DE19848405C2 - Verfahren zur Verkehrssignalsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Verfahren der Hauptanmeldung DE 197 16 576 C1, bei dem in einem Verkehrssteuercomputer laufend aufgrund von Strukturdaten eines Verkehrsknotens mit einer Phasenfolge erzeugte Sollsignalbilder durch einen Ausgabeprozessor in eine Schalteranordnung gespeist werden, die demgemäß gesteuerte Signallampen einer Gruppe von Verkehrsampellampen des Verkehrsknotens mit einer Ampelbetriebsspannung verbindet, wobei die einzelnen Signallampen jeweils bezüglich ihrer Betriebs­ spannung und ihres Betriebsstromes mit einer Signalzustandsprüfung laufend geprüft werden und dabei jeweils ein Ist-Signalbild erstellt wird, das zur Entdeckung eines Lampen- oder Schaltungs­ fehlers einer Feindlichkeitsprüfung und im Vergleich zum jeweiligen Soll-Signalbild einer Zulässigkeitsprüfung nach Normkriterien unterzogen wird und bei der Entdeckung einer Störung durch eine Feindlichkeit oder eine Unzulässigkeit im Ist- Signalbild innerhalb einer maximal zulässigen Schaltverzögerungs­ zeit nach dem Auftreten der festgestellten Störung die gesamte Gruppe von der Ampelbetriebsspannung sicherheitsgetrennt wird und/oder auf ein zwangsweises Gelbblinken umgeschaltet wird, wobei jeweils bei der Entdeckung der Störung dieser gemäß die Strukturdaten geändert werden und mit diesen ein neues zulässiges Soll-Signalbild generiert wird und das infolgedessen ermittelte Ist-Signalbild überprüft wird und bei anhaltender Störmeldung wiederholt diese Prozeduren jeweils mit einer weiteren entsprechenden Strukturdatenänderung und/oder Sollsignalbild­ änderung solange vorgenommen werden, wie die Sicherheitstrennung der Betriebsspannung oder die Umschaltung auf das zwangsweise Gelbblinken gerade noch innerhalb der maximal zulässigen Schalt- Störmeldung dann noch ansteht, die Sicherheitstrennung und/oder Umschaltung der Gruppe sofort vorgenommen wird.

Dieses Verfahren erlaubt eine sichere Fehlerbehandlung bei geringstmöglicher Beeinträchtigung der Verkehrsleitleistung. Bei sehr umfangreichen Kreuzungskomplexen ist es häufig jedoch verkehrsfreundlicher, nur diejenigen Teile der Kreuzung mit Ampeln zu beeinflussen, in denen jeweils ein hohes Verkehrsaufkommen auftritt. Hierfür dient bekanntlich eine Teilknotenabschaltung, wofür bisher speziell stukturierte Verkehrssignalanlagen zum Einsatz kommen.

Weiterhin ist eine Signalsteuervorrichtung aus der EP 0 330 164 A2 bekannt. Bei dieser werden in einem Verkehrssteuercomputer laufend mit einer Phasenfolge erzeugte Sollsignalbilder durch einen Ausgabeprozessor in eine Schalteranordnung gespeist, die demgemäß Lampen einer Gruppe von Verkehrsampellampen eines Verkehrsknotens mit einer Ampelbetriebsspannung verbindet, wobei die einzelnen Lampen bezüglich ihrer Betriebsspannung und ihres Betriebsstromes mit einer Signalzustandsprüfung laufend geprüft werden und dabei jeweils in einem Überwachungsprozessor ein Ist-Signalbild erstellt wird, das zur Entdeckung eines Lampen- oder Schaltungsfehlers einer Feindlichkeitsprüfung und im Vergleich zum jeweiligen Soll- Signalbild einer Zulässigkeitsprüfung nach Normkriterien unterzogen wird, wobei bei der Entdeckung einer Feindlichkeit oder einer Unzulässigkeit im Ist-Singalbild innerhalb einer maximal zulässigen Abschaltverzögerungszeit nach dem Auftreten einer festgestellten Störung ein Sicherheitsrelais zum Abfall gebracht wird und mit diesem die Ampelbetriebsspannung der gesamten Gruppe abgeschaltet wird und/oder auf ein zwangsweises Gelbblinken umgeschaltet wird. Somit werden alle Ampelgruppen, die beispiels­ weise einer Kreuzung eines Straßenzuges oder einem Zweig eines größeren Verkehrsknotens oder -kreisels zugehört, wegen eines einzelnen Fehlers vollständig stillgelegt, was den Verkehrsfluß erheblich behindert.

Weiterhin ist aus der EP 0 007 579 A1 eine Sicherungsvorrichtung einer Signalsteueranlage bekannt, bei der Soll-Signalzustände und Prüfsignalzustände in Speichern gehalten sind. In den Speichern sind bei Strukturänderungen der Verkehrsampelanlage neue Soll- Signalbilder einschreibbar. Die jeweils meßtechnisch erfaßten Ist- Signalbilder werden durch mehrfache Vergleiche mit den Prüfsignalzuständen auf ihr Zulässigkeit überprüft. Mehrere Prozessoren überprüfen Teilbereiche der Anlage und überwachen periodisch gegenseitig ihre Funktion unter Berücksichtigung einer maximal zulässigen Verzögerungszeit, in der ein erwartete Reaktion erfolgen muß. Es werden dazu von Prozessor zu Prozessor gezielt kurzzeitig fehlerhafte Zustände übermittelt, und deren Entdeckung überwacht. Wenn dabei der Fehler nur kurzzeitig auftritt, erfolgt keine Abschaltung, wird der gezielt eingebrachte Fehler nicht erkannt oder bei den Ist-Signalbildprüfungen ein Fehlerzustand mehrfach oder anhaltend erkannt, so daß dabei eine Sicherheitszeit überschritten wird, die kürzer als eine maximal zulässige Schaltverzögerungszeit der Ampelanlage ist, erfolgt die Ausgabe eines Abschaltsignals vom jeweiligen Prozessor, wodurch die gesamte Anlage stillgelegt wird.

Alle früher bekannten Sicherheitsüberwachungssysteme an Verkehrs­ sicherungsanlagen führen stets bei dem Erkennen des Auftretens von Unzulässigkeiten in der Signalisierung zur Stillegung mindestens eines Teilknotens oder zur totalen Abschaltung der Ampeln eines ganzen vernetzten Verkehrsgebietes, indem eine völlige Spannungs- und Stromlosigkeit oder ein gelbes Blinklicht zwangsweise geschaltet wird. Als maximale Abschaltzeit vom Auftreten eines Fehlers an ist für dessen Entdeckung und die Abschaltprozedur einschließlich des Abfalls des Sicherheitsrelais, das die Versorgungsspannung abschaltet, ein Zeitraum von 300 ms zulässig, da eine nur derart kurze Fehlsignalisierung bei den betroffenen Verkehrsteilnehmern noch zu fortdauernden gefährlichen Fahr­ entscheidungen führt und eine rechtzeitige Bremsreaktion anschließend noch möglich ist, wenn fälschlich bis zum Abschalten freie Fahrt, also grünes Licht, signalisiert wurde.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Realisierung einer Teilknotenab- und -zuschaltung wesentlich zu vereinfachen und völlig sicher abzuwickeln, selbst wenn bereits durch Störungen bedingte Teilausfälle im Schaltschema berücksichtigt wurden und weiter zu berücksichtigen sind.

Die Lösung besteht darin, daß jeweils für eine Zu- oder Abschaltung von Teilen oder Teilknoten der Verkehrsampelanlage eine dieser Zu- oder Abschaltung entsprechende Strukturdaten­ änderung (SD*) der Stukturdaten (SD) vorgenommen wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Somit wird das Verfahren, das automatisch die Fehlerbehandlung vornimmt, indem eine geeignete Neustrukturierung unter Berück­ sichtigung des Feindlichkeitsprüfungsergebnisses vorgenommen wird, zusätzlich dazu genutzt, auch solche Strukturdatenänderungen zu übernehmen und mit dem Verfahren einzuarbeiten, die aufgrund externer Vorgaben, insbes. bedingt durch die jeweilige Verkehrs­ situation und das Bestreben, eine unnötige oder hinderliche Verkehrsbeeinflussung zu vermeiden, jeweils eingebracht werden.

Dies Vorgaben können jeweils rein zeitabhängig, also an bestimmten Tagen oder zur Nachtzeit etc., greifen oder evtl. auch zusätzlich von einer vorgegebenen Verkehrsbelastung abhängig gemacht werden. Insbes. mit den Signalen der weit verbreiteten Detektorschleifen und den Ampeltastern ist die Verkehrsbelastung eines Kreuzungs­ zweiges oder einer Teilkreuzung bekanntlich zu bestimmen. Abhängig von einer Unterschreitung einer unteren und einer Überschreitung einer vorgegebenen oberen Verkehrsfrequenz wird die Abschaltung bzw. Zuschaltung der Teilampelanlagen gesteuert und dementsprechend werden die zugehörigen Teile der Strukturdaten deaktiviert bzw. reaktiviert.

Spezielle externe Umschaltungen an den Ampelgruppen oder dergleichen erfolgen nicht.

Der Erfindungsgedanke der Hauptanmeldung nutzt die maximal zulässige Abschaltverzögerungszeit und wertet die bei der Prüfung gewonnene Erkenntnis über die genaue Art des Lampen- oder Schaltungsfehlers sofort so aus, daß, wenn möglich, ein neues unter Berücksichtigung des Fehlers to­ lerables Soll-Signalbild erstellt und dem Ausgabeprozessor und somit den Lampen zugeführt wird, wonach dieser neue Ansteuerungszustand im Ergebnis wieder überprüft wird, was innerhalb eines geringen Bruchteils der maximal zulässigen Abschaltverzögerungszeit möglich ist, wobei i. a. die Feh­ lersituation und -meldung behoben sind und die Sicher­ heitsabschaltung nicht erfolgt. Nur dann erfolgt eine völ­ lige Betriebsspannungsabschaltung, wenn die festgestellte Störung kein tolerables Soll-Signalbild ermöglicht oder wenn rechtzeitig vor dem Ablauf der zulässigen Abschalt­ verzögerungszeit keine Soll-Signalbildänderungen und deren zughörigen Ist-Signalbild-Nachprüfungen einen feindlich­ keitsfreien und zulässigen Zustand anzeigt. Auch mehrere tolerierbare Fehler werden in vielen Fällen auf diese Wei­ se akzeptiert und/oder kompensiert, und die Ampelanlage regelt den Verkehr ohne wesentliche Beeinträchtigung der Verkehrsleistung danach weiter.

Insbesondere die Einbringung der Information über die Art des aufgetretenen Fehlers in eine Strukturdatenliste, auf­ grund derer der Sollbildgenerator laufend die Bilder in ihrer Phasenfolge erzeugt und ausgibt, ermöglicht völlig neue Phasenfolgen zu realisieren, die keine oder eine stark verringerte Verkehrsbeeinträchtigung mit sich brin­ gen. So kann z. B. an einer Kreuzung, an der in einer Rich­ tung das Rotlicht völlig defekt ist, in der relevanten Phase stattdessen allseitig gelbes Blinklicht eingeschal­ tet werden, in der Phase danach jedoch dort Grünlicht und quer dazu Rotlicht wie üblich geschaltet werden.

Weiterhin ist durch dieses Verfahren eine Teilknotenab­ schaltung in einer großen Anlage möglich, die eine Viel­ zahl von verkehrlich zueiander unabhängig arbeitenden Teilknoten umfaßt, so daß die gesamte Anlage nicht ausge­ schaltet und/oder auf Gelbblinken geschaltet werden muß.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung zeigt Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Teilknotensteuerung mit einem Verkehrssteuercomputer.

Der Verkehrssteuercomputer LC steuert u. U. im Verbund über eine Koordinations-Kommunikationsleitung KL mit einem übergeordneten Leitsystem den Verkehrsablauf eines komple­ xen Verkehrsknotengebietes mit mehreren Teilverkehrsknoten oder mindestens einen Verkehrsknoten. Hierzu erzeugt der Verkehrssteuercomputer LC mit Hilfe der Uhr CL1 und der eingespeicherten Strukturdaten SD, die die Anordnung der verschiedenen Ampeln A11-A31 an den Zu- und Abflüssen der Verkehrsknoten repräsentieren, und zugehörig gespeicherte Phasenablaufstrukturen in einem Soll-Signal­ bildgenerator SSG eine Folge von Soll-Signalbildern, die der Steuercomputer LC über einen Nachrichtenbus NB jeweils an mindestens einen Ausgabeprozessor ST jeweils eines Kno­ tens oder mindesten eines Teilknotens überträgt. Dort wird das jeweils gültige Soll-Signalbild SSB1 eingespeichert.

In dem Ausgabeprozessor ST wird das Soll-Signalbild SSB1 über Leistungsschalter umgesetzt, und demgemäß wird die Ampelbetriebsspannung UV auf die einzelnen Ampeln A11-­ A31 geschaltet, von denen nur eine Auswahl dargestellt ist. Die einzelnen Ansteueranschlüsse der roten Ampellampen A11-rt1, A12-rt2, A13-rt3 und die Gruppenan­ steueranschlüsse der gelben Lampengruppe A11-A13-ge, und der grünen Lampengruppe A11-A13-gn der einzelnen Knoten­ zweige werden in bekannter Weise von einem Signalzustands­ prüfer SZP bezüglich ihrer Spannung und ihres Stromes nach Amplitude und Phase überprüft, und das Prüfergebnis wird pro Halbwelle der Betriebswechselspannung, d. h. alle 10 ms, oder über mehrere Halbwellen akkumuliert als ein neues Ist-Signalbild ISB in einem Überwachungsprozessor PP abgespeichert, das jeweils sofort auf etwa auftretende so­ genannte Feindlichkeiten in einem Feindlichkeitsprüfer FP untersucht wird.

Gemäß der Erfindung werden die Strukturdaten SD jeweils, wenn eine Zu- oder Abschaltung von Teilbereichen, insbe­ sondere Knotenzweigen, vorgenommen werden soll, aktiviert oder deaktiviert. Dies kann durch ein Einspeichern oder Löschen mit einer betreffenden Strukturdatenänderungs-In­ formation SD* geschehen. Diese wird entweder im Leit-pro­ zessor LC selbst oder in einem übergeordneten Verkehrs­ überwachungsrechner VÜ erzeugt. Hierzu werden entweder zeitabhängig die nach einem Schema gespeicherten Informa­ tionen über Zu- und Abschaltungen benutzt oder die Ver­ kehrsüberwachungssignale VES der Induktionsschleifen oder der Ampeltaster ausgewertet, die vom Überwachungsrechner VÜ aufgenommen werden.

Weiterhin wird, insbesondere dann, wenn eine Feindlichkeit im Ist-Signalbild ISB festgestellt wurde, diese in einem Zulässigkeitsprüfer ZP mit einem gültigen Soll-Signalbild SSB2 verglichen. Dieses zweite Sollsignalbild SSB2 wird parallel zu dem ersten Sollsignalbild SSB1 von dem Nach­ richtenbus NB in die Prüfvorrichtung ZB übertragen. Das Ergebnis der Feindlichkeitsprüfung und der Zulässigkeits­ prüfung wird entweder als Fehlersignal FS ausgegeben oder, wenn beide Prüfung positiv verlaufen sind, als Rich­ tigsignal RS. Mit dem Störungs- oder Fehlersignal FS wird ein Zeitglied T1 gestartet, das wiederum einen Fehlermer­ ker FM setzt, welcher beim Auftreten des Richtigsignales RS zurückgesetzt wird. Falls das Zeitglied T1 das Ende des Zeitablaufs signalisiert und der Fehlermerker noch nicht zurückgesetzt ist, löscht das die Koinzidenz anzeigende Und-Gater G einen Einschaltmerker EM, welcher ein Sicher­ heitsrelais RL ansteuert, dessen Kontakt RK die Netzspan­ nung N als die Betriebsspannung UV auf die Schalteranord­ nung der Steuervorrichtung ST aufschaltet. Der Einschalt­ merker EM wird mit einem Einschaltsignal Ein bei der Inbe­ triebnahme der Gruppensteuerung des Knotens gesetzt und sorgt für die Spannungsversorgung der Verkehrsampeln mit Netzspannung N. Das Einschaltsignal Ein wird nach Eingabe eines Wiedereinschaltsignale WE in den Steuercomputer LC übert den Nachrichtenbus NB weitergemel-det. Der Nachrich­ tenbus NB ist vorzugsweise ein bidirektionaler Datenbus, auf dem die durch einzeln gezeichnete Linien symbolisierte Nachrichtn übertragen werden.

Die Zeitspanne des monostabilen Zeitgliedes T1 ist so be­ messen, daß bei der Sicherheitsabschaltung die vorge­ schriebene maximale Abschaltzeit von 300 ms in jedem Fall eingehalten wird. Hierbei ist also zu berücksichtigen, daß innerhalb der zulässigen Sicherheitssschaltzeit die Zu­ standsprüfung und die Zulässigkeitsprüfung sowie die Ent­ stromung des Sicherheitsrelais RL und das Abfallen des Re­ laiskontaktes RK stattfinden muß und nur die Restzeit durch das Zeitglied T1 zu bemessen ist.

Von dem Zulässigkeitsprüfer ZP im Überwachungsprozessor PP geht außerdem eine Ampelfehlermeldung FAM an den Steuer­ computer LC, wo diese Meldung in die Strukturdatei SD ein­ gebracht wird. Mit der so modifizierten Strukturdatei SD wird dann erneut ein Sollsignalbild generiert und über den Nachrichtenbus NB an den Ausgabeprozessor ST und weiter an die Prüfvorrichtungen SZP, FP, ZP abgegeben. Auch die weitere Bildfolge und Phasenfolge wird unter Berücksichti­ gung der geänderten Strukturdatei im Soll-Signalbildgene­ rator SSG erarbeitet.

Alternativ wird eine Ampelfehlermeldung FAM* in dem Steu­ erprozessor ST unabhängig von den Prüfvorgängen des Über­ wachungsprozessors PP erzeugt, indem das Ist-Signalbild IST* auch in den Steuerprozessor ST eingespeist wird und dort mit dem dort vorher erzeugten und zwischengespeicher­ ten Soll-Signalbild SSB* verglichen wird und das Ver­ gleichergebnis, jeweils wenn Fehler angezeigt sind, weiter ausgewertet wird und demgemäß die Strukturdaten SD geän­ dert werden.

Es ist vorgesehen, auch komplexe Fehler durch eine detai­ lierte Signalzustandsprüfung möglichst genau zu ermitteln und in die Strukturdatei SD zu übernehmen. Hierbei können sowohl die Rotlampen rt1, rt2, rt3 einzeln überprüft wer­ den als auch die Anzahl der funktionsfähigen Gelb- und Grünlampen jeweils einer Signalgruppe ermittelt werden. Auch Kurzschlüsse oder fehlende Erdanschlüsse von Ampel­ gruppen rt1, ge, gn; rt2, ge, gn; rt3, ge, gn werden durch Ermittlung der Stromamplitude bzw. Spannungsamplituden an jeweils geschalten bzw. nicht geschalteten Anschlüssen er­ kannt. Durch ein Bewertungsprogramm werden derartige Feh­ ler auf ihre Tolerierbarkeit hin klassifiziert und in die Strukturdaten eingebracht. In Fällen, in denen jeweils nur eine einzelne Gelb- oder Grünlampe in einer Ampel A31 vor­ gesehen ist, sind die Ansteuerleitungen der Gelb- und Grünlampe jeweils mit einem Meßwiderstand W1, W2 belastet. Hierdurch läßt sich oft eine Fehlverbindung durch Spannungs- und Strommessung in den Zuleitungen so eindeu­ tig feststellen, daß deren schädlichen Auswir-kungen mit entsprechend geeigneten Toleranzmaßnahmen durch geeignete Signalbiderfolgen entgegengewirkt werden kann.

Die verschiedenen Ampeln A11-A31 sind nur beispielhaft dargestellt. Ein gesamter Teilknoten umfaßt mit den Signa­ len mehrerer Fahrspuren, den Fahrrad- und Fußgängerampeln, den Abbiegersignalen usw. im allgemeinen eine sehr große Anzahl der Ampeln, deren Zustand jeweils durch das Ist- Signalbild beschrieben ist. Eine Besonderheit stellt das in bestimmten Fällen auftretende gelbe Blinklicht dar, dessen Blinkfolge über den Zeitgeber CL1 im Steuerprozes­ sor LC erzeugt wird und außerdem im Rahmen der Zulässig­ keitsprüfung auf die vorgegebene Taktfolge überprüft wird. Bei Nichteinhaltung der vorgeschriebenen Taktfolge wird ebenfalls das Fehlersignal FS von dem Zuslässigkeitsprüfer ZP abgegeben.

Die in der Figur darstellten Merker FM, EM und das Zeit­ glied T1 sowie das Und-Gatter G sind vorzugsweise soft­ waremäßig in dem Ausgabeprozessor oder, soweit gesondert vorhanden, in einem Prüfprozessor PP verwirklicht.

Claims (3)

1. Verfahren zur Verkehrssignalsteuerung, bei dem in einem Verkehrssteuercomputer (LC) laufend aufgrund von Strukturdaten (SD) eines Verkehrsknotens mit einer Phasenfolge erzeugte Sollsignalbilder (SSB1, SSB2) durch einen Ausgabeprozessor (ST) in eine Schalteranordnung gespeist werden, die demgemäß gesteuerte Signallampen (A11-A31) einer Gruppe von Verkehrsampellampen des Verkehrsknotens mit einer Ampelbetriebsspannung (UV) verbindet, wobei die einzelnen Signallampen (A11-A31; rt1-rt3, ge, gn) jeweils bezüglich ihrer Betriebsspannung und ihres Betriebsstromes mit einer Signalzustandsprüfung (SZP) laufend geprüft werden und dabei jeweils ein Ist-Signalbild (ISB) erstellt wird, das zur Entdeckung eines Lampen- oder Schaltungsfehlers einer Feindlichkeitsprüfung (FP) und im Vergleich zum jeweiligen Soll- Signalbild (SSB2) einer Zulässigkeitsprüfung (ZP) nach Normkriterien unterzogen wird und bei der Entdeckung einer Störung durch eine Feindlichkeit oder eine Unzulässigkeit in dem Ist- Signalbild (ISB) innerhalb einer maximal zulässigen Schaltverzögerungszeit nach dem Auftreten der festgestellten Störung (FS) die gesamte Gruppe von der Ampelbetriebsspannung (UV) sicherheitsgetrennt wird und/oder auf ein zwangsweises Gelbblinken umgeschaltet wird, wobei jeweils bei der Entdeckung der Störung (FS, FAM, FAM*) dieser gemäß die Strukturdaten (SD) geändert werden und mit diesen ein neues zulässiges Soll-Signalbild (SSB1, SSB2) generiert wird und das infolgedessen ermittelte Ist- Signalbild (ISB) überprüft wird und bei anhaltender Störmeldung (FS, FAM, FAM*) wiederholt diese Prozeduren jeweils mit einer weiteren entsprechenden Strukturdatenänderung und/oder Sollsignal­ bildänderung solange vorgenommen werden, wie die Sicherheits­ trennung der Betriebsspannung (UV) oder die Umschaltung auf das zwangsweise Gelbblinken gerade noch innerhalb der maximal zulässigen Schaltverzögerungszeit bewirkt werden kann, und nur, wenn die Störmeldung dann noch ansteht, die Sicherheitstrennung und/oder Umschaltung der Gruppe sofort vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils für eine Zu- oder Abschaltung von Teilen oder Teilknoten der Verkehrsampelanlage eine dieser Zu- oder Abschaltung entsprechende Strukturdatenänderung (SD*) der Strukturdaten (SD) vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß solche Teile der Verkehrsampelanlage zu- oder abgeschaltet werden und in die Strukturdaten (SD) eingebracht oder herausgenommen werden, die einem Teilverkehrsknoten entsprechen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Verkehrsüberwachungscomputer (VÜ) oder Computerteil zeitabhängig vorprogrammiert und/oder abhängig von Verkehrserfassungssignalen (VES) anhand von vorgegebenen Kriterien die jeweilige Zu- oder Abschaltung in die Strukturdatenänderung (SD*) umgesetzt wird.