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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Es sind bereits Fahrerassistenzsysteme bekannt,
die den Fahrer eines Fahrzeugs bei dem Einhalten einer gewählten Fahrspur
unterstützen.
Das Fahrerassistenzsystem umfasst dazu Assistenzfunktionen wie LDW
(Lane Departure Warning) und LKS (Lane Keeping Support). Die Assistenzfunktion
LDW warnt den Fahrer vor einem Verlassen der Fahrspur durch Erzeugung
von optischen und/oder akustischen und/oder haptischen Signalen.
Die Assistenzfunktion LKS greift aktiv in Bordsysteme des Fahrzeugs,
wie beispielsweise in das Lenksystem, das Bremssystem oder das ESP-System
ein, um ein von der Fahrspur abweichendes Fahrzeug in der Fahrspur
zu halten. Das Fahrerassistenzsystem umfasst dazu ein insbesondere
mindestens einen Videosensor umfassendes Sensorsystem für die Erfassung
von Fahrspurmarkierungen oder dergleichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrerassistenzsystem
der gattungsgemäßen Art dahingehend
zu verbessern, dass auch das Fahren mit Gespannen erleichtert und
sicherer gestaltet wird. Unter Gespann im Sinne dieser Erfindung
ist ein Zugfahrzeug mit mindestens einem Anhänger zu verstehen. Beispielsweise
ein PKW oder ein NKW mit einem Anhänger. Oder auch ein Sattelschlepper,
der aus einer Zugmaschine mit einem Auflieger besteht. Besonders
vorteilhaft eignet sich die Erfindung für ein Gespann mit einem breiten
oder langen Anhänger, da
bei diesen ein besonders großes
Risiko besteht, dass der Anhänger
die Fahrspur verlässt,
den Randstreifen berührt
und dabei mit einem Hindernis kollidiert.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Die
Erfindung ermöglicht
eine Verbesserung der Fahrsicherheit von Gespannen. Die Verbesserung
wird dadurch erreicht, dass der Fahrer eines Gespanns zumindest
durch ein Warnsignal gewarnt wird, wenn das Risiko besteht, dass
das Gespann, insbesondere aber der Anhänger des Gespanns, die Fahrspur
verlässt.
Dies wird dadurch ermöglicht, dass
das Fahrerassistenzsystem des Zugfahrzeugs Betriebsparameter des
Gespanns, wie insbesondere die Abmessungen und/oder die Lenkeigenschaften des
Anhängers,
berücksichtigt
und durch Vergleich dieser Betriebsparameter mit dem Verlauf der
Fahrspur und/oder auf und/oder neben der Fahrspur detektierten Objekten
potentielle Gefahrstellen erfasst. In einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung kommt eine an das Gespann angepasste LKS-Assistenzfunktion
zum Einsatz. Diese ermittelt beispielsweise eine Trajektorie, auf
der das Gespann eine Fahrspur ungefährdet befahren kann. Soweit
erforderlich greift dabei die LKS-Funktion nicht nur in das Lenksystem
des ziehenden Zugfahrzeugs ein, um das Gespann in der Spur zu halten.
Falls beispielsweise die Kollision mit einem Hindernis droht, insbesondere
mit einem sich im Gegenverkehr nähernden Zugfahrzeug,
kann die Fahrt des Gespanns auch zeitweilig verlangsamt oder notfalls
bis zum Stillstand des Gespanns abgebremst werden, bis die Gefahr vorüber ist.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den
Unteransprüchen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei
zeigt:
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1 in
schematischer Darstellung eine Aufsicht auf einen Verkehrsraum;
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2 in
schematischer Darstellung eine weitere Aufsicht auf einen Verkehrsraum;
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3 ein
Ablaufdiagramm;
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4 ein
Ablaufdiagramm;
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5 ein
Blockschaltbild eines Fahrerassistenzsystems;
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6 ein
Blockdiagramm eines Gespanns.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Ausführungsformen
der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die Zeichnung
näher erläutert. Zunächst werden
beispielhaft einige problematische Verkehrssituationen aufgezeigt,
die bei Fahrt mit einem Gespann auftreten können. 1 zeigt
dazu, in einer schematischen Darstellung, eine Aufsicht auf einen
Verkehrsraum 1 mit einer Fahrspur 2. Die Fahrspur 2 ist
von Fahrspurmarkierungen 2.1 und 2.2 begrenzt.
Auf der Fahrspur 2 bewegt sich ein aus einem Zugfahrzeug 3 und
einem überbreiten
Anhänger 3.1 bestehendes
Gespann in Richtung des Pfeils 4. Bei Beibehaltung dieser
Fahrtrichtung ist damit zu rechnen, dass der Anhänger 3.1 des Gespanns
in dem Bereich um den Punkt P1 die Fahrbahnbegrenzung 2.1 überfährt und
somit von der Fahrspur 2 abkommt. Je nach der Verkehrssituation in
dem an die Fahrspur 2 angrenzenden Bereich des Verkehrsraums 1 besteht
dann das Risiko einer Kollision mit einem Hindernis und/oder einer
Beschädigung
des Anhängers 3.1.
Auch 2 zeigt, in einer schematischen Darstellung, eine
Aufsicht auf einen Verkehrsraum 1 mit einer Fahrspur 2.
Die Fahrspur 2 ist von Fahrspurmarkierungen 2.1 und 2.2 begrenzt. Auf
der Fahrspur 2 bewegt sich ein aus einem Zugfahrzeug 3 und
einem überlangen
Anhänger 3.1 bestehendes
Gespann in Richtung des Pfeils 4. Bei Beibehaltung dieser
Fahrtrichtung ist damit zu rechnen, dass der Anhänger 3.1 des Gespanns
in dem Bereich um den Punkt P1 die Fahrbahnbegrenzung 2.1 überfährt und
somit von der Fahrspur 2 abkommt. Je nach der Verkehrssituation
in dem an die Fahrspur 2 angrenzenden Bereich des Verkehrsraums 1 besteht dann
das Risiko einer Kollision mit einem Hindernis und/oder einer Beschädigung des
Anhängers 3.1. Weiterhin
besteht die Möglichkeit,
dass das Heck des Anhängers 3.1 in
Richtung des Pfeils 5 über
die Fahrspurmarkierung 2.2 hinausschwenkt. Dabei besteht das
Risiko einer Kollision mit einem im Gegenverkehr in Richtung des
Pfeils 7 fahrenden Zugfahrzeugs 6. Mit Hilfe der
Erfindung gelingt es nun, derartige Situationen zu entschärfen und
dadurch die Verkehrssicherheit zu verbessern. Die Erfindung geht
von einem mit einem Fahrerassistenzsystem 50 (5) ausgestatteten
Zugfahrzeug 3 aus. Das in 5 schematisch
in Form eines Blockschaltbildes dargestellte Fahrerassistenzsystem 50 umfasst
mindestens einen Videosensor 51 auf CCD- oder CMOS-Basis.
Der Videosensor 51 ist mit einer Auswerteeinrichtung 52 verbunden.
Die Auswerteeinrichtung 52 ist mit dem Bordsystem 53 des
Zugfahrzeugs 3 verbunden. Das Fahrerassistenzsystem 50 ermöglicht die Erfassung
der Fahrspur 2, insbesondere anhand der die Fahrspur 2 begrenzenden
Fahrspurmarkierungen 2.1 und 2.2. Weiterhin ermöglicht das
Fahrerassistenzsystem 50 die Lagebestimmung des eigenen Zugfahrzeugs 3 in
Bezug auf die Fahrspur 2. Schließlich ermöglicht das Fahrerassistenzsystem 50 auch die
Erfassung von Objekten in dem Umfeld des Zugfahrzeugs 3,
insbesondere auch von im Gegenverkehr nahenden Zugfahrzeugen 6.
In an sich bekannter Weise kann, von dem Fahrerassistenzsystem 50, in
Kenntnis des Verlaufs der Fahrspur 2 und der Lage des eigenen
Zugfahrzeugs 3 in Bezug auf die Fahrspur 2, eine
ideale Trajektorie bestimmt werden, die das Zugfahrzeug 3 auf
der Fahrspur 2 führt.
Erfindungsgemäß werden
nun, für
die sichere Fahrt des Gespanns 3, 3.1, bei der
Berechnung der Trajektorie, auch die Eigenschaften des Anhängers 3.1 berücksichtigt.
Als wichtige Eigenschaften kommen insbesondere die Höhe, Breite
und Spurbreite, die Länge des
Anhängers 3.1,
der Abstand der Achse von der Anhängerkupplung in Betracht. Weiterhin
können konstruktionsbedingte
Lenkeigenschaften des Anhängers 3.1 berücksichtigt
werden, die beispielsweise den Schwenkbereich des Anhängers 3.1 beeinflussen.
Die genannten Eigenschaften des Anhängers können parametrierbar sein und,
je nach Situation, dem Fahrerassistenzsystem 50 bei Gespannfahrt,
beispielsweise über
ein Bedienfeld, mitgeteilt werden. In einer besonders vorteilhaften
Ausführungsvariante
der Erfindung sind die genannten charakteristischen Eigenschaften
des Anhängers 3.1 in einer
Speichereinrichtung des Anhängers 3.1 gespeichert
und werden beim Ankuppeln des Anhängers 3.1 an das Zugfahrzeug 3 automatisch
zu diesem übertragen.
Sofern bei Fahrt des Gespanns 3, 3.1 das Fahrerassistenzsystem 50 eines
der beispielhaft in den 1 und 2 dargestellten
Risiken erkennt, kann von der Assistenzfunktion LDW des Fahrerassistenzsystems 50 eine
entsprechende optische und/oder akustische und/oder haptische Warnung
erzeugt werden, die den Fahrer des Zugfahrzeugs 3 auf das
Risiko aufmerksam macht. In einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung
der Erfindung kann zusätzlich
die Assistenzfunktion LKS des Fahrerassistenzsystems 50 zum
Einsatz kommen. So kann beispielsweise ein Eingriff in das Lenksystem
des Zugfahrzeugs 3 erfolgen, um eine weniger riskante Trajektorie
zu befahren, die das Gespann 3, 3.1 auf der Fahrspur 2 hält. Sofern,
wie in 2 dargestellt ist, mit einem Ausschwenken des
Anhängers 3.1 zu rechnen
ist, kann durch einen Eingriff in das Bremssystem und/oder den Antriebsstrang
des Zugfahrzeugs 3, die Geschwindigkeit des Gespanns, notfalls bis
zum Stillstand, reduziert werden, um eine Kollision mit einem Fahrzeug 6 des
Gegenverkehrs zu verhindern.
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Anhand
des in 3 dargestellten Blockdiagramms wird im Folgenden
der Ablauf der Fahrspurerkennung und der Ermittlung der sich aus
dem Fahrspurverlauf und der Art des Gespanns ergebenden Trajektorie
beschrieben. In Schritt 30 werden, mit Hilfe des Videosensors 51 des
Fahrerassistenzsystems 50, die Fahrspurmarkierungen 2.1 und 2.2 erfasst und
daraus der Verlauf der Fahrspur 2 ermittelt. In Schritt 31 wird
die Position des Zugfahrzeugs 3 in Bezug auf die Fahrspur 2 erfasst.
Dabei werden insbesondere die Krümmung
der Fahrspur 2, die Breite der Fahrspur, der Abstand des
Fahrzugs 3 zu den Rändern
der Fahrspur 2 (Fahrspurmarkierungen 2.1, 2.2),
der bisherige Verlauf der Fahrspur 2 und, soweit möglich, auch
der künftige
Verlauf der Fahrspur 2, berücksichtigt. In Schritt 32 wird
die optimale Trajektorie des Zugfahrzeugs 3, bzw. des Gespanns 3, 3.1 ermittelt.
Dabei werden insbesondere die Länge
des Zugfahrzeugs 3 bzw. des Gespanns 3, 3.1,
die Achsabstände
von Zugfahrzeug 3 und Anhänger 3.1, die Deichselposition,
die Länge
und Breite und Höhe
des Anhängers 3.1,
sowie weitere Betriebsparameter des Zugfahrzeugs 3 und
des Anhängers 3.1,
wie insbesondere Lenkwinkel und Gierrate, berücksichtigt. Die Daten des Anhängers 3.1 können dabei
dem Fahrerassistenzsystem 50 als Parameter, beispielsweise durch
manuelle Eingabe über
ein Bedienfeld, übermittelt
werden. Sofern der Anhänger 3.1 über eine Speichereinrichtung 60 (6)
verfügt,
in der seine charakteristischen Parameter permanent gespeichert
sind, können
diese Parameter vorteilhaft auch beim Ankuppeln des Anhängers 3.1 an
das Zugfahrzeug 3 automatisch an das Fahrerassistenzsystem 50 übergeben
werden. Die Daten können
dabei über eine
Leitung 61 zwischen dem Anhänger 3.1 und dem Zugfahrzeug 3 übertragen
werden. Vorteilhaft können
die Daten aber auch über
eine drahtlose Verbindung 62 (6), insbesondere
eine Funkverbindung übertragen
werden. Das Zugfahrzeug 3 umfasst dazu eine entsprechende
Empfangseinrichtung 52. Durch Vergleich der Trajektorie
mit dem prognostizierten Verlauf der Fahrspur 2 können potentielle
Risikobereiche, siehe beispielsweise die Punkte P1, P2, P3 in den 1 und 2,
erfasst werden.
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Anhand
des in 4 dargestellten Ablaufdiagramms wird im Folgenden
eine Warnstrategie erläutert,
die von der Assistenzfunktion LDW des Fahrerassistenzsystems 50 wahrgenommen
wird. Im Schritt 40 nähert
sich das Gespann 3, 3.1 einem Risikobereich, beispielsweise
einem der Punkte P1, P2, P3 von 1 und 2.
In Schritt 41 wird geprüft,
ob der Anhänger 3.1 die
Fahrspurmarkierung 2.1 überschreitet
(Punkt P1 in 1, Punkt P2 in 2).
Ist das nicht der Fall, dann wird über den Schritt 41b zu
dem Schritt 45 verzweigt. In diesem Zustand erzeugt die
LDW Assistenzfunktion keine Warnung, da kein Risiko besteht. Wenn
in dem Schritt 41 festgestellt wird, dass der Anhänger 3.1 eine
Fahrspurmarkierung 2.1, 2.2 überschreitet, erfolgt, im Rahmen
einer ersten Variante, über
den Schritt 41a eine Verzweigung zu dem Schritt 42.
In dem Schritt 42 wird festgestellt, dass das Heck des Anhängers 3.1 über die
Fahrspurmarkierung 2.2 schwenkt (2, Pfeil 5,
Punkt P3). Es besteht somit das Risiko, dass der Anhänger 3.1 bei
Weiterfahrt des Gespanns 3, 3.1 zumindest teilweise
in eine benachbarte Fahrspur hineinragt. In diesem Fall erfolgt ein Übergang
zu dem Schritt 44, in dem die LDW Assistenzfunktion des
Fahrerassistenzsystems 50 eine Warnung in Form eines optischen
und/oder akustischen und/oder haptischen Signals veranlasst. Im Rahmen
einer zweiten Variante erfolgt über
den Schritt 41c eine Verzweigung zu dem Schritt 43.
In dem Schritt 43 wird festgestellt, dass Räder des
Anhängers 3.1 voraussichtlich
die Fahrspur verlassen werden (zum Beispiel Punkt P1 in 1 oder
Punkt P2 in 2), wenn das Gespann 3, 3.1 keine
Richtungsänderung
vornimmt. In diesem Fall erfolgt wiederum ein Übergang zu dem Schritt 43,
in dem die LDW Assistenzfunktion des Fahrerassistenzsystems 50 eine
Warnung in Form eines optischen und/oder akustischen und/oder haptischen
Signals veranlasst. Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, kann, zur weiteren Erhöhung der
Verkehrssicherheit, in einem Schritt 46 auch eine LKS Assistenzfunktion
des Fahrerassistenzsystems 50 aktiviert werden. Diese Assistenzfunktion
sorgt dann, beispielsweise durch Eingriff in das Lenksystem des Zugfahrzeugs 3.1,
dafür,
dass das Gespann eine risikoärmere
Trajektorie befährt.
Weiterhin kann das Fahrerassistenzsystem 50, durch Eingriff
in das Bremssystem des Zugfahrzeugs 3.1, das Gespann auch
notfalls bis zum Stillstand abbremsen, wenn dies die Verkehrssituation
erfordert. Beispielsweise kann dies zweckmäßig sein, wenn Gegenverkehr naht
und der Anhänger
des Gespanns bei Weiterfahrt des Gespanns in die Gegenfahrbahn geraten
könnte. Nach
Passieren des Gegenverkehrs könnte
das Gespann dann seine Fahrt ungehindert fortsetzen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Fahrerassistenzsystem 50 mit
einem bordeigenen Navigationssystem 54 (5)
verbunden sein und so auf dessen Datenbasis zugreifen. Da diese
Datenbasis Informationen über
Art und Zustand der Verkehrswege, Brückenbauten, Tunnels und dergleichen
umfasst, kann das Fahrerassistenzsystem 50, in Kenntnis
der Daten des Gespanns 3, 3.1, prüfen, ob
ein Befahren der geplanten Route mit dem Gespann überhaupt
möglich
ist. Beispielsweise kann geprüft
werden, ob die Durchfahrtshöhe
einer auf der Route liegenden Brücke
ein Durchfahren eines mit einem hohen Aufbau versehenen Anhängers 3.1 zulässt oder
nicht. Falls ein Passieren der Brücke nicht möglich ist, kann die LDW Assistenzfunktion eine
entsprechende Warnung erzeugen. Falls weiterhin anhand der Navigationsdaten
erkennbar ist, dass auf der geplanten Route, beispielsweise aufgrund enger
Kurven, ein starkes Ausholen des Gespanns oder ein Schwenken des
Anhängers
zu erwarten ist, kann vorteilhaft ebenfalls eine Warnung ausgegeben werden.
Vorteilhaft kann das Fahrerassistenzsystem 50 dann, in
Verbindung mit dem Navigationssystem 54, eine besser geeignete
Ausweichroute vorschlagen.
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Abgesehen
von dem Einsatz bei herkömmlichen
Gespannen mit einem PKW oder einem NKW als Zugfahrzeug 3 und
einem von diesem gezogenen Anhänger 3.1,
kann die Erfindung vorteilhaft auch bei Sonderfahrzeugen, wie beispielsweise
Schwerlasttransportern, eingesetzt werden. Derartige Fahrzeuge verfügen, in
der Regel, über
eine Mehrzahl von individuell lenkbaren Achsen. Die Erfindung ermöglicht nun
eine weitgehende Automatisierung der Steuerung eines solchen Sonderfahrzeugs,
die heute noch meist manuell und unter Sichtkontrolle von Begleitpersonal
durchgeführt
wird.