Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Verkehrs zum Reduzieren einer Luftverschmutzung

Stand der Technik

Der Ansatz geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand des vorliegenden Ansatzes ist auch ein Computerprogramm.

Aktuelle Diskussionen um Smog und kritische Luftschadstoffkonzentrationen in vielen Städten - auch verkehrsbedingt - fordern neue Ansätze, um die

Luftverschmutzung zu reduzieren.

Die US3636934A beschreibt ein System zum Reduzieren eines

Stickstoffoxidausstoßes eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von einer

Beschleunigung des Fahrzeugs oder einem Steigungswinkel einer Fahrstrecke.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Steuern eines Verkehrs zum Reduzieren einer Luftverschmutzung, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen

Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Verkehrs zum Reduzieren einer Luftverschmutzung vorgestellt. Das Verfahren umfasst zumindest einen Schritt des Einlesens und einen Schritt des Ausgebens. Im Schritt des Einlesens wird zumindest ein Verschmutzungssignal eingelesen, das zumindest einen

Parameter einer Bewegung eines Fahrzeugs in einer vorbestimmten Beziehung zu einem Schwellenwert und eine geografische Position des Fahrzeugs repräsentiert. Im Schritt des Ausgebens wird ein Änderungssignal unter

Verwendung des Verschmutzungssignals ausgegeben, wobei das

Änderungssignal dazu ausgebildet ist, um zumindest einen Parameter zumindest einer Infrastruktureinrichtung in einer Umgebung der Position zu ändern, um den Verkehr zu steuern.

Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass zumindest ein Parameter einer Bewegung eines Fahrzeugs, der beispielsweise einen erhöhten Schadstoffausstoß des Fahrzeugs identifiziert, dazu dient, um den Verkehr fortan zu steuern, z. B. zu verstetigen, um einen weiteren erhöhten Schadstoffausstoß des Fahrzeugs oder anderer Fahrzeuge in diesem Bereich zu verhindern. Im Schritt des Einlesens kann ein Verschmutzungssignal eingelesen werden, bei dem der Parameter der Bewegung des Fahrzeugs eine

Bremsbewegung des Fahrzeugs repräsentiert, da das Fahrzeug beim Bremsen und Anfahren erhöhte Schadstoffemissionen erzeugt. Hierbei kann der

Schwellenwert beispielsweise als ein Bremsen festgelegt sein, das einer reduzierten Beschleunigung von -2,5m/s ² entspricht. Das Änderungssignal kann dann ausgegeben werden, wenn das Fahrzeug diesen Schwellenwert unterschreitet, also stärker bremst. So kann mittels Bremswerten eine geografische Position einer Verkehrsstelle ermittelt werden, an der stark gebremst wurde, das Änderungssignal kann in diesem Fall dazu beitragen, weiteres starkes Bremsen weiterer Fahrzeuge zu verhindern, beispielsweise durch ein Einstellen einer längeren Grünphase einer nahegelegenen

Ampelanlage, die Grund für ein Rückstauen an Fahrzeugen sein kann. Gerade bei starkem Bremsen können neben dem hohen Schadstoffausstoß auch Abriebe an den Reifen des Fahrzeugs die Umwelt zusätzlich belasten. Der Schwellenwert kann aber auch so festgelegt sein, dass bereits bei einem schwachen Bremsen das Änderungssignal ausgegeben wird, um beispielsweise während eines stockenden Verkehrs oder eines Staus, in dem ebenfalls erhöhte Schadstoffemissionen erzeugt werden, den Verkehr zu steuern. Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Einlesens auch ein

Verschmutzungssignal eingelesen werden, bei dem der Parameter der

Bewegung des Fahrzeugs eine Beschleunigungs- oder Verzögerungsbewegung des Fahrzeugs an einer Steigung repräsentiert. Häufiges Bremsen und Anfahren an Steigungen belastet die Umwelt besonders, weshalb im Bereich von

Steigungen eine möglichst ungehinderte Fahrt erstrebenswert ist. Ein starkes Beschleunigen kann ebenfalls eine stärkere Luftverschmutzung anzeigen.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Schritt des Ausgebens ausgeführt werden, wenn im Schritt des Einlesens zumindest eine Mehrzahl an

Verschmutzungssignalen eingelesen wurde, die innerhalb eines

Toleranzbereichs dieselbe Position umfassen. Eine Mehrzahl an

Verschmutzungssignalen kann Aufschluss darüber geben, dass viele Fahrzeuge in die Umweltgefährdung involviert sind. Je mehr Fahrzeuge das sind, desto notwendiger ist ein Ändern der Verkehrssituation. Eine Mehrzahl an

Verschmutzungssignalen einzulesen kann weiterhin dazu dienen, ein

Verschmutzungssignal erst zu verifizieren, bevor ein Änderungssignal ausgegeben wird. Vorteilhafterweise kann im Schritt des Ausgebens ein Änderungssignal ausgegeben werden, das dazu ausgebildet ist, um einen Parameter einer als eine Signalanlage und/oder einer als ein Verkehrsleitsystem ausgeformten Infrastruktureinrichtung zu ändern. Durch beispielsweise längere Grünphasen einer Ampel in einem betroffenen Bereich kann eine Umweltverschmutzung dadurch verhindert werden, dass in diesem Bereich weniger gebremst werden muss. In Bereichen, in denen eine zu hohe Beschleunigung eingelesen wurde, können Verkehrsleitsysteme beispielsweise eine niedrigere

Höchstgeschwindigkeitsbegrenzung anzeigen. Um Verschmutzungsstellen geografisch einordnen zu können und übersichtlicher erkennbar zu machen, kann das Verfahren einen Schritt des Erzeugens umfassen, in dem unter Verwendung des zumindest einen

Verschmutzungssignals ein Kartensignal erzeugt wird, das dazu ausgebildet ist, um den Parameter der Bewegung und/oder die Position in einer Karte

anzuzeigen und/oder zu speichern, wobei der Schritt des Erzeugens

ansprechend auf den Schritt des Einlesens ausgeführt werden kann. Von Vorteil ist ferner auch eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, bei dem im Schritt des Erzeugens der Parameter der Bewegung und/oder die Position in einer eine gesamte Gebietskörperschaft abbildende Karte angezeigt und/oder gespeichert wird. Eine solche Gebietskörperschaft kann ein größerer Ort, eine politische Gemeinde, Stadt oder dergleichen sein, sodass durch den hier vorgestellten Ansatz die Überwachung eines größeren

zusammenhängenden Gebietes möglich wird. Dies ermöglicht die Überwachung bzw. Ermittlung von Effekten, die durch Änderungen in

Verkehrsführungsmaßnahmen wie die Einrichtung von weiteren Parkbuchten in bestimmten Straßenzügen entstehen können.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in

entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante des Ansatzes in Form einer Vorrichtung kann die dem Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.

Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine

Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine

magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte

Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch die Vorrichtung eine Steuerung eines Änderungssignals. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise auf

Sensorsignale wie ein Verschmutzungssignal zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie eine Einleseeinrichtung und eine Ausgabeeinrichtung.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend

beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Steuern eines Verkehrs zum Reduzieren einer Luftverschmutzung gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Verkehrs zum Reduzieren einer Luftverschmutzung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erstellen einer

Verschmutzungskarte zum Identifizieren zumindest einer Verschmutzungsstelle mit einem Verfahren zum Steuern eines Verkehrs zum Reduzieren einer Luftverschmutzung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 eine Visualisierung von Verschmutzungssignalen in einer Karte gemäß einem Ausführungsbeispiel;

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren

dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche

Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 100 zum Steuern eines

Verkehrs zum Reduzieren einer Luftverschmutzung gemäß einem

Ausführungsbeispiel.

Die Vorrichtung 100 weist eine Einleseeinrichtung 120 und eine

Ausgabeeinrichtung 125 auf. Die Einleseeinrichtung 120 ist dazu ausgebildet, um zumindest ein Verschmutzungssignal 130 einzulesen, das zumindest einen Parameter einer Bewegung 132 eines Fahrzeugs 133 in einer vorbestimmten Beziehung zu einem Schwellenwert und eine geografische Position 135 des Fahrzeugs 133 repräsentiert. Die Ausgabeeinrichtung 125 ist dazu ausgebildet, um ein Änderungssignal 140 unter Verwendung des Verschmutzungssignals 130 auszugeben, wobei das Änderungssignal 140 dazu ausgebildet ist, um zumindest einen Parameter zumindest einer Infrastruktureinrichtung 142 in einer Umgebung der Position 135 zu ändern, um den Verkehr zu steuern.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Einleseeinrichtung 120 dazu ausgebildet, um ein Verschmutzungssignal 130 einzulesen, bei dem der

Parameter der Bewegung 132 des Fahrzeugs 133 eine Bremsbewegung 145 des Fahrzeugs 133 repräsentiert. Das Verschmutzungssignal 130 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel von einer Verschmutzungsvorrichtung 150 des Fahrzeugsl33 ausgegeben. Die Bremsbewegung 145 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel von einem Beschleunigungssensor 152 des Fahrzeugs 115 sensiert und für die Verschmutzungsvorrichtung 150 bereitgestellt. Die

Bremsbewegung 145 wird von einem Fahrer 155 des Fahrzeugs 115 bewirkt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das Änderungssignal 140 ausgegeben, weil das eingelesene Verschmutzungssignal 130 anzeigt, dass ein

Schwellenwert von -2,5m/s ² unterschritten wurde. Gemäß diesem

Ausführungsbeispiel wird das Änderungssignal 140 an eine als eine

Lichtsignalanlage ausgeformte Infrastruktureinrichtung 142 ausgegeben, wodurch die Lichtsignalanlage von einer Rotphase zu einer Grünphase gesteuert wird. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Ausgabeeinrichtung 125 dazu ausgebildet, um ein Änderungssignal 140 ausgegeben, das dazu ausgebildet ist, um einen Parameter einer als ein Verkehrsleitsystem

ausgeformten Infrastruktureinrichtung 142 zu ändern.

Alternativ kann die Einleseeinrichtung 120 auch dazu ausgebildet sein, um ein Verschmutzungssignal 130 einzulesen, bei dem der Parameter der Bewegung 132 des Fahrzeugs 133 eine Beschleunigungs- oder Verzögerungsbewegung des Fahrzeugs 133 an einer Steigung repräsentiert.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Ausgabeeinrichtung 125 dazu ausgebildet, um das Änderungssignal 140 auszugeben, wenn zumindest eine Mehrzahl an Verschmutzungssignalen 130 eingelesen wurde, die innerhalb eines Toleranzbereichs dieselbe Position 135 umfassen.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Ausgabeeinrichtung 125 oder eine weitere Einrichtung der Vorrichtung 100 dazu ausgebildet, um unter Verwendung des zumindest einen Verschmutzungssignals 130 ein Kartensignal zu erzeugen, das dazu ausgebildet ist, um den Parameter der Bewegung 132 und/oder die Position 135 in einer Karte anzuzeigen und/oder zu speichern, nachdem das Verschmutzungssignal 130 eingelesen wurde. Eine solche Karte ist in Fig. 4 dargestellt. Die beschriebene Vorrichtung 100 kann auch als eine Vorrichtung zur Prädiktion von lokalen kritischen Konzentrationen von Fahrzeugemissionen zum

Verstetigen eines Straßenverkehrs bezeichnet werden. Bremsen und Anfahren sind wesentliche Fahrbetriebszustände, in denen sehr hohe Emissionen erzeugt werden. Eine Verstetigung der Verkehrsströme, d. h. eine Minimierung der Bremsvorgänge führt deshalb unmittelbar zu einer Reduzierung von fahrzeugbedingten Luftschadstoffen. Mittels einer„Brems- Hotspot- Karte" in Form der Karte ist beispielsweise eine Verkehrsleitzentrale mittels der Vorrichtung 100 direkt in der Lage die Verstetigung der

Verkehrsströme z. B. über Phasenänderungen von Infrastruktureinrichtungen 142 wie Signalanlagen oder Verkehrsleitsysteme zu steuern. Auch

Beschleunigungswerte der Fahrzeuge 133 an Steigungen geben Indikationen über die Emissionsmenge. Die Fahrzeugbewegungsdaten sind in kurzen Zyklen aktualisierbar, weshalb sie sich gut eignen eine Bewertung über eine gesamte

Stadtfläche und nicht nur punktuell durchzuführen. Denn bei Umleitung von Verkehrsströmen entstehen neue Gefahrenpunkte und Orte erhöhter oder kritischer Emissionen. Das Fahrzeug 133 dient hierbei als„indirekter Sensor". Weitere mögliche Maßnahmen sind ein Verringern der Fahrgeschwindigkeit entweder durch die Verkehrsleitzentrale oder direkt durch

Geschwindigkeitsempfehlungen über mit Fahrerassistenzsystemen vernetzte Fahrzeuge 133 durch die Vorrichtung 100. Weitere Maßnahmen können ein Verkürzen oder Verlängern von Steuerphasen der Signalanlagen sein. Es ist auch eine direkte Rückkopplung über aktuelle Fahrzeugbewegungsdaten möglich. Damit wäre sofort eine Änderung der Maßnahmen ersichtlich. So kann z. B. eine Anzahl der starken Bremsungen an einem Ort innerhalb von Stunden als Indikator genutzt werden, ob die verkehrstechnischen Maßnahmen zu einer Verbesserung führen. Weiterhin können Rettungsdienste eine Optimierung der Einsatzsteuerung durch die Kenntnis von„unfallträchtigen" Orten betreiben.

Hierbei zählt z. B. eine Stationierung von Einsatzfahrzeugen wie Krankenwagen und/oder Notärzten bei Kenntnis der Orte häufiger starker Bremsungen.

Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Steuern eines Verkehrs zum Reduzieren einer Luftverschmutzung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Verfahren 200 handeln, das von der in Fig 1 beschriebene Vorrichtung 100 ausführbar ist.

In einem Schritt 205 des Einlesens wird zumindest ein Verschmutzungssignal eingelesen, das zumindest einen Parameter einer Bewegung eines Fahrzeugs in einer vorbestimmten Beziehung zu einem Schwellenwert und eine geografische Position des Fahrzeugs repräsentiert. In einem Schritt 210 des Ausgebens wird ein Änderungssignal unter Verwendung des Verschmutzungssignals

ausgegeben, wobei das Änderungssignal dazu ausgebildet ist, um zumindest einen Parameter zumindest einer Infrastruktureinrichtung in einer Umgebung der

Position zu ändern, um den Verkehr zu steuern.

Optional weist das Verfahren 200 einen Schritt 215 des Erzeugens auf, in dem unter Verwendung des zumindest einen Verschmutzungssignals ein Kartensignal erzeugt wird, das dazu ausgebildet ist, um den Parameter der Bewegung und/oder die Position in einer Karte anzuzeigen und/oder zu speichern, wobei der Schritt 215 des Erzeugens ansprechend auf den Schritt 205 des Einlesens ausgeführt wird.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Steuern eines Verkehrs zum Reduzieren einer Luftverschmutzung mit weiteren optionalen Schritten gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Dabei kann es sich bei dem Schritt 210 um den in Fig. 2 beschriebenen Schritt 210 des Verfahrens 200 handeln.

In einem Schritt 305 wird zumindest eine aktuelle Bremssituation mit z. B.

Bremsungen stärker -2,5m/s ² aus Fahrzeugbewegungsdaten von der in Fig. 1 beschriebenen Verschmutzungsvorrichtung ermittelt. In einem Schritt 310 wird von der Verschmutzungsvorrichtung eine„Brems-Hotspot-Karte" erstellt und beispielsweise visualisiert. Orte mit erhöhter Bremsaktivität, Stärke, Anzahl, werden im Schritt 205 an die in Fig. 1 beschriebene Vorrichtung der

Verkehrsleitzentrale oder eines Providers für Fahrzeug-Push-Dienste für

Fahrerassistenzsysteme bereitgestellt und die„Brems-Hotspot-Karte" wird in einem Schritt 320 regelmäßig aktualisiert. Im Schritt 210 veranlassen Maßnahmen an den Brems- Hotspots z. B. eine Reduzierung der

Fahrgeschwindigkeit, z. B. über die Vorrichtung der Verkehrsleitzentrale.

Durch die Generierung einer solchen Bremshotspotkarte ist die Stadt oder eine andere Instanz zur optimalen Verkehrsflussregelung unmittelbar in der Lage das gesamte Stadt- oder Ortsgebiet zu erfassen, für die der Verkehrsfluss optimiert werden soll. Bisher werden nur Spotmessungen an wenigen lokalen Stellen durchgeführt.

Ferner können auch von einer solchen Instanz bzw. Stadt umgesetzte

Maßnahmen (z. B. Änderung der Verkehrsführung) unmittelbar in ihrer Wirkung bewertetet werden und dies auch in einem räumlich größeren Gebiet. Dagegen sind heute lediglich eine verzögerte Rückmeldung und lokale Einzelmessungen möglich, ohne synergetische Effekte nutzen zu können.

Die Schritte 325 und 330 zeigen weitere mögliche Maßnahmen beispielsweise der Verkehrsleitzentrale. In dem Schritt 325 wird eine Bewertung der

Veränderung der lokalen Bremshotspots hinsichtlich Verbesserung oder Verschlechterung vorgenommen, auf Grundlage dieser Bewertung kann der Schritt 210 ausgeführt oder angepasst werden. In dem Schritt 330 werden erkannte Informationen, z. B., dass an einer Position aufgrund eines

Kindergartens häufig gebremst wird, z. B. für Baustellenmanagement oder Schulwegeplanung genutzt.

Fig. 4 eine Visualisierung von Verschmutzungssignalen 130 in einer Karte 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um eine Mehrzahl von dem in Fig. 1 beschriebenen Verschmutzungssignal 130 handeln.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um eine

geografische Karte 400 der Stadt Stuttgart, in der beispielshaft eine Mehrzahl d Verschmutzungssignale 130 über einen Zeitraum von zwei Tagen angezeigt sind. Die Verschmutzungssignale 130 können gemäß diesem

Ausführungsbeispiel auch als Bewegungsdaten, gefiltert nach stärkeren Bremsvorgängen mit einer Position, bezeichnet werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.