DE102005002872B4

DE102005002872B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Fahrzeugzielführung

Info

Publication number: DE102005002872B4
Application number: DE102005002872.1A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Dr. Dr. Stauss; Ralf Willenbrock
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2016-03-17
Anticipated expiration: 2025-01-22
Also published as: DE102005002872A1

Abstract

Verfahren zur Fahrzeugzielführung durch
– Ermitteln einer Fahrtzeit einer Fahrtroute,
dadurch gekennzeichnet, dass
– bei dem Ermitteln der Fahrtzeit eine Beeinflussung durch mindestens eine Lichtsignalanlage berücksichtigt wird, wobei

σ _i

für eine mittlere Wartezeit pro Lichtsignalanlage steht, wobei die Summe der gesamten Wartezeiten mit einem statistischen Faktor Λ für die Gesamtstrecke multipliziert wird, der die Koordinierung und Dichte der Lichtsignalanlagen der Gesamtstrecke berücksichtigt, so dass für die geschätzte Haltezeit durch die Lichtsignalanlagen gilt

wobei m die Anzahl der Lichtsignalanlagen bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrzeugzielführung.
Das digitale Kartenmaterial von Navigationssystemen und Routenplanern zur Fahrzeugzielführung ist nach Straßenkategorien und nach den Regeln der Straßenverkehrsordnung (STVO) festgelegt und berücksichtigt keine aktuellen Schaltungen von Lichtsignalanlagen (LSA).
Grün- und Rotphasen der Lichtsignalanlagen beeinflussen enorm die Reisezeit im innerstädtischen Verkehrswegenetz und fuhren zu Schwankungen bzw. Veränderungen der berechneten Reisezeit zwischen 20% und 50% infolge zusätzlicher Haltezeiten, selbst bei normalem, also staufreiem, Verkehrsaufkommen. Diese durch die Lichtsignalanlagen bedingten Verlustzeiten steigen proportional zur Anzahl der Lichtsignalanlagen pro Kilometer in Abhängigkeit von Koordinierung und Straßenkreuzungsgeometrie sowie in Abhängigkeit zu den konkurrierenden und kreuzenden Querverkehren, wie beispielsweise Fußgänger, Fahrzeuge des öffentlichen Nahverkehrs, wie Busse oder Straßenbahnen, mit Fahrbevorrechtigung.
Messungen im Stadtverkehr zeigen, dass auf einer Fahrstrecke von 10 Kilometern in der Innenstadt nicht selten 40 Lichtsignalanlagen mit 20 Haltevorgängen und 10 Minuten Standzeiten vorkommen. Dabei legt die Kreuzungsgeometrie das Verhältnis von Grün- und Rotzeit fest und das Verkehrsaufkommen die Länge des Rückstaus. Die Ankunftszeit des Fahrzeuges bestimmt die Wartezeit in Ergänzung zum Umlauf der Lichtsignalanlage.
Stand der Technik
Diese durch die Lichtsignalanlagen bedingten Parameter finden derzeit in der Routenplanung bzw. der Fahrzeugzielführung keine Berücksichtigung. Bereiche mit Geschwindigkeitsvorgaben (wie beispielsweise 30 km/h) und Abbiegebeziehungen sind zwar im Algorithmus zur Routenberechnung integriert, nicht aber der Einfluss tageszeitabhängiger Verlustzeiten an den Knoten der Lichtsignalanlagen, statische Ankunftszeiten sowie verkehrsabhängige Rückstaulängen. Aus den Druckschriften DE 103 24 961 A1 , JP 08 315 290 A , EP 1 092 949 A2 sind Verfahren bekannt, bei denen die Wartezeit vor einer Ampel bzw. die Anordnung einer Ampel auf einer Wegstrecke in die Berechnung der optimalen Wegstrecke bzw. schnellsten Wegstrecke zum Ziel einfließt.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrzeugzielführung zu schaffen, so dass durch Lichtsignalanlagen bedingte Verlustzeiten in der Routenplanung bzw. Fahrzeugzielführung berücksichtigt und auf einem innerstädtischen Verkehrswegenetz Routen mit minimalen Standzeiten bevorzugt ausgewählt werden.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 4 angegebenen Merkmale der Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass im innerstädtischen Verkehr zur Routenplanung diejenigen Lichtsignalanlagen, die auf einer vorgeschlagenen Route liegen, berücksichtigt werden können.
Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
1: Darstellung mehrerer Routen mit Lichtsignalanlagen
2: schematische Darstellung einer Kreuzung mit Lichtsignalanlage
In 1 ist die technische Ausführung einer auf FCD-Technologie (Floating Car Data Technologie) basierenden Routenplanung dargestellt. Im ersten Schritt werden die durchschnittlichen Fahrzeiten auf einem innerstädtischen Verkehrswegenetz erfasst und die Standorte der Lichtsignalanlagen im digitalen Straßenkartenmaterial besonders gekennzeichnet. In der Figur sind Kreuzungsknoten mit Lichtsignalanlage durch einen Kreis und Fußgängerüberwege mit Signalanlage durch ein Rechteck dargestellt.
In dem in 1 gewählten Beispiel ist zwischen den Punkten A und B ein Straßennetz eingezeichnet. Zwischen beiden Punkten ergeben sich beispielsweise die Strecken a, b und c.
Auf der Strecke a liegen drei Lichtsignalanlagen, auf der Strecke b fünf Lichtsignalanlagen und auf der Strecke c acht Lichtsignalanlagen. Generell ergeben sich somit für eine spezielle Strecke eine spezifische Streckenlänge und eine ebenso spezifische Anzahl an Lichtsignalanlagen.
Jede Lichtsignalanlage ist durch eine individuelle, mittlere Haltezeit charakterisiert. In Abhängigkeit von der Umlaufzeit und der Grünzeit kann dann unter Einbeziehung der statistischen Ankunftszeit die mittlere Wartezeit pro Kreuzung mit Lichtsignalanlage/n geschätzt werden, wobei koordinierte ”Grüne Wellen” und fahrbevorrechtigte Busse ebenfalls im Algorithmus beachtet werden müssen.
Die Haltezeit h an einer Lichtsignalanlage setzt sich zusammen aus: h = Δt_R + N·ΔtR – τ (1) mit

Δt_R: = Rotzeit pro Umlauf (Ampelzyklus)
N·Δt_R: = verlängerte Rotzeit aufgrund Rückstaus mit N grösser oder gleich 0 (N ≥ 0) und N = ganze Zahl
τ: = durch zufällige Ankunftszeit bedingte Verkürzung der Rotzeit

Liegt die Ankunftszeit außerhalb der Sperrzeit (Rotphase), kann das Fahrzeug die Kreuzung bei Grün passieren. Hierbei wäre τ = Δt_R und N = 0, so dass sich eine Haltezeit h = 0 ergibt.
Da für die Routenplanung N und τ nicht bekannt sind, muss für die Haltezeit an den Lichtsignalanlagen eine Näherung gefunden werden. Erfindungsgemäß ergibt sich für eine Strecke mit m Lichtsignalanlagen eine geschätzte Haltezeit σ von:
mit

λ_i: = statistischer Faktor der Lichtsignalanlage i
σ_i: = mittlere Wartezeit an der. Lichtsignalanlage i
Λ: = statistischer Faktor für die Gesamtstrecke σ _i = mittlere Wartezeit pro Lichtsignalanlage

Die mittlere Wartezeit σ_i ist für jede Lichtsignalanlage individuell. Ebenso individuell ist der statistische Faktor λ_i, für den gilt: λ_i ~ k und λ_i ~ t_F/(t_R + t_F)
Dabei entspricht k einem Koordinierungsfaktor, mit dem beispielsweise eine ”Grüne Welle” bei der Routenplanung basierend auf FCD-Daten (Floating Car Data) berücksichtigt werden kann. Darüber hinaus ist der Statistikfaktor λ_i auch proportional zum Verhältnis aus Freigabezeit (Grünzeit) t_F und Rotzeit t_R. D. h. mit diesem Faktor kann die Wahrscheinlichkeit abgeschätzt werden, mit der man die Lichtsignalanlage i ohne Wartezeit passieren kann.
Nachdem diese Statistikfaktoren λ_i und σ_i in der Regel nicht für jede Signalanlage vorliegen, kann für die mittlere Haltezeit auf der gesamten Strecke AB, die in Gleichung (2) dargestellte Abschätzung getroffen werden. Demnach wird für jede der auf der Strecke AB liegenden m Lichtsignalanlagen eine mittlere Wartezeit von σ_i verwendet. Die Summe der gesamten Wartezeiten wird dann mit dem statistischen Faktor Λ für die Gesamtstrecke multipliziert. In diesem Faktor Λ wird erfindungsgemäß die Koordinierung und Dichte der Lichtsignalanlagen der Gesamtstrecke berücksichtigt.
In einem Beispiel kann davon ausgegangen werden, dass die mittlere Wartezeit σ _i etwa 20 Sekunden beträgt. Wenn man sich jedoch auf einer Hauptroute mit ”Grüner Welle” befindet, wird die gesamte Wartezeit unter Umständen pro Lichtsignalanlage auf die Hälfte reduziert, so dass sich Λ = 0,5 ergibt.
Die Abschätzung der gesamten Wartezeit auf einer Route kann dadurch verbessert werden, dass in die Berechnung mit einfließt, ob der Fahrer an einer Kreuzung links abbiegen, rechts abbiegen oder geradeaus fahren soll. Eine entsprechende Skizze hierzu ist 2 zu entnehmen. Demnach ergibt sich bei Ankunft an einer Kreuzung, die mit einem Kreis dargestellt ist, prinzipiell die Wartezeit σ_i bis die Lichtsignalanlage auf grün steht. Je nachdem, ob die Route nun vorsieht, an der Kreuzung geradeaus zu fahren, links abzubiegen oder rechts abzubiegen, ergeben sich unter Umständen zusätzliche Wartezeiten oder Verkürzungen der Wartezeit. So kann beispielsweise eine ”Grüne Welle” in dem Statistikfaktor λ_i,1 für Geradeausfahrt berücksichtigt werden. Beim Rechtsabbiegen muss man unter Umständen Fußgänger passieren lassen, so dass sich die Wartezeit erhöht, was mit dem Statistikfaktor λ_i,2 berücksichtigbar ist. In ähnlicher Weise kann sich zusätzliche Wartezeit beim Linksabbiegen durch die Vorfahrt des entgegenkommenden Geradeausverkehrs ergeben, was sich in dem Statistikfaktor λ_i,3 niederschlägt. Diese richtungsabhängigen Faktoren lassen sich an jeder Kreuzung berücksichtigen, so dass sich unter Verwendung von Gleichung (2) eine verbesserte Abschätzung der gesamten Wartezeit ergibt.

Claims

Verfahren zur Fahrzeugzielführung durch – Ermitteln einer Fahrtzeit einer Fahrtroute, dadurch gekennzeichnet, dass – bei dem Ermitteln der Fahrtzeit eine Beeinflussung durch mindestens eine Lichtsignalanlage berücksichtigt wird, wobei σ _i für eine mittlere Wartezeit pro Lichtsignalanlage steht, wobei die Summe der gesamten Wartezeiten mit einem statistischen Faktor Λ für die Gesamtstrecke multipliziert wird, der die Koordinierung und Dichte der Lichtsignalanlagen der Gesamtstrecke berücksichtigt, so dass für die geschätzte Haltezeit durch die Lichtsignalanlagen gilt
wobei m die Anzahl der Lichtsignalanlagen bestimmt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Fahrtroute anhand der Fahrtzeit ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Koordinierungsfaktor zur Berücksichtigung mehrerer hintereinander angeordneter Lichtsignalanlagen für das Ermitteln der Fahrtzeit eingesetzt wird.
Vorrichtung zur Fahrzeugzielführung mit – einer Recheneinrichtung zum Ermitteln einer Fahrtzeit einer Fahrtroute, dadurch gekennzeichnet, dass – mit der Recheneinrichtung eine Beeinflussung durch mindestens eine Lichtsignalanlage beim Ermitteln der Fahrtzeit berücksichtigbar ist, wobei σ _i für eine mittlere Wartezeit pro Lichtsignalanlage steht, wobei die Summe der gesamten Wartezeiten mit einem statistischen Faktor Λ für die Gesamtstrecke multipliziert wird, der die Koordinierung und Dichte der Lichtsignalanlagen der Gesamtstrecke berücksichtigt, so dass für die geschätzte Haltezeit durch die Lichtsignalanlagen gilt
wobei m die Anzahl der Lichtsignalanlagen bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Fahrtroute anhand der Fahrtzeit ermittelbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei in der Recheneinrichtung mehrere hintereinander angeordnete Lichtsignalanlagen durch einen Koordinierungsfaktor berücksichtigbar sind.