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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Steuerung und
Regelung des Verkehrsflusses, das insbesondere die Position von
Rettungsfahrzeugen bei der Steuerung und Regelung der berücksichtigt.
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Verfahren
zur Ermittlung und Regelung von Verkehrflüssen sind bekannt.
DE 199003909 offenbart
ein Verfahren zur dynamischen Gewinnung von relevanter Verkehrsinformation
einer Route eines ersten Fahrzeugs, welches einem selbstorganisierenden
Verkehrsinformations- und/oder -leitsystem angehört, dem
weitere Fahrzeuge angehören. Das Verfahren beinhaltet die
Schritte: Erstellen von Daten auf der Basis von fahrzeugeigenen
Sensoren und/oder anderen Informationsquellen im ersten Fahrzeug;
Aussenden von für das erste Fahrzeug oder andere Fahrzeuge
relevanten Daten; Empfangen der gesendeten Daten anderer Fahrzeuge;
Speichern von Daten, die aus empfangenen und/oder eigenen Daten
gewonnen wurden; Erstellen und Senden von Anfragen bezüglich
Daten, die möglicherweise andere Fahrzeuge bereitstellen
könnten; potentielles Weiterleiten von empfangenen Daten durch Wiederaussenden
dieser Daten in verarbeiteter oder nicht verarbeiteter Form.
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Weiter
beschreibt die
DE 10341189 ein
Kraftfahrzeugmodul zum Beeinflussen einer Lichtsignalanlage, mit
einer Steuereinrichtung zum Erzeugen eines Informationssignals für
eine Lichtsignalanlage, die auf der Fahrstrecke des mit dem Kraftfahrzeugmodul
ausgerüsteten Fahrzeugs liegt, und einem Sender zum Aussenden
des von der Steuereinrichtung erzeugten Informationssignals an die
Lichtsignalanlage.
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Aufgabe
der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen,
das bei Durchfahren von bzw. Vorbeifahren an Verkehrsinfrastruktureinheiten
die Geschwindigkeit eines Rettungsfahrzeug konstant gehalten werden
kann.
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Die
Aufgabe wir gelöst durch die Merkmale der Ansprüche
1 und 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in abhängigen
Ansprüchen angegeben.
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Eine
vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Steuerung und Regelung des Verkehrflusses von Rettungsfahrzeugen zeichnet
sich dadurch aus, dass eine Kommunikationsverbindung zwischen einem
Rettungsfahrzeug und einer Verkehrsinfrastruktureinheit bei Annährung des
Rettungsfahrzeuges an die Verkehrsinfrastruktureinheit aufgebaut
wird und in Abhängigkeit eines gegenwärtigen Schaltzustandes
der Verkehrsinfrastruktureinheit, dieser Schaltzustand der Verkehrsinfrastruktureinheit
durch die Kommunikationsverbindung in der Art verändert
wird, dass die gegenwärtige Geschwindigkeit des Rettungsfahrzeugs
mindestens konstant bleibt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verkehrsinfrastruktureinheit
in Form einer Ampel als Verkehrskontrollensystem ausgeführt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen werden die Verfahrensschritte:
Ermittlung des eigenen Ortes aus GPS Daten, Genaue Kartenaktualisierung,
Bestimmung der Fahrtrichtung aus GPS Daten, Beginn von signalisierenden
Maßnahmen nach Empfang der relevanten Fahrdynamikinformation
in den alarmierten Rettungsfahrzeugen ausgeführt.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgen
eine Ermittlung der relevanten Fahrdynamikinformation mittels der
Rettungsfahrzeugsicherheitssysteme und eine Ermittlung der Ortsbestimmung
mittels der Positionsbestimmungssysteme bei Eingriff in die Bewegungsbahn
bei Auftreten einer Gefahrensituation.
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Bei
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt eine
Echtzeit-Übermittlung der relevanten Fahrdynamikinformation
des eigenen Rettungsfahrzeugs an die benachbarten Rettungsfahrzeuge
und/oder nachfolgenden Rettungsfahrzeuge und eine Echtzeit-Übermittlung
von Regelungs- und Steuerungsanweisungen an Verkehrsinfrastruktureinheiten.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass
als relevante Rettungsfahrzeugdynamikinformation der Reibwert μ aus
den Rettungsfahrzeugsicherheitssystemen bestimmt wird.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der Reibwert μ mittels
des ABS-Systems bei Ausführung eines Bremsvorgangs ermittelt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Reibwert μ mittels
des TCS-Systems bei Eintreten eines Beschleunigungsvorgangs bestimmt
und die Echtzeitübermittlung im Broadcast-Mode erfolgt.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die
Fahrtrichtungsbestimmung durch eine Differenzbildung aus mindestens
zwei GPS-Datensätzen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist zeichnet sich dadurch aus,
dass die Fahrer der benachrichtigten Rettungsfahrzeuge nach Empfang
der relevante Information über visuelle Zeichen in der
Armatur des jeweiligen Rettungsfahrzeugs in Echtzeit über
die Gefahrensituation in Kenntnis gesetzt werden.
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Eine
weiter vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist charakterisiert dadurch, dass die relevante Information
und ein bestimmter Straßenabschnitt farblich abgesetzt
in der Wiedergabeeinheit des Navigationssystem visualisiert wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird dass ein Fahrer akustisch und/oder haptisch über
die Gefahrensituation informiert.
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Die
Aufgabe wird des weiteren gelöst durch ein System, das
ein Kommunikationssystem, ein Positionsbestimmungssystem, mindes tens
ein Rettungsfahrzeugsicherheitssystem und ein Fahrerassistenzsystem
umfasst, das bei einer Annäherung an eine Verkehrsinfrastruktureinheit
die Gefahrensituation erzeugenden Information ermittelt und an benachbarte
Rettungsfahrzeuge übertragt.
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Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße
Verfahren wir der Aufwand für die Lenkung des Verkehrsflusses
für insbesondere Rettungsfahrzeuge, die mit Fahrzeugsicherheitssystemen
und/oder Fahrerassistenzssystemen ausgestattet sind, reduziert.
Hierdurch können Verkehrinfrastruktureinheit, und Verkehrskontrollsysteme,
wie z. B. eine Ampelanlagen einfacher gesteuert werden. Unter Verkehrinfrastruktureinheit
ist zu verstehen, dass diese sowohl den Aufbau und den Betrieb von
Weginfrastrukturen als auch den Aufbau und Betrieb von Verkehrskontrollensystemen
umfasst. Als Verkehrskontrollsysteme werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen
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1 Die Übertragung
von Rettungsfahrzeugrelevanten Informationen zwischen zwei Rettungsfahrzeugen
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2 Die
Situation einer Ampel mit einem zu priorisierendem Verkehrleitung
für ein Rettungsfahrzeug
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3 Eine
Aussendung von Notfallinformationen von einer Rettungsfahrzeug an
die unmittelbar befindlichen Rettungsfahrzeuge.
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Ein
Rettungsfahrzeug soll von allen Ampeln eine Grünphase erhalten.
Hier wird eine mittels eines Verfahrens eine Kommunikationsverbindung
zwischen Rettungsfahrzeug und Ampel aufgebaut, in der das Rettungsfahrzeug
sich als Rettungsfahrzeug zu erkennen gibt und seine Position liefert.
Darauf aufbauend schaltet die Ampel auf eine Grünphase
für das Rettungsfahrzeug, wobei als zusätzliche
Information der aktuelle Reibwert μ vom Rettungsfahrzeug
ermittelt und an die gesamte Umgebung mit ausgesendet wird.
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Für
diesen Vorgang wird normalerweise Eigenintelligenz der Ampel vorausgesetzt,
da diese erkennen muss, ob das Rettungsfahrzeug auf die Ampel zu
fährt, wann z. B. auf grün zu schalten ist und ein
sicheres Passieren der Ampel erfolgen kann. Ziel dieser Erfindung
ist es, diesen Aufwand zu minimieren, in dem sich die „Intelligenz"
im Rettungsfahrzeug befindet und dieses direkt die Steuersignale
(Rot, Grün, etc.) an die Ampel schickt. Hierzu ist es notwendig,
dass das Rettungsfahrzeug sämtliche Rahmenbedingungen für
diese Schaltung berücksichtigt; die Ampel selbst führt
nur noch aus. Daher ist es vorgesehen, dass das Rettungsfahrzeug
eine digitale Karte besitzt und jede Ampel eine feste Identitätskennung
besitzt. Diese ID wird in der digitalen Karte hinterlegt. Durch
diese Erfindung entfällt auch die Berechnung des möglichen
Weges des Rettungsfahrzeugs in der Ampel, da das Rettungsfahrzeug
sein Ziel und damit seinen Weg kennen sollte. Vorteilhaft wird jeder
Ampel eine fest zugewiesene, die auch temporär zugewiesen sein
kann, vergeben IP-Nummer zugeordnet, damit die Identifikation erfolgen kann.
Somit kann jede Ampel mittels eines Netzwerkprotokolls adressiert
werden. Entscheidender Punkt der Erfindung ist die Verlagerung der
Intelligenz von der Ampel in das Rettungsfahrzeug. Dadurch können vorteilhaft
enorme Infrastrukturkosten eingespart werden.
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Durch
diese Erfindung können die Ampeln einfacher gebaut werden,
da die notwendig Eigenintelligenz deutlich geringer ausfällt,
da keine Karte, keine Berechnung des möglichen Weges des
Rettungsfahrzeugs in der Ampel zu erfolgen hat. Des Weiteren stellt
ein Netzwerk aus Rettungsfahrzeugen, in denen das erfindungsgemäße
Verfahren durchgeführt wird, eine verteilte Verkehrsregelung dar.
Es wird hierdurch eine kostengünstige Alternative zu den
so genannten intelligenten Verkehrsregelungssystemen gebildet, da
keine aufwendigen und teuren Strukturen auf der Straße
und Autobahn erforderlich sind, um die lokalen Straßenverhältnisse
zu ermitteln.
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Somit
finden sämtliche Berechnungen für die Ansteuerung
der Ampel im Rettungsfahrzeug statt, die Ampel führt somit
nur noch Befehle aus. Diese Befehle enthalten den Zustand der jeweiligen
Farbe (Grün, Gelb, Rot). Normalerweise wird die Schaltstrategie
komplett in der Ampel berechnet und ausgeführt. Auch Reaktionen
auf Ereignisse werden von der Ampel in dieser Berechnung berücksichtigt.
Dieses Vorgehen wird vorteilhaft mit der Erfindung aufgehoben und
die Reaktion auf Ereignisse erfolgt durch die Ereignisse selbst,
in dem das Ereignis (= Rettungsfahrzeug) die Reaktion auf das Ereignis gleich
mitliefert und an die Ampel übermittelt.
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Bei
weiteren vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens können unterschiedliche Systemarchitekturen
eingesetzt werden, die durch die Verlagerung, das Zusammenführen
oder Auftrennen von Einzelfunktionen der jeweiligen Rettungsfahrzeugsicherheits-,
und Fahrerinformationssysteme entstehen.
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In
dem Rettungsfahrzeug befindet sich mindestens ein Kommunikations-,
ein Positionsbestimmungs-, Rettungsfahrzeugsicherheitssystem. Es können
beispielsweise Informationen aus anderen Funktionskomponenten für
z. B. die Fahrwerksregeleinheiten, wie die aktive Federung oder
Höheneinstellsysteme, durch das erfindungsgemäße
Verfahren oder die erfindungsgemäße Vorrichtung
ausgewertet werden.
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Als
Kommunikationssystem werden standardisierte, nicht optische, funkbasierte
Informationsübertragungssysteme für die Kommunikation
zwischen mehr als zwei Rettungsfahrzeugen und zu Infrastruktureinheiten,
wie Ampeln benutzt. Das Kommunikationssystem unterstützt
unterschiedliche mobile Übertragungsverfahren, die mindestens
eine Informationsverteilung im so genannten Broadcast-Mode unterstützt.
Hierbei wird als Broadcast oder Rundruf in einem rechnergestützten
Netzwerk, die Übertragung einer Nachricht, bei der diese
von einem Punkt aus an alle Teilnehmer eines Netzes übertragen
wird, definiert. Es können auch alternativ andere Übertragungsmodi
der Nachrichtentechnik, wie Multicast oder Unicast eingesetzt werden.
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Positionsbestimmungssysteme
dienen zur Bestimmung der eigenen Position. Weiterhin sei darauf
hingewiesen, dass im Kontext der vorliegenden Erfindung als Positionsbestimmungssysteme sich Empfänger
für die Signale zur satelittengestützten Navigation,
wie GPS, GLONASS, Compass, Galileo, IRNSS, EGNOS, GAGAN, MSAS, WAAS
sowie Navigationssysteme eignen. Erfindungsgemäß können auch
integrierte Positionsbestimmungssysteme, die die Funktionalitäten
von GPS-Empfänger und Navigationssystem in einem Gerät
vereinen eingesetzt werden.
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Als
Rettungsfahrzeugsicherheitssysteme sind alle im Rettungsfahrzeug
verfügbaren Bremssysteme mit elektronischer Regelung einsetzbar. Rettungsfahrzeugsicherheitssysteme
können das Electronic Break System (EBS), das Engine Management
System (EMS), Antiblockiersystem (ABS), Antriebs-Schlupf-Regelung
(ASR), Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), Elektronische
Differentialsperre (EDS), Transmission Control Unit (TCU), Traction
Control System (TCS), Elektronische Bremskraftverteilung (EBV) und/oder
Motor-Schleppmomenten-Regelung (MSR) sein.
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Erfindungsgemäß können
zusätzlich die Informationen aus den Fahrerassistenzsystemen
ausgenutzt werden. Fahrerassistenzsysteme sind elektronische Zusatzeinrichtungen
in Rettungsfahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in
bestimmten Fahrsituationen. Diese Systeme greifen teilautonom oder
autonom in Antrieb, Steuerung (z. B. Gas, Bremse) ein. Solche Fahrassistenzsysteme
sind beispielsweise Einparkhilfe (Sensorarrays zur Hindernis- und
Abstandserkennung), Bremsassistent (BAS), Tempomat, Adaptive Cruise
Control oder Abstandsregeltempomat (ACC), Abstandswarner, Abbiegeassistent,
Stauassistent, Spurerkennungssystem, Spurhalteassistent/Spuuassistent
(Querführungsunterstützung, lane departure warning
(LDW)), Spurhalteunterstützung (lane keeping support)), Spurwechselassistent
(lane change assistance), Spurwechselunterstützung (lane
change support), Intelligent Speed Adaption (ISA), Adaptives Kurvenlicht,
Reifendruckkontrollsystem, Fahrerzustandserkennung, Verkehrszeichenerkennung,
Platooning, Automatische Notbremsung (ANB), Auf- und Abblendassistent
für das Fahrlicht, Nachtsichtsystem (Night Vision).
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Der
Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt
sich aus nach folgenden Schritten zusammen und wird am Beispiel
der Ermittlung und Übertragung des Reibwertes μ als
relevante Information der Rettungsfahrzeugdynamik erläutert:
- 1. Ermittlung des eigenen Ortes aus den GPS
Daten
- 2. Genaue Kartenaktualisierung
- 3. Bestimmung der Fahrtrichtung aus den GPS Daten
- 4. Ermittlung der Reibwertschätzung durch die Rettungsfahrzeugsicherheitssysteme
und Ortsbestimmung bei Eingriff in die Bewegungsbahn bei Gefahrensituation
- 5. Echtzeit-Übermittlung der relevanten Fahrdynamikinformation
des eigenen Rettungsfahrzeugs an die benachbarten Fahrzeuge und/oder
nachfolgenden Fahrzeuge und Echtzeit-Übermittlung von Regelungs-
und Steuerungsanweisungen an Verkehrsinfrastruktureinheiten.
- 6. Beginn von signalisierenden Maßnahmen nach Empfang
der Reibwerts im eigenen und in den anderen benachrichtigten Rettungsfahrzeugen
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1. Ermittlung des eigenen
Ortes aus den empfangen GPS Daten
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Ermittlung
der eigenen Ortsinformation erfolgt in der Art, dass die GPS Daten
von mindestens vier Satelliten empfangen werden und hierdurch die exakte
Ortsbestimmung erfolgt. Die Ortsbestimmung kann durch die sogenannte
Koppelnavigation bzw. durch das sogenannte Dead Reckoning erfolgen.
Unter Koppelnavigation oder Koppelung ist die laufende Ortsbestimmung
bzw. Ortung eines bewegten Objekts durch Messen der Bewegungsrichtung
bzw. des Kurses, der Geschwindigkeit (Fahrt) und der Zeit zu verstehen.
Es wird zwischen den Zeitintervallen die Geschwindigkeit als konstant
angenommen. Bei beschleunigter Fahrt wird ist die Messhäufigkeit
entsprechend zu erhöht.
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2. Genaue Kartenaktualisierung
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Die
Positionsdaten des ersten Positionsbestimmungssystems, die als ein
GPS Sender/Empfänger ausgeführt sein kann, werden
als Basisinformation verwendet. Diese Daten werden an die Karte
des zweiten Positionsbestimmungssystems, wie beispielsweise ein
Navigationssystem, übertragen.
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3. Bestimmung der Fahrtrichtung
aus den GPS Daten
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Eine
wichtige Größe bei der Warnung vor Gefahrensituationen
ist die Fahrrichtung des eigenen Rettungsfahrzeuges. Eine Berechungsmöglichkeit zur
Bestimmung der Fahrrichtung ist eine Differenzbildung der empfangenen
GPS-Daten.
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4. Ermittlung der Reibwertschätzung
durch die Rettungsfahrzeugsicherheitssysteme und Ortsbestimmung
bei Eingriff in die Bewegungsbahn bei Gefahrensituation
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Im
Weiteren wird geprüft, ob der Reibwert μ eine
Gefahrensituation bedingt. Greifen die Fahrzeugsicherheitssysteme
ein, wie beispielsweise das ABS oder das TCS, liegt in jedem Fall
eine Gefahrensituation vor, beispielsweise wenn ein Rettungsfahrzeug
gerade auf Eis rutscht oder gerade in einen Unfall aktiv beteiligt
ist.
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5. Echtzeit-Übermittlung des
der relevanten Fahrdynamikinformation eigenen Rettungsfahrzeugs
an die benachbarten Rettungsfahrzeuge und/oder nachfolgenden Rettungsfahrzeuge
und Echtzeit-Übermittlung von Regelungs- und Steuerungsanweisungen an
Verkehrsinfrastruktureinheiten
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Es
erfolgt eine zyklische Echzeit-Übermittlung der ermittelten
Reibwerte μ des eigenen Rettungsfahrzeuges an die benachbarten,
nachfolgenden Fahrzeuge. Bei Auftreten einer Gefahrensituation durch
den Eingriff des ABS erfolgt eine priorisierte und sofortige Übertragung
des Reibwertes μ. Es erfolgt eine Echtzeit-Übermittlung
von Regelungs- und Steuerungsanweisungen an Verkehrsinfrastruktureinheiten,
um einen schnellen und priorisierten Verkehrfluss für das
Rettungsfahrzeug zu gewährleisten. Hierdurch kann in Abhängigkeit
des Reibwertes μ die Regelung und Steuerung der Verkehrinfrastruktureinheiten
durchgeführt werden, um eine Fahrt ohne Verminderung der
aktuellen Geschwindigkeit des Rettungsfahrzeuges zu ermöglichen.
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6. Beginn von signalisierenden
Maßnahmen nach Empfang der Reibwertabschätzung
in den nachfolgenden Fahrzeugen
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Erfindungsgemäß werden
die Fahrer durch einfach zu interpretierende Zeichen auf dem Armaturenbrett
oder über ein elektrisches oder elektronisches Wiedergabegerät über
die jeweilige Gefahrensituation informiert. Es werden erfindungsgemäß Warn lampen
im Armaturenbrett oder weitere optische Warnhinweise auf den Wiedergabegeräten
aktiviert.
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In
dem Wiedergabegerät des Positionsbestimmungssytems, das
beispielsweise als Navigationssystem mit Display ausgeführt
ist, werden optische Hinweise im Display wiedergegeben. Im eigenen
und in den benachbarten oder nachfolgenden Rettungsfahrzeugen werden
erfindungsgemäß die bedeutsamen Straßenabschnitte
in dem Navigationssystem z. B. blau für sehr glatte Straßenverhältnisse,
schwarz für unbekannte Straßenverhältnisse und
orange für gute Straßenverhältnisse gekennzeichnet.
Hierdurch können dann die benachrichtigten Fahrer entsprechende
Maßnahmen manuell oder automatisiert einleiten. Zusätzlich
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine akustische
oder haptische Signalisierung über zusätzliche
Wiedergabegeräte für die Fahrer erfolgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 199003909 [0002]
- - DE 10341189 [0003]