SE510430C2

SE510430C2 - Metod och anordning för nätverksstyrning av trafik

Info

Publication number: SE510430C2
Application number: SE9800280A
Authority: SE
Inventors: Kjell Olsson
Original assignee: Dinbis Ab
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-05-25
Also published as: EP1057155A1; EP1057155B1; ATE257263T1; DE69913944D1; DE69913944T2; WO1999041726A1; SE9800280L; US6496773B1; SE9800280D0; JP2002503859A

Description

510 430 Här finns också ett dilemma. För att tidplanestyrda korsningar skall kunna utnyttja korsningens fulla kapacitet, skall det vara fullt utflöde vid grönt från varje inlänk till korsningen. Detta åstadkommes om det finns köer på varje länk, som ser till att försörja hela grönperioden med passerande bilar. Köer är emellertid inget eftersträvansvärt ur andra synpunkter. De ökar restider och trafikanters magsyra. Det finns korsningsregleringar, som mera anpassar gröntidens längd efter mängden bilar som finns på vägen. Genom att mäta flödet en bit uppströms, vet man om det är ﬂer bilar på väg, och kan öka eller korta gröntiden motsvarande. På detta sätt kan mer gröntid ges från en länk, som inte behöver utnyttja sin del, till en länk som behöver mer.

Kort sagt har mycket ansträngning fokuserats på att få ökad framkomlighet i vägkorsningar.

Det är också naturligt, med hänsyn till att en ljusreglerad korsning endast ger 20 - 40 % av vad inlänkarnas kapacitet är. Variationema i kapacitet beror på hur korsningen är utformad, hur stor andel av flödet som är vänstersvängande, säkerhetsaspekter och vilken tidplanspolicy som används.

Den aktuella uppfinningen avser också att åstadkomma en hög kapacitet. I denna är emellertid nätverkssynen förhärskande och uppfinningen avser systemorienterade lösningar. Dessa behandlar nätverkets kapacitet på ett övergripande sätt. Även i den aktuella uppfinningen blir därvid kapaciteten i en enskild korsning intressant. Men den är då kopplad till andra krav och villkor.

Den aktuella uppfinningen skiljer sig redan i en annan problemsyn på trafiken, jämfört med den traditionella, som beskrivits ovan. Uppfinningen inbegriper ett nytt sätt att se på trafikproblem, ett nytt sätt att behandla trafiken och ett nytt sätt att lösa trafikproblem.

Vi skall börja med att se på några trafikproblem och vi börjar för enkelhets skull med problem kopplade till vägkorsningar, eftersom detta behandlats ovan.

Unpfinningens problemsyn.

Exempel på trafikproblem.

Låt oss som exempel välja en trafikljusreglerad korsning.

En länk in till korsningen består av två filer, som närmast korsningen har utvidgats med en tredje fil, för de som skall svänga till vänster. Filen har plats för fem bilar i kö. När det är grönt för bilar rakt fram, är det rött för bilar att svänga till vänster. Om vänsterfilen blir fylld, köar resten i ordinarie körfält, varför det bara återstår en fil för de som skall rakt fram.

Framkomligheten halveras, och de bilar som då inte hinner över under gröntiden, köar upp på de två körfälten. När det blir grönt att svänga till vänster, kommer de bilar som står i vänsterfilen att kunna passera korsningen. De bilar som står bakom i den bildade kön, kommer inte fram, och kan alltså inte utnyttja gröntiden att svänga till vänster. Nya bilar släpps in på länken från uppströms korsning. De bygger på kölängden. När det åter blir grönt för passage rakt fram, blir framkomligheten åter begränsad, när vänsterfilen fyllts. Bilar som skall till vänster blockerar flödet rakt fram, och bilar som skall rakt fram blockerar ﬂödet för dem som skall till vänster. Kapaciteten ut från länken sjunker, och om kapaciteten in till länken är oförändrat hög, växer kön på länken, tills kön täcker hela länken. Då kan bilar i uppströms korsning ej längre köra in på länken trots att det är grönt på tillfartsvägama in till denna korsning. Det medför att att bilar köar på tillfartsvägarna, fastän det är grönt. Dessa köer blockerar i sin tur de bilar på tillfartsvägarna som skall in på andra vägar i korsningen.

Därmed kan utflödet från alla tre tillfartsvägarna bli blockerat, och deras respektive kapacitet bli mycket låg, varför köerna på dessa tre länkar växer mycket snabbt och når var sin uppströms korsning, som då i sin tur blir blockerad, varvid de tre tillfartsvägarna här blockeras osv. 510 430 3 Observera att blockeringseffekten kan ge en mycket stor utväxling, vad gäller reduktion av kapacitet. Säg t ex att ursprungslänken (l) i exemplet ovan får sin kapacitet minskad till 2/3.

Uppströms tillfartsväg (2), som har högersvängande bilar in till ursprungslänken, kan få ytterligare nedsatt kapacitet. Om högersvängande bilar står för 20 % av flödet på länk (2), och 2/3 av detta kan passera in till länk (1), ger detta en minskning av totala flödet på (2) av endast 20 % av 1/3 = 1/15. Men resterande 14/15 av flödet kan inte passera korsningen obehindrat, på grund av att högersvängande bilar köar upp och blockerar ett av två körfält. Om resterande 80 % av ursprungsﬂödet måste begränsas av ett körfält, kan totalkapaciteten reduceras med ytterligare cza 30 %, vilket innebär att utflödet från länken begränsas till c:a 20 % av länkens kapacitet Detta gäller då (2) har två körfält. På mindre gator med endast ett körfält, kan blockeringen reducera kapaciteten med cza 80 %, dvs utﬂödet från länken blir obetydligt och köer kan snabbt växa upp till nästa uppströms korsning osv.

Vi ser att blockeringar kan åstadkomma stora kapacitetsreduceringar i ett vägnät.

Kapacitetsreduceringarna sprider sig också lätt från en källa på en länk till hela områden i vägnätet. Det behöver inte heller vara en olycka eller en bil med motorstopp, som orsakar blockeringen. Den vanligaste orsaken i våra högtrafikerade storstadsoniråden är överbelastning. Påmatningen av trafik är större än vad en länk eller en korsning klarar. Se följande exempel.

Vi studerar förhållandena i en fyrvägskorsning. Den har en tidplan för trafikljusen, som anpassats för norrnaltrafikfallet och dess fördelning av trafikströmmama genom korsningen.

Den verkliga trafikfördelningen varierar emellertid, och skiljer sig statistiskt mycket från medelfördelningen. Detta är markant under så korta tider som ljussignalernas gröntider, dvs storleksordningen 30 sekunder och därunder. Det innebär att det sammanlagda flödet in till en länk (1) från tre tillfarter (2,3,4) statistiskt kan vara avsevärt större än medelfördelningen.

Släpps detta flöde in på (1), blir ﬂödet in större än ﬂödet ut från (1), och kö bildas på (1), med troliga blockeringseffekter som resultat. Begränsas ﬂödet ut från (2,3,4) av trafikljusen uppstår kö på dessa länkar istället, med trolig blockering av trafikﬂöden som följd.

Blockeringarna sänker utkapaciteten från länkarna, varför köema byggs på och blockeringama vidmakthålls, samt sprids över nätverket.

För att bli av med en blockering som uppstått på en länk, måste flödet in till länken sänkas under nivån för ﬂödet ut, och eftersom blockeringen reducerat utflödet, krävs det rejäla sänkningar av inﬂödet. Denna sänkning av inﬂödet till länken innebär sänkning av utﬂöde hos en eller ﬂera uppströms länkar. Därvid riskeras köbildning och blockering på dessa länkar, varvid inﬂödena till dessa länkar måste sänkas kraftigt osv.

Uppfinningen avser en lösning på ovanstående problem, blockering av trafik. En del är inriktad på att reducera inﬂödena i tid, innan blockeringar uppstått. Då krävs mindre korrektioner, och åtgärderna kan vidtas lokalt utan större konsekvenser för nätverket i övrigt.

Vi ser från ovanstående exempel att inte bara incidenter kan skapa frarrikomlighetsproblem, utan även mindre, naturliga kortvariga variationer i trafikﬂöden kan räcka för att ge störningar, som i sin tur åstadkommer blockeringseffekter. Dessa kan bli stora och sprida sig över nätverket. Och man behöver inte förutsätta att något ovanligt måste inträffa. Det räcker gott med de höga trafikflödena på väg in till staden varje morgon, för att köer skall uppstå här och där. Detta behöver i sig inte vara så allvarligt. De stora negativa effekterna åstadkommes, när dessa köer ger upphov till blockeringar. Då ökar kötillväxten snabbt och nya blockeringar uppstår. Blockeringar sprider sig över nätverket. Resultatet blir att vid morgonrusningen, när 510 430 vi behöver vägnätets höga kapacitet allra mest, blockeras trafiken och kapaciteten blir som allra lägst.

Man ser också, att då en kö växt upp till en nod och blockerar denna, hjälper det inte om noden är utrustad med någon av de ovan beskrivna ljusregleringama. Det hjälper inte att visa grönt om trafiken ändå inte kan komma fram.

Enligt uppfinningens problembíld, är kända trafrkkoncept och förslag till lösningar huvudsakligen inriktade på symptom på problem eller problem av underordnad betydelse. Det mesta av det avancerade arbete som görs för att finoptimera kapaciteten i signalreglerade korsningar blir oanvändbart i verkliga överbelastningssituationer och blockeringar.

Enkelt uttryckt är de traditionella metodema, att arbeta nedströms med trafiken. T ex att successivt undanröja trånga sektorer, varvid ﬂödet ökar nedströms, tills det fastnar på en ny trång passage. Denna strategi når inte framgång förrän hela vägnätet är så utbyggt med hög vägkapacitet överallt, att trafiken inte ens i sina värsta toppar, når kapacitetstaket någonstans.

Detta är och har varit orealistiskt att uppnå för storstäder de senaste decennierna.

Trafikplanerare brukar uppgivet säga, att de inte får bort köema. Ökar de framkomligheten så ökar trafiken, och det blir köer i alla fall.

Grundnrinciner för uppfinningen och lösning av trafikproblem.

Enligt uppfinningen är den framgångsrika strategin att arbeta med ledningssystem för styrning av trafik, och då att arbeta tvärtom mot det traditionella sättet. Huvudstrategin är att arbeta i uppströms riktning mot trafiken.

Enkelt uttryckt skall systemet inte släppa igenom mer trafik på en länk eller genom en nod än vad efterföljande länk eller nod klarar. Det innebär att styrkraven vandrar uppströms.

Utﬂödet från en länk kan behöva begränsas, eftersom en nedströms länk inte klarar hela inﬂödet. Men begränsas denna länks utflöde, måste också länkens inﬂöde begränsas motsvarande, och därvid kan uppströms länkar också behöva begränsas.

Denna uppströms återkoppling av begränsningar av flöden är nödvändig, för att förhindra uppkomsten av blockeringar. Blockeringarna sprider sig också uppströms. Därför måste trafikstymingen vara snabbare, och kunna kopplas uppströms fortare än vad blockeringama sprider sig.

Grundprincipen för trafikstyming är att inte släppa in mer trafik än vad som kan komma ut.

Detta innebär följdrikti gt, att det är intressant att försöka öka "uttrafiken". I så fall kan ju mer trafik matas in. Frågan om mer trafik kan matas ut, är emellertid inte så enkel som att bara titta i utmatningspunkten, vilket är det traditionella sättet, och som enligt ovan kan leda till avancerade optimeringar av t ex en korsningsreglering för att öka utflödet från en länk.

Nej, man måste först studera vägnätet nedströms. Klarar detta det ökade inﬂödet som blir resultatet av den nämnda ökade utmatningen? Om svaret blir nej, kommer resultatet av finoptimeringen av nämnda korsningsreglering - (inte att bli meningslös), - utan negativ.

Skulle den genomföras, skulle en kö komma att växa upp till korsningen och blockera denna.

Därvid får korsningen ännu lägre kapacitet än vad den hade innan, och istället för att nämnda utmatning ökas, minskar den. Resultatet blir alltså tvärtom mot vad som avsågs.

Enligt grundprincipen skall istället ledningssystemet snabbt återkoppla den miskade utmatningen uppströms, och begränsa inflödet till länken genom att begränsa uppströms länkars utflöden.

Och ledningssystemet måste agera snabbt innan köer och blockeringar spridit sig ytterligare uppströms. sin 43:15 Det är först, när uppströms trafik minskats så mycket, att köerna börjar avta och den ursprungliga blockeringen upplösts, som trafikﬂödena kan ökas igen till den ursprungliga nivån.

En förutsättning för att öka flödet i en punkt är, att nedströms delar av vägnätet klarar det extra flödet. Detta är helt enligt grundprincipen och innebär att stymingskraven sker i uppströms riktning.

Kort beskrivning av uppfinningen.

Syfte: Uppfinnin gen möjliggör lösning på de stora traﬂtproblem som kännetecknar trafiken i dagens storstadsorriråde. Den identifierar huvudproblemet och ger en metod och anordning för lösning av huvudproblemet.

Uppfinningen avser en metod och anordning för att upprätthålla och utnyttja en hög kapacitet i ett vägnät. Det ingår att utföra metoden under tidsperioder då trafikvolym och behov av kapacitet är högt. Metoden fokuserar på reduktion av blockering och risk för blockering av flöde på länkar i ett vägnät. Ett metodsteg är att begränsa uppströms ﬂöde för att reducera risk för blockering av nedströms länk. Metoden bygger på ﬂera metodsteg på olika nivåer. Dessa samverkar för att möjliggöra en trafikledning som arbetar i realtid med traﬁkens nätverksfunktioner.

Nivå l. Bestämning av ransonvärden för enskilda länkar i vägnätet.

Detta metodsteg skapar ransoner för länkama. Ransonerna svarar mot det aktuella medeltrafikbehovet för tidsperioden (grundbehovet), och ger ett effektivt utnyttjande av vägnätet. Då trafiken leds i enlighet med tilldelade ransoner minskar risken för överbelastning och trafikkollapser. Risken för att köer växer upp och blockerar trafikﬂödena minskar också.

Korsningsregleringar har tilldelats respektive ranson-inställningar, som syftar till att upprätthålla ransonvärden på länkarnas flöden. Utﬂöden från ingående länkar till en nod begränsas, så att inte inﬂöden till utgående länkar överstiger respektives ranson.

Exempel: Delﬂödena på en länk är kraftigt snedfördelade t ex så att riktning rakt fram, Ra, är oproportionellt stort jämfört med riktning vänster,Vä, och höger, Hö. Med riktning avses utﬂödets riktning i noden. Riktning Vä avser följdaktligen bilar som svänger till vänster, in på vänster utgående länk, Ra avser de som fortsätter i samma riktning på utgående länk andra sidan noden. Trafikledningen i noden kommer då att begränsa Ra-flödet till ransonen, och ha mer "gröntid" för Vä och Hö än det finns bilar till. En konsekvens kan bli att ett antal ursprungliga Ra-bilister hellre väljer att utnyttja Vä eller Hö, än att vänta i kö för Ra. Vägvalet är mindre kritiskt för vissa bilister än andra. Härvid fås en naturlig utfördelning av flöden på andra vägar, när flödet är för stort på en länk. Därmed utnyttjas vägnätet bättre, samtidigt som blockerande köer undviks.

För att hjälpa till att leda trafiken så att vägnätet utnyttjas effektivare, kan information lämnas till bilister på valda delar i vägnätet, gäma i god tid uppströms den trånga sektor till vilken man vill minska flödet. Detta kan t ex göras med information om aktuella trafikförhållanden på skyltar. Problem och åtgärder som återkommer dagligen lär sig bilister och anpassar sig till.

Därför erhålls med tiden ett trafikflöde på vägnätet som är bättre anpassat till ranson- fördelningen, och därmed utnyttjar nätet bättre. 510 430 Ovanstående beskrivning ger en grov och idealiserad bild av verkligheten. Det är mycket svårare än så här att lösa verklighetens traﬁkproblem. Dock ger detta metodsteg med användning av ransoner en kvalificerad utgångspunkt för följande metodsteg.

Ransontilldelningen och stymingen ger en form av medelvärdesriktig styrning, från vilken det är lättare att göra korrigeringar dynamiskt än att börja helt från början.

Vid framtagning av ransonvärden kan metodsteget i nivå två användas. Detta beskrives nedan.

Nivå 2. Dynamiska ransonvärden.

Ransonvärden behöver korrigeras dynamiskt anpassat till de verkliga trafiksituationema.

Flödena varierar naturligt statistiskt från medelvärden. Dessutom finns det variationer på grund av introducerade händelser, som fotbollsmatcher, skollov och vägarbeten. Det finns variationer på grund av väder, som inte kan styras, men till viss del predikteras, och det finns incidenter,som varken kan styras eller predikteras. Det finns variationsorsaker, som verkar över hela det aktuella vägnätet, t ex väder, och det finns lokala som incidenter. Incidenter kan lokalt ha mycket stor effekt och helt blockera vissa länkar. Effekten av en incident kan också spridas över ornråden både parallellt och uppströms den först drabbade länken.

Behovet är således stort att mäta och kontrollera den aktuella trafiken jämfört med gällande ransoner på vägnätet. Traﬁkvariationema kan ha en lång tidsutsträckning, dagar och timmar, där trafikledningssystemet får tid att successivt ändra traﬁkledningen till den nya situationen.

Trafiken har också snabba statistiska variationer, som lokalt och under de korta regleringsperioderna ger stora procentuella variationer, tiotals procent.

De dynamiska variationerna av ransoner kommer att följa trafikvariationerna, och ransonema korrigeras därför med olika snabba tidskonstanter. Det kan således samtidigt pågå ransonvariationer inom ﬂera olika frekvensornråden.

Exempel på mätning.

Flödet på en länk mäts kontinuerligt avseende Vä, Ra och Hö. Vä betyder att detta delflöde kommer att svänger vänster i noden och in på vänster utgående länk. De andra delﬂödena fördelar sig på länkarna rakt fram och till höger. Genom mätningen får systemet tidig information om hur stort flödet blir på de nedströms utgående länkama. Om alla ingående länkars delflöden mäts fås flödet totalt per varje utgående länk. Flödet till en länk sätts samman av ett Vä från en länk, ett Ra från en annan och ett Hö från den tredje. Det ger möjlighet att reglera mängden flöde till varje länk genom att reglera ﬂödet på minst en av de uppströms länkarna.

Om mätningen sker tidigt (uppströms) på länken får systemet mer tid på sig att analysera och reagera. Om mätningarna visar att en nedströms länk kommer att få ett större inflöde än vad ransonen är, finns det ﬂera möjliga åtgärder: a. Hela eller del av flödet kan släppas fram till nedströms länk: Denna länk har marginal att klara ett högre inﬂöde: - al. Ransonmarginal. Ransonen år satt lågt för att hålla låg risk för blockering.

Det finns en sannolikhet att länken kan klara ett kortvarigt extra ﬂöde. - a2. Utﬂödesmarginal. Utflödet sätts ihop i form av delﬂöden med andra länkars delflöden för att bilda inflöden till nodens utgående länkar. Det finns en sannolikhet att nedströms nod och länkar kan klara ett kortvarigt högre utﬂöde från länken. - a3. Buffertmarginal. Länken klarar en extra kö, utan att länken blir blockerad. b. Hela eller del av flödet tas om hand på den aktuella länken, där mätningen gjordes: bl. Utﬂödet begränsas av länkens styrorgan för utﬂöde. b2. Länkens buffertmarginal utnyttjas för att lagra upp den extra volymen. b3. Uppströms länkars delflöden begränsas, som utgör inflöden till aktuell länk. b4. Vid behov återkopplas åtgärden (b3) ytterligare uppströms. sin 439, Den snabba kortvariga behandlingen av (a) och (b) ovan sker på nivå 3, vilken beskrivs nedan.

På den aktuella nivån, nivå 2, sker dels en gradvis uppdatering av ransonvärden, dels en gradvis uppdatering av valda marginalvärden. Därtill kommer behov av korrektioner av nämnda ranson- och ev. marginalvärden orsakade av tillfälliga förändringar i trafiken. Dessa variationer sammanfattas under beteckningen betingade variationer (eng. conditional), för att skilja dem från de snabba ofta statistiska "korttids"-variationerna som behandlas på nivå 3.

I korthet: Med utgångspunkt från gällande ransonvärden, mäts trafiken på nätverket. Ranson- värdena anpassas till den aktuella trafiken, dels genom gradvis uppdatering av tidigare ranson- värden, dels genom dynamiskt varierande ransonvärden. De dynamiska variationema inkluderar betingade variationer som händelser, incidenter, väder och mer eller mindre trafik av kända och okända, anledningar.

Metoden att anpassa ransoner till aktuell trafik, kan användas också vid fastställande av ransoner på nivå l. Olika trafiksituationer kan simuleras på det aktuella vägnätet och ledníngssystemet enligt uppfinningen, kan fördela trafikﬂöden och ransoner enligt nivå 2.

Ransonbestämningen kan göras interaktivt med operatör, som också kan föreskriva vissa villkor, tex maximalt utnyttjande av vissa leder, minimalt utnyttjande av t ex vägar i bostadsområden. Operatören kan t ex ansätta begränsningar eller ransoner, som är avsevärt lägre än möjlig kapacitet.

På nivå 2 sker således den "globala" anpassningen av trafikﬂödena till vägnätet, beroende på den "betingade" aktuella trafiksituationen eller (ur bilisternas synpunkt) det samlade transportbehovet.

Nivå 3: Korttidsvariationer.

På nivå 3 behandlas de lokala snabba variationemai trafiken. Mätningen och punkterna (a) och (b), som beskrevs ovan i nivå 2, bildar också underlag för beskrivningen på den här nivån.

Mätningar av flöden i de olika körfälten uppströms en nod indikerar hur trafiken fördelar sig på de utgående länkama från noden. Mätvärdena kan också användas för prediktioner av ﬂödesfördelningar i nedströms noder enligt metoden i patent Sv9203474-3. Det krävs korta mättider och snabba åtgärder för att hinna med att styra trafiken så, att blockeringar undvikes.

Prediktioner skapar en framförhållning och tidsmarginaler. Nedan följer några räkneexempel som illustrerar sträckors och tiders storleksordningar i aktuella processer. Exemplen är förenklade.

Några räkneexempel. i En korsning har en tidplan som omfattar fyra faser på tillsammans 100 sekunder. Under 35 sekunder har respektive huvudriktning grönt: Rakt fram (Ra) plus sväng till höger (Hö).

Under 15 sekunder har respektive huvudriktning grönt för endast vänstersväng (Vä).

Totala tiden 2*35 + 2* 15 =l00 sekunder, inkluderar grönt-gult-rött omslag med tidsmarginaler för att trafik skall hinna ur korsningen innan nästa flöde kommer. Inte heller har särskilda gång och cykelpassager räknats in. De effektiva gröntiderna blir därmed något mindre, tex 10 % mindre, beroende på vilken policy som tillämpas.

Om fördelningen av trafik ut från en länk är Ra: 50 %, Vä: 20 %, och Hö: 30 %, kan 80 % utnyttja maximalt bägge körfälten under en gröntid på c:a 30 sekunder. Det ger c:a 30 bilar ut, varav 19 är Ra, och ll är Hö. Vänstersvängande har knappt 14 sekunder för att få över 7 bilar.

Det ger 37 bilar på 100 sekunder, vilket ger ett medelﬂöde på 0,37 bilar per sekund. 510 430 Max-ﬂödet på en väg med två körfält är c:a 1,3 bilar/s. Om vänstersväng togs bort i korsningen skulle kapaciteten öka till c:a 0,47 bilar/s. Om istället vänstersväng och rakt fram delade lika på totalﬂödet skulle kapaciteten minska till 0,22 bilar/s.

Ovanstående kapacitetsvärden erhålls om ljusregleringstidema är anpassade till den aktuella flödesfördelningen. Flödesfördelningen varierar emellertid kraftigt. Då minskar den verkligt uppnåbara kapaciteten, köbildningar uppstår och därmed kan också blockeringar bildas.

Traditionella trafikljus har inte någon snabb uppdatering av tidplaner, varför tidplanema ofta är missanpassade även till ﬂödesfördelningens medelvärden. Då blir också den verkliga kapaciteten lägre.

Kapacitetsvärden, som nämnts ovan, gäller också under förutsättning att inte flödena blockerar varandra. Vid blockeringar kan som visats tidigare, flödena bli avsevärt lägre.

Vid en hastighet av 50 km/h hinner bilar c:a 400 m på 30 sekunder. Kvarteren i städer kan vara 100m, 200m och längre. Om avståndet mellan korsningar är avsevärt kortare än 400m, behöver deras trafikljus vara synkroniserade för att inte tidplanscykeln skall behöva rninskas och med den effektiviteten.

Om bilar köas upp stillastående, upptar de bilar, som hinner över en korsning på 30 sekunders gröntid, en kölängd på c:a 150 m. Det kan gå fort att bygga upp köer.

Vid korta avstånd mellan ljusreglerade korsningar behöver gröntidema vara avsevärt kortare än i exemplet ovan. kanske hälften.

I ett gatunät skiftar trafikfördelnin garna och volymema från korsning till korsning. Det är därför inte självklart lämpligt att synkronisera många korsningar till varandra. Det är idag regelmässigt osynkroniserade korsningar i ett vägnät. Härmed sker inﬂödet till en länk, osynkroniserat till utﬂödet från länken. Länken behöver då tillräcklig längd för att kunna buffra upp inkommande bilar i kö.

Vi såg från ovanstående exempel att 30 sekunder var en lång tid i sammanhanget. Om man skall hinna mäta trafiken i en korsning för att hinna vidta åtgärder i nästa korsning, så har man inte många sekunder på sig. Om korsningama ligger på avståndet 250 - 300 m, så tar det 15 - 20 sekunder att färdas sträckan. Tiden för att förvarna med gulgrönt och bromsa in från 50 km/h kan uppskattas till 5 - 8 sekunder, och bilarna behöver en sträcka på c:a 50 m för detta.

Tiden för att utföra mätningen, beräkna, besluta och introducera åtgärden bör då inte överstiga 5 -10 sekunder. Genom att använda sig av prediktioner och val av åtgärder som reglerar "svansama" i flödena, kan man vinna lite tid. Vi ser dock att tidsperioder på storleksordningen 10 sekunder är tillämpliga för realtidssystem i den aktuella applikationen. Större trafikleder med långa avstånd mellan noder kan tänkas klaras med något längre tidsperioder.

För traditionella trafiksystem är 10 sekunders perioder mycket kort. Ett modernt datakommunikationssystem med direktaccess till sensorer och styrorgan har inga problem med de nämnda korta tiderna. Det finns ur denna anledning inte behov av att ligga på gränsen till det acceptabla i detta avseende. Om det är nödvändigt för att få god funktion i några delar av vägnätet, kan man låta sensorer kontinuerligt rapportera varje enskild bil, direkt vid registreringen. Bilﬂödena begränsas i sin tur av att bilar inte kör närmare varandra än någon sekund, varför snabbare mät- och processperioder inte blir intressanta ur denna synpunkt.

Trafikledningssystemets totala kapacitet för ledning av trafik på större nätverk, kan ökas genom att noder, korsningar, med goda trafikmarginaler, endast följs upp i grova drag och med längre intervall. Medan andra områden med krav på maximalt utnyttjad kapacitet följs upp och regleras mera kontinuerligt. 510 430 9 Det är också i överensstämmelse med uppfinningen, att i den dynamiska situationen, där man finner att för mycket trafik är på väg in på den aktuella länken, studera om nedströms nätverk kan bära en viss kortvarig ökning. Därigenom kan en uppströms begränsning av tillﬂöden minskas eller helt undvikas.

De stora dynamiska ﬂödesvariationerna ger problem att klara fördelningstoppar. Å andra sidan kan delar av nätverket nedströms eller uppströms ha viss extra kapacitet just på grund av att ﬂödena varierar. I uppfinningen ingår metoder att analysera och utnyttja detta, dvs kompensera en extra belastning på ett ställe genom att utnyttja underbelastningar på andra ställen.

Köer på länkar ger risk för blockeringar. Ä andra sidan kan det vara bra att utnyttja möjligheten att buffra upp kortvariga extrabelastningar i form av köer på länkar som har utrymme kvar för detta. När belastningen sjunker under ransonvärdet kan köbufferten tappas av igen. Detta kan enligt uppfinningen göras genom kontroll av gränsvärdena för blockering, och utnyttjande av de marginaler som finns.

Kortfattat om Nivåer 1 - 3.

Nivå 1 skapar ransoner för länkarna, som är definierade från början. Ransoner svarar mot det aktuella medeltrafikbehovet för tidsperioden (grundbehovet), och ger ett effektivt utnyttjande av vägnätet. I Nivå 1 kan ingå skyltar för viss omfördelning av trafik, och buffertzoner, redan för att åstadkomma grundlösningen, bestående av ransontilldelningen.

Nivå 2 skapar korrigeringar av ransonvärdena beroende på att dagens aktuella trafikbehov skiljer sig från grundbehovet enligt nivål. Det medför förändringar i nämnda trafikledningsåtgärder enligt nivå 1. Här kan ingå ytterligare dynamisk information till bilister, tex via VMS, "Variable Message Sign", placerade på valda länkar.

Nivå 3 innehåller styråtgärder för att upprätthålla ransonerna enligt Nivå 1 eller2. Nivå 3 är styr emellertid inte så stelt, att den endast "klipper av" alla avvikelser som är större än ransonen. Eftersom flödena varierar kraftigt statistiskt, skulle därvid många noder och länkar underutnyttjas. Variationema innebär ju att även kraftiga minskningar av flöden uppstår i ﬂödesfördelningen.

Det är inte heller så enkelt att man kan styra mot ett ansatt medelvärde av flöden in till en korsning. Flödena från enskilda tillfarter till en nod, ger olika fördelningar mellan utfartema från noden. Snedfördelningar ger därmed upphov till stor risk för extrabelastning på en av utfartslänkarna, och därmed en stor risk för blockeringseffekt på denna länk. Detta diskuteras mer nedan i avsnittet: "Osäkerheter och S/N".

Osäkerheter och S/N.

Enligt uppfinningen kan prediktioner eller estimeringar göras för att få uppskattningar på värden, som ännu inte mätts, eller för att ersätta värden som inte mäts eller inte mätts. Därför behöver inte vägnätet vara utrustat med sensorer som mäter alla ﬂöden och köer på alla länkar, och mäter allt rätt med korta mätperioder, alltid. Enligt uppfinningen kan systemet utrustas med funktioner, som predikterar och estimerar, information som saknas. Det gör systemet billigare, och robustare mot uppkomna fel, tex sensorer som upphör att fungera.

Systemet behöver således inte helt upphöra att fungera för att någon information saknas, utan kan arbeta vidare med lösningar som tar hänsyn till osäkerheter. 510 430 FU Vi börjar med mätningarna, sensorernas placering och vad de mäter. al. Placeras sensorer vid ingången till en länk, dvs längst uppströms på länken, så kan mätningen här ge exakt ingående flöde till länken. Vill man från denna sensor också få information om hur detta ﬂöde fördelar sig på nedströms länkar, för att kunna se om dessa länkar får för högt inflöde och för att kunna styra begränsningar av detta flöde, kan man göra enligt (a2) och (a3) nedan. Prediktioner av ännu längre nedströms flöden beskrivs i (a4). a2. Sensom mäter respektives delflöde: Vä, Ra, Hö som skall ingå i länkens utﬂöde. Detta kan göras t ex om delflödena separeras på olika körfält, eller om bilistema ger tecken t ex med blinkers för Vä och Hö. Om detta görs för alla ingående länkar, kan dessas bidrag sättas samman och ge totala inflödet för respektive nedströms länk. Utﬂödena kan också styras av respektive länks styrorgan, så att inﬂödena till respektive nedströms länk begränsas till givet värde. Om styrorganen styr per delﬂöde, finns kunskap om hur mycket av respektives länks delflöde som gått till vilken länk, och hur mycket som eventuellt fick bli kvar på länken.

Med ovanstående medel kan systemet prediktera flödet på nedströms länkar. Noggrannheten i prediktionen är inte helt exakt, inte bara för att en prediktion aldrig kan vara exakt, utan därför att man faktiskt inte vet hur många som verkligen passerar under styrorganens respektive "gröntider" (allm. passageinforrnation). För bättre noggrannhet kan man mäta just hur många som faktiskt passerar ut från länken, och då helst per delflöde. Ännu säkrare blir värdet om man faktiskt mäter inflödet per nedströms länk, dvs placerar sensorer på motsvarande ställe som nämnda sensor enl. (al) ovan.

Den ökade säkerheten från mätningar längre nedströms har vunnits på bekostnad av tid. Och tiden är viktig för att hinna åtgärda i tid. Mätningen på ingången till nedströms länk ger exakt storleken på det efterfrågade ingående flödet. Men de bilar som mäts har redan passerat styrorganet, och därför är det försent att hindra ev. extra bilar. För att kunna göra detta behöver man i god tid prediktera hur många fler bilar som kan hinna passera innan styrorganet får order om att stoppa utflödet, dvs man kan inte styra exakt, bara mäta upp avvikelsen exakt från önskat värde.

En mätning ett steg uppströms, vid ingående länks utgång istället, ger mindre eftersläpning till styrinformationen. Även här krävs emellertid en viss prediktering, eftersom den första bil som kan stoppas av regleringen, bör befinna sig en bra bit uppströms på länken, för att hinna bromsa in till stopp före länkens utgång.

I exemplen ovan uppnåddes hög noggrannhet. De mätningar som traditionellt görs i trafiken ger mycket större osäkerheter. Exempel: Om sensorn enl. (al) endast mäter ett av delﬂödena eller endast totalen, då är osäkerheten ännu större om delﬂödena och därmed om inﬂödena till nedströms länkar. Vi kan tänka oss alla möjliga kombinationer, där länkar mäter alla delﬂödena som ovan, andra mäter bara ett och summan av de andra två, och ytterligare andra mäter bara totalflödet. Om de länkar som mäts bäst, står för majoriteten av flödena, och delflöden som inte mäts alls är relativt små, kan fortfarande en hög noggrannhet uppnås jämfört med om förhållandena var tvärtom.

Prediktioner kan hjälpa upp osäkerheten i ovanstående exempel. I en traditionell signalstyrd korsning är det en klar tidsmässig koppling mellan ingående ﬂöde till en länk och från vilken länk flödet kommer. Det skapar möjlighet att prediktera såväl från mätningar som stymingar och också prediktera styrningar från mätningar. I uppfinningen inkluderas utnyttjandet av prediktioner för att ta häsyn till bl a de statistiska variationerna. Detta diskuteras vidare i (a4) nedan. a3. Det ingår också i uppfinningen att använda styrmetoder som hanterar utflödet på ett noggrannare sätt. Exempel: Med minst ett körfält per delflöde vid länkens utgång finns sin 43% delflödena sorterade. En sensor t ex en videosensor, kan "räkna in" bilar per delﬂödes körfält, och styrorgan kan i tid informera till och med vilken bil i körfältet, som får tillåtelse att passera under aktuell "grönfas".

Systemet kan också jämföra motsvarande resultat på de andra ingående länkarna, och tillåta lite fler bilar från en länks delﬂöde, om det finns brist i en annan länks motsvarande delﬂöde.

Därmed kan en något högre kapacitet möjligen utnyttjas. På detta sätt fås också både en mera exakt kunskap och exakt styrning av flödena in till nedströms länkar.

Istället för arrangemanget med körfält per delﬂöde, kan annat likvärdigt arrangemang användas, t ex ett arrangemang med köfickor för delﬂöden längs med länken. Detta altemativ exemplifierar metoden i patentkraven. a4. Från mätningen enligt (al) på länk nr 1, behandlade (a2) och (a3) nedströms länks ﬂöde.

Här skall vi gå ett steg vidare och se på länkar nedströms nedströms länk. För detta ändamål behövs nedströms länks delﬂöden, vilka ännu ej är uppmätta för de delﬂöden som mäts på länken enligt (al). Mätningen på länk nr 1 skall alltså, per delﬂöde, t ex för delﬂöde Ra, innehålla Vä, Ra och Hö. Dessa (Vä, Ra, Hö) är alltså delﬂöden på den nedströms länk, vars inﬂöde utgöres av delﬂödet Ra på länk nr 1. Fördelningen av delﬂöden i ett delﬂöde kan predikteras enligt de kopplingar som finns och beskrivs i (a2).

Det är också möjligt att mäta upp delflödens delﬂöden redan på länk nr 1. I anordningen med köfickor utmed en länk (a3), kan köfickorna i sin tur organiseras med subfickor, som representerar respektive delﬂödes delﬂöde. Köfickorna fylls upp av bilar som fyller upp respektive subficka. Härmed kan bilar per subficka "räknas in" och styranordningen kan på motsvarande sätt som i (a2) begränsa delflödenas delﬂöde redan här på länk nrl. Fördelen med detta arrangemang är att man får en god framförhållning och möjlighet att vidta ett spektrum av åtgärder, om mätningen på länk nr l visar att en av nedströms länks nedströms länkar kommer att få för högt inflöde. Det uppmätta extra flödet kan hanteras helt eller delvis med de marginaler som finns för respektive länk, tex: - För den länk, nr 2, där problemet predikterades: Har denna länk någon marginal kvar som kan utnyttjas av: Ransonmarginal, Utﬂödesmarginal och Buffertmarginal? - För uppströms länkar till nr 2: Har någon av dessa länkar en Buffertmarginal, som kan utnyttjas? - För uppströms länkar till uppströms länkar till nr 2: Har någon av dessa länkar en Buffertmarginal, som kan utnyttjas? En av dessa länkar är länk nrl, vars mätning var grunden för den prediktering som indikerade problemet. Genom att buffra upp ett extra flöde (eg. volym) redan här, kan alltså ett framtida problem undvikas på en länk, två länkar längre nedströms.

Med prediktering kan enligt uppfinningen, flera möjligheter skapas att åtgärda ett predikterat framtida problem, så att detta problem inte uppstår. Antalet möjliga marginaler enligt ovan är, om varje nod är en fyrvägskorsning: 3 + 3 + 3 * 3 = 15 st.

Om inte någon av dessa marginalerna skulle finnas, ger ändå kunskapen om det blivande problemet en möjlighet att redan nu begränsa uppströms länkars utflöde, så att det extra flödet genast därefter kompenseras med ett motsvarande mindre ﬂöde.

Om (i exemplet ovan) ingen prediktering gjorts, skulle problemet uppstå och upptäckas på sagda länk nr 2, och då skulle hela vägnätet uppströms i två länksteg vara fyllt med flöden på väg till länk nr 2. Först därefter skulle då ett kompenserande mindre ﬂöde åstadkommas.

Därmed ökar risken att åstadkomma en blockering som hinner växa sig stark, och som kräver mycket större begränsningar i trafiken för att avvecklas. 510 430 Prediktionsosäkerheter.

Fyra olika prediktionsfall skall jämföras nedan (a, b, c, d). Det aktuella delvägnätet består av en länk Rl. Uppströms länk RI, förbindes länk RI via nod 0 med tre ingående länkar : R0, V0 och H0. Dessa länkar har respektive tre utgående delﬂöden, varav delflöde R från RO, V från V0 och H från HO utgör inﬂöden till länk RI. Beteckningama V, R och H används för respektive Vänster, Rakt fram och Höger.

Nedströms länk RI, förbindes RI via nodl med utgående länk R2. De övriga två ingående länkarna är VI och HI. a. Det första fallet utgår från en mätning av totala flödet på länk RI. Därefter predikteras inflödet på länk R2.

Flödet på länk RI, skrives I(R1). Delﬂödena är I(RI:V), I(R1 IR), I(RI:H). Av dessa går ﬂödet I(R1 :R) rakt fram i nodl, och blir ingångsﬂöde till länk R2, dvs en del av I(R2). De övriga delflödena går till respektive av de andra utlänkama. Länk I(R2) försörjes följdaktligen också av I(V1:V) och I(Hl :H). För att beskriva varifrån flödet kommer skrives t ex I(R1, R2), vilket här förutsättes vara samma som I(RI:R).

Medelvärden av flöden är Im(R1) = Im(Rl IV) + Im(Rl:R) + Im(Rl :H). Avvikelsena från medelvärdena skrivs dI(R1) = I(R1) - Im(R1).

Med prediktionsfaktorn F = F(RI, RI tR) fås predikterade dIp(RI :R) = F * dI(R1).

I exemplen nedan förutsätts normalfördelade statistiska variationer. Värdena som erhålls, är praktiskt tillämpbara som approximationer även för andra fördelningar.

Med uppmätnin g av I(R2) på motsvarande sätt som I(R1), kan F beräknas med kända prediktionsmetoder { I }. För tillfället bortses från osäkerheten i F.

Då fås följande: Bruset i prediktionen är NZ = F(1 - F) * 62(I(RI:R)), där 02 är variansen i det angivna ﬂödet. oeh prerlilrriensfeler eZ = (1 - F) * e2(l(Rl 11)), dar rler ingår en "rignalfel" 0%, 1) = (1 - F? * e2(l(R1;R)).

Prediktionsfelet består av nämnda två komponenter enligt ez = G2(s, ) + Nz . signal/brus förhållandet (s/Nf = Im(Rl ;R) / F(1 - F) + P2 / F(1 _ F) , där Im är ﬂödet per en given tidsperiod, under vilken variationsvärdena bestäms. För ﬂödet enligt t ex MKSA-enheter, skall Im ersättas med Im * Tp, dvs ett volymvärde, där Tp är nämnda tidsperiod. signal/fel förhållandet (s/e)2 = (s/Nf * F.

I ett numeriskt exempel är F = 0,5 och Im(Rl :R) = 30 bilar på Tp = 30 sekunder.

Då blir (s/Nf = 21 dB, eeh (s/e)2 = ls dB.

Detta S/N kan jämföras med motsvarande värde i fallen (b) - (d) nedan b. Om man istället predikterar Ip(RI :R) = Im(Rl :R), dvs ansätter att det framtida värdet är lika med medelvärdet, fås: (s/ef = Im(Rl 11:), villrer enlig: exemplet i (a) blir hälften så starr som (s/e)2 i (a). sin 4sq, c. Om man saknar metod för att bestämma F och medelvärdet för delﬂödet, utan utgår från mätningama, dvs mätta totalvärden på I(Rl) och I(R2), blir uppskattningen av I(R2) sämre.

Om t ex ett av tre delflöden ansätts vara 1/3 av det uppmätta flödet fås: (s/ef = s dB eller 10 gånger mindre än (s/ef i (a). d. Om man i fallet (a) använder sig av att man också har mätt ﬂödena på länkama uppströms Rl, dvs länkarna V0, RO och H0, och härifrån predikterat delflödena på länken Rl, så finns det möjligheter att förbättra S/N förhållanden. Om flödet I(RO:R) i huvudsak fortsätter rakt fram som I(Rl :R), medan de övriga flödena ger respektive I(Rl :H) och I(Rl :V), kan det effektiva F-värdet höj as. Med F = 0,8 blir motsvarande (S/e)2 = 22 dB eller 2,5 gånger större än (S/e)2 i (a).

Slutsatser av prediktionsfallen ovan.

I ovanstående fall har endast bidraget från länk Rl predikterats, dvs I(Rl, R2). På motsvarande sätt kan bidragen från länkama Vl och H1 predikteras. Tillsammans fås då en prediktion av hela flödet I(R2) på länk R2. Om bidragen från V1 och H1 utgör 40 % av hela flödet I(R2), och de predíkteras med samma säkerhet som erhölls i (a), fås för prediktionen av hela I(R2): (S/e)2 = 20 dB, eller 1,7 gånger större än (S/e)2 i (a). Ökningen av S/N beror på att brus adderas okorrelerat, medan signalen adderas korrelerat.

Om emellertid bidragen från V1 och H1 varit brusigare än bidraget från Rl, kunde (S/e)2 blivit mindre. Detta gäller även för S/N, om S/N inte optimeras genom viktad addition.

Ovanstående exempel visar på stora skillnade i noggrannhet beroende på prediktionsmetod.

De numeriska exemplen visar på storleksordningen 90 % noggrannhet. (S/N)2 ökar proportionell med antalet tidsperioder, varför den ackumulerade noggrannheten ökar.

Ovanstående prediktioner gjordes från mätningar av totala flödet i mätpunkten. Om istället respektive delflöde på länken mätes upp, fås ännu bättre förutsättningar för en noggrann prediktion av nedströms länks flöde. Detta har behandlats i ovanstående sektion, punktema (al) - (a4).

Prediktionema behövs för att skapa tidsmarginaler, och därmed möjliggöra insatser av åtgärder i tid för att förhindra oönskade traﬁkproblem. Prediktioner kan göras bättre om mätunderlaget är bra. Men prediktioner kan också användas för att hjälpa upp brister i mätunderlaget. Prediktionerna har alltså också en funktion att åstadkomma ett tillgängligt, robust system till lägre kostnad.

Prediktionerna används interaktivt med traﬁkstymingen. Prediktionerna skapar förutsättningar för en effektiv trafikstyrning. Samtidigt ger en definierad styming av t ex utﬂöden från en länk, goda förutsättningar att prediktera nedströms ﬂöde. Om utﬂödet behöver begränsas till ett angivet värde, kan styrorgan utföras för att räkna fram och släppa igenom bilar till detta värde. Nedströms flöden kan då med god noggrannhet predikteras till ett känt styrvärde. Detta utnyttjas i uppfinningen. Även om prediktioner och styrning enligt ovan, skapar god noggrannhet vid hanteringen av trafiken, är det värdefullt om systemet innehåller marginaler att klara variationer och avvikelser från aktuella förutsättningar. Detta behandlas i avsnittet om marginaler nedan. 510 430 . 14 Marginaler.

Med goda marginaler minskar kraven på noggrannhet. Det kan ta sig uttryck i att krav på korttidsnoggrannhet kan bytas mot krav avseende längre tidsperioder. Ett exempel är buffertmarginaler, där korttidsvariationer buffras upp som kö, med kontroll av att kön hålls inom angivna gränser. Marginaler kan ofta skapas på bekostnad av effektivitet. Ett exempel är att sätta en ranson för flödet på en länk, lägre än vad länken klarar av. Då klarar länken av variationer över ransonen, till priset av att medelﬂödet är motsvarande lägre.

I uppfinningen ingår att kunna hantera marginaler och krav på opererbar funktion. Följande exempel illustrerar problem och lösning. Systemet får ett krav på att det inte får uppstå mer än en blockering om dan i ett delnät bestående av 50 länkar. Den svåra tidsperioden är rusningstraﬁken under 2 timmar på morgonen. De tidsperioder som skall hanteras bestäms av yttre förutsättningar, tex grönperioders längd i en signalreglerad korsning. Det har också med länkars utfomming och körfältsstruktur att göra. Här väljs tidsperioden 10 sekunder.

Antal fall som behandlas per dag kan då uppskattas till c:a 50 * 2 * 60 * 6 = 0,36 * 105 st, dvs acceptabel felrisk är 10-5. I ett brusigt system behöver då marginalen mellan signalen och tröskeln (ransonen) vara så stor att inte sällsynta höga brustoppar överskrider tröskeln.

För normalfördelat brus motsvarar detta en brustopp på c:a 4 * o, dvs 4 gånger större än brusets standardavvikelse.

Vid estimeringar av sannolikheter för höga brustoppar kan fördelningsfunktioner anpassas till de faktiska trafikvariationer som uppmätts. En approximation är fördelningsfunktionen: P( y > x ) = 0,5 * exp -(x/1.2 of , där P(y>x) betyder sannolikheten att y är större än x.

Om sannolikheten skall vara 105, så kan x/G beräknas ur: x/e = ( - 1.44 * inP -1)°-5.

Om o är 10 % av signalen, skulle marginalen behöva vara 40 % av signalen.

En marginal på 40 % kan vara stor och ge upphov till andra problem, beroende på hur den anbringas. Om signalvärdet av flödet på en länk måste begränsas till 70 % av tillåtet max- värde, blir den utnyttjade kapaciteten låg i systemet.

Vid diskussionen ovan om prediktionsnoggrannhet var 20 dB exempel på goda värden. Det innebär att dåliga prediktionsmetoder, ger upphov till ännu mycket större marginalbehov.

I enlighet med uppfinningen skapas och utnyttjas marginaler på ett något annorlunda sätt.

På de korta tidsperioder som valdes ovan, 10 sek., blir de totala variationerna inte så stora.

Om ett predikterat delflöde är 10 bilar, vilket är mycket på 10 sekunder, och de nämnda 40 % växer till 60 %, blir det totalt 6 st bilar. Det betyder att marginalen inte behöver vara större än 6 bilar för att ta hand om en sällan förekommande brustopp i ﬂödet. Om en länk har utrymme för att buffra en kö på sex bilar extra, kan det vara en lämplig marginal att utnyttja.

En annan marginal kan uppnås då ﬂödet från två andra länkar adderas för att ge det totala inﬂödet på en länk. De två andra flödena kanske inte helt fyller upp sina respektive ransoner, varför den överbelastade länken kan få släppa fram 1 - 6 av de extra bilarna. Även nedströms länk kan ha en outnyttjad buffertmarginal, som kan ta hand om hela eller del av det extra ﬂödet.

För system med hanteringstider på 30 sek, med ovanstående 40 % brus och ett delflöde på 30 bilar, blir marginalens bilantal 12 st. Det vore intressant om dessa bilar kunde köas upp på länken under en kort tid. Buffertmarginaler som kan användas för att intermittent köa upp bilar, är en intressant form av marginal. Villkoret förknippat med buffertkön, är att kön skall arrangeras så, att den inte blockerar ﬂödet på länken. Mer om detta i nästa avsnitt. sin 430,, I uppfinningen inkluderas metoder att begränsa ﬂödet, vilket kan minska brustoppamas storlek. I avsnittet ovan, Prediktionsosäkerheter, punkt (d), blir (S/e)2 större då flödet I(R1) är begränsat till ett givet värde av styrorganen, och effektiva F-värdet är över 0,5. Då fås istället: (s/e)2=1m(R1;R)* F/(i - FY +1=2/(1-1=), och med insatta värden (S/e)2 = 28 dB, vilket är 10 gånger större än (S/e)2 i punkten (a).

Härvid skulle brusets o-värde bli 4 % av signalen, och motsvarande marginal skulle inte bli mer än 16 % . I exemplen ovan sjunker då respektive marginals bilantal till 3 respektive 5.

Buffertmarginal.

Flödet som kan passera en given rutt, begränsas till det maximala ﬂödet genom ruttens mest trånga sektion. Om noderna är trånga sektorer, sätts gränsen av den nod som erbjuder lägst kapacitet. Om ruttens länkar och noder i övrigt är lika, blir den nod som har högst tvärgående flöde, den med lägst kapacitet i ruttriktningen. Det innebär att det kan vara olämpligt att samla ihop trafik till ett fåtal tvärsgående rutter. Om trafiken istället är utspridd på flera rutter, får var och en lågt flöde genom nodema och den givna rutten kan tilldelas högre kapacitet i sina noder.

Detta gäller så länge noderna är så långt från varandra, att nedströms nod inte påverkar flödet genom uppströms nod. Avståndet mellan nodema får inte vara så kort att de första bilama som passerat första noden under en grönfas, når nästa nod och bildar kö, som sträcker sig bakåt och hindrar de sista bilarna att fritt passera noden under grönfasen. Länken mellan nodema blir blockerad, och den samlade kapaciteten för nodema sjunker.

De bägge tvärgående flödena i de bägge noderna ger en adderande effekt, som blir till samma resultat som i fallet med en nod, då avståndet mellan nodema minskat till 0. Kapaciteten genom två närliggande noder kan ev. ökas genom att synkronisera nodema.

Köer på länkar får liknande blockeringseffekt som att avstånden mellan nodema krymper. När kön vuxit upp till uppströms nod, är länken helt blockerad. Blockeringsproblemen kan emellertid börja långt innan. Det beror på utformningen av länken.

Exempel. a. En första länk har två körfält, det vänstra för vänstersvängande Rl :V, och rakt fram R1:R, det högra för högersvängande RI :H och rakt fram Rl :R. Styrorgan som försöker reglera utflödet per riktning V, R, H, får då alltid problem med blockering. Oberoende av vilken riktning som har grönt, kommer det att stå en annan bil först i körfältet, som väntar på att få grönt för sitt riktningsval. Bilarna är osorterade per riktning, och köar i bägge körfälten. b. I motsats till (a) har denna länk minst ett körfält per länk, varför varje riktning köar för sig och bilarna inte blockerar varandra vid grönt per riktning. c. Det finns också mellanting mellan (a) och (b), där t ex en kort sträcka vid länkens utgång är utrustad med ett separat V-körfält och/eller ett H-körfält. Den buffertkö, som kan klaras bestäms då av län gden på den sträcka, på vilken de särskilda körfälten är anordnade. När dessa körfält fyllts med kö, uppstår liknande situation som i (a). d. För länkar som inte har bredd nog för särskilda flöden per riktning, kan ett alternativ vara att dl. spara en utflödes-zon på en mindre sträcka på länken. Här får endast bilar finnas, som skall ut från länken under pågående grönfas. Och ev. efter dessa, bilar i väntan på nästa grönfas. '510 430 . _ - lo d2. Resten av köande bilar får börja köa bakom utﬂödes-zonen, och stå utmed länken i tex en enda "kö-fil", (om länken har två körfält), och lämnande det andra körfältet fritt för transport fram till utflödes-zonen. Styrorganet kan räkna fram de bilar, med den riktning, som är aktuella för passage vid nästa grönperiod. Dessa kan då svänga ut i det fria körfältet, och utnyttja bägge körfälten i utﬂödes-zonen. Det möjliggör hög kapacitet under nodpassagen. I (a3) och (a4) ovan beskrevs även andra altemativ med särskilda köﬁckor per riktning.

Denna utformning (d), kan skapa längre Buffertmarginaler, där hela länken kan utnyttjas, till skillnad från exemplen (a) och (c). e. Konstruktionen i (d) kan byggas ut och också användas för ännu mera detaljerad styming.

Styrning kan redan här ske av delﬂödens delﬂöde. T ex kan flödet I(R1 :R) avsett för länk R2, styras ut separerat i I(R1:R:R) skilt från I(R1:R:V) etc. Därmed kan I(R2:R) begränsas av styranordningen redan på länk Rl, och begränsas skilt från I(R1:R:V) etc.

Presentationsorganen kan tex anordnas att med grön pil visa vilket delﬂöde på Rl, som har grönt. Grönt för delflödes delflöde, markeras t ex med två pilar visande respektive riktning. f. Systemet i (e) kan byggas ut ytterligare. Det är tänkbart att presentera en liten närkarta över närmast nedströms nätverk, och på denna t ex med olika färger markera länkar med begränsade tillflöden, köer etc. Det kan vara en närkarta per delﬂöde. Länkar som är helt blockerade kan t ex visas med ett rött kors. Därmed får bilister möjlighet att välja alternativa vägar i ett tidigt uppströms skede, och trafiken kan spridas ut bättre. Styrorganen kan också redan här minska delflöden och delflödens delﬂöden i den aktuella riktningen, genom att markera grönt för rutten på sagda "närkarta". Härrned kan en utspridning mer eller mindre tvingas till stånd långt uppströms problemområdet.

Overgripande nätanalys.

Systemet kan följa upp trafiken på vägnätet på flera sätt. Ett sätt är analys av nätbelastning, t ex kan alla länkar med begränsade inﬂöden detekteras och studeras. Härvid kan man se särskilda problemområden t ex områden runt en incident, och hur långt effekterna har spritts uppströms. Systemet kan identifiera parallella "mindre belastade" länkar och styra över trafik till sådana.

Problem vid morgonrusningen kan ge sig till känna så, att ﬂera parallella länkar är begränsade i samma huvudsakliga trafikriktning, (in mot city). Vid avvikelser från norrnaltillståndet, kan det vara skäl att ändra ranson-planen, och anpassa den till den nya situationen. T ex kan huvudriktningen tilldelas mera kapacitet i nodema med början nedströms. Tvärﬂödena får då lägre framkomlighet. Denna åtgärd kan kompletteras med åtgärder långt uppströms.

Information om ökade trafikproblem kan paras med åtgärder för att sprida ut trafiken tidigt uppströms. Uppmaning att tidigt uppströms välja tvärförbindelser, för att finna lämplig infart, som går mer rakt på målet. Konceptet liknar det man vill uppnå med ringleder. Att utnyttja ringleden till att transportera sig till lämplig infart. Och undvika tvärsleder längre in där trafik och korsningar skapar större problem.

Uppfinningen baseras på lösningar på flera nivåer. Den övergripande nivån med ransontilldelnin g är viktig, eftersom den skapar förutsättningar att med smärre korrektioner åstadkomma en effektiv trafikgenomströmning i nätverket. Även på denna nivå behövs korrigeringar och uppdateringar anpassade till förändringar i nätverket och trafiksituationen. 510 430 1, Kapacitet och restid.

Tidigare har huvudsakligen nätets kapacitet behandlats, och dess beroende av blockering av ﬂöden. Detta ger i sig upphov till köer och förlängda restider. Om kapaciteten på en rutt kan hållas uppe på nivå Cl, med hjälp av uppfinningens metod, när blockering annars skulle gett kapaciteten C2, fås en ﬂödesskillnad Cl - C2, som ger kötillväxt. Denna kötillväxt kan fortgå under l - 2 timmars rusningstrafik, blockera ﬂera länkar och bilda nya köer. Det innbär att skillnadema i restid för ett "icke-blockerat" vägnät jämfört med ett blockerat, kan bli avsevärda.

Restiden genom ett gatunät kan bli lång även om trafikﬂödena är under kapacitetsnivån. Om noderna är signalreglerade och bilister ankommer slumpvis till noderna, får de vänta storleksordningen en halv tidplancykel, tex 50 sekunder per nod. Med 12 noder tar detta 10 minuter extra utöver köitiden. Är det köer, som inte hinner passera under gröntiden, blir det lätt en cykeltid till, och de 10 minuterna kan bli en halvtimme eller mera. Restidema kan bli påtagliga även om inte blockering uppstått. Därför är det inget egenvärde i att åstadkomma köbuffertar i vägnätet. Enligt uppfinningen ﬁnns det en strävan att hålla nere köerna på länkarna, dels därför att buffertmarginalerna då hålls uppe tills de behövs för att ta hand om de interrnittenta extra flödena, dels för att inte åstadkomma onödigt långa restider.

Ref. l . Svenskt patent: S v9203474-3.

Claims

510 430 Patentkrav.

1. Metod för ledning av traﬁk i ett vägnät, bestående av ett urval av olika vägar ur en grupp, inkluderande motorvägar, större vägar, genomfartsleder, tillfartsvägar, delnät av vägnätet, där delnät i stadsmiljö inkluderar vägnät av gator med gatukorsningar, och där vägnätet består av väglänkar, som är förbundna med varandra via noder, vilka noder kan förbinda ett varierande antal länkar, och utformas på olika sätt, vari inkluderas rondeller och olika sorters korsningar; och där sensorer och styrorgan för traﬁk är placerade i anslutning till valda länkar i vägnätet, och där trafikledningen inkluderar uppgiften att upprätthålla och utnyttja en hög kapacitet på valda delar av vägnätet, där med kapacitet i ett valt tvärsnitt menas det maximala trafikflödet, som kan passera tvärsnittet, och ingår att utföra sagda uppgift under en tidsperiod då traﬁkvolymen och behovet av kapacitet är hög, och där metoden för traﬁkledningen baseras på valda grundprinciper, och kännetecknas av; a. reduktion av blockering och risk för blockering av flöde på länkar, där med blockering menas bilar som stillastående eller med låg hastighet helt eller delvis blockerar ett eller flera körfält för in- eller förbipasserande trafikflöde på en länk; b. att (a) utföres med metodsteget att begränsa uppströms ﬂöde för att reducera risk för blockering av nedströms länk; cl. att (a) utföres med metodsteget att bestämma ﬂödesransöner för valda delar av vägnätet, och att ransonen utgör ett målvärde vid reglering av storleken på ett ﬂöde till en länk eller nod; c2. att (cl) utföres med tillämpning av (b), där ransonen för en länk bestäms, inkluderande bedömning av risken för blockering av sagda länk; c3. att (c2) för valda länkar utföres att i tillägg bestämma ransonen för en länk, så att även risken för blockering av nedströms länk bedöms vid ransönbestämningen, och baseras detta på att ransonen för inﬂöden till en länk bestäms av utﬂöden från länken, och bestäms utﬂödet från länken via nedströms nöd beroende på ransoner, som tilldelats utgående länkar från sagda nedströms nod, och beroende av begränsningar som ges av reglering av ﬂöden genom nöden från nödens inlänkar till nödens utlänkar; dl. för en nöd med minst en uppströms länk, att (a) utföres med metodsteg att mäta ﬂöden på minst en av: denna länk, andra uppströms länkar och nedströms länkar; d2. att mätning enligt (dl) används för metodsteg att jämföra estimerade ﬂödesvärden, baserade på sagda mätningar, med minst ett av: tilldelade ransoner och inställning av styrorgans reglering av utﬂöden från minst en av sagda nöds uppströms länkar, och då skillnader är större än valda värde, vidtaga åtgärd enligt minst ett av e - f; e. analys om sagda skillnad enligt (d2), innebär att minst en av sagda länkar blöckeras eller har marginal att klara sagda skillnad; f. att styrorgan tilldelas en korrigerad inställning på minst en av: sagda länkar och dess uppströms länkar;

2. Metod enligt krav l, kännetecknat av; dl. att för en nod med minst tre länkar, utföres metodsteg att mäta fördelade ﬂöden på minst en av dessa länkar avseende ﬂödena uppströms nöden för minst två av: sväng vänster, Vä, sväng höger, Hö, fortsätt rakt fram, Ra, och en kombination av två av dessa, i sagda nod; d2. att mätning enligt (dl) används för metodsteg att jämföra mätta ﬂöden med inställning av styrorgans reglering av utﬂöden från länken, och då skillnaden är större än valt värde, vidtaga åtgärd enligt minst ett av e - f;; 510 430 /7 d3. att mätningar enligt (dl) används för att bestämma ingående ﬂöde till minst en av länkarna nedströms sagda nod; d4. att enligt (d3), estimerade ingående ﬂödens storlek på en länk, jämförs med ransonen för länken, och om skillnaden är större än valt värde, vidtaga åtgärd enligt minst ett av e - f; e. analys om sagda skillnad enligt (d2) respektive (d4), innebär att minst en av sagda länkar blockeras eller har marginal att klara sagda skillnad; f. att styrorgan tilldelas en korrigerad inställning på minst en av: sagda länkar och dess uppströms länkar;

3. Metod enligt krav 1, kännetecknat av; kl. för en nod med minst tre ingående och tre utgående länkar, inkluderande en fyrvägskorsning med fyra in- och fyra utgående länkar, att utföra metodsteg att mäta fördelade ﬂöden på minst två av dessa ingående länkar avseende flödena uppströms noden för minst två av: sväng vänster, Vä, sväng höger, Hö, och fortsätt rakt fram, Ra, i sagda nod; k2. att mätning enligt (kl) används för metodsteg att jämföra mätta ﬂöden med inställning av styrorgans reglering av utﬂöden från länken, och då skillnaden är större än valt värde, vidtaga åtgärd enligt minst ett av e - f; k3. att mätningar enligt (kl) används för att bestämma ingående flöde till minst en av de utgående länkarna nedströms sagda nod, och därvid metodsteget att sätta samman ﬂöden från olika ingångslänkar baserat på sagda mätningar; k4. att enligt (k3), estimerade ingående ﬂödens storlek på en länk, jämförs med ransonen för länken, och om skillnaden är större än valt värde, vidtaga åtgärd enligt minst ett av e - f; e. analys om sagda skillnad enligt (k2) respektive (k4), innebär att minst en av sagda länkar blockeras eller har marginal att klara sagda skillnad; f. att styrorgan tilldelas en korrigerad inställning på minst en av: sagda länkar och dess uppströms länkar;

4. Metod enligt något av kraven l - 3, kännetecknat av; el. att utföra metodsteg att bestämma minst en marginal för en länk att klara ett tidsbegränsat högt ﬂöde utan att länken blockeras, och där en marginal relateras till minst en av e2 - f3: e2. förutsättningar på länken och dess omgivande vägnät, vilka förutsättningar inkluderar att en marginal utgöres av hur stor buffertkö som tillåts på minst en av: en vald körriktningsﬁl på sagda länk och totalt på länken; fl. att utföra metodsteg att dynamiskt ställa in styrorgans reglering av utﬂöden från länk; f2. att styrorgan enligt (fl), tilldelas en ransoninställning som svarar mot ransonvärden på länken; f3. att styrorgan enligt fl, med beaktande av marginal enligt (el), tilldelas en korrigerad inställning, då avvikelser från ransoninställningen erfordras, på minst en av: sagda länk och uppströms länkar;

5. Metod enligt krav 1, kännetecknat av; nl. för en motorvägsnod utgörande en påfartsnod, att utföra metodsteg att mäta uppströms ﬂöden på motorvägen och påfarten; 510 430 n2. att från mätning enligt (nl) prediktera ingående ﬂöde till nedströms påfartsnod, och jämföra detta med motsvarande ranson, och om skillnaden är större än valt värde, vidtaga åtgärd enligt (n7); n3. att utföra metodsteg att bestämma marginal för en motorvägslänk att klara högt ﬂöde utan att länken blockeras; n4. att en marginal enligt (n3) utgöres av hur stor buffertkö som tillåts på en motorvägslänk enligt minst en av: ett valt körfält på länken och totalt på länken; n5. att utföra metodsteg att dynamiskt ställa in styrorgans reglering av utﬂöden från påfart; n6. att styrorgan enligt (n5), tilldelas en ransoninställning som svarar mot ransonvärden på nodens motorvägslänkar; n7. att styrorgan enligt (n5), med selektivt beaktande av (m3), tilldelas en korrigerad inställning enligt (n2) på minst en av: sagda nedströms påfart och dess uppströms påfarter;

6. Metod enligt något av kraven l - 4, kärmetecknat av; L 1. att minst ett körfält på en länk avsätts som kökörfält, vilket innebär att bilar, som skall köa ansluter till eventuell kö i detta körfält, och att minst ett av övriga körfält är bestämda att vara fria från kö; L2. att körfältskön börjar uppströms en utﬂödeszon, som upptar utrymmet närmast länkens utfart till nöden, och att utﬂödeszonen är reserverad för bilar som skall passera ut från länken under pågående styrda passerfas s k "grönfas"; L3. selektivt, att även bilar i väntan på nästa köfas, får ansluta efter i (L2) nämnda bilar; L4. att styrorgan anvisar de bilar, som skall passera ut i medföljande "grönfas", till färd på köfritt körfält fram till utﬂödeszonen. LS. att utﬂödeszonen är anordnad så, att minst ett körfält kan användas av utpasserande bilar;

7. Metod enligt något av kraven l - 4, kännetecknat av; Ll. att en länk är utrustad med minst två köﬁckor längs minst ett av körfälten, här exempliñerat med det högra, och där sagda köﬁckor representerar länkens utgångsﬂöden, i detta exempel tre stycken: Vä, Ra, Hö, i den uppströms ordning, som respektive utﬂöde regleras med hjälp av styrorganets grönfaser, där med grönfas menas framsläpp av trafik, och där fas (0) utgöres av pågående eller närmast pågående grönfas för minst en av Vä, Ra, Hö, och första köﬁckan är för fas (l), som är därnäst kommande grönfas för i tur varande riktning av Vä, Ra, Hö, och fas (2) av dämäst följande, och selektivt ytterligare en köﬁcka, för fas (O); 1.2. att inkommande bilar på länken, enligt given information, kör in i respektive köﬁcka , beroende på vilken riktning: Vä. Ra eller Hö, som bilen skall välja i nedströms nod, och fylls köfickorna, respektive pågående fas (O) successivt på tills respektives grönperiod-volym är fylld, och därefter fylls den sagda selektiva sista köﬁckan: fas (0), medan bilar representerande övriga faser med fyllda köﬁckor får köa upp bakom, i den ordning bilarna ankommer; efterhand som grönfasema växlas, töms köﬁckan för fas(l) och fylls på av bakomvarande bilar i köﬁckan för fas (2), som nu blir ny fas(l) i köﬁcka (l) etc.; i den mån en köﬁcka skall fyllas med flera bilar, fylls den på bakifrån av inkommande bilar till länken, eller från eventuell kö bakom köfickoma; L3. att körfältet bredvid köﬁckoma hålls öppet för transportema till respektive köﬁcka; 510 430 ” lll L4. att utflödet från köﬁcka (1), längst nedströms, sker med användning även av bredvidliggande körfält, varigenom minst två körfält kan användas för respektive riktnings grönperiod, och ett högt utﬂöde från länken kan åstadkommas under vald tidsperiod; LS. att med hjälp av sensorer fås information om volymen i köﬁckoma och ev. kö bakom köﬁckoma, och att presentationsorgan styr köﬁckstilldelning och utﬂödena från länken; L6. att information om sagda volymer används för att bestämma ingående ﬂöde till minst en av de utgående länkarna nedströms sagda nod;

8. Metod enligt krav 7, kärmetecknat av; Ml. att respektive köficka uppdelas i rninst två stycken subﬁckor representerande nedströms länks utgångsﬂöden, här exempliﬁerat med tre stycken: Vä, Ra, Hö, i uppströms ordning; M2. att inkommande bilar på länken, enligt given infonnation, kör in i respektive köﬁckas subﬁcka, beroende på vilken riktning: Vä. Ra eller Hö, som bilen skall välja i nedströms länks nod; M3. att härmed ﬂödet till en nedströms nods länk baseras på ordnade paket av bilar, subﬁcka för subﬁcka från länk efter länk, och därmed ger en försortering per köficka på sagda nedströms länk, och även en försortering i den ev. kö som bildas uppströms länkens köﬁckor; M4. selektivt, att vid utﬂöde från köﬁcka l, subfickorna fördelas på körfält anpassade till nedströms länks faser, så att subﬁckan motsvarande den nedströms länks grönfas, som är aktuell efter restiden, vanligen dess fas(O), får bredvidliggande körfält; M5. att en subñcka på en första länk innehåller infonnation om framtida ingångsflöden till en andra länk, som är en nedströms länk till en nedströms länk till den första länken, och kan ﬂera ekvivalenta länkar till sagda första länk identifieras, som uppströms länkar till uppströms länkar till sagda andra länk, och att selektivt sagda ingångsﬂöde predikteras från sagda information per respektive subﬁcka på den första länken och valda ekvivalenta länkar till denna;

9. Metod enligt något av kraven 1 - 8, kännetecknat av; L 1. att styming av utﬂöde från en första länk görs avseende länkens delﬂöden, vilka är baserade på länkens utﬂödesriktningar; L2. att nämnda delﬂöden är uppdelade i subdelﬂöden, vilka avser nedströms länkars delﬂöden, och att utstyming av ﬂöde från den första länken kan avse minst ett av nämnda subdelﬂöden.

10. Metod enligt något av kraven 1 -9, kännetecknat av; Ll. att metoden vidareutvecklas, att avse styrning av ﬂöde på en första länk till minst en nedströms länk, utgörande en länk minst en länk nedströms om nedströms länk; L2. att styrorgan kan markera valda länkar på en enkel modell av aktuellt nedströms vägnät, och med särskild information, indikera minst ett av: passertillstånd för bilar till minst en vald länk; frarnkomlighetsproblem på minst en vald länk; 510 430

11. Metod enligt krav 5, kännetecknat av; att marginalen utgöres av en buiïertkö på motorvägslänken nedströms en avfartsnod, och att marginalen bestäms av minst ett av: a. att kön på motorvägen inte växer förbi avfartsnoden, så att bilar som vill av blockeras av motorvägskön; b. att kön på motorvägen anordnas att passera avfarten på motorvägen, lärnnande minst en lucka på närmaste, vanligen det högra, körfaltet fritt uppströms noden, så att uppströms bilar, som skall av i avfarten inte blockeras av sagda motorvägskö, och att marginalen på detta sätt kan utökas tills andra villkor begränsar kölängden;

12. Metod enligt något av kraven 5 och ll, kännetecknat av; att motorvägens påfarter är anslutna till ett vägnät, och att påfartsregleringen återverkar uppströms i vägnätet enligt något av kraven 1 - 3.

13. Metod enligt något av kraven 5, ll och 12, kännetecknat av; att buffertkö på motorvägs avfart har en marginal bestämd av minst ett av: a. att kön inte växer upp på motorvägen och blockerar förbipasserande flöden; b. att, då förbipasserande ﬂöden kan begränsas till färre körfält, kömarginalen kan utökas till en kölängd sträckande sig upp på motorvägen till nästa avfart, belastande ett körfält, vanligen det högra, eller längre enligt kravl 1;

14. Metod enligt något av kraven l - 13, kännetecknat av; a. att, då en länk eller nod fátt minskad kapacitet på grund av incident eller annan blockering, som begränsar ﬂödet mer än respektive ranson, tilldelas den sagda länken respektive sagda nodens uppströms länkar dynamiskt korrigerade ransoner, relaterade till den begränsade kapaciteten; b. att ändring av ranson enligt (a) återkopplas minst ett steg uppströms, till valda andra länkar uppströms sagda forsta länkar, och om resultatet skiljer sig mer än valt värde från ransonen för sagda andra länkar, tilldelas dessa dynamiskt korrigerade ransoner; c. selektivt, att ändring av ranson enligt (a) återkopplas minst ett steg nedströms, till valda andra länkar nedströms sagda första länkar, och om resultatet skiljer sig mer än valt värde från ransonen för sagda andra länkar, tilldelas dessa dynamiskt korrigerade ransoner;

15. Metod enligt något av kraven l - 14, kännetecknat av; a. att, vid traﬁkledning med ﬂödestördelning på länkar enligt givna ransoner, lärnna information till bilister angående vägval, och därvid minska eller öka ﬂöden på valda nedströms länkar för att inte överstiga respektive utnyttja sagda länkars ransoner; b. att (a) utföres med dynamisk information, då traﬁkledningen sker enligt dynamiskt korrigerade ransoner;

16. Metod enligt något av kraven 1 - 15, kännetecknat av; al. analys av en marginal för en länk, utgörande extra inﬂöde utöver ranson som kan tillåtas, med hänsyn till lärikens utﬂöde; 510 430 ZS a2. analys om flöde utöver länkens ranson kan släppas ut från länken, vilken analys inkluderar minst en av: bl. analys av en marginal för länken, utgörande extra utﬂöde utöver ranson, som kan tillåtas med hänsyn till andra länkars utﬂöden till noden och nodens begränsade kapacitet; b2. analys av en marginal för minst en nedströms länk, utgörande extra inﬂöde utöver ranson; b3. analys av marginal avseende buffertkö för minst en nedströms länk;

17. Metod enligt något av kraven l - 16, kännetecknat av; a. att ingångsﬂöde till en första länk predikteras från mätningar på andra valda länkar, som utgör uppströms länkar till uppströms länkar till sagda första länk; b. att sagda predikterade ﬂöde järnförs med ransonen för sagda första länk, och om skillnaden är större än valt värde, analysera och utföra minst en åtgärd på valda uppströms länkar till och med sagda andra valda länkar; c. att sagda åtgärder väljes från gruppen: utnyttja en länks marginal, inkluderande köbuffert; reducera en länks utgångsﬂöde; återkoppla en åtgärd på en länk till analys för eventuell åtgärd på minst en uppströms länk;

18. Metod enligt något av kraven 1 - 17, kännetecknat av; att valda åtgärder vidtages på valda länkar i nätverket och att åtgärder väljs från en grupp inkluderande: utnyttja en länks marginal, inkluderande köbuffert; reducera en länks utgångsﬂöde; återkoppla en åtgärd på en länk till analys för eventuell åtgärd på minst en uppströms länk; information till bilister angående vägval;

19. Metod enligt något av kraven 1 - 18, kännetecknat av; att minst en inlänk till en första nod i ett delnät tilldelas minst ett av: a. en dynamisk ransonkorrigering, b. ett styrorgan, som begränsar utﬂödet från länken, och där ransonkorrigeringen respektive utﬂödesbegränsningen utförs i syfte att minska blockeringar i delnätet och bestäms till storlek, baserat på valda kriterier vid analys av resultat från minst ett av c - d: c. estimering av skillnaden mellan inﬂöde och utﬂöde till delnätet; d. estimering av totala eller relativa traﬁkvolymen i delnätet;

20. Metod enligt något av kraven 1 - 19, kännetecknat av; a. att ransonbestärnning och ransonkorrigering utföres med hjälp av metodsteg, där länkar med begränsade inﬂöden detekteras och studeras; b. att huvudriktningar för stora begränsade flöden identiﬁeras och minst en av (c) - (e) utföres; 510 430 dk c. då minst en av parallella länkar har utrymme för mer ﬂöde upp till ransonnívån, styrning av ﬂöde ﬁ-ån minst en av sagda begränsade länkar till sagda länk utföres uppströms sagda länk; d. då ﬂera parallella länkar har sagda begränsning, utföres analys av utökning av ﬂödespassage på minst en av sagda länkar, i sagda huvudriktning genom noder, med början nedströms och då utökning av ranson kan göras, analysen fortsätter uppströms, mot huvudriktningen, till successivt uppströms belägna noder och länkar, för möjlig utökning av dessas ransoner i huvudriktningen; e. då en utökning av ransoner i huvudriktningen kräver minskning av ransoner i tvärriktningar genom gemensamma noder, åtgärdas delar av behovet av tvärﬂöden längre uppströms i vägnätet, enligt metodsteg, att bilister tidigt uppströms styrs att söka tvärsförbindelse till sådan rutt i vägnätet, som i huvudriktning leder mer rakt mot målet; f. att, vid koncentrerade problem, delnät med högre traﬁkbehov än kapacitet, inkluderande incidentproblem, analysera uppströms möjligheter att leda traﬁk till mindre utnyttjade länkar runt problemområdet, och vid styming inkluderas härvid även ansättning av dynamiskt förändrade ransonvärden vid traﬁkförändringar inkluderande incidenter.

21. Metod för ledning av trafik i ett vägnät, bestående av ett urval av olika vägar ur en grupp, inkluderande motorvägar, större vägar, genomfartsleder, tillfartsvägar, delnät av vägnätet, där delnät i stadsmiljö inkluderar vägnät av gator med gatukorsningar, och där vägnätet består av väglänkar, som är förbundna med varandra via noder, vilka noder kan förbinda ett varierande antal länkar, och utformas på olika sätt, vari inkluderas rondeller och olika sorters korsningar; och där sensorer och styrorgan för trafik är placerade i anslutning till valda länkar i vägnätet, och där traﬁkledningen inkluderar uppgiften att upprätthålla och utnyttja en hög kapacitet på valda delar av vägnätet, där med kapacitet i ett valt tvärsnitt menas det maximala traﬁkﬂödet, som kan passera tvärsnittet, och ingår att utföra sagda uppgift under en tidsperiod då traﬁkvolymen och behovet av kapacitet är hög, och där metoden för traﬁkledningen baseras på valda grundprinciper, och kännetecknas av; a. reduktion av blockering och risk för blockering av ﬂöde på länkar, där med blockering menas bilar som stillastående eller med låg hastighet helt eller delvis blockerar ett eller ﬂera körfält för in- eller förbipasserande traﬁkﬂöde på en länk; b. att (a) utföres med metodsteget att begränsa uppströms ﬂöde för att reducera risk för blockering nedströms på samma länk; cl. att (a) utföres med metodsteget att bestämma ﬂödesranson för sagda länk, och att ransonen utgör ett målvärde vid reglering av storleken på ett ﬂöde till nedströms nod; dl. att minst ett område anordnas som köbuffert med anslutning till sagda länk, vilket innebär att bilar kan styras att ansluta till eventuell kö i denna köbuffert, och att minst en körfältssträcka, parallell med sagda köbuffert är bestämd att vara fri från kö; d2. att köbufferten anordnas uppströms en utﬂödeszon, som upptar utrymmet närmast länkens utfart till nöden, och att utﬂödeszonen är reserverad för bilar som skall passera ut från länken under närmast kommande eller redan pågående styrda passerfas s k "grönfas"; d3. selektivt, att även bilar i väntan på nästa köfas, får ansluta efter i (d2) närrmda bilar; d4. att styrorgan anvisar de bilar, som skall passera ut i medföljande "grönfas", till färd på länkens körfält fram till utﬂödeszonen. d5. att utﬂödeszonen är anordnad så, att minst ett körfält kan användas av utpasserande bilar; 510 430 _., 2.3

22. Metod enligt krav 21, kännetecknat av att styrning av ﬂöde ut från läriken avser en passerfas för vänstersvängande (Vä) och ytterligare minst en passerfas för rakt fram (Ra) och högersvängande (Hö), och att Vä-bilar köas upp i sagda köbuffert i avvaktan på att få styrning om att ansluta till sagda utﬂödeszon, därmed förhindrande att Vä-bilar blockerar Ra- eller Hö- bilar i utﬂödeszonen under deras passerfas, och styrs Vä-bilar ut från köbufferten i reglerat antal matchat i tid för att inte blockeras av Ra- eller Hö-bilar under Vä-bilars passerfas; och åstadkommes därmed att såväl Ra- och Hö- som Vä-bilar kan utnyttja länkens utgående körfältskapacitet för respektive riktningar.

23. Anordning för genomförande av metoden enligt patentkravet l, avseende ledning av traﬁk i ett vägnät, bestående av ett urval av olika vägar, inkluderande motorvägar, större vägar, genomfartsleder, tillfartsvägar, delnät av vägnätet, där delnät i stadsmiljö inkluderar vägnät av gator med gatukorsningar, och där vägnätet består av väglänkar, som är förbundna med varandra via noder, vilka noder kan förbinda ett varierande antal lärikar, och utformas på olika sätt, inkluderande rondeller och fyrvägskorsningar, och där sensorer och styrorgan för traﬁk är placerade i anslutning till valda länkar i vägnätet, och där traﬁkledningen inkluderar uppgiften att upprätthålla och utnyttja en hög kapacitet på valda delar av vägnätet, där med kapacitet i ett valt tvärsnitt menas det maximala traﬁkﬂödet, som kan passera tvärsnittet, och ingår att utföra sagda uppgift under en tidsperiod då trañktätheten och behovet av kapacitet är hög, och där metoden för trafikledningen baseras på valda grundprinciper, vilken anordning inkluderar trafikledningssystem, traﬁksensorer och styrorgan känrietecknat av; a. ett trafikledningssystem inkluderande: al. kommunikationsutrustning, som förmedlar information från sensorer om trafikﬂöden på olika länkar i vägnätet och förmedlar utinforrnation till styrorgan; a2. en datorenhet, som utför processer avseende: a3. reduktion av blockering och risk för blockering av ﬂöde på länkar, där med blockering menas bilar som stillastående eller med låg hastighet helt eller delvis blockerar ett eller flera körfält för förbipasserande trafikﬂöde på en länk; a4. där (a3) inkluderar processen att begränsa uppströms ﬂöde för att reducera risk för blockering av nedströms länk; aS. ransoner, där ranson för trafikﬂöden bestäms på valda länkar och lagras; a6. estimering och prediktering av ﬂöden på valda länkar; a7. korrektioner, där dynamiska ranson-korrektioner beräknas efter analys av mätta eller predikterade ﬂödesvärden jämfört med motsvarande ransoner; a8. marginaler för valda lärikar; a9. styrinformation avseende begränsning av utﬂöde från vald länk; al0. avvikelser i trafiken från gällande ranson på en vald lärik, och korrektioner av styrinforrnation på minst en av: sagda länk och uppströms länkar; b. sensorer, som väljs för generering av trafikinformation inkluderande minst ett av: ﬂödesinforination hastighetsinfoririation kölängdsinforrnation information om antal bilar (volym) c. styrorgan, som väljs för styming av traﬁkﬂöden, inkluderande minst ett av: reglering av utﬂöden från länk information angående vägval 510 430 Lu information angående körtältsval information angående frarnkomlighet och där väglänkar är utrustade med köﬁckor respektive subﬁckor: information angående köﬁcka information angående subﬁcka.

24. Anordning enligt krav 23, kärmetecknat av; a. att traﬁkledningssystemet utgöres av ett datorbaserat realtidssystem; b. att sensorer utgöres av minst en av: loop-sensorer i vägen videosensor radarsensorer infraredsensorer infra- eller ultralj udsensorer videosensorer för information om köﬁckor eller subﬁckor c. att styrorgan utgöres av minst en av: ljussignaler variabla skyltar (mekaniskt eller elektroniskt)