Einführung in VS-PLUS

Inhaltsverzeichnis

 

Einführung

Mit verkehrsabhängigen, standardisierten und parametrisierten Steuerungsprogrammen werden zwei Ziele verfolgt: Zum einen will man verkehrstechnisch gesehen eine optimale und plausible Verkehrsabwicklung erzielen. Optimal heisst hierbei geringe Verlustzeiten, um die Wartezeiten für alle Verkehrsteilnehmer zu minimieren. Damit wird gleichzeitig ein Minimum an Umweltbelastung erreicht. Plausibel bedeutet, einen für alle Verkehrsteilnehmer verständlichen Ablauf zu erzeugen. Im Wesentlichen soll ein Verkehrsteilnehmer innerhalb einer vertretbaren Zeit berücksichtigt werden, und er soll nicht unnötig und ohne sichtbaren Grund warten müssen.

Zum anderen will man den Betrieb einer Lichtsignalanlage mit möglichst geringem Aufwand bewältigen. In Städten mit einer Vielzahl von Ampeln ist es besonders bei verkehrsabhängigen Steuerungen aus Kosten und Zeitgründen nicht vertretbar, dass die Anlagen mit individueller Planung und Programmierung projektiert werden. Bei standardisierten Steuerungen kennt der Betreiber den Ablauf einer Anlage aufgrund weniger Parametertabellen. Der Aufbau der Parametertabellen ist für alle Anlagen gleich. Änderungen können ohne Programmierkenntnisse durch Veränderung von Parametern erledigt werden. 

Das im Folgenden beschriebene Standardsteuerungsprogramm enthält die im vorangegangenen beschriebenen Grundsätze. VS-PLUS ist so konzipiert, dass der Bearbeiter alle zurzeit üblichen Steuerungsarten ausführen kann. Es kann sowohl für vollverkehrsabhängige Anlagen, als auch für Teilverkehrsabhängige eingesetzt werden. Die gesamte Verkehrsabhängigkeit wird mit Parametern definiert. Dadurch kann der ganze Steuerungsablauf jederzeit beeinflusst werden. Mit der entsprechenden Software können diese Änderungen sehr einfach vor Ort, am Knotenpunkt, durchgeführt werden.

Rahmensignale dienen als Koordinationsinstrument. Sie sind Leitsignale für das Einschalten von Verkehrsströmen bzw. den zugeordneten Signalen. Bei vollverkehrsabhängigen Steuerungen läuft der Rahmen für jeden Verkehrsstrom über die gesamte Umlaufzeit. Eine Teilung in Anforderungs- und Verlängerungsbereich entfällt.

Um während des Ablaufes ein Bild zu ergänzen, besteht die Möglichkeit, nicht angemeldete Verkehrsströme zusätzlich einzuschalten. Sie erhalten aber nur dann Grün, wenn sie in das gewünschte Bild passen.

Begriffe

Damit die folgende Beschreibung der verkehrsabhängigen Steuerung verständlich wird, müssen ein paar Begriffe zusätzlich zu den üblicherweise verwendeten definiert werden.

  • Begriff "Verkehrsstrom"
  • Begriff "Rahmensignal"
  • Begriff "Rahmensignalplan"

Begriff "Verkehrsstrom"

Der Verkehrsstrom ist in der Verkehrstechnik ein gebräuchlicher Begriff, es ist aber zu beachten das VS-PLUS diesen Begriff eigenständig definiert.

Im Gegensatz zu den herkömmlichen Techniken wird in VS-PLUS zwischen der neuen verkehrstechnischen Einheit, dem Verkehrsstrom, und der ihm zugeteilten Anzeigeelemente unterschieden. Der Begriff Anzeigeelement steht dabei als Oberbegriff über alle möglichen Arten von Anzeigen, welche bei Steuergeräten mit einem Ein-/Ausbefehl gesteuert werden können. Typischerweise entspricht ein Anzeigeelement einer Signalgruppe. 

Sämtliche verkehrstechnisch relevanten Beschreibungen und Definitionen erfolgen in der Einheit Verkehrsstrom. Regeltechnisch gesprochen ist der Verkehrsstrom ein Regelkreis mit eigenen Messgliedern (Detektoren) und Stellgliedern (Anzeigeelementen wie z.B. den Signalgruppen) sowie Leitsignalen (Rahmensignal).

Ein Verkehrsstrom ist in der Regel ein fahrzeugabhängiger Verkehrsfluss, der im Allgemeinen über eigene Detektoren verfügt und immer auf mindestens ein Anzeigeelement wirken muss.

Dabei ist es möglich, dass einem Verkehrsstrom mehrere Anzeigeelemente oder umgekehrt zwei verschiedenen Verkehrsströmen dasselbe Anzeigeelement zugeteilt werden. Im ersten Fall kann es eine Beziehung des Individualverkehrs mit zwei Ampelstaffeln oder mit Warnblinkern sein. Im zweiten Fall kann dies ein Bus sein, welcher sich auf dem Fahrstreifen des Individualverkehrs bewegt.

Ein Verkehrsstrom kann auch eine funktionale Bedeutung haben, z.B. wenn ein Verkehrsstrom STAU definiert wird (mit Zuordnung zu einer Stauschleife), der einen Kfz-Verkehrsstrom bei Anmeldung überlagert.

Mit dieser Verkehrsstromtechnik ist es möglich, dass ein Signal aufgrund verschiedener Ereignisse unterschiedlich gesteuert werden kann.

Regelkreis

Begriff "Rahmensignal"

Im Gegensatz zu den bekannten Signalzeiten wird jetzt das Rahmensignal verwendet. Ein Rahmensignal wird nicht mehr wie bei Signalzeiten als Schaltbefehl für eine Signalgruppe interpretiert, sondern gilt, wie oben kurz erwähnt, als Leitsignal für die verkehrsabhängige Steuerung eines Verkehrsstroms. Das Rahmensignal wird je Verkehrsstrom definiert. Damit kann jede verkehrstechnische Einheit direkt beeinflusst, also regeltechnisch geführt werden.

Das Rahmensignal selbst ist unterteilt in einen Anforderungsbereich und einen Verlängerungsbereich. Im Anforderungsbereich werden Anforderungen behandelt und zu Einschaltbefehlen geführt, während im Verlängerungsbereich ein Verkehrsstrom Grün haben muss und nur noch verlängert werden darf. Im Standardfall ist jedoch ein Einschalten nicht mehr erlaubt.

Der Rahmensignal-Zeiger definiert einen Zeitpunkt im Umlauf, zu dem der nächstfolgend zu bearbeitende Verkehrsstrom (gemäss Hauptreihe im BPR) für die Bildzusammenstellung zu berücksichtigen ist.

Die Summe aller Rahmensignale aller Verkehrsströme ergibt den so genannten Rahmensignalplan. 

Begriff "Rahmensignalplan"

Der Rahmensignalplan ergibt sich aus der Summe der Rahmensignale. So wie in der konventionellen Technik die Signalzeiten der Signalgruppen einen Signalzeitenplan bilden, so bilden die Rahmensignale der Verkehrsströme einen Rahmensignalplan. Wesentlich ist, dass die Summe der Rahmensignale der Summe aller Verkehrsströme und nicht der Summe aller Signalgruppen entspricht.

In der Regel werden die Rahmensignale auf Basis der Signalzeiten der Festzeitsteuerung geplant. Mit der Abgrenzung des Rahmensignals in einen Anforderungs- und Verlängerungsbereich wird vermieden, dass eine dem jeweiligen Verkehrsstrom zugeordnete Signalgruppe die Grünzeit nicht ausserhalb des Rahmens schaltet.

Mit der Konstruktion eines Rahmensignalplanes wird das Steuerungsprinzip festgelegt. Es kann eine Steuerung mit konsequenter Koordination im herkömmlichen Sinne oder eine Koordination mit passiver und aktiver Grünbandverbreiterung oder sogar eine vollverkehrsabhängige Steuerung bestimmt werden.

Rahmensignalplan

Werden zu jeder Zeit alle Rahmensignale freigegeben, so entsteht eine vollverkehrsabhängige Steuerung. Es ergeben sich also je nach Konstruktion des Rahmenplanes vollverkehrsabhängige Steuerungen oder feste Koordinationen oder Mischformen wie die verkehrabhängig koordinierte Teilverkehrsabhängigkeit.
Rahmensignalpläne

Das Prinzip von VS-PLUS

VS-PLUS ist modular aufgebaut. Zyklisch, das heisst mindestens einmal je Sekunde, werden die folgenden Stufen durchlaufen:

  • Detektorauswertung 
  • Verkehrsstromauswertung
  • Bildzusammenstellung
  • Schalten
  • Interface

Als erstes müssen in der Detektorauswertung die anstehenden Detektorinformationen verarbeitet werden. Aufgrund dieser wird anschliessend in der Verkehrsstromauswertung verkehrsstromweise geprüft, ob bei Rot der entsprechende Verkehrsstrom anzumelden ist, oder bei Grün die Verlängerungsbedingungen erfüllt sind. Für diese Entscheide steht eine Reihe von einstellbaren Parametern zur Verfügung, für die Detektorauswertung sind es die Detektorparameter und für die Verkehrsstromauswertung sind es die Verkehrsstromparameter.

Eine Detektoranforderung hat erst dann eine Verkehrsstromanmeldung zur Folge, wenn das Rahmensignal des betreffenden Verkehrsstroms ansteht, oder die Verkehrsstromwartezeit die maximale Wartezeit erreicht. Die Verkehrsstromwartezeit ist die Zeitdauer seit der ersten Detektoranforderung. Die maximale Wartezeit kann in den Verkehrsstromparametern für jeden Verkehrsstrom definiert werden. Bei der Verlängerung ist neben einer sinnvollen Erfassung des Verkehrsaufkommens über Schleifen die Dimensionierung der Gründauer von Wichtigkeit.

Die Ergebnisse werden in Zustandswerten und Attributen je Verkehrsstrom hinterlegt. So wird für jeden angemeldeten Verkehrsstrom ein so genannter Prioritätswert errechnet.

Die Zustandswerte bilden die Informationsgrundlage für den Kern der Steuerung, die Bildzusammenstellung. Die Bildzusammenstellung bestimmt so genannte Hauptströme mit deren angemeldeten Nebenströmen.

Das Ergebnis der Bildzusammenstellung ist das neu anzusteuernde Bild, das Wunschbild. In diesem Wunschbild sind alle Verkehrsströme, welche als nächstes Grün erhalten sollen und nicht feindlich zueinander sind, in absteigender Priorität aufgereiht.

Im Abschnitt Schalten wird das Wunschbild abgearbeitet. Das heisst, verkehrsstromweise werden die Ein- und Ausbefehle erteilt. Wurden bis dahin nur die angemeldeten Verkehrsströme behandelt, so können nun noch unangemeldete, nicht feindliche Verkehrsströme dazu geschaltet werden. Als Folge davon erhalten alle, zu dem Wunschbild feindlichen, Verkehrsströme einen Ausbefehl. Das Schalten findet zu einem bestimmten Zeitpunkt statt.

Erst am Schluss, wenn fest steht welche Verkehrsströme einzuschalten sind, werden die Ein- und Ausbefehle der Verkehrsströme im VS-PLUS-Interface in Ein- und Ausbefehle an die zugeordneten Anzeigeelemente umgewandelt. Bei diesem Schritt berechnet VS-PLUS aufgrund der Zwischenzeitenmatrix sowie einer Versatzende- und Versatzbeginnmatrix den Phasenwechsel.

Am Ende des VS-PLUS-Interfaces erteilt VS-PLUS dem Betriebssystem des Steuergerätes die Ein- und Ausbefehle an die zugeordneten Signale der Anzeigeelemente.

Dieser in Kurzform beschriebene Ablauf kann sekündlich stattfinden. Es versteht sich, dass die Steuerungslogik so aufgebaut ist, dass sich die sekündlichen Entscheidungen nicht dauernd widersprechen und dadurch einen unkontrollierten Verkehrsablauf erzeugen.

 

 

 

 

Im nächsten Abschnitt folgt eine vertiefte Beschreibung der Hauptfunktionen.

Arbeitsweise der Bildzusammenstellung

Nach der Übersicht über den Aufbau von VS-PLUS folgt nun eine genauere Beschreibung der Bildzusammenstellung. 

Wie erwähnt, ist die Bildzusammenstellung der zentrale Teil der Steuerung. Die anderen Logikteile sind entweder Zulieferer oder Ausführende der Bildzusammenstellung.

Prioritätsklassen

Die Prioritätsstruktur von VS-PLUS kennt zum einen drei Prioritätsklassen. Die Verkehrsströme müssen einer dieser Prioritätsklassen zugeordnet werden. Die Zuteilung der Verkehrsströme zu den drei "vertikalen" Prioritätsklassen, ist fest. Sie wird mit der Definition der Steuerung festgelegt. In der Regel befindet sich der Individualverkehr in der Prioritätsklasse 1 und der öffentliche Verkehr in der Prioritätsklasse 2. Die Prioritätsklasse 3 ist für Sonderfälle wie Feuerwehr-, Polizei- oder Sanitätseingriffe gedacht.

Prioritätsstufen

Zudem kennt VS-PLUS zwei Prioritätsstufen. Die "horizontale" Einteilung in die beiden Prioritätsstufen 1 und 2 ist nicht fest. Die Prioritätsstufen können dynamisch verändert werden. Das heisst, die angemeldeten Verkehrsströme werden zunächst in Stufe 1 behandelt. Sie können beim Erreichen einer maximalen Wartezeit, bezogen auf die Verkehrsstromwartezeit, in die Prioritätsstufe 2 verschoben werden.

Prioritätselemente

Aus der Priorisierungsstruktur Prioritätsklassen 1 bis 3 sowie den Prioritätsstufen 1 und 2 entsteht eine Struktur von sechs Prioritätselementen.

In der Regel hat das Prioritätselement Nr. 4 die höchste und das Prioritätselement Nr. 1 die kleinste Priorität.

Diese Prioritätsfolge entspricht einer standardmässigen Anwendung. Sie ist jedoch nicht fest, sondern kann durch die Definition der Abarbeitungsreihenfolge verändert werden.

Wesentlich ist, dass die Prioritätsstufe 1 abhängig vom Rahmensignal ist, während die Prioritätsstufe 2 unabhängig vom Rahmensignal ist. Das heisst, dass ein Verkehrsstrom auch ausserhalb seines Rahmensignals berücksichtigt werden kann.

Prioritätsgrade

Vor allem beim öffentlichen Verkehr lassen sich damit unterschiedliche Prioritätsgrade realisieren. Im ersten Fall hat sich das öffentliche Verkehrsmittel einer Koordination unterzuordnen. In der Prioritätsstufe 2 kann es unabhängig von der Koordination bevorzugt werden.

Abarbeitung

VS-PLUS bearbeitet nun zyklisch alle angemeldeten Verkehrsströme. Diese werden zuerst den sechs Prioritätselementen zugeordnet, indem sie zu-nächst den Prioritätsklassen und dann in Abhängigkeit der Verkehrsstromwartezeit den Prioritätsstufen zugeteilt werden.

Sind die Verkehrsströme den Prioritätselementen zugeteilt, so kann der eigentliche Algorithmus der Bildzusammenstellung beginnen. Als erstes wird für jedes Prioritätselement ein Hauptstrom bestimmt und ins so genannte Wunschbild eingetragen. 

Zyklische Abläufe entsprechen den gewohnten Steuerungsweisen, den Steuerungen mit leistungsoptimierten Signalzeitenplänen. Mit zyklischen Abläufen können Verlustzeiten minimiert werden, wodurch der Verkehrsablauf leistungsoptimal gestaltet wird. Im Weiteren zeigt die Erfahrung, dass im Gegensatz zu azyklischen Abläufen, zyklische von den Verkehrsteilnehmern besser angenommen werden. Aus diesen beiden Gründen geschieht die Festlegung der Hauptströme aufgrund einer Hauptreihenfolge, welche zyklisch abgefragt wird und je Prioritätsklasse bestimmbar ist.

Stehen die Hauptströme für jedes Prioritätselement fest, so werden nun noch gemäss einer Nebenreihenfolge so genannte Nebenströme hinzu gewählt. Jeder Hauptstrom hat seine eigene Nebenreihenfolge für angemeldete Verkehrsströme.

Für ausgewählte Rahmensignalpläne kann als weitere Option die Bestimmung der Nebenströme aufgrund der Hauptreihenfolge erfolgen. Bei dieser Option werden dann sämtliche zu einem Hauptstrom freundlichen Verkehrsströme als Nebenströme in Betracht gezogen. Diese Steuerungsweise ist vor allem in verkehrsschwachen Zeiten sinnvoll, wenn Wiederholungen und grössere Verlustzeiten infolge nicht optimaler Zwischenzeiten eine geringere Rolle spielen. 

Eingriffsarten

Die vorangehende Beschreibung spricht von der Bestimmung angemeldeter Verkehrsströme, welche ins Wunschbild einzutragen sind. Dabei wird davon ausgegangen, dass nur Verkehrsströme ins Wunschbild kommen, welche nach dem Entscheidungsdurchgang Grün erhalten können. Dies bedeutet bei jeder Prüfung eine Kontrolle derjenigen Verkehrsströme, welche bereits Grün haben.

Welche Kriterien müssen also erfüllt sein, damit ein Verkehrsstrom Grün erhalten darf, respektive die feindlichen Verkehrsströme auf Rot gesetzt werden können? Die Beantwortung dieser Frage ist abhängig von der Eingriffsart, mit welcher ein Verkehrsstrom ins laufende Bild eingreifen darf. Sie legt fest, nach welcher Gründauer ein feindlicher Verkehrsstrom auf Rot gesetzt werden darf. Die Eingriffsart ist dynamisch. Mit zunehmender Verkehrsstromwartezeit kann die Eingriffsart verändert werden.

Die schwächste Eingriffsart berücksichtigt den Bereich zwischen Grünbefehl und Grünbeginn sowie die grösstmögliche Gründauer. Diese Eingriffsart gilt für den Normalablauf ohne Eingriffe aus höherer Priorität. Die stärkste und extremste Eingriffsart respektiert lediglich die minimale Grünzeit 1 (tg,min1). Grünbefehle werden sogar wieder zurückgenommen. Diese Eingriffsart wird nur in Ausnahmefällen eingesetzt.

Darf nun ein gewünschter Verkehrsstrom alle feindlichen Verkehrsströme unter Einhaltung seiner Eingriffsart auf Rot setzen, so wird er ins Wunschbild eingetragen. Andernfalls wird die Prüfung im nächsten Arbeitstakt wiederholt.

Die Eingriffsarten werden dynamisch bestimmt durch Vergleichen der Verkehrsstromwartezeit mit den Kontrollzeiten, die je Verkehrsstrom definierbar sind.

Auf diese Weise wird sekündlich ein neues Wunschbild geprüft und am Ende des Arbeitstaktes geschalten. Dabei können zur Ergänzung des neuen Bildes nicht störende Verkehrsströme, welche nicht angemeldet sind und für die kein Erlaubnisbereich vorliegt, zugeschaltet werden.

Versorgung von VS-PLUS

An verschiedenen Stellen dieser Beschreibung werden Parameter zur Beeinflussung des Verkehrsablaufes und damit zur Definition der Steuerung erwähnt. Es ist nicht möglich an dieser Stelle alle Parameter aufzulisten. Eine Übersicht soll jedoch einen Anhaltspunkt über die vorhandenen Möglichkeiten geben. Neben den verkehrstechnischen Parametern gibt es tabellarische Festlegungen zur Beeinflussung des Prozessablaufes sowie zur Definition der gegebenen Aussenanlage. Dabei stehen die verkehrstechnischen Parameter im Vordergrund. Der Betreiber hat neben den Rahmensignalplänen im wesentlichen drei Gruppen von Tabellen zur Verfügung, welche den verkehrstechnischen Ablauf nahezu vollständig definieren:

  • VS-PLUS Parameterformulare
  • Detektorparameter
  • Verkehrsstromparameter
  • Bildzusammenstellung Rangabhängig
  • Bildzusammenstellung Verkehrsstromabhängig

Neben den verkehrstechnisch relevanten Daten, zu denen auch die Rahmensignalpläne zählen, dienen die so genannten Interface-Parameter gerätespezifischen Zuordnungen.

Die erste Tabelle enthält Detektorparameter. Mit diesen wird das Anforderungs- und Verlängerungsverhalten der Detektoren festgelegt. Nur mit einer richtigen Verkehrserfassung kann ein plausibler Ablauf gewährleistet werden. Ziel dabei ist die Wartezeit für alle Verkehrsteilnehmer und damit auch die Umweltbelastung zu minimieren. Im Wesentlichen heisst dies, dass kein unnötiges Grün vergeben werden darf. Einerseits soll kein Grün ohne Verkehr eingeleitet und andererseits keine Grünzeit ohne Verkehr verlängert werden.

Die zweite Tabelle enthält Verkehrsstromparameter. Mit diesen wird das Anmelde- und Verlängerungsverhalten des Verkehrsstroms festgelegt. Verkehrsstromparameter sind die erwähnten Kontroll- und maximalen Wartezeiten sowie die maximalen Grünzeiten. Zusätzlich gibt es Kennungen, welche das Verhalten bei Rot ohne Verkehr respektive bei Grün ohne Verkehr festlegen.

Die dritte Tabelle enthält Bildparameter, welche sich in rangabhängige und verkehrsstromabhängige Bildparameter aufteilen. Die rangabhängigen Bildparameter sind die wichtigsten und unbedingt erforderlich. Sie definieren den Verkehrsablauf. Die Aufstellung der Haupt- und Nebenreihenfolge erfordert Erfahrung. Bei vollverkehrsabhängigen Steuerungen wird allein durch diese Listen die Phasenfolge definiert.

Technische Voraussetzungen

VS-PLUS ist eine Steuerungslogik, welche auf einer Basissoftware eines Steuergerätes aufbaut. Vorausgesetzt wird, dass diese Basissoftware alle Sicherheitsansprüche an eine Lichtsignalanlage abdeckt. Gemeint ist, dass die Basissoftware des Steuergerätes die Mindestzeiten (Mindestgrün, Mindestrot) und die Zwischenzeiten überwacht. Das Steuergerät führt die Schaltbefehle an die Lampenausgänge aus und hält die vorgegebenen Signalfolgen ein. 

Im Weiteren enthält VS-PLUS keine Messwertaufbereitung. Die Messwerte werden ebenfalls vom Steuergerät erfasst und zur Verfügung gestellt.

Die Schnittstelle von VS-PLUS zum Steuergerät wird im Teil Interface-Parameter definiert. Der Aufbau beziehungsweise der geplante Aufbau des Steuergeräts bezüglich Ausgangsnummern der Signalgruppen bzw. Eingangsnummern der Detektoren muss bekannt sein.

Zusammenfassend heisst dies, dass ein Steuergerät alle technischen Voraussetzungen für einen autonomen Betrieb erfüllen muss. Die notwendige Rechnerleistung sowie der notwendige Speicherplatz für Parametertabellen muss gewährleistet werden. Als zweites müssen Parameter auf einfache Weise änderbar sein. Am besten ist dies mit einem Zusatzgerät, einem tragbaren Personal Computer, möglich.

Die VS-PLUS-Steuerung

Das im Folgenden beschriebene Standardsteuerungsprogramm enthält die im vorangehenden Kapitel beschriebenen Grundsätze. VS-PLUS ist so konzipiert, dass der Bearbeiter alle zurzeit üblichen Steuerungsarten ausführen kann. Es kann sowohl für vollverkehrsabhängige Anlagen, als auch für teilverkehrsabhängige Anlagen eingesetzt werden. Die gesamte Verkehrsabhängigkeit wird mit Parametern definiert. Dadurch kann der gesamte Steuerungsablauf jederzeit beeinflusst werden. Mit der entsprechenden Software können diese Änderungen sehr einfach vor Ort am Knotenpunkt durchgeführt werden.

Rahmensignale dienen als Koordinationsinstrument. Sie sind Leitsignale für das Einschalten von Verkehrsströmen bzw. den zugeordneten Signalen. Bei vollverkehrsabhängigen Steuerungen läuft der Rahmen für jeden Verkehrsstrom über die gesamte Umlaufzeit. Eine Teilung in Anforderungs- und Verlängerungsbereich entfällt.

Um während des Ablaufes ein Bild zu ergänzen, besteht die Möglichkeit, nicht angemeldete Verkehrsströme dazu zu schalten. Sie erhalten aber nur Grün, wenn sie in das gewünschte Bild passen.

Zusammenfassend heisst dies, dass zwischen vier abgestuften Steuerungsarten unterschieden werden kann.

Die folgende Beschreibung baut auf der allgemeinen Übersicht auf und vertieft die für die verkehrstechnische Einstellung einer Anlage notwendigen Funktionen und Parameterwerte. Sämtliche vorhandenen Parameterwerte sind in einem separaten Teil, der "Beschreibung der Parameterwerte", beschrieben.

Steuerungsarten

Vier Steuerungsarten können unterschieden werden.

• Steuerungsart I: signalgruppenweise vollverkehrsabhängig
• Steuerungsart II: phasenweise vollverkehrsabhängig
• Steuerungsart III: verkehrsabhängig koordiniert mit fester Umlaufzeit
(verkehrsabhängige Steuerung von Kleinsystemen
in einem Steuergerät mit bis zu 3 Knoten)
• Steuerungsart IV: Festzeitsteuerung

Steuerungskonzept

Die Standardlogik ist in fünf Hauptabschnitte unterteilt:

  • Detektorauswertung
  • Verkehrsstromauswertung
  • Bildzusammenstellung
  • Schalten
  • Interface

Diese Einteilung dient einer klaren Gliederung der Logik in Teilaufgaben, welche sequentiell bearbeitet werden.

Als erstes müssen in der Detektorauswertung die anstehenden Detektorinformationen verarbeitet werden. Aufgrund dieser wird anschliessend in der Verkehrsstromauswertung verkehrsstromweise geprüft, ob bei Rot der entsprechende Verkehrsstrom anzumelden ist, oder bei Grün die Verlängerungsbedingungen erfüllt sind. Für diese Entscheide steht eine Reihe von einstellbaren Parametern zur Verfügung, für die Detektorauswertung sind es die Detektorparameter und für die Verkehrsstromauswertung sind es die Verkehrsstromparameter.

Eine Detektoranforderung hat erst dann eine Verkehrsstromanmeldung zur Folge, wenn das Rahmensignal des betreffenden Verkehrsstroms ansteht, oder die Verkehrsstromwartezeit die maximale Wartezeit erreicht. Die Verkehrsstromwartezeit ist die Zeitdauer seit erster Detektoranforderung. Die maximale Wartezeit kann in den Verkehrsstromparametern für jeden Verkehrsstrom definiert werden. Bei der Verlängerung ist neben einer sinnvollen Erfassung des Verkehrsaufkommens über Schleifen die Dimensionierung der Gründauer von Wichtigkeit.

Die Ergebnisse werden in Zustandswerten und Attributen je Verkehrsstrom hinterlegt. So wird für jeden angemeldeten Verkehrsstrom ein so genannter Prioritätswert errechnet.

Die Zustandswerte bilden die Informationsgrundlage für den Kern der Steuerung, die Bildzusammenstellung. Die Bildzusammenstellung bestimmt so genannte Hauptströme mit deren angemeldeten Nebenströmen.

Das Ergebnis der Bildzusammenstellung ist das neu anzusteuernde Bild, das Wunschbild. In diesem Wunschbild sind alle Verkehrsströme, welche als nächstes Grün erhalten sollen und nicht feindlich zueinander sind, in absteigender Priorität aufgereiht.

Im Abschnitt Schalten wird das Wunschbild abgearbeitet. Das heisst, verkehrsstromweise werden die Ein- und Ausbefehle erteilt. Wurden bis dahin nur die angemeldeten Verkehrsströme behandelt, so können nun noch unangemeldete, nicht feindliche Verkehrsströme dazu geschaltet werden. Als Folge davon erhalten alle, zu dem Wunschbild feindlichen, Verkehrsströme einen Ausbefehl. Das Schalten findet zu einem bestimmten Zeitpunkt statt.

Erst am Schluss, wenn feststeht, welche Verkehrsströme einzuschalten sind, werden die Ein- und Ausbefehle der Verkehrsströme im VS-PLUS-Interface in Ein- und Ausbefehle an die zugeordneten Anzeigeelemente umgewandelt. Bei diesem Schritt berechnet VS-PLUS aufgrund der Zwischenzeitenmatrix, sowie einer Versatzende- und Versatzbeginnmatrix, den Phasenwechsel.

Am Ende des VS-PLUS-Interfaces erteilt VS-PLUS dem Betriebssystem des Steuergerätes die Ein- und Ausbefehle an die den Anzeigeelementen zugeordneten Signale.

Dieser in Kurzform beschriebene Ablauf kann sekündlich stattfinden. Es versteht sich, dass die Steuerungslogik so aufgebaut ist, dass sich die sekündlichen Entscheide nicht dauernd widersprechen und dadurch einen unkontrollierten Verkehrsablauf erzeugen.

Die folgende Beschreibung vertieft die einzelnen Hauptabschnitte eines VS-PLUS Ablaufes:

  • Auswertung
  • Bildzusammenstellung
  • Schalten des Verkehrsstroms
  • Besonderes

Detektorauswertung

Die Detektorauswertung bearbeitet alle Detektoreingänge. Für jeden Detektor wird ein Zeitzähler verwaltet, welcher die so genannte Detektorwartezeit (twdet) misst. Dieser Zeitzähler wird bei der ersten Anforderung gestartet und bei einer Abmeldung oder bei Grün gelöscht.

Verkehrsstromauswertung

Die Verkehrsstromauswertung bereitet alle Detektoren- und Verkehrsstrominformationen für die folgende Bildzusammenstellung vor. Für jeden Verkehrsstrom wird wiederum ein Zeitzähler, die so genannte Verkehrsstromwartezeit (twvs) verwaltet. Dieser Zeitzähler entspricht der Wartezeit des Verkehrsstroms seit der ersten Anforderung. Neben diesem Zeitzähler werden je Verkehrsstrom verschiedene Attribute verwaltet. Das wichtigste Attribut ist der Zustand des Verkehrsstroms.

Bildzusammenstellung

Die Bildzusammenstellung stellt aufgrund der vorbereiteten Informationen das Wunschbild zusammen. Sie arbeitet in einem Grundelement, dem so genannten Prioritätselement. Ein Prioritätselement entsteht durch eine Zuordnung der angemeldeten Verkehrsströme in Prioritätsklassen einerseits und in eine untere oder obere Prioritätsstufe andererseits. Die Bildzusammenstellung bearbeitet nur angemeldete Verkehrsströme.

Schalten

Im Schritt des Schaltens wird das neue Bild der Bildzusammenstellung mit Verkehrsströmen ergänzt, welche nicht angemeldet sind. Die nun im Wunschbild enthaltenen Verkehrsströme erteilen Ein- und Ausbefehle an das Interface.

Interface

Das Interface ordnet den Verkehrsströmen die entsprechenden Anzeigeelemente zu und erteilt diesen die Ein- oder Ausbefehle. VS-PLUS berechnet dann sekündlich, aufgrund der Zwischen- und Versatzzeiten, den aktuellen Phasenübergang. Zudem werden Spezialitäten wie Blinker gesteuert. Erst am Schluss des Interfaces erhalten die Signalgruppen die Schaltbefehle, welche anschliessend vom Steuergerät umgesetzt werden.

Beschreibung der Hauptabschnitte

In der folgenden Beschreibung werden die Begriffe Programm und Logik wie folgt verwendet:

•

Programm:

Ein Programm definiert einen verkehrstechnischen Ablauf. Dieser wird mit einem Rahmensignalplan und einem dazugehörenden Parametersatz bestimmt.

•

Logik:

Unter Logik versteht man die eigentliche Software der Standardsteuerung.

Auswertung

Es ist offensichtlich, dass die Ausgestaltung der Verkehrserfassungsmittel sowie deren Lage Voraussetzung für einen optimalen verkehrsabhängigen Ablauf sind. Mit falsch angeordneten Verkehrserfassungsmitteln kann man auch eine noch so ausgefeilte Steuerungslogik nicht optimal steuern. Die Standardsteuerung berücksichtigt eine Standardanordnung, welche aufgrund von Erfahrungen festgelegt worden ist:

Diese Standardanordnungen sind nicht Voraussetzung für die Anwendung der Standardsteuerung. Andere Anordnungen können ohne weiteres auch angewandt werden. Allerdings sind dann insbesondere Verlängerungskriterien nicht immer exakt einstellbar.

Anmeldung auf Detektor

Die Standardsteuerung geht davon aus, dass der Detektorauswerter den effektiven Zustand einer Schleife (belegt oder nicht belegt) dem Steuergerät liefert. Die Unterscheidung der Funktionsarten

  • Impulsdetektor
  • Belegungsdetektor

erfolgt in der Logik.

Massgebend für diese Festlegung ist der Vergleichswert Belegungszeit. Ist der Vergleichswert 0, so erfolgt die Auswertung auf Impuls, im anderen Fall auf Belegung.

Jedem Detektor wird eine Detektorwartezeit zugeordnet.

Impulsdetektor

Die Detektorwartezeit wird bei einer aufsteigenden Flanke gestartet.

Vor allem bei Impulsdetektoren besteht die Gefahr, dass falsch befahrene Detektoren eine Anforderung auslösen. Beispielsweise überfahren Fahrzeuge bei einem Spurwechsel oder einem Überholmanöver einen Detektor und warten dann nicht an der entsprechenden Haltelinie.

Um diese Fehlanmeldungen zu vermeiden, kann der Parameter (Vergleichswert) Haltezeit eingesetzt werden. Wird die Nettozeitlücke eines Detektors grösser als der Parameter Haltezeit, so wird die Detektorwartezeit wieder gelöscht und angehalten. Der Detektor kann keine Anmeldung des Verkehrsstroms auslösen. Ist der Parameter Haltezeit unendlich gross (grösstmöglicher Wert), so wird die Wartezeit nicht zurückgesetzt.

Belegungsdetektor

Die Belegungsdauer eines Detektors muss grösser sein als der Vergleichswert Belegungszeit, bevor die Detektorwartezeit gestartet wird. Ist nach dem Start der Detektorwartezeit die Schleife nicht mehr belegt, so wird die Detektorwartezeit wieder gelöscht.

Es ist bekannt, dass Fahrzeuge während der Gelbzeit und oft auch noch bei Rot die Haltelinie überqueren. Die Standardlogik ermöglicht mit dem Parameter (Vergleichswert) Rücksetzzeit die Einschränkung von Fehlanforderungen infolge Detektoranforderung kurz nach dem Grünende. Solange die Rotzeit kleiner als der Parameter Rücksetzzeit ist, werden die Detektoranforderungen zurückgesetzt. Die Funktion gilt sowohl für Impuls- als auch für Belegungsdetektoren.

Anmeldung des Verkehrsstroms

Jeder Detektor, welcher einem Verkehrsstrom zugeordnet ist, kann eine Anforderung des Verkehrsstroms bewirken. Dazu startet unabhängig vom Rahmen bei der Erstanforderung eine Verkehrsstromwartezeit. Diese kann auch durch die Grünkennung gestartet werden.

Um einen Verkehrsstrom anzumelden muss als erstes die Verzögerungszeit (Detektorwartezeit ist grösser als der Vergleichswert der Verzögerungszeit) erfüllt sein. Als zweites muss das Rahmensignal für Anmeldung des betreffenden Verkehrsstroms auf Grün sein (Verkehrsstrom erlaubt). Erst wenn beide Bedingungen erfüllt sind (Verkehrsstrom angefordert und Rahmensignal für die Anmeldung vorhanden), gilt ein Verkehrsstrom als angemeldet.

Wenn die Anforderung eines Verkehrsstroms aufgrund einer Detektoranforderung ausserhalb des Rahmens für Anforderung erfolgt, wird der Verkehrsstrom beim nächsten Rahmenbeginn angemeldet. 

Eine Anmeldung kann auch erfolgen wenn die maximale Wartezeit (einstellbar) eines Verkehrsstroms überschritten wird. (Verkehrssystem wird in die Prioritätsstufe 2 gesetzt).

Erst nach einer Anmeldung wird der Verkehrsstrom für die folgende Wunschbildzusammenstellung berücksichtigt.

Werden später die Detektorwartezeiten zurückgesetzt, so werden folglich auch die Verkehrsstromwartezeiten zurückgesetzt. Die Anmeldung des Verkehrsstroms ist annulliert. Somit kann der Vergleichswert Haltezeit eine Anmeldung eines Verkehrsstroms rückgängig machen, sofern nicht ein zweiter Detektor des entsprechenden Verkehrsstroms die Anmeldung aufrechterhält, beziehungsweise bereits auf die Anmeldung reagiert wurde.

Auswertung des Verkehrsstroms

In der Verkehrsstromauswertung wird pro Verkehrsstrom geprüft, ob bei Rot der entsprechende Verkehrsstrom anzumelden ist, oder bei Grün die Verlängerungsbedingungen erfüllt sind. Für diese Entscheide steht eine Reihe von einstellbaren Parametern zur Verfügung. Für die Detektorauswertung sind es die Detektorparameter und für die Verkehrsstromauswertung sind es die Verkehrsstromparameter.

Zustandswerte

Der Zustand eines Verkehrsstroms wird in den so genannten Zustandswerten zusammengefasst. Die möglichen Zustandswerte sind aus der Abbildung ersichtlich.

Die Zustände werden nach den folgenden Kriterien verwaltet.

  • Farbe der zugeordneten Signalgruppe
  • Anmeldung des Verkehrsstroms
  • Wartezeit und Kontrollzeit
  • Verlängerung
  • Gründauer

Auswertung im Rot

Ist im Rot die Verkehrsstromwartezeit grösser als 0 und sein Rahmensignal vorhanden oder die maximale Wartezeit erreicht, so wird der Verkehrsstrom ausgewertet. Das heisst der Verkehrsstrom ist angemeldet und die Weiterbearbeitung in der Bildzusammenstellung akzeptiert. Die Eingriffsart legt fest nach welcher Gründauer der feindlichen Verkehrsströme diese auf Rot gesetzt werden dürfen. Die Eingriffsart bezieht sich also auf die feindlichen Verkehrsströme. Die Eingriffsart ist dynamisch. Mit zunehmender Dauer der Verkehrsstromwartezeit kann die Eingriffsart verändert werden. Die Steuerung kennt fünf abgestufte Eingriffsarten. Übersteigen die Verkehrsstromwartezeiten die Kontrollzeiten, so wird die Eingriffsart erhöht.

Die Erhöhung der Eingriffsarten geschieht wie folgt:

Bei den Eingriffsarten wird unterschieden zwischen "in jedem Fall geschützt" und "verkehrsabhängig geschützt". Im zweiten Fall müssen also Informationen über Rahmensignal und Verkehr einbezogen werden. Eine Verlängerung bei Grünzeiten, die grösser als die minimale Grünzeit 2 (tg,min 2) sind, ist in jedem Fall vom Rahmensignal abhängig. Kleinere Grünzeiten sind unabhängig vom Rahmensignal.

Im Standardfall werden die Kontrollzeiten auf Unendlich gesetzt, das heisst, die Steuerung arbeitet mit der schwächsten Eingriffsart. Jede anstehende Grünzeit kann hierbei aufgrund der max. Grünzeit bzw. ihres Rahmensignals verlängert werden. Die Eingriffsarten werden im Zusammenhang mit ÖV-Priorisierung und Berücksichtigung von Sonderfahrzeugen wichtig.

Aufgrund des Vergleichswertes maximale Wartezeit (TWmax) wird bestimmt, in welche Prioritätsstufe der Verkehrsstrom eingeteilt wird. Erreicht die Wartezeit des Verkehrsstroms die maximale Wartezeit, so gelangt der Verkehrsstrom in die oberste Prioritätsstufe. Die Erteilung des Grünbefehles eines Verkehrsstroms in der unteren Prioritätsstufe ist abhängig vom Rahmensignal. In der oberen Prioritätsstufe werden Verkehrsströme unabhängig vom Rahmensignal angemeldet und auf Grün geschaltet.

Vor allem beim öffentlichen Verkehr lassen sich damit unterschiedliche Priorisierungsgrade erzielen. Im ersten Fall hat sich das öffentliche Verkehrsmittel einer Koordination unterzuordnen, in der oberen Prioritätsstufe kann es unabhängig von der Koordination bevorzugt werden. Ein Grünband kann damit unter Einhaltung einer maximalen Wartezeit bezüglich öffentlichen Verkehrs geschützt werden.

Mit einer Grünkennung kann jeder Verkehrsstrom angefordert werden, auch wenn kein Detektor eine Anforderung auslöst.

Auswertung im Grün

Im Grün werden die Zustandswerte aufgrund der Verlängerungsbedingungen festgelegt. Diese sind abhängig vom Verkehr, vom Rahmensignal sowie von den eingestellten Vergleichswerten in Bezug auf die mögliche Gründauer.

Zur Erfassung des Verkehrs können Nettozeitlücken einerseits und Belegungsgrade andererseits eingesetzt werden. Die Nettozeitlücke muss kleiner als der eingestellte Vergleichswert sein. Dazu werden alle Schleifen eines Verkehrsstroms abgefragt. In bestimmten Fällen ist es jedoch sinnvoll, diese nur während einer gewissen Grünzeit zu berücksichtigen. Die Aktivzeit gibt an, wie lange ein Detektor während der Grünzeit abzufragen ist. Sie wird insbesondere bei Schleifen an der Haltelinie eingesetzt.

Die Verlängerungskriterien können aufgrund der Zeitlücke des Belegungs-grades oder aufgrund einer Kombination beider Auswertungen definiert werden.

Ist die Zeitlücke der abfliessenden Fahrzeuge immer noch kleiner als der eingestellte Vergleichswert, der Belegungsgrad jedoch zu klein, so wird keine Verlängerung mehr gewährt.

Zu diesen, im Allgemeinen verwendeten, Verlängerungskriterien können in speziellen Fällen zusätzliche zur Kontrolle des Abflusses eingesetzt werden. Sind im Abflussbereich des Verkehrsstroms Staudetektoren vorhanden, wird nach einer Staumeldung das Grün eines zugeordneten Verkehrsstroms nach Mindestgrünzeit 1 (tg,min1) beendet. Das Kriterium Stau verwendet den geglätteten Belegungsgrad.

In manchen Fällen ist der Abfluss nicht mit speziellen Stauschleifen überwacht. Trotzdem ist eine weitere Verlängerung der Grünzeit bei stehendem Verkehr nicht erwünscht. Eine Flusskontrolle ist mit kurzen Schleifen an der Haltelinie durch die Abfrage von Belegungsdauer und Zeitlücke möglich.

Die Gründauer kann in fünf Stufen entsprechend den Eingriffsarten beschränkt werden. Das Maximum ist durch den Vergleichswert maximale Grünzeit 2 (tg,max 2) gegeben. Dieser Vergleichswert ergibt sich aus einer Berechnung der erforderlichen Gründauer in Abhängigkeit der Belastung des Verkehrsstroms.

Bildzusammenstellung

Die Bildzusammenstellung arbeitet wie erwähnt in ihrem kleinsten Element dem Prioritätselement (PE). Je nach Knoten und Steuerungsphilosophie kann mit einem (Minimum) oder mit bis zu sechs Prioritätselementen (Maximum) gearbeitet werden. Die Grundauslegung sieht folgendermassen aus:

Die Prioritätsklassen können folgende Bedeutung haben:

  • Prioritätsklasse 1: Normalablauf (MIV, Radfahrer und Fussgänger)
  • Prioritätsklasse 2: Höhere Priorität (Öffentlicher Verkehr)
  • Prioritätsklasse 3: Spezialeingriffe (Notfallrouten etc.)

Ein Verkehrsstrom darf als Hauptstrom nur in einer Prioritätsklasse vorkommen.

Die Einteilung in die untere und obere Prioritätsstufe hat den Zweck einer Überwachung der maximalen Wartezeiten. Ein Verkehrsstrom wird in die Prioritätsstufe 2 gesetzt, wenn seine Verkehrsstromwartezeit die maximale Wartezeit übersteigt.

Die Standardlogik ist so aufgebaut, dass die Abarbeitung der verschiedenen Prioritätselemente je nach Steuerungsphilosophie beeinflusst werden kann (Priorität und Abarbeitungsreihenfolge).

Auf Wunsch können mit den 3 Prioritätsklassen verschiedene Knoten gesteuert werden. Das heisst, mit der Zuteilung der Verkehrsströme in 3 Klassen ist es möglich, softwaremässig 3 unabhängige Knoten mit einer Logik zu steuern. Allerdings können dann keine weiteren Gliederungen in Prioritätsklassen erfolgen. Priorisierungen müssen dann mit den Prioritätsstufen gelöst werden.

Im ersten Schritt arbeitet die Bildzusammenstellung in einer bestimmten Reihenfolge jedes Prioritätselement ab. Dabei arbeitet ein Hauptzeiger die angemeldeten Verkehrsströme gemäss der Hauptreihenfolge ab. Er bleibt auf dem ersten angemeldeten Verkehrsstrom stehen, bis dieser Grün erhält. Im Grün entscheidet die Zeigerverzögerung über das Weiterschreiten des Zeigers. Der Hauptzeiger verweilt so lange auf einem Rang, bis entweder die Gründauer des Verkehrsstroms grösser ist als der Vergleichswert Zeigerverzögerung, oder sich der Verkehrsstrom nicht mehr verlängert (kein Verkehr mehr vorhanden).

Spätestens nach Erreichen des Vergleichswertes Zeigerverzögerung schreitet der Zeiger zum nächsten angemeldeten Verkehrsstrom weiter. Das Auswahlverfahren beginnt von neuem. Die Zeigerverzögerung kann auch als fester Zeitpunkt im Umlauf definiert werden. Mit dem Rahmensignal-Zeiger wird ein Zeitpunkt innerhalb eines Umlaufs definiert, ab dem der Zeiger weiterläuft.

Die durch die Hauptzeiger in jedem Element gewählten Hauptströme werden nun abgearbeitet. Wenn ein Hauptstrom die Eingriffsbedingungen erfüllt und er den grösseren Prioritätswert besitzt, wird er ins neue Wunschbild eingetragen.

Im zweiten Schritt werden zu den bereits bestimmten Hauptverkehrsströmen weitere Nebenströme gemäss Nebenreihenfolge dazu geschaltet.

Die Nebenreihenfolge ist rangabhängig. Das heisst, die Nebenströme beziehen sich auf den Rang der Hauptreihenfolge. Es gibt zwei verschiedene Arten von Nebenreihenfolgen.

  1. Nebenströme mit Anmeldung (NSmit):
  2. Verkehrsströme, welche nur bei einer Anmeldung berücksichtigt werden.
  3. Nebenströme ohne Anmeldung (NSohne):
  4. Verkehrsströme, welche auch ohne Anforderung und ohne Anstehen eines Rahmensignals für Anmeldung zum gewählten Hauptstrom berücksichtigt werden.

Verkehrsströme unter a) haben Vorrang gegenüber den Verkehrsströmen unter b).

Der aktuelle Rang des Hauptzeigers ist massgebend für die Bestimmung der Nebenreihenfolge. Solange der Hauptzeiger auf den betreffenden Verkehrsstrom des aktuellen Ranges zeigt, solange ist auch seine Nebenreihenfolge aktiv. Verkehrsströme mit Anmeldung können während der gesamten Dauer eingeschaltet werden. Die Verkehrsströme ohne Anmeldung hingegen werden nur bis zur Erteilung des Grünbefehles und zu Beginn des Grünes, bis zur Minimale Grünzeit 1, eingeschaltet. Aus dieser Beschreibung ist ersichtlich, dass mit diesem Auswahlverfahren Variationen zu einem Bilde während dem Grün eines bestimmenden Verkehrsstroms gesteuert werden können. Die Festlegung der Haupt- und Nebenreihenfolge ist somit massgeblich bestimmend für den verkehrsabhängig flexiblen Ablauf.

Die zeitliche Begrenzung der Variationen eines Bildes wird mit dem Vergleichswert Zeigerverzögerung gesteuert. Pendeleffekte können eingeschränkt werden. Wie erwähnt, bestimmt die Zeigerverzögerung wie lange der Hauptzeiger im Grün eines Verkehrsstroms stehen bleibt. Das Weiterschreiten des Zeigers bedeutet, dass eine andere Nebenreihenfolge massgebend wird. Das eingeschaltete Bild wird also nach Ablauf der Zeigerverzögerung festgehalten. Neue Grünbefehle sind nur noch im Rahmen der neu aktivierten Nebenreihenfolgen möglich. Die Zeigerverzögerung kann auch über den Zeiger „Rahmensignal" gesteuert werden. Hier erfolgt ein Weiterschreiten des Zeigers zu einem bestimmten Zeitpunkt im Umlauf. 

In verkehrsschwachen Zeiten ist unter Umständen eine im Voraus bestimmte Nebenreihenfolge zu einschränkend. Möglichst alle zu einem Hauptstrom freundlichen Verkehrsströme sollen zugelassen werden. In der Programmdefinition kann ein Parameter (Nebenreihe wie Hauptreihe") gesetzt werden, der für alle Ränge eine fest definierte Nebenreihe berücksichtigt. Diese Nebenreihe kann im Formular BPV (Bildparameter verkehrsstromabhängig) festgelegt werden. Die in BPR (Bildparameter rangabhängig) für jeden Rang definierte Nebenreihe wird dann inaktiv.

Schalten des Verkehrsstroms

Das Ergebnis der Bildzusammenstellung ist das Wunschbild, eine Liste von Verkehrsströmen, welche auf Grün und deren Feindliche auf Rot zu schalten sind. Im folgenden Modul Schalten werden nun die Schaltbefehle an die Verkehrsströme in Grün- oder Rotbefehle umgewandelt. Das Standard-verhalten von VS-PLUS ist dabei so, dass nur diejenigen Verkehrsströme auf Rot geschaltet werden, welche zu den neu auf Grün schaltenden Verkehrsströmen feindlich sind.

Bei der Bearbeitung der Schaltbefehle können zu jedem Verkehrsstrom sowohl Nebenströme ohne Anmeldung (NSohne) sowie obligatorische Nebenströme (NSobl) dazu geschaltet werden. Nebenströme ohne Anmeldung erhalten nur bedingt einen Einschaltbefehl, nämlich nur dann, wenn sie nicht feindlich zu einem bereits infolge Anmeldung eingeschalteten Verkehrsstrom sind. Obligatorische Nebenströme dagegen erhalten bedingungslos einen Grünbefehl. Deshalb müssen die obligatorischen Verkehrsströme höchstens die gleichen Feindlichkeiten aufweisen wie der massgebende Verkehrsstrom, welcher den obligatorischen einschaltet.

Nun gibt es häufig Verkehrsströme, welche Grün haben, jedoch durch das Standardverhalten von VS-PLUS nicht beeinflusst wurden. Eine Rotkennung gibt die Möglichkeit, Verkehrsströme auf Rot zu setzen, ohne dass diese gemäss Standardprinzip durch feindliche Verkehrsströme auf Rot gesetzt werden.

Der Wert der Rotkennung hat folgende Bedeutung:

0

Standardverhalten:

Der Verkehrsstrom bleibt auf Grün, bis er von einem Feindlichen auf Rot geschaltet wird.

1

Der Verkehrsstrom schaltet auf Rot, sobald kein Verkehr mehr vorhanden ist. Das Rahmensignal wird dabei nicht beachtet.

2

Der Verkehrsstrom schaltet am Rahmenende für Verlängerung auf Rot.

5

wie 2, jedoch muss zudem auch eine feindliche Anforderung anstehen.

3

Wenn kein Verkehr vorhanden ist, schaltet der Verkehrsstrom auf Rot sobald ein feindliches Rahmensignal ansteht. Dies ist unabhängig davon, ob der feindliche Verkehrsstrom angemeldet ist. 

6

wie 3, jedoch muss zum feindlichen Rahmen auch eine feindliche Anforderung anstehen.

4

Der Verkehrsstrom schaltet beim Erreichen der Maximalen Grünzeit 2 auf Rot, unabhängig davon, ob feindliche Verkehrsströme anstehen.

 

Besonderes

Ruhebild

Das Ruhebild definiert den Zustand der Anlage, wenn kein Verkehr mehr gemeldet ist. Es wird also erst aktiv, wenn kein Verkehrsstrom mehr angemeldet und kein Verlängerungsanspruch vorhanden ist. Durch eine Kennung in der Programmdefinition wird das Ruhebild gesteuert.

•

Wert 0:

Keine besonderen Bedingungen. Bei Nullverkehr, die Anlage bleibt im letzten Bild stehen.

•

Wert 1:

Das definierte Ruhebild ist aktiv. Das in VP (Verkehrsstromparameter) definierte Ruhebild ist aktiv.

•

Wert 2:

Bei Nullverkehr gilt alles Rot.

•

Wert 3:

Die Anlage arbeitet gemäss Rahmensignalplan. Das heisst, bei Beginn des Rahmensignals schalten die Verkehrsströme auf Grün und am Ende des Rahmensignals wieder auf Rot. (wechselndes Ruhebild)

Wiederholungskennung

Jeder Verkehrsstrom wird bei seinem Wechsel von Grün auf Rot aufgrund des Wertes der Wiederholungskennung gekennzeichnet. Diese so genannte Sekundärkennung wird gelöscht, wenn der Hauptzeiger des entsprechenden Prioritätselementes über den als Umlaufende definierten Rang geht. Die Rücksetzung der Wiederholungskennung kann auch zu einem festen Zeitpunkt im Umlauf erfolgen (in Programmdefinition).

Ist eine Wiederholungskennung gesetzt, so hat das in der Bearbeitung folgende Einflüsse:

  • der Verkehrsstrom kann nicht mehr als Hauptstrom gewählt werden,
  • der Verkehrsstrom kann sich nur bis zu einer reduzierten Grünzeit verlängern.

Mit diesem Vorgehen wird bezweckt, dass die Hauptreihenfolge zügig abgearbeitet wird. Mehrmalige Einschaltungen von Verkehrsströmen während einem Umlauf werden vermieden.

Synchronisation mit dem Rahmenplan (Koordination)

Verkehrsabhängige Koordination mit priorisiertem öffentlichem Verkehr ist mit Zielkonflikten verbunden. Vor allem dann, wenn Störungen infolge von Eingriffen aus höheren Prioritäten nicht durch Leistungsreserven ausgeglichen werden können.

Einerseits ist es möglich das Verkehrsströme ausgelassen werden, andererseits verlässt die Steuerung den koordinierten Rahmen. Deshalb ermöglicht die Steuerung die Wahl von drei Härtegraden in Bezug auf die Synchronisation der lokalen Regelung mit dem übergeordneten Rahmensignal. Der Unterschied der Koordinationsarten bezieht sich auf das Erteilen der Grünbefehle, nicht aber auf die Gründauer. Diese ist in jedem Fall vom Rahmensignal bzw. der Mindestgrünzeit 2 abhängig.

Die Koordinationsart kann je Verkehrsstrom festgelegt werden.

  • schwache Koordination
  • mittelstarke Koordination
  • starke Koordination

Schwache Koordination

In diesem Fall wird nur die Anmeldung des Verkehrsstroms mit dem Rahmensignal synchronisiert. Die Anmeldung eines Verkehrsstroms ist abhängig vom Rahmensignal. Der Grünbefehl kann jedoch auch ohne Rahmensignal erteilt werden. Dies bedeutet, dass der Grünbeginn des Haupt- oder des Nebenstromes, auch ausserhalb des Rahmensignals erfolgen kann.

Mit dieser Koordinationsart ist die Gefahr einer Störung des gewünschten Normalablaufes grösser. So können zum Beispiel Eingriffe aus höherer Priorität zu einem Nachschieben von Phasen führen. Diese können dann wiederum ein Grünband stören.

Andererseits ist die Wahrscheinlichkeit des "Auslassens" von Verkehrsströmen klein. 

Mittelstarke Koordination

In diesem Fall wird neben der Anmeldung auch der Grünbefehl der Hauptströme abhängig vom Rahmensignal. Das heisst, Hauptströme können nur gemäss Rahmensignalplan Grün erhalten. Nebenströme können auch ausserhalb des Rahmensignals Grün erhalten. Das kann auch umgekehrt definiert werden.

Mit dieser Koordinationsart ist die Gefahr einer Störung infolge von Eingriffen aus höherer Priorität kleiner. Die Wahrscheinlichkeit des "Auslassens" von Verkehrsströmen ist jedoch höher. 

Starke Koordination

In diesem Fall wird der Haupt- und Nebenstrom mit dem Rahmensignal synchronisiert. 

Mit dieser Koordinationsart ist die Gefahr einer Störung infolge von Eingriffen aus höherer Priorität klein. Die Wahrscheinlichkeit des "Auslassens" von Verkehrsströmen ist jedoch vor allem dann hoch, wenn die Rahmensignale der Verkehrsströme kurz sind. 

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