auch im erfindungsgemäßen Umschaltverfahren
implizit angenommen. Allerdings werden bei Pulkmodellen daraus explizit
absolute Werte abgeleitet. Diese basieren aber dann auf stochastisch
gemit telten Annahmen und berücksichtigen nicht die aktuelle
Verkehrslage. Daher ist eine absolute modellbasierte Bewertung erst
auf Basis von realen Detektorwerten sinnvoll und stellt daher eine
sinnvolle Erweiterung der Erfindung dar.
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Im
hier betrachteten Verfahren wird daher die gesamte relevante Information über
die Verkehrslage aus dem neu zu schaltenden Signalprogramm extrahiert.
Dieser Ansatz ist der innovative Kern des Bewertungsverfahrens.
Das zu schaltende Signalprogramm wird als optimal für die
aktuelle und erwartete Verkehrslage angenommen. Die Auswahl des
neu zu schaltenden Signalprogramms selber ist nicht Bestandteil
des beschriebenen Verfahrens. Es wird vorausgesetzt, dass die Erstellung
des neu zu schaltenden Signalprogramms nach bestimmten verkehrstechnischen
bzw. planerischen Kriterien bzw. Regeln erfolgt ist. Diese lassen
dann Rückschlüsse auf die erwartete Verkehrsstärke
und die erwarteten Verkehrsströme an den einzelnen Knotenpunkten
zu. Die Bewertung der Umschaltvarianten erfolgt über die
Bestimmung der jeweiligen Abweichungen vom neu zu schaltenden Signalprogramm.
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Damit
werden insbesondere zwei grundlegende Vorgänge des Umschaltprozesses
quantifiziert: Das verzögerte Umschalten und die Auswirkungen
des Umschaltens selber. Der Signalprogrammwechsel findet lokal nicht
zum frühestmöglichen Zeitpunkt statt. Dadurch
läuft bis zum Umschaltumlauf ein nicht an die Verkehrslage
angepasstes Signalprogramm. Die somit entstehenden Auswirkungen
auf den Verkehrsfluss werden insbesondere durch den Vergleich mit
dem neu zu schaltenden Signalprogramm berücksichtigt. Das
Umschaltsignalprogramm hat im Allgemeinen ein vom aktuell geschalteten
und neu zu schaltenden Signalprogramm abweichendes Signalbild. Das
so erzeugte Pulkband P trifft an einem Knotenpunkt auf einen variantenabhängigen
Signalisierungszustand, z. B. auf eine Sperrzeit über die
gesamte Breite des Pulkbandes. Somit werden die direkten Auswirkungen
des Umschaltens selber an einem Knotenpunkt berücksichtigt.
Das gewünschte Optimum ergibt sich durch einen Kompromiss
zwischen beiden Bewertungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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