Ein innovativer Ansatz zur Lichtsignalsteuerung – darggp ... · Ein innovativer Ansatz zur LSA-Steuerung Gliederung 1. Ausgangslage 2. Zielstellung 3. Systemarchitektur und steuerungstechnische

Konzeption für ein Lkw-Parkleitsystem für Sachsen

Lehrstuhl für Verkehrsleitsystemeund -prozessautomatisierung

Prof. Dr.-Ing. J. KrimmlingDipl.-Ing. C. Gassel

Ein innovativer Ansatz zur Lichtsignalsteuerung –dargestellt am Beispiel der Knotenpunkte g p pNürnberger Platz und Fritz-Löffler-Straße /

Reichenbachstraße in Dresden

6. ViMOS-Tagungg gam 15.12.2010

Seite 1PräsentationProf. Dr.-Ing. J. Krimmling

Tel: 0351- 463 39750e-mail: [email protected]

Ein innovativer Ansatz zur LSA-Steuerung

Gliederung

1 Ausgangslage1. Ausgangslage

2. Zielstellung

3. Systemarchitektur und steuerungstechnische Umsetzung

4. Fahrerassistenzsystem und energiesparende Fahrweisen

5. Pilotprojekt Nürnberger Platz und Reichenbachstraße

6. Zusammenfassung und Ausblick

Seite 2Prof. Dr.-Ing. J. Krimmling6. ViMOS-Tagung


1. Ausgangslage ÖPNV, RBL-Zentrale

RBL - Systemübersicht

Zum Einen: gut ausgebautes RBL (ITCS)- SystemRBL (ITCS) System der DVB AG


Quelle: DVB AG


1. Ausgangslage: MIV, Verkehrsmanagement und Lichtsignalsteuerung

Verkehrs- und Betriebszustandsdaten

Verkehrsmanagement-Zentrale

Dynamische Wechsel-wegweisung

Parkleit- und -informationssystem

Betriebszustandsdaten der A17 und A4

Zentrale

VAMOSVerkehrs-

informationssystem

g gStadt und BAB

LSA-Verkehrsrechner

y

Verkehrslage in der LH Dresden

y

Verkehrs-1

Verkehrs-2

Verkehrs-3

Verkehrs- Verkehrs- Verkehrs-6

Verkehrs-h 7

Verkehrs-h 8rechner 1

SteuerkomplexSt dt t I

rechner 2

SteuerkomplexSüd

rechner 3

SteuerkomplexW t

rechner 4

SteuerkomplexN d

rechner 5

SteuerkomplexO t

rechner 6

SteuerkomplexK dit / Mi kt

rechner 7

SteuerkomplexKl t h

rechner 8

SteuerkomplexSt dt t IIStadtzentrum I

Wiener Pl.Süd

STA/ L.-Str.West

Coventrystr.Nord

Neustädt. MarktOst

STA/ L.-Str.Kaditz/ MicktenAS DD-Neust.

KlotzscheFlughafen

Stadtzentrum II, Wiener Pl.



1. Ausgangslage: Physische Vernetzung der einzelnen Steuerungs- und Managementsysteme im Großraum Dresden

per Kabel (LWL) vernetzt:- Systeme der LH Dresden, u.a.

- ca. 410 von ca. 460 LSAi V k h l it d htAutobahnleitzentrale

Verkehrsmanagement Dresden – Infrastruktur

- ein Verkehrsleit- und acht Verkehrsrechner

- Parkleitsystem- Verkehrsrechnerzentrale des

Autobahnleitzentrale

Verkehrsrechnerzentrale des Autobahnamtes mit

- Verkehrsbeeinflussungsanlage- Tunnelsteuerungen

W h l i A4 / A17

DVB AG

Lagezentrum SMI- Wechselwegweisung A4 / A17

- Taxi-Leitzentrale- DVB AG- Polizei (Lagezentrum SMI)

TUD Taxi-Leitzentrale

g

( g )

Daten-lieferanten

Straßen- und Tiefbauamt

LWL-Kabel



2. Zielstellung

RBL - Systemübersicht

Parkleit- und -informationssystem

Verkehrs-informationssystem

dynamische Wechsel-wegweisung Stadt und

BAB

Verkehrs- und Betriebszustandsdaten

der A17 und A4

Verkehrsmanagement-Zentrale

VAMOS

Verkehrs-rechner 1

Verkehrs-rechner 2

Verkehrs-rechner 3

Verkehrs-rechner 4

Verkehrs-rechner 5

Verkehrs-rechner 6

LSA-VerkehrsrechnerVerkehrslage in der LH Dresden

Verkehrs-rechner 7

Verkehrs-rechner 8

SteuerkomplexStadtzentrum I

Wiener Pl.

SteuerkomplexSüd

STA/ L.-Str.

SteuerkomplexWest

Coventrystr.

SteuerkomplexNord

Neustädt. Markt

SteuerkomplexOst

STA/ L.-Str.

SteuerkomplexKaditz/ MicktenAS DD-Neust.

SteuerkomplexKlotzscheFlughafen

SteuerkomplexStadtzentrum II,

Wiener Pl.

Zielstellung: Durch eine intelligente Verbindung beider SystemeRealisierung einer innovativen LSA-Steuerung als Gesamtoptimum fürden Individualverkehr und den Öffentlichen- Personen- Nahverkehr


den Individualverkehr und den Öffentlichen Personen Nahverkehr


2. Zielstellung

Zielstellungen aus Sicht des ÖPNV:

- fahrplanabhängige Bevorrechtigung in mehreren Stufen- fahrplanabhängige Bevorrechtigung in mehreren Stufen- LSA- seitige Unterstützung von dynamischen Anschlüssen- Realisierung energiesparender Fahrweisen und Vermeidung unnötiger

Halte an der LSAHalte an der LSA

Zielstellungen aus Sicht des IV:Zielstellungen aus Sicht des IV:

- Sicherung der Leistungsfähigkeit- Vermeidung unnötiger Unterbrechungen der Grünen Welle durch den- Vermeidung unnötiger Unterbrechungen der Grünen Welle durch den

ÖPNV




Multimodale Systemarchitektur (Stufe 1)

RBL

Bus/StrabPositionsdaten

ÖV-ÖV-

Multimodale Schnittstelle

Priorisierungs-system

ÖV-Annäherungsmodul Ankunftsprog-

nose ÖPNV

Verkehrsmana-gementzentrale

MIV-Verkehrs-lageerfassung

Aktuelle MIV-Verkehrslage




ÖV-Priorisierungssystem

- Realisierung von sieben Prioritätsstufen für jedes ÖV-Fahrzeug, g j g,abhängig von

• Fahrplanlage• Fahrzeugfolge• dynamischen Anschlüssen• MIV-Verkehrslageg

- Steuerungstechnische Umsetzung in VS-PLUS mit Modifikationstechnik

→ Modifikationsauslösung durch RBL-LSA-Telegramme, dieentsprechend gebildet/ angepasst werden

→ Standard RBL-LSA-Telegramme werden ignoriert→ Standard RBL-LSA-Telegramme werden ignoriert




Weg

Steuerungstechnische Umsetzung in VS-PLUS (Modifikationen)

Haltelinie S1

modellbasierte Annäherungslinie12

Zeit

K1 HRVariante 1

K1 HR

K2 NR

Variante 2

Variante 2Variante 1

S1 NR Variante 1Variante 2


Ersatz von Signalplanabschnitten



Multimodale Systemarchitektur (Stufe 1)

RBLRBL

Verbleibende Zeit bis zur nächsten Grünphase dynamische Anschlüsse

Bus/StrabPositionsdaten

ÖV- LSAÖV Verkehrs

Multimodale Schnittstelle

Priorisierungs-system

LSA-Steuergerät

ÖV-Annäherungsmodul Ankunfsprog-

nose ÖPNV

Verkehrs-rechner

Aktuelle MIV-Verkehrslage Verkehrsmana-

gementzentraleMIV-Verkehrs-lageerfassung




Energiesparende Fahrweisen in Straßenbahnen- vorausschauendes Fahren mit Fahrerassistenzsystemen im U-Bahn- und

Vollbahnbereich bereits erprobt (Einsparpotential: 5 15%)

Beschleunigung Beharren Ausrollen

Vollbahnbereich bereits erprobt (Einsparpotential: 5-15%)- Maximum-Prinzip nach Pontrjagin zweckmäßig für Straßenbahnen

BeschleunigungBremsen

Beharren Ausrollen

v

Finde Umschaltpunkte zw. den Regimen genau so, d di ä h H l lldass die nächste Haltestelle

pünktlich erreicht wird, abhängig von

d l äßi A k ft it

s

- der planmäßigen Ankunftszeit- Beginn der Grünphase

- Vermeidung verfrühter Ankünfte an Haltestellen


Vermeidung verfrühter Ankünfte an Haltestellen- Vermeidung von Halten an LSA



80

100/s

20

40

60

Zeit

/

tmin Randbedingungen:

0 100 200 300 400 5000

Position /m

h

- kürzeste Fahrzeit

5060

keit

/km

/h

10203040

hwin

digk

0 100 200 300 400 5000

10

Position /mGes

ch

LSA


LSA



80

100/s

Grün für die Straßenbahn ist

t +5s

20

40

60

Zeit

/

gegenüber der zeitoptimalen Fahrt erst 5 s später möglich

tmin+5s

0 100 200 300 400 5000

Position /m

h

5060

keit

/km

/h

energieoptimale Fahrt

10203040

hwin

digk

energieoptimale Fahrt mit sofortigem Auslauf nach der Beschleunigung

0 100 200 300 400 5000

10

Position /mGes

ch

LSA

g g


LSA



80

100/s

tmin+30s - Je nach Grünzeitbeginnsind unterschiedliche

20

40

60

Zeit

/ sind unterschiedlicheFahrstrategien berechenbar.

0 100 200 300 400 5000

Position /m

h

- Die Geschwindigkeitensinken mit späteremGrünbeginn

5060

keit

/km

/h Grünbeginn

- Forderung der DVBAG:Die empfohlene

10203040

hwin

digk

pGeschwindigkeit mussmindestens halb so großwie die maximal zulässige

0 100 200 300 400 5000

10

Position /mGes

ch

LSA

gGeschwindigkeit sein


LSA



80

100/s

tmaxRandbedingungen:

kürzeste Fahrzeit

20

40

60

Zeit

/ - kürzeste Fahrzeit

- kleinste zulässigeGeschwindigkeit

0 100 200 300 400 5000

Position /m

h

tmin

5060

keit

/km

/h

10203040

hwin

digk

zu geringe Geschwindigkeit

0 100 200 300 400 5000

10

Position /mGes

ch

zu geringe Geschwindigkeit

LSA


LSA



Lösungsmöglichkeit im Fall zu geringer Geschwindigkeiten:

• Realisierung einer längeren Haltestellenaufenthaltszeit in der vorher gehenden Haltestelle

• Anzeige für den Fahrer mittels Countdown

zusätzliche Wartezeit 80

100

am vorherigen Halt

• Vehicle actuated traffic control has to be restricted20

40

60

80

Zeit

/s

Zusätzliche Wartezeit an Hst.

V k h h i h R db di

• Vehicle actuated traffic control has to be restricted

0 100 200 300 400 5000

20

Weg /mVerkehrstechnische Randbedingung:Sicherung der passenden Grünzeit an allen betroffenen LSA

g




Aspekte des Human Engineering

LSA-Szenarien

- hohes Ablenkungsrisiko bei großer Diversität an InformationenInformationen

- Empfehlungen: Abfertigung, Ausrollen, und Beharrungsfahrt (unterhalb vmax)

- keine Beharrungsfahrt- keine Beharrungsfahrt unterhalb von 25 km/h




Anzeigemöglichkeiten für den Straßenbahnfahrer

1. Fahrtrajektorien3. Integration in den Tacho

2. Geschwindigkeitsinformation4. Pünktlichkeitsindikator




Kooperative Lichtsignalanlage, Nürnberger Platz

3 COZ

61 LGS8 SVS

Überblick

61 WEI

Überblick• ca. 30.000 Fahrzeuge/Tag (HR)• ca. 10.000 Fahrzeuge/Tag (NR)• Strab-Linien 3 und 8 (10 min)

B Li i 61 (5 i )

Beeinflussung der Steuerung vom Fahrzeug, mit den Zielen

61 WEI • Bus-Linie 61 (5 min)

mit den Zielen• dyn. Anschlusssicherung (8 › 61)• energiesparendes Fahren• fahrplantreues Fahren3 WIM


p• Stauvermeidung8 HEL

3 WIM



Innovativer Ansatz zur LSA- Steuerung – Nürnberger Platz• Buslinie 61 bekommt über den

Bordrechner Nachricht denBordrechner Nachricht, den Anschluss zur Strab Linie 8 zu gewähren

• ggf Verlängerung• ggf. Verlängerung Kfz-Freigabe (Linie 61)

• Höherpriorisierung Linie 8

• Geschwindigkeitsinformation

• Anschlussinformation

• Realisierung eines zusätzlichen Freigabefensters für die Linie 8

• Fahrgastwechsel


Realisierung nur, wenn die IV-Verkehrslage es erlaubt



Beispiel:

- Beginn der Grünphase: 61 s nach Abfahrt an der Haltestelle Reichenbachstraße

60

80

100/s

Wartezeit an LSA 15s

0 100 200 300 400 500 6000

20

40

60

Zeit Typischer Fahrverlauf (mit Halt

am Signal)

Position /m

40

60

hw. /

km/h Geschw.-

beschränkung(Weichen)

In Praxis häufig schnellstmögliche

0 100 200 300 400 500 6000

20

Position /m

Ges

ch

LSA

a s äu g sc e st ög c eFahrweise

0 100 200 300 400 500 6000

10

20

Höh

e /m

LSA

Maximaler Anstieg 4,1%


0 100 200 300 400 500 600

Position /m



Beispiel:

- Beginn der Grünphase: 53 s nach Abfahrt an der Haltestelle Reichenbachstraße

60

80

100

Vorausschauende Fahrt/s

0 100 200 300 400 500 6000

20

40

60 Fahrt

Zeit

Position /m

40

60

hw. /

km/h

0 100 200 300 400 500 6000

20

Position /m LSA

Beharrungsfahrt mit 35 km/h verhindert Halt an LSA

Ges

ch Energieeinsparung ca. 11%

0 100 200 300 400 500 6000

10

20LSA

Höh

e /m

Maximaler Anstieg 4,1%


0 100 200 300 400 500 600

Position /m



- erste kooperative LSA mit Bezug zum Ö

Zusammenfassung und Ausblick Das Bildelement mit der Beziehungs-ID rId3 wurde in der Datei nicht gefunden.

ÖPNV und der Realisierung energiesparender Fahrweisen

- komplette Inbetriebnahme Anfang 2011komplette Inbetriebnahme Anfang 2011

- hoher Schnittstellenaufwand zwischen den verschiedenen Systemen, gute Z b it i h dZusammenarbeit zwischen den Betreibern, Firmen und Entwicklern

- 2011: Systemerweiterung auf 5 LSA y gsüdlich des Hauptbahnhofes mit der derzeitigen Umsetzungsstrategie

2012 2013: Erweiterung auf alle 20 LSA- 2012-2013: Erweiterung auf alle 20 LSA im Zuge der Nord-Süd-Verbindung in Dresden mit erweiterter Schnittstelle von und zum RBL der DVBAG


und zum RBL der DVBAG



(n. Taucha)

Betrachtung der Linie 3Hauptzielstellungen:

135

3

• Realisierung energie-sparender Fahrweisen auf eingleisigen St k b h itt 2

45

6

Streckenabschnitten• Sicherung planmäßiger

Anschlüsse

8

1 5 7

7• Prognose der Ankunfts-reihenfolge und Anzeige auf der DFI 4

83/

• bedarfsgerechtes Einfädeln

• Verbesserung der

2

• Verbesserung derSteuerung für alleVerkehrsteilnehmer 3 6



Vielen Dank für IhreAufmerksamkeit!


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