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Fuzzy Logik in der Verkehrsbeeinflussung beauftragt vom Landesamt für Straßenwesen Baden Württemberg INFORM GmbH Fuzzy Technologies Division realisert.

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Präsentation zum Thema: "Fuzzy Logik in der Verkehrsbeeinflussung beauftragt vom Landesamt für Straßenwesen Baden Württemberg INFORM GmbH Fuzzy Technologies Division realisert."—  Präsentation transkript:

1 Fuzzy Logik in der Verkehrsbeeinflussung beauftragt vom Landesamt für Straßenwesen Baden Württemberg INFORM GmbH Fuzzy Technologies Division realisert durch Martin Pozybill Martin Pozybill Bernhard Krause

2 Fuzzy Logik in Komponenten zur Verkehrsbeeinflussung Signalauswertung an Induktionsschleifen Überwachung von Meßeinrichtungen Störungserkennung Verkehrsflußanalyse Analyse Umfelddaten Intelligente Steuerung

3 Signalauswertung von Induktionsschleifen Bei der Erfassung ermittelte Größen: Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugtyp Fahrzeuggeschwindigkeit:v Fahrzeug = Sensorabstand / t v Fahrzeuglänge: L Fahrzeug = v Fahrzeug / t L zur Klassifizierung nach Fahrzeugtypen

4 Signalauswertung von Induktionsschleifen Problemfeld: Dicht auffahrende PKW werden als LKW erkannt Lösung: Zusätzliche Klassifizierung nach Geschwindigkeit L = 6 mund v = 120 km/h :PKW L =14 mund v = 120 km/h : LKW L = 8 mund v = 100 km/h :LKW L = 8 mund v = 140 km/h :2 PKW Umsetzung:Grenzfälle problematisch L = 8 mund v = 120 km/h :2 PKW L = 8 mund v = 119 km/h :LKW Überlagerung von Größen unübersichtlich

5 Fuzzy Logik Systemgrößen als Linguistische Variable Beispiel Kfz-Länge: typischer PKW; LKW Zug; zwei PKW; LKW ohne Anhänger Signalauswertung von Induktionsschleifen Beispiel Kfz-Geschwindigkeit: schnell; mittel; langsam Zusammenhänge als Fuzzy Erfahrungsregel Die Messung Lkw ohne Anhänger ist bei 80 km/h plausibel Bei Fahrzeugen um die 10 Meter gilt, daß je höher die Geschwindigkeit, desto eher werden zwei PKW angenommen

6 Signalauswertung von Induktionsschleifen

7 Streckentopologie und Bereitstellung Basisdaten Nur ungeglättete Daten verarbeitet Verkehr: q Pkw, q Lkw, v Pkw, v Lkw (pro Zeiteinheit und Fahrstreifen) Topologie:Abstand zwischen benachbarten Meßstellen (Sektor), Steigungsbereiche, Rastplätze entlang der Strecke StBA mit Fuzzy Reduktion der notwendigen Datenmenge Basisdaten Topologie

8 Ersatzwerte Ersatz fehlender Meßwerte durch räumlich-zeitliche Prognose Prognose À À Am MQ stromauf werden einfahrende Fahrzeuge erfaßt, Á Á über die gemessene Geschwindigkeit im Sektor verfolgt, Â Â und so eine Prognose für die am MQ stromab an- kommenden Kfz erstellt. StBA mit Fuzzy Basisdaten auf der Hauptfahrbahn und Ausfahrt von stromauf verfügbarer Sensorik in einer Einfahrt von stromab verfügbarer Sensorik ohne räumlich-zeitlichen Bezug durch Verwendung historischer Daten Histori e Ersatzwerte Topologie

9 Datenprüfung Verkehrserfassung Vergleich benachbarter MQ überwacht Detektionsqualität für alle Sektoren Vergleich benachbarter Sektoren lokalisiert fehlerhafte Sensoren StBA mit Fuzzy Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie

10 Umfeldanalyse Strukturierter Systemaufbau Meßreihen- überwachung Plausibiltät von Umfelddaten Wetterstation Sichtweitemeßgerät Fahrbahnsensorik Umfeldzustand Fahrbahnfeuchte/ Niederschlag Niederschlagsart Fahrbahn/ Gefriertemperatur Sichtweite Basisdatenprüfung StBA mit Fuzzy Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Fahrbahnzustand Sichtweitenstufe Basisdatenprüfung

11 Datenprüfung Umfeld Fahrbahnzustand Biologische Attacke in einem Niederschlagsmeßgerät Wenn es stark regnet, muß die Fahrbahn anschließend naß werden. Abgleich mit der Fahrbahnsonde ergibt für Starkregen unplausiblen Zustand. Starker Regen StBA mit Fuzzy Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Fahrbahn weiterhin trocken Umfeldsituation automatisch erkannt Fehlschaltung verhindert Geeignete Vorortmaßnahme veranlaßbar Basisdatenprüfung

12 Datenprüfung Umfeld Sichtzustand Nebelmeldung eines Sichtweitenmeßgerätes bei Vereisung durch Rauhreif Abgleich mit Umfelddaten ergibt für Nebel unplausiblen Zustand, da Nebel schleichend auftritt StBA mit Fuzzy Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Lufttemperatursturz weit unter Gefrierpunkt Sichtweite stark fallend Umfeldsituation automatisch erkannt Fehlschaltung verhindert Geeignete Vorortmaßnahme veranlaßbar Basisdatenprüfung

13 Umfeldanalyse Erkennen von Hagel StBA mit Fuzzy Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Ermittlung der Niederschlagsart Hagel aus dem Abgleich verschiedener Umfeldsensoren Lufttemperatur über 20°C Starke Windböen Sehr starker Niederschlag Sichtweite reduziert Fahrbahntemperatur zunächst höher als Lufttemperatur Fahrbahn naß Fahrbahntemperatur fällt dann schnell auf deutlich unter 15 °C Niederschlagsart automatisch erkannt Geeignete Schaltanweisung wird erzeugt Umfeld FBZSicht

14 Verkehrsanalyse Störungserkennung StBA mit Fuzzy Umfeld FBZSicht Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Annahme: Ohne Grund reduziert kein Fahrer sein Tempo. Der an einer Meßstelle gezählte Verkehr muß nach der Durchfahrzeit an der nächsten Meßstelle ankommen. Ansonsten gibt es dafür eine Ursache. Man kann eine Störung (z.B. Unfall) dadurch erkennen, daß die an einer Meßstelle erwarteten Fahrzeuge dort nicht erscheinen. Der dargestellte Unfall wird somit stromabwärts erkannt. Anwendbar auch bei sehr langen Sektroren (>4 km MQ-Abstand). Stau Verkehr

15 Verkehrsanalyse Schwerer Unfall auf der B27 StBA mit Fuzzy Umfeld FBZSicht Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Unfall- beschreibung Unfallzeit: nach Polizeibericht gegen 19:40 Unfallort: im Bereich der StBA zwischen MQ6S und MQ7S Ursache: Falschfahrer Sektorlänge: 621 m Sehr schwacher Verkehr Stau Verkehr Verkehrsstärke an MQ7S [Kfz/Minute]

16 Verkehrsanalyse Schwerer Unfall auf der B27 StBA mit Fuzzy Umfeld FBZSicht Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Stau Verkehr Verkehrsstärke am MQ7S [Kfz/Minute] Geschwindigkeit am MQ6S [km/h] Unfall- beschreibung Unfallzeit: nach Polizeibericht gegen 19:40 Unfallort: im Bereich der StBA zwischen MQ6S und MQ7S Ursache: Falschfahrer Sektorlänge: 621 m Sehr schwacher Verkehr

17 Verkehrsanalyse Schwerer Unfall auf der B27 StBA mit Fuzzy Umfeld FBZSicht Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Stau Verkehr Verkehrsstärke am MQ7S [Kfz/Minute] Geschwindigkeit am MQ6S [km/h] Verkehrsdichte im Sektor [Kfz/km] Unfall- beschreibung Unfallzeit: nach Polizeibericht gg. 19:40 Unfallort: im Bereich der StBA zwischen MQ6S und MQ7S Ursache: Falschfahrer Sektorlänge: 621 m Sehr schwacher Verkehr

18 Verkehrsanalyse Schwerer Unfall auf der B27 StBA mit Fuzzy Umfeld FBZSicht Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Störungs- erkennung Erkennung: Konventionell nach 18 Minuten Stau Verkehr Geschwindigkeit am MQ6S [km/h] Verkehrszustand konventionell

19 Verkehrsanalyse Schwerer Unfall auf der B27 StBA mit Fuzzy Umfeld FBZSicht Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Störungs- erkennung Erkennung: Fuzzy nach 3 Minuten Stau Verkehr Verkehrsstärke am MQ7S [Kfz/Minute] Verkehrszustand Fuzzy Steuerung

20 Verkehrsanalyse Schwerer Unfall auf der B27 StBA mit Fuzzy Umfeld FBZSicht Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Verkehrsstärke am MQ7S [Kfz/Minute] Geschwindigkeit am MQ6S [km/h] Verkehrszustand konventionell Verkehrszustand Fuzzy Steuerung Unfallbeschreibung Unfall am nach Polizeibericht gegen 19:40 ausgelöst durch Falschfahrer Unfallort im Bereich der StBA zwischen MQ6S und MQ7S Sektorlänge: 621 m Sehr schwacher Verkehr Erkennungszeit Fuzzy: nach 3 Minuten Konventionell: nach 18 Minuten Zuverlässigere und schnellere Störungserkennung Stau Verkehr

21 Verkehrsanalyse Schwerer Unfall auf der B27 StBA mit Fuzzy Umfeld FBZSicht Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Größere Sektorlänge Unfall am nach Polizeibericht gegen 19:40 ausgelöst durch Falschfahrer Unfallort: Auswertung zwischen MQ5S und MQ7S Sektorlänge: 1640 m Sehr schwacher Verkehr Erkennungszeit Fuzzy: nach 3 Minuten Konventionell: keine Erkennung Stau Verkehr Verkehrsstärke am MQ7S [Kfz/Minute] Geschwindigkeit am MQ5S [km/h] Verkehrszustand konventionell Verkehrszustand Fuzzy Steuerung

22 Verkehrsanalyse Verkehrszustand StBA mit Fuzzy Stau VerkehrUmfeld FBZSicht Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Annahme: Meistens liegt ein ungestörter Verkehrsfluß vor. In diesen Fällen ist man in der Lage, von den lokalen Beobachtungen auf den Zustand zwischen zwei Meßstellen zu schließen Bei ungestörten Verkehrsfluß kann die Anzahl der Fahrzeuge zwischen den Meßstellen geschätzt werden. Die zusätzliche Berücksichtigung von stromauf ein- bzw. stromab ausfahrender Kfz ergibt einen guten Schätzwert für die Verkehrsdichte. VKZ

23 Zuweisung Verkehrszustand an Anzeigequerschnitt StBA mit Fuzzy Stau VerkehrUmfeld FBZSicht VKZ Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie 14:00 14:01 14:02 14:01 Zuweisung an AQ

24 StBA mit Fuzzy Stau VerkehrUmfeld FBZSicht VKZ Zuweisung an AQ Erzeugen der Schaltanweisung für jeden Anzeigequerschnitt Zur Erzeugung der Schaltanweisung stellt Fuzzy Logik Verkehrszustand, Sichtzustand und Fahrbahnzustand bereit. Geschwindigkeitstrichter (Vorwarnung) und individuelle Betreibereingriffe werden aus den bestehenden Systemen verwendet. Einsatz von innovativer Steuerung liefert wesentlich transparentes System und somit geringeren Betreiberaufwand Einsatz von innovativer Steuerung liefert wesentlich transparentes System und somit geringeren Betreiberaufwand Leicht nachrüstbar, weil reine Softwarelösung Leicht nachrüstbar, weil reine Softwarelösung Erstellt auf Initiative der Betreiber (Verwaltung) Erstellt auf Initiative der Betreiber (Verwaltung) Anzeige je AQ Basisdatenprüfung Basisdaten Histori e Ersatzwerte Topologie Schaltanweisung

25 Steuerung einer StBA mit Fuzzy Logik (Streckenbeeinflussungsanlage) Landesamt für Straßenwesen Baden-Württemberg Störungs- erkennung VerkehrsanalyseUmfeldanalyse Fahrbahn- zustand Sicht- zustand Verkehrs- zustand Dynamische Zuweisung zu den Anzeigequerschnitten Streckentopologie Erzeugen der Schaltanweisung je Anzeigenquerschnitt Basisdatenprüfung, Fehlerdiagnose und Korrektur Bereitstellung Basisdaten (Verkehr und Umfeld) HistorieErsatzwertbildung (Verkehr und Umfeld)


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