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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der Europäischen
Patentanmeldung
EP 07 011 916 , eingereicht
am 18. Juni 2007.
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Geschwindigkeitsverlaufs
für ein Fahrzeug auf einer Strecke.
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Darüber
hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln eines
Geschwindigkeitsverlaufs für ein Fahrzeug auf einer Strecke.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein computerlesbares Speichermedium.
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Die
Erfindung betrifft darüber hinaus ein Programm-Element.
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Darüber
hinaus betrifft die Erfindung eine erdgebundene Sende-Einrichtung.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Empfänger-Einrichtung.
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Darüber
hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Übermitteln
von Kommunikationsnachrichten.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Kommunikationssystem.
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Ein
bekanntes Verkehrsleitsystem ist ein großrechnergesteuertes
Informationssystem speziell für den Individualverkehr (Pkw,
Lkw). Der Autofahrer erhält dabei über einen Bildschirm
in seinem Fahrzeug stets Informationen über Staus und andere
Behinderungen auf Straßen. Der Fahrer gibt einem Computer
lediglich den gewünschten Zielort ein, um dann vom Rechner
die ideale Fahrtroute erstellt zu bekommen.
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Allerdings
mangelt es bekannten Verkehrsleitsystemen an ausreichender Leistungsfähigkeit.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein leistungsfähiges
Verkehrsleitsystem bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Geschwindigkeitsverlaufs
für ein Fahrzeug auf einer Strecke, durch ein Verfahren
zum Ermitteln eines Geschwindigkeitsverlaufs für ein Fahrzeug
auf einer Strecke, durch ein computerlesbares Speichermedium, durch
ein Programm-Element, durch eine erdgebundene Sende-Einrichtung, durch
eine Empfänger-Einrichtung, durch ein Verfahren zum Übermitteln
von Kommunikationsnachrichten und durch ein Kommunikationssystem
mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen
Patentansprüchen gelöst.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine
Vorrichtung zum Ermitteln eines (vorgebbaren Soll-)Geschwindigkeitsverlaufs
für ein Fahrzeug auf einer (zu definierenden) Strecke geschaffen,
wobei die Vorrichtung eine Datenbank (zum Beispiel ein Computerspeicher,
der über eine Schnittstelle mit einer Quelle der Streckendaten
verbindbar sein kann, zum Beispiel mit einer Benutzerschnittstelle
oder mit einem Computernetzwerk) zum Bereitstellen von Streckendaten,
welche die Strecke kennzeichnen, und eine Ermittlungseinheit zum
Ermitteln des Geschwindigkeitsverlaufs für das Fahrzeug
auf der Strecke basierend auf den Streckendaten derart, dass ein
Energieverbrauch (zum Beispiel ein Kraftstoffverbrauch (Benzin,
Diesel, Methangas, etc.), ein Stromverbrauch, ein Wasserstoffverbrauch,
etc.) des Fahrzeugs für die Strecke (mit oder ohne Berücksichtigung
mindestens eines weiteren Optimierungsparameters, wie zum Beispiel Fahrtzeit)
optimiert wird und/oder ein Unfallrisiko für die Strecke
optimiert wird (zum Beispiel durch Berücksichtigung bestimmter
gegenwärtiger oder statistischer Gefahrenquellen wie schlecht
einsehbare Straßenabschnitte, Witterungseinflüsse,
etc.), aufweist.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist ein Verfahren zum Ermitteln eines Geschwindigkeitsverlaufs für
ein Fahrzeug auf einer Strecke geschaffen, wobei das Verfahren das
Bereitstellen von Streckendaten, welche die Strecke kennzeichnen,
und das Ermitteln des Geschwindigkeitsverlaufs für das
Fahrzeug auf der Strecke basierend auf den Streckendaten derart,
dass ein Energieverbrauch des Fahrzeugs für die Strecke
optimiert wird und/oder ein Unfallrisiko für die Strecke optimiert
wird, aufweist.
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In
einem Computerlesbaren Speichermedium gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein
Programm zum Ermitteln eines Geschwindigkeitsverlaufs für
ein Fahrzeug auf einer Strecke gespeichert, welches Programm, wenn
es von einem Prozessor ausgeführt wird, die oben beschriebenen
Verfahrensschritte aufweist bzw. durchführt.
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Ein
Programm-Element (Computerprogramm-Element) gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Ermitteln
eines Geschwindigkeitsverlaufs für ein Fahrzeug auf einer Strecke
weist die oben beschriebenen Verfahrensschritte auf (bzw. führt
diese durch), wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung können sowohl mittels eines
Computerprogramms, das heißt einer Software, als auch mittels einer
oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, das heißt
in Hardware, oder in beliebig hybrider Form, das heißt
mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert
werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist eine erdgebundene (das heißt eine mit dem Erdgrund
verbundene, in dem Erdgrund zumindest teilweise integrierte oder eingebettete,
oder eine an einer mit dem Erdgrund verbundenen Vorrichtung befestigte)
Sende-Einrichtung zum Übermitteln von Kommunikationsnachrichten
an eine Empfänger-Einrichtung in oder an einem Fahrzeug
(das heißt in dem Fahrzeug installiert oder daran montiert
oder als separates/eigenständiges Gerät, zum Beispiel
ein PDA) geschaffen, wobei die Sende-Einrichtung eine Sendeeinheit
zum drahtlosen Übermitteln der Kommunikationsnachrichten
an die Empfänger-Einrichtung in dem Fahrzeug und eine Kommunikationsnachrichten-Erzeugungseinheit
zum Erzeugen einer Kommunikationsnachricht zum Übermitteln
an die Empfänger-Einrichtung in dem Fahrzeug derart aufweist,
dass die Kommunikationsnachricht eine Positionsinformation der Sende-Einrichtung
oder des Fahrzeugs enthält.
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Gemäß noch
einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist eine Empfänger-Einrichtung für ein Fahrzeug
zum Empfangen von Kommunikationsnachrichten von einer erdgebundenen
Sende-Einrichtung geschaffen, wobei die Empfänger-Einrichtung
eine Empfangseinheit zum drahtlosen Empfangen der Kommunikationsnachrichten
von der erdgebundenen Sende-Einrichtung und eine Kommunikationsnachrichten-Verarbeitungseinheit
zum Ermitteln einer in der Kommunikationsnachricht enthaltenen Positionsinformation
der Sende-Einrichtung oder des Fahrzeugs aufweist.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist ein Verfahren zum Übermitteln von Kommunikationsnachrichten
von einer erdgebundenen Sende-Einrichtung an eine Empfänger-Einrichtung
in einem Fahrzeug geschaffen, wobei das Verfahren das Erzeugen (mittels
der erdgebundenen Sende-Einrichtung) einer Kommunikationsnachricht, aufweisend
eine Positionsinformation der Sende-Einrichtung oder des Fahrzeugs,
und das drahtlose Übermitteln der Kommunikationsnachricht von
der erdgebundenen Sende-Einrichtung an die Empfänger-Einrichtung
in dem Fahrzeug aufweist.
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Gemäß noch
einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist ein Kommunikationssystem geschaffen, aufweisend eine erdgebundene
Sende-Einrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Übermitteln
von Kommunikationsnachrichten an eine Empfänger-Einrichtung
mit den oben beschriebenen Merkmalen auf einer ersten Frequenz,
die Empfänger-Einrichtung in oder an einem Straßenfahrzeug,
eine zusätzliche Sende-Einrichtung (zum Beispiel ein GPS-Sender
oder ein Mobilfunksender oder ein Hochfrequenzsender) zum Übermitteln
von Kommunikationsnachrichten an eine zusätzliche Empfänger-Einrichtung
(die separat von der Empfänger-Einrichtung vorgesehen sein
kann oder mit der Empfänger-Einrichtung einstückig
vorgesehen sein kann) auf einer zweiten Frequenz, die von der ersten
Frequenz unterschiedlich ist, und die zusätzliche Empfänger-Einrichtung
in oder an dem Straßenfahrzeug.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Geschwindigkeitsprofil für
ein Fahrzeug auf einer Strecke, zum Beispiel einer Straße,
bestimmt. Ein solches Geschwindigkeitsprofil kann als Funktion v(r)
bezeichnet werden, wobei v ein Soll-Geschwindigkeitsvektor und r
ein Ortsvektor entlang der Strecke ist. Dieser Geschwindigkeitsverlauf
kann dahingehend ausgelegt oder optimiert sein, dass ein Benzinverbrauch
oder allgemeiner ausgedrückt ein Energieverbrauch des Fahrzeugs
entlang dieser Strecke gesenkt oder minimiert werden kann. Alternative oder
ergänzend kann der Geschwindigkeitsverlauf zum Minimieren
einer Unfallanfälligkeit auf der Strecke angepasst werden.
Mit anderen Worten wird die Strecke ortsaufgelöst hinsichtlich
eines oder mehrerer Parameter analysiert, und auf Basis dieser Analyse
kann dann ein Verlauf erlaubter Höchstgeschwindigkeiten
entlang dieser Strecke bestimmt werden, um eine Kraftstoff sparende
und daher umweltfreundliche Betriebsweise des Kraftfahrzeuges bzw.
eine sichere Fahrt entlang der Strecke zu ermöglichen.
Ein solches System kann eingesetzt werden, um einen Geschwindigkeitsverlauf
(zum Beispiel gesteuert durch eine Anordnung von Höchstgeschwindigkeitsschildern
und/oder Ampeln) entlang einer Strecke so einzustellen, dass ein
Verkehrsfluss eines Gesamtsystems einer Mehrzahl von Fahrzeugen
auf der Strecke hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und/oder Unfallgefahrenvermeidung
optimiert werden kann.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung kann eine terrestrische oder mit dem
Boden/der Erde verbundene Sende-Einrichtung, zum Beispiel ein in einem
Mittelstreifen integrierter Transponder, vorgesehen sein, wobei
entlang einer Straße eine Vielzahl solcher Transponder
angeordnet werden können. Selbsttätig oder nach
Ansteuerung durch einen Kommunikationspartner, nämlich
eine Empfangs-Einrichtung in einem Fahrzeug, kann die Sende-Einrichtung im
Fahrzeug dessen Koordinaten mitteilen. Diese Koordinaten können
verwendet werden, um beispielsweise eine Navigationsfunktion zu
ermöglichen (zum Beispiel in Ergänzung oder als
Alternative zu einem satellitengestützten Navigationssystem
oder in Abwesenheit eines GPS-Signals) oder um eine Funktion des
Fahrzeugs zu steuern oder zu regulieren (zum Beispiel eine Schneeräumfunktion
eines Schneeräumfahrzeuges, welches möglichst
dicht bis zum Fahrbahnrand diese Schneeräumfunktion durchführen
soll). Indem eine solche Sende-Einrichtung erdgebunden, das heißt
an der Erde, in der Erde oder in unmittelbarer Umgebung der Erde,
angeordnet ist, ist eine Abhängigkeit von Satelliten und
die damit verbundene nur eingeschränkte Verwendbarkeit
abhängig von Wetter oder nur außerhalb geschlossener
Gebäude erfindungsgemäß vermieden. Dieser
zweite Aspekt kann unter Einsatz des ersten Aspekts optimiert werden,
d. h. indem dem Straßenfahrzeug solche Streckendaten übermittelt
werden, dass der Verkehrsfluss dieses Straßenfahrzeugs
in Zusammenwirken mit anderen Fahrzeugen auf der Strecke optimiert
werden kann.
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Gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung kann ein straßengebundenes
Positions-Informationssystem zur ortsnahen/lokalen Kommunikation
mit Verkehrsteilnehmern bereitgestellt werden. Markierungspunkte
können auf einer Straße angebracht werden. Diese
haben den Zweck, einem vorbeifahrenden Auto genau mitzuteilen, wo
es sich befindet. Übermittelt werden dem Fahrzeug bzw.
der Fahrzeuginfrastruktur bzw. einem eigenständigen Empfänger Informationen
zur Ortsbestimmung. Bevorzugt sind dies Koordinaten, zum Beispiel
Richtungs- und/oder Spurinformation, evtl. Informationen über
Standorte der nächsten Markierungspunkte. Die von den Markierungspunkten übermittelten
Informationen können die Straße adressieren.
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Markierungspunkte
können auf Basis einer Transpondertechnologie (zum Beispiel
unter Verwendung von RFID Tags oder kontaktlosen Chipkarten) eingesetzt
werden. Ein fahrzeugseitiger Sender kann auf einer ersten Frequenz
ein Signal übermitteln. Wenn ein Markierungspunkt ein Signal
auf einer solchen Frequenz empfängt, kann er auf einer
anderen Frequenz die angeforderte Information zurücksenden.
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Markierungspunkte
können somit dazu verwendet werden, durch geeignete fahrzeugseitige Konfiguration
bzw. Infrastruktur den Verlauf eines Straßenrandes definieren
und dem Fahrzeug zur Kenntnis bringen zu können. Hierbei
können auch Informationen über Entfernung zum
Straßenrand, Entfernung zu einer nächsten Fahrbahnspur
und/oder aktuelle Informationen über Anzahl von Fahrspuren, Fahrspurbreite,
etc. übermittelt werden. Ferner sind zusätzliche
Anwendungen möglich, wie beispielsweise das automatische
Orientieren eines Schneepfluges an den Straßenrand oder
die Warnung eines Fahrers bei Annäherung an eine errechnete
Straßenrandlinie unter einem zu steilen Winkel. Solche
Informationen können auch an einen Bordcomputer eines Kraftfahrzeugs übermittelt
werden.
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Zwischen
benachbarten Markierungspunkten (die zum Beispiel alle zehn Meter
in einem Mittelstreifen integriert sein können) kann zur
genauen Ortsbestimmung mittels Interpolation oder Mittelwertbildung
Zusatzinformation eines Fahrzeugtachometers bzw. eines Kilometerzählers
oder durch Verwendung von GPS Daten verwendet werden. Somit kann ein
Abstand zwischen benachbarten Markierungspunkte ausreichend groß gewählt
werden. Markierungspunkte können auch dazu verwendet werden, um
eine GPS-Position abzugleichen und so die Auflösung von
GPS-Geräten mittels Redundanz zu verbessern.
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Markierungspunkte
können in die Straßenoberfläche bündig
integriert werden, in eine Straßenmarkierung integriert
werden, oder es können nur Teile des Markierungspunktes
(zum Beispiel Antenne, Induktionsschleife zur Energiegewinnung,
etc.) in die Straße integriert werden.
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Die
Markierungspunkte können mit langlebigen Batterien zur
Energieversorgung ausgestattet sein. Es kann alternativ auch durch
vorbeifahrende Fahrzeuge Strom induziert werden.
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Die
Markierungspunkte können auch in einem Kabel integriert
werden, um über diese physikalische Verbindung die zum
erfindungsgemäßen Betrieb der Markierungspunkte
ggf. notwendige Energie und/oder Information zu transportieren und/oder
die Herstellung und Verarbeitung der Markierungspunkte in einem
kontinuierlichen Verfahren zu ermöglichen.
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Über
Radiofrequenzen mit längeren Reichweiten können
die Informationen zum Fahrzeug/zur Fahrzeuginfrastruktur/in ein
eigenständiges Empfängersystem übermittelt
werden. Solche Informationen können durch eine Zentrale übermittelt
und jederzeit geändert werden. Die Informationen können
auch Werbung, Nachrichten, etc., beinhalten.
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Beispielsweise
kann eine Information übermittelt werden „A8,
km 225,4–227,3 Tempo 100" oder „L 696, km 22,5
Behinderung durch Unfall".
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Das
Fahrzeug kann die Markierungspunkte auch dazu benutzen, um Informationen
oder Anfragen an eine Zentrale zu übermitteln, zum Beispiel „Bitte
um Pannenhilfe bei A2, km 33,4".
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Gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung kann ein Verfahren zur Erzielung von
Verbesserungen der Wirtschaftlichkeit im öffentlichen Verkehr durch
eine Harmonisierung von Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsverhalten
eines Verkehrsflusses im Straßenverkehr erreicht werden.
Allgemeiner können Ausführungsbeispiele der Erfindung
im öffentlichen Verkehr eingesetzt werden. Erreichbare
Vorteile sind eine Reduzierung des Energieverbrauchs und/oder eine
Erhöhung der Verkehrssicherheit durch Steuerung des Verkehrsflusses
und/oder eine Verringerung der Abnutzung an Fahrzeug und/oder Straße.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung können mehrere
kleine Geschwindigkeitsänderungen (zum Beispiel 100 km/h–95
km/h–70 km/h–50 km/h) vorgegeben werden, welche
eine konventionelle abrupte hohe Geschwindigkeitsänderung
(100 km/h–50 km/h) ersetzen bzw. ergänzen. Solche Änderungen
können in Abstimmung mit dem Gesetzgeber vorgeschrieben
werden, können aber auch durch eine Zusatztafel (Richtgeschwindigkeit) als
Vorschlag für benzinsparendes Fahren an der Straße
angebracht werden (oder in einem eigenen Tafeldesign implementiert
werden, das zum Beispiel im Cockpit eines Automobils untergebracht
werden kann). Zur Festlegung einer optimalen Position können
zum Beispiel folgende Daten berücksichtigt werden: Geologische
Verhältnisse (Steigung, Gefälle, etc.), sicherheitsrelevante
Informationen (Straßenbelag, Kurven inklusive Kurvenradius,
Verkehrsaufkommen, etc.), umwelttechnische Informationen, Faktoren,
die zur aktuellen Geschwindigkeitsbegrenzung führten, Berücksichtigung
der Fahrzeit, etc.
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Somit
wird erfindungsgemäß ein Verfahren bereitgestellt,
bei welchem ein Verkehrsfluss im öffentlichen Verkehr so
gesteuert werden kann, dass der Energieverbrauch unter Berücksichtigung
der Reisezeit reduziert bzw. optimiert werden kann. Ein solches
Verfahren kann zum Beispiel auch aus sicherheitstechnischen Gründen
(Unfallsenkung, Entgegenwirken gegen Staubildung, Senkung des Aggressionspotenzials
der Lenker, etc.) angewendet werden.
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Insbesondere
kann die (kinetische und/oder potentielle) Energie der Fahrzeuge
genutzt werden, indem der Verkehr so gesteuert wird, dass Fahrzeuge
möglichst ohne Bremsen oder Beschleunigen zu einer Geschwindigkeitsbegrenzung
ausrollen.
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Der
Verkehr kann so gesteuert werden, dass die Beschleunigungs- und/oder
Verzögerungsphasen der Fahrzeuge harmonisiert werden. Hierbei können
zusätzlich zu den gesetzesrelevanten Faktoren auch umwelt-
und sicherheitstechnisch relevante Parameter berücksichtigt
werden (Steigung/Gefälle, kinetische Energie der Fahrzeuge,
Kurvenradius, Entfernung zu der nächsten Geschwindigkeitsänderung,
Verkehrsaufkommen, etc.). Im Hinblick auf das Gesamtverkehrsaufkommen
können somit verbesserte oder optimierte Beschleunigungs-
bzw. Verzögerungskurven ermittelt und einem Verkehrsleitsystem
zugrunde gelegt werden.
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Bei
einem solchen Verfahren können harmonisierte Geschwindigkeitsänderungen
bzw. Informationen über optimale Beschleunigungs- oder
Verzögerungskurven dem Fahrer oder der Fahrzeuginfrastruktur
visuell und/oder mittels Funk und/oder mittels eines (zum Beispiel
akustischen) Informationssystems mitgeteilt werden. Dies kann gesetzlich
verpflichtend vorgesehen werden (zum Beispiel mehrere Geschwindigkeitsbegrenzungen
oder eine Geschwindigkeitsbegrenzung mit Beschleunigungsvorgabe
oder sonstigen beschleunigungsrelevanten Informationen), oder sie
kann als nicht verpflichtende Information ausgeführt sein.
Ein hohes Beschleunigungs- und Verzögerungsaufkommen des
Verkehrs kann bereinigt werden, indem Geschwindigkeitsänderungen
harmonisiert werden. Hierzu zählt auch die Bereinigung
eines hohen Beschleunigungs- und Verzögerungsaufkommens,
hervorgerufen durch Erhöhung und anschließende
Senkung der Geschwindigkeit (oder umgekehrt) in kurzem zeitlichen
Abstand.
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Ein
hohes Beschleunigungs- und Verzögerungsaufkommen des Verkehrs
kann bereinigt werden, indem der Verkehr so gesteuert wird, dass
straßenseitig geringere oder gleitende Geschwindigkeitsänderungen
vorgeschrieben oder vorgeschlagen werden oder Geschwindigkeitsvorankündigungen
und/oder Informationen zu optimalem Beschleunigungsverhalten bis
zur nächsten Geschwindigkeitsbegrenzung aufgehoben werden.
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Durch
erfindungsgemäße Maßnahmen kann der Treibstoffverbrauch
signifikant reduziert werden, und es können Emissionen
wirksam unterdrückt werden (Feinstaub, Kohlendioxid).
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Mit
dem Verfahren kann mit einfachen Mitteln der Gesamttreibstoffverbrauch
nachhaltig reduziert werden. Dies gelingt durch die gesamtheitliche
Betrachtung und Steuerung des Verkehrsflusses. Dieser Ansatz stellt
ein neuartiges Konzept dar, welches unter Einhaltung der gesetzlichen
Vorgaben Ressourcen spart (Energie, Umwelt, Menschen, Fahrzeuge,
Zeit, etc.), ohne dabei den Fahrzeugdurchsatz oder die Mobilität
wesentlich zu senken. Bei optimaler Anwendung kann der Fahrzeugdurchsatz
sogar gesteigert werden.
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Die
Beschleunigung kann harmonisiert werden, und aktuelle Fahrzeugenergie,
Steigung/Gefälle, etc. kann in die Geschwindigkeitsvorgaben
(zwingend oder nur informativ) eingebunden werden. Ebenfalls kann
durch umwelttechnisches Geschwindigkeitsmanagement auch straßenseitig
ein wesentlicher Impuls zur Energieeinsparung bei Erhöhung des
Komforts geleistet werden.
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Zur
Verringerung des Kraftstoffverbrauchs können geologische
Gegebenheiten berücksichtigt werden. Geologische Hindernisse
jeder Art wirken sich negativ auf den Treibstoffverbrauch aus. Es
gibt wesentliche Unterschiede aus Sicht des Energiebedarfs, wie
man Steigungen und Gefälle bewältigen kann. Auch
bei einer Kurvenfahrt kann ein teilweise enormer Treibstoffverbrauch
beobachtet werden. Insbesondere können konventionelle Tempolimits überwunden
werden, die in ihrer Anordnung die Situation häufig verschlimmern.
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Das
durchschnittliche Fahrverhalten kann ebenfalls berücksichtigt
werden. Im Bereich einer neuen Geschwindigkeitsbegrenzung fällt
an manchen Stellen auf, dass ein großer Anteil des Gesamtverkehrs
die Geschwindigkeit durch Bremsen auf eine neue Geschwindigkeitsbegrenzung
einstellt. Analog dazu ist feststellbar, dass bei Erhöhung
der erlaubten Geschwindigkeit ein durchschnittlicher Autofahrer
stark beschleunigt. Demnach kann jede Vorschrift zur Veränderung
der Geschwindigkeit massiv zum Gesamtverbrauch des verfahrenen Kraftstoffs beitragen.
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Ein ähnlicher
Effekt ist beobachtbar und kann erfindungsgemäß überwunden
werden, wenn Teilabschnitte beobachtet werden, welche durch sicherheitstechnische
Aspekte mit reduzierter Geschwindigkeit bewältigt werden
(zum Beispiel scharfe Kurve, Gefahr durch Eis, etc.). Bei erhöhtem
Verkehrsaufkommen können hohe Beschleunigungen oder Verzögerungen
nicht nur zu einem erhöhten Gesamtenergieverbrauch führen,
sie führen ebenfalls manchmal zu gefährlichen
Situationen hinsichtlich eines Aufschaukelns einer Staustörung,
welches den Verkehr zum Erliegen bringen kann.
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Gesetzliche
Geschwindigkeitsbegrenzungen sollten erfindungsgemäß berücksichtigt
werden, können jedoch ebenfalls einer Kontrolle auf Wirtschaftlichkeit
hinsichtlich eines erforderlichen Energiebedarfs unterzogen werden.
Fahrzeuge beschleunigen unmittelbar nach Ende einer Geschwindigkeitsbegrenzung
zügig auf eine neue erlaubte Höchstgeschwindigkeit.
Oftmals ist zu beobachten, dass nur wenige hundert Meter bis wenige
Kilometer später bereits die nächste Aufforderung
zur Geschwindigkeitsveränderung erfolgt. Bei einer globaleren
Betrachtungsweise eines solchen Geschwindigkeitsprofils kann eine
Optimierung vorgenommen werden, um den Treibstoffverbrauch bei einer Änderung
der zulässigen Geschwindigkeit durch eine gleitende Erhöhung
der zulässigen Geschwindigkeit zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß kann
auf allen Straßen gesamtheitlich und nachhaltig der Treibstoffverbrauch verringert
werden. Ein Aspekt in diesem Zusammenhang ist, dass die Beschleunigungs-
und Verzögerungsphase des Gesamtverkehrsflusses aus energietechnischer
Sicht optimiert werden kann. Dabei sollen die Grundsätze
der Mobilität ebenso berücksichtigt werden wie
die Grundlagen, welche die gesetzlichen Vorschriften begründen.
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Die
Beschleunigungsphasen können harmonisiert werden. Ein einfaches
und effektives Verfahren, um die Beschleunigungsphasen zu harmonisieren,
ist eine harmonische Vorgabe des Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvorganges
durch die Straßeninfrastruktur. Dies kann realisiert werden,
indem mehrere Informationstafeln zur stufenweisen Reduzierung/Steigerung
der Geschwindigkeit angebracht werden. Idealerweise sollten diese
in die gesetzlichen Grundlagen integriert werden, da so eine maximale
Wirkung erzielt werden kann.
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Rahmenparameter,
welche für aktuelle Geschwindigkeitsbegrenzungen die Grundlage
bilden, können um beschleunigungsrelevante Informationen wie
zum Beispiel Steigung, Gefälle, Kurven inklusive ideale
Kurvengeschwindigkeit, Verkehrsaufkommen, etc. ergänzt
werden. Mit diesen Daten kann ein Optimum an Treibstoffverbrauch
unter Berücksichtigung der Fahrzeit erreicht werden. Auch
Ampelregelungen können in dieses System integriert werden.
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Somit
kann erfindungsgemäß ein fahrzeugspezifisches
Energiemanagement das Fahrzeug in verbrauchstechnisch optimaler
Weise steuern. In Kombination mit einem Tempomatsystem können
folgende Aspekte implementiert werden:
- – selbständige
Einhaltung der gesetzlichen Rahmenbedingungen (zum Beispiel Geschwindigkeitsbegrenzung)
- – vorausschauendes, ökonomisches Reduzieren bzw.
Steigern der Geschwindigkeit vor bzw. nach einer Änderung
der maximal erlaubten Geschwindigkeit
- – vorausschauendes Einbeziehen der geologischen Gegebenheiten
(Steigung, Gefälle, etc.)
- – vorausschauendes Einbeziehen von dynamischen Gegebenheiten
wie zum Beispiel Stau in wenigen Kilometern etc.
- – sanftes Fahrverhalten durch optimale Anpassung der
Kurvengeschwindigkeit inklusive Abbrems- und Beschleunigungsphase
- – Einbeziehung sicherheitsrelevanter Informationen,
beispielsweise Eiswarnung, Nebelwarnung, etc.
- – Integration Fahrzeug-Kommunikationssysteme
- – Verringerung des durchschnittlichen Kraftstoffverbrauchs
um einen signifikanten Anteil, zum Beispiel um zwanzig Prozent.
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Angesichts
der Tatsache, dass viele Geschwindigkeitsbegrenzungen zu einem hohen
Treibstoffausstoß führen (zum Beispiel Ampeln,
ungeregelte Kreuzungen, Stopptafeln, Geschwindigkeitsbegrenzung),
können Beschleunigungsphasen (hinsichtlich positiver und/oder
negativer Beschleunigungen) harmonisiert werden, so dass ein Schema
bereitgestellt werden kann, gemäß welchem Geschwindigkeitsphasen
gesetzt und somit Verkehrsschilder bzw. Ampeln gesteuert werden
können.
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Zum
Beispiel können zusätzliche Tafeln beim Abbremsen
unter Berücksichtigung wissenschaftlicher Kriterien gesetzt
werden, so dass ein Verkehrsfluss gewährleistet bleiben
kann und ein geringer Treibstoffverbrauch sichergestellt werden
kann.
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Die
Geschwindigkeitswerte, die für ein erfindungsgemäßes
Verkehrsleitsystem festgelegt werden, können auf ein zu
definierendes Durchschnittsauto (durchschnittlich hinsichtlich Spritverbrauch, Gewicht,
Luftwiderstand, etc.) abgestimmt werden. Alternativ können
Geschwindigkeitswerte, die für ein erfindungsgemäßes
Verkehrsleitsystem festgelegt werden, auf ein bestimmtes Auto individuell
(individuell hinsichtlich Spritverbrauch, Gewicht, Luftwiderstand,
etc.) abgestimmt werden.
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Wenn
zum Beispiel eine Änderung der Höchstgeschwindigkeit
erreicht werden soll, dann kann die Veränderung der Höchstgeschwindigkeit derart
erfolgen, dass, wenn ein Fahrer den Fuß vom Gas nimmt,
das Auto automatisch so abbremst, dass die Tafelwerte automatisch
und spritminimierend eingehalten werden können. In einem
anderen Ausführungsbeispiel kann ein Einhalten solcher
Tafelwerte dann erreicht werden, wenn der Gang herausgenommen werden
kann, womit ein geringerer Motorwiderstand und eine weiter verbesserte
Wirtschaftlichkeit hinsichtlich der verbrauchten Energie ermöglicht
werden kann. Baustellen oder Berge können berücksichtigt
werden. Auf solche Bedingungen („Fuß vom Gas auf
dem nächsten Kilometer" oder „Auskuppeln für die
nächsten zwei Minuten") kann mit speziellen Verkehrsschildern
oder audiovisuell im Cockpit eines Autos hingewiesen werden.
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Bereits
bestehende Tafelsetzungen können überprüft
und dahingehend optimiert werden, um den Kraftstoffverbrauch an
solchen Straßen zu verringern. Verkehrsschilder können
programmierbar vorgesehen werden, so dass dynamische Parameter wie
ein gegenwärtiger Verkehr, Wetter, Tageszeit, etc. mit
in die Analyse eingehen können.
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Es
ist auch möglich, dass ein Auto so vorgesehen wird, dass
ein per Funk übermitteltes Geschwindigkeitssignal in Übereinstimmung
mit Ausführungsbeispielen der Erfindung in einen Tempomat eingegeben
wird, und das Auto hinsichtlich der erreichbaren Höchstgeschwindigkeit
auf die vorgegebenen Werte beschränkt wird.
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Es
ist auch möglich, Funkfeuer mit einer kleinen Reichweite
im Mittelstreifen zu integrieren, um die Straße zu adressieren.
Ein Auto kann dann Infos bekommen (zum Beispiel „bei km
73,6 ist die Höchstgeschwindigkeit 130 km pro Stunde"),
und hierfür kann die Autoantenne synergistisch mitverwendet werden.
Solche Informationen können zum Beispiel mittels Radiostrahlung übermittelt
werden.
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Erfindungsgemäß können
zwingende Höchstgeschwindigkeitstafeln vorgesehen werden, aber
es kann auch eine freiwillige Geschwindigkeitsempfehlung gegeben
werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Einhaltung
von vorgegebenen Hilfsgeschwindigkeiten als technischer Zwang in ein
Auto eingebaut werden. Es ist möglich, neue Verkehrsschilder
einzuführen, wie zum Beispiel ein Piktogramm „Gas – durchgestrichen".
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung können gesetzliche
Rahmenbedingungen in das zu ermittelnde Geschwindigkeitsprofil mit
einbezogen werden, wie zum Beispiel die Tatsache, dass in geschlossenen
Ortschaften eine Höchstgeschwindigkeit von 50 km/h einzuhalten
ist, oder in einem Tunnel eine Höchstgeschwindigkeit von
80 km/h.
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Im
Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele der Vorrichtung
zur Ermittlung eines Geschwindigkeitsverlaufs für ein Fahrzeug
auf einer Strecke beschrieben. Diese Ausgestaltungen gelten auch
für das Verfahren zum Ermitteln eines Geschwindigkeitsverlaufs
für ein Fahrzeug auf einer Strecke, für das computerlesbare
Speichermedium und für das Programm-Element.
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Die
Datenbank kann Streckendaten wie geologische Daten, Steigung, Gefälle,
Fahrbahnbelag, Fahrbahnkrümmung, Kurvenradius, durchschnittliches
Verkehrsaufkommen auf einer solchen Strecke, gesetzliche Geschwindigkeitsbeschränkungen
(zum Beispiel in geschlossenen Ortschaften oder in Tunnels), gesetzliche
Umweltschutzbestimmungen (zum Beispiel Geschwindigkeitsbegrenzung
aufgrund Emissionsschutzgesetze) oder Unfallstatistiken auf dieser
Strecke enthalten. Basierend auf einem oder mehreren dieser Datenelemente
kann ein Geschwindigkeitsverlauf, das heißt ein Profil
zulässiger Höchstgeschwindigkeiten in Abhängigkeit
von einem Ort auf der Strecke, ermittelt werden.
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Die
Ermittlungseinheit kann zum Ermitteln des Geschwindigkeitsverlaufs
für das Fahrzeug auf der Strecke derart eingerichtet sein,
dass ein Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges für die Strecke
mittels Anpassung seines Beschleunigungsverhaltens und/oder seines
Bremsverhaltens justiert oder optimiert wird. Zum Beispiel kann
zumindest auf einem Teilbereich der Strecke ein Verlauf zulässiger Höchstgeschwindigkeiten
so eingestellt werden, dass der Autofahrer, wenn er den Fuß vom
Gas nimmt, automatisch die entsprechenden Geschwindigkeiten einhält.
Damit ist dann unnötiges Bremsen oder Beschleunigen vollständig
vermieden, womit der Kraftstoffverbrauch signifikant reduziert werden kann.
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Bei
der Vorrichtung kann die Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines
Geschwindigkeitsverlaufs für ein Fahrzeug auf der Strecke
derart eingerichtet sein, dass eine Optimierung hinsichtlich des
Kraftstoffverbrauchs in Kombination mit mindestens einem weiteren
Parameter ermöglicht ist. Weitere Kriterien, die optimiert
werden können, sind Unfallsicherheit, Fahrbahnabnutzung,
Stauvermeidung und/oder Fahrzeit. Auf diese Weise kann mindestens eine
weitere Rahmenbedingung berücksichtigt werden, die neben
Kraftstoffverbrauch wichtig ist. Damit kann ein multidimensionales
System mit mehreren Freiheitsgraden erhalten werden, das hinsichtlich
unterschiedlicher Freiheitsgrade (zum Beispiel entsprechend vorgebbarer
Gewichtungsfaktoren) optimiert werden kann.
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Die Übermittlungseinheit
kann zur Übermittlung des Geschwindigkeitsverlaufs für
das Fahrzeug auf der Strecke derart eingerichtet sein, dass zumindest
auf einem Teilstück der Strecke das Fahrzeug ohne Zufuhr
von Kraftstoff und/ohne Bremstätigkeit unter Einhaltung
des ermittelten Geschwindigkeitsverlaufs führbar ist. Insbesondere
kann auch bei einem Auskuppeln, das heißt bei einem besonders Kraftstoff
sparenden Betrieb des Kraftfahrzeugs, eine Einhaltung der Höchstgeschwindigkeiten
des Geschwindigkeitsverlaufs garantiert werden.
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Die
Vorrichtung kann optional eine Detektionseinheit (zum Beispiel montiert
an einem Fahrzeug oder entlang der Strecke, zum Beispiel an einem
Verkehrsschild) zum Detektieren eines aktuellen Parameters auf der
Strecke aufweisen, wobei die Ermittlungseinheit zum Ermitteln des
Geschwindigkeitsverlaufs für das Fahrzeug auf der Strecke
derart eingerichtet sein kann, dass ein Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs
für die Strecke, basierend auf den Streckendaten und basierend
auf den detektierten aktuellen Parametern, optimiert wird. Zum Beispiel
kann die Detektionseinheit eine Kamera oder ein Sensor (zum Beispiel
ein Temperatursensor oder ein Helligkeitssensor) sein, der aktuelle
Parameter wie Tageszeit, Stau oder Verkehrsdichte, bzw. aktuelle
Wetterdaten (zum Beispiel Schneefall oder vereiste Fahrbahn) detektiert.
Diese Daten können dann in die Ermittlung eines vorgebbaren
Geschwindigkeitsverlaufs eingehen, um Kraftstoffverbrauch, Sicherheit
und/oder andere Parameter oder Kriterien bestmöglich zu
justieren.
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Die
Vorrichtung kann ferner eine Verkehrsleit-Einheit zum Generieren
eines Verkehrsleitsystems zum Leiten von Fahrzeugen auf der Strecke
basierend auf dem ermittelten Geschwindigkeitsverlauf für
das Fahrzeug aufweisen. Eine solche Verkehrsleit-Einheit kann eine
praktische Sequenz von Höchstgeschwindigkeiten bzw. entsprechenden
Verkehrsschildern, eine Ampelschaltung oder andere verkehrsrelevante
Parameter einstellen, so dass die zu erreichende Kraftstoffreduktion
zuverlässig erreichbar ist.
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Zum
Beispiel kann die Verkehrsleit-Einheit eingerichtet sein, eine Anordnung
von Verkehrsschildern und/oder Ampeln entlang der Strecke in Übereinstimmung
mit dem ermittelten Geschwindigkeitsverlauf für das Fahrzeug
zu definieren. Während die Ermittlungseinheit quasi einen
Algorithmus berechnet oder anderweitig bestimmt, mit welchem Vorgehen
die Ziele des Kraftstoffverbrauchs bzw. weitere Ziele, wie Sicherheit,
erreicht werden kann/können, kann die Verkehrsleit-Einheit
diesen Algorithmus in eine praktische Verkehrsleitung umsetzen,
so dass eine Ausgabe der Verkehrsleit-Einheit es ermöglicht, Schilder,
Ampeln oder andere verkehrsleitende Komponenten so auszugestalten,
dass die gewünschten Steuerungsmechanismen verwirklichbar
sind.
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Insbesondere
kann die Vorrichtung zum Installieren in dem Fahrzeug eingerichtet
sein. Eingebettet in ein Kraftfahrzeug kann die Vorrichtung als Bordcomputer
dienen, um dem Fahrer, ähnlich wie bei einem Navigationssystem,
eine Kraftstoff sparende Fahrweise vorzuschlagen. Mit anderen Worten kann
fahrzeugdefiniert festgelegt werden, wie der Fahrer fahren sollte,
um eine möglichst Kraftstoff sparende Fahrweise zu erreichen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann
die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung bloße Vorschläge
unterbreiten, die der Fahrer annehmen kann, aber nicht muss. Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung an die
Antriebseinheit (zum Beispiel Motor) des Autos angeschlossen sein
und kann die Kraftstoff sparende Einhaltung des Geschwindigkeitsprofils
technisch erzwingen (zum Beispiel durch automatisches Abregeln oberhalb
einer erlaubten Geschwindigkeit).
-
Die
Vorrichtung kann alternativ eine Übermittlungseinheit (zum
Beispiel eine Drahtlos-Übermittlungseinheit wie zum Beispiel
eine Sendeantenne) aufweisen, um drahtungebunden den Geschwindigkeitsverlauf
an das Fahrzeug zu übermitteln. Gemäß einer
solchen Ausgestaltung kann zentral ein Geschwindigkeitsprofil definiert
und dem Fahrzeug drahtlos übermittelt werden. In diesem
Fall ist es entbehrlich, die Vorrichtung zum Ermitteln eines solchen Geschwindigkeitsprofils
in einem Fahrzeug zu installieren. Zum Beispiel kann eine solche
Vorrichtung dann gemeinsam für eine Mehrzahl von Fahrzeugen vorgesehen
werden und diesen Fahrzeugen dann gemeinsam oder separat Kommunikationsnachrichten übermitteln.
-
Es
ist auch möglich, dass ein Geschwindigkeitsverlauf für
mehrere Fahrzeug auf einer Strecke ermittelt wird, so dass ein Verkehrsfluss
für den Gesamtverkehr ermittelt wird. Mit anderen Worten
kann ein Schema zum Setzen von Verkehrstafeln generiert werden,
bei dem für mehrere Fahrzeuge oder alle Fahrzeuge auf einer
Strecke ein Verkehrsfluss optimiert wird und dabei der Gesamtverkehr
berücksichtigt wird.
-
Es
ist auch möglich, bestehende und bislang nicht optimal
gesetzte Verkehrstafeln umzusetzen. Alternativ kann bei einem neu
zu beschildernden Steckenabschnitt (zum Beispiel an einer neuen
Baustelle) ein Schema zum Setzen von Verkehrstafeln generiert werden.
-
Im
Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele der erdgebundenen
Sende-Einrichtung beschrieben. Allerdings gelten diese Ausgestaltungen auch
für die Empfangs-Einrichtung und für eine Kommunikations-Anordung,
die eine oder mehrere erdgebundene Sende-Einrichtungen und eine
Empfangs-Einrichtung aufweist.
-
Die
Sendeeinheit der Sende-Einrichtung kann einen Transponder aufweisen.
Mit anderen Worten kann die Kommunikation zwischen Sende-Einrichtung
und Empfangs-Einrichtung über ein kontaktloses System erfolgen,
zum Beispiel unter Verwendung der RFID-Technologie.
-
Die
Sende-Einrichtung kann zum Installieren in und/oder an einer Struktur
eingerichtet sein, die zum Beispiel eine Fahrbahn, ein Mittelstreifen
einer Fahrbahn, ein Randstreifen einer Fahrbahn, eine Leitplanke,
ein Verkehrsschild und eine Beleuchtungsvorrichtung einer Fahrbahn
sein kann. Die Struktur sollte ausreichend nah an dem Fahrbahnstreifen
angeordnet sein, so dass eine Empfangs-Einrichtung in einem Kraftfahrzeug
innerhalb einer Sende-/Empfangsreichweite des Transponders lokalisiert
ist. Zum Beispiel kann eine Sende-Einrichtung in jedem oder in jedem
n-ten (n ∊ N) Mittelstreifen integriert sein.
-
Die
Kommunikationsnachrichten-Erzeugungseinheit kann eingerichtet sein,
die Kommunikationsnachricht mit der Positionsinformation zu erzeugen,
die Koordinaten des Fahrzeugs, Richtungsinformation einer Bewegung
des Fahrzeugs, Spurinformation einer Bewegung des Fahrzeugs, Abstand
eines Fahrzeugs von einem Fahrbahnrand, Abstand eines Fahrzeugs
von einem Mittelstreifen, Anzahl von Fahrspuren und/oder Breite
einer Fahrspur enthalten kann. Mit anderen Worten kann der Transponder
ein Funkfeuer aussenden, in dem die Position des Fahrzeugs bzw.
des Transponders kodiert ist.
-
Die
Sende-Einrichtung kann auch eine Empfangseinheit zum drahtlosen
Empfangen einer Anforderungsnachricht von einem Fahrzeug aufweisen, wobei
die Empfangseinheit eingerichtet ist, bei Empfang der Anforderungsnachricht
von einem Fahrzeug die Erzeugung bzw. Übermittlung der
Kommunikationsnachricht mit der Positionsinformation zu triggern/auszulösen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sendet
die Sende-Einrichtung nur bei Erhalt einer entsprechenden Anforderungsnachricht,
was einen besonders energiesparenden Betrieb der Sende-Einrichtung
ermöglicht. Alternativ kann die Sende-Einrichtung zum Beispiel
in vorbestimmten Intervallen (ohne Triggersignal) die Positionsinformation aussenden.
-
Die
Sendeeinheit kann zum Übermitteln der Kommunikationsnachrichten
unter Verwendung einer ersten Übermittlungsfrequenz eingerichtet
sein, und die Empfangseinheit kann zum drahtlosen Übermitteln
der Anforderungsnachricht unter Verwendung einer zweiten Übermittlungsfrequenz
eingerichtet sein, die von der ersten Übermittlungsfrequenz
unterschiedlich ist. Dadurch kann ein unerwünschtes Übersprechen/Crosstalk
oder ein gleichzeitiges Aussenden von verwechselbaren Nachrichten
auf derselben Trägerfrequenz vermieden werden, so dass die
Störanfälligkeit verringert wird. Geeignete Frequenzen
sind Radiofrequenzen, Mikrowellen, optisches Licht oder Infrarot.
Es ist alternativ aber auch möglich, dass die Sende-Einrichtung
nur einen Sender, aber keinen Empfänger enthält.
In einem solchen Fall können dem Fahrzeug zum Beispiel
von einer zentralen Sendestation aus Zusatzinformationen übermittelt
werden, zum Beispiel Information betreffend Hotels in der Umgebung.
-
Die
Kommunikationsnachrichten-Erzeugungseinheit kann eingerichtet sein,
die Kommunikationsnachricht zu erzeugen, die ferner einen Warnhinweis,
eine Navigationsinformation und/oder eine Infrastrukturinformation
enthalten kann. Zum Beispiel kann ein Fahrzeug, das droht, die Fahrbahn
zu verlassen (zum Beispiel droht, an einen Randstein anzustoßen),
mit einem Warnhinweis vor dieser Situation gewarnt werden. Es ist
auch möglich, dass die Positionsinformation als Information
zum Navigieren des Fahrzeugs zu einem gewünschten Ziel
verwendet wird. Eine Infrastrukturinformation kann ein Fahrzeug über
die lokale Infrastruktur in der Nähe der Fahrstrecke informieren,
zum Beispiel über die nächste Autobahnraststätte, Übernachtungsmöglichkeiten,
Mautinformation oder Information über Baustellen oder Straßensperren.
-
Eine
Energieversorgungseinheit kann in der Sende-Einrichtung vorgesehen
sein, um die Sende-Einrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen. Eine
solche Energieversorgungseinheit kann zum Beispiel eine Batterie,
einen wieder aufladbaren Akkumulator, eine Solarzelle und/oder eine
Induktionsenergieversorgungseinrichtung zum Erzeugen von elektrischer
Energie mittels veränderlicher elektromagnetischer Felder
enthalten. Zum Beispiel kann sich die Sende-Einrichtung mittels
eines vorbeifahrenden Fahrzeugs induktiv wieder aufladen, indem von
dem Fahrzeug generierte elektromagnetische Felder zum Generieren
einer Induktionsspannung in der Sende-Einrichtung verwendet werden.
-
Im
Weiteren werden Ausgestaltungen der Empfänger-Einrichtung
beschrieben. Allerdings gelten diese Ausgestaltungen auch für
die Sende-Einrichtung und für eine Kommunikations-Anordung,
die eine oder mehrere erdgebundene Sende-Einrichtungen und eine
Empfangs-Einrichtung aufweist.
-
Die
Empfänger-Einrichtung kann eine Navigationseinheit zum
Navigieren des Fahrzeugs entlang einer Fahrstrecke basierend auf
der in der Kommunikationsnachricht enthaltenen Positionsinformation
enthalten. Somit kann ein Navigationssystem nicht nur satellitengestützt
erfolgen (zum Beispiel unter Verwendung von GPS oder Galilei), sondern
kann auch Informationen der zum Beispiel im Mittelstreifen der Straße
integrierten Sende-Einrichtung hierzu verwenden. Dies ermöglicht
das Einsetzen von Ausführungsbeispielen der Erfindung in
einem Navigationssystem, das auch in kritischer Umgebung wie zum Beispiel
in Tunnels oder bei schlechtem Wetter funktionsfähig ist,
im Gegensatz zu einer satellitengestützten Navigation.
-
Die
Empfangseinheit kann zum kontinuierlichen (zum Beispiel in regelmäßigen
Abständen) drahtlosen Empfangen von Kommunikationsnachrichten
unterschiedlicher erdgebundener Sende-Einrichtungen eingerichtet
sein, so dass kontinuierlich (zum Beispiel in regelmäßigen
Abständen) aktualisierte Positionsinformationen empfangen
werden können. Mit anderen Worten kann die Empfangseinheit
der Empfänger-Einrichtung Signale von unterschiedlichen
Sende-Einrichtungen empfangen, die zum Beispiel in unterschiedlichen
Bereichen eines Mittelstreifens untergebracht sind. Dadurch kann
laufend die aktuelle Information über die gegenwärtige Position
oder Ortsbestimmung des Fahrzeugs erhalten werden, was zum Beispiel
als Basis für ein Navigationssystem verwendet werden kann.
-
Amplituden
bzw. Stärken von unidirektionalen oder bidirektionalen
Signalen von Sende-Einrichtung und Empfangs-Einrichtung können
so eingestellt werden, dass eine Reichweite der Kommunikation nicht
größer als ein Abstand benachbarter Sende-Einrichtungen
ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Empfangs-Einrichtung
an jeder Position ausreichend starke Signale im Wesentlichen nur
von jeweils einer (der am nächsten befindlichen) der Sende-Einrichtungen
empfangen kann, so dass das Kommunikationssystem fehlerrobust betrieben werden
kann.
-
Die
Empfänger-Einrichtung kann ferner eine Ermittlungseinheit
zum Ermitteln einer aktuellen Position des Fahrzeugs, basierend
auf der Positionsinformation und basierend auf zusätzlicher
Fahrzeuginformation, enthalten. Solche zusätzlichen Fahrzeuginformationen
können Informationen eines Tachometers des Fahrzeugs, Informationen
eines Kilometerzählers des Fahrzeugs und/oder Informationen
eines satellitengestützten Positionsermittlungssystems (zum
Beispiel GPS oder Galilei) sein. Durch das redundante Vorsehen solcher
Informationen kann die Genauigkeit der Ortsbestimmung in dem Fahrzeug verbessert
werden. Ferner ist es möglich, dass bei Ausfallen von Informationselementen
(zum Beispiel in einem Intervall, in dem das Fahrzeug zwischen zwei
Mittelstreifen ist und gegenwärtig keine Positionsinformation
von einer ausreichend nahen Sende-Einrichtung empfängt)
Auffanginformationen von Tachometer, Kilometerzähler oder
GPS-System verwendet werden, um möglichst durchgehend über
Positionsinformationen zu verfügen.
-
Die
Empfänger-Einrichtung kann ferner eine Sendeeinheit zum
drahtlosen Senden einer Anforderungsnachricht an die erdgebundene
Sende-Einrichtung aufweisen, wobei mittels der Anforderungsnachricht
die Übermittlung einer Information von der erdgebundenen
Sende-Einrichtung anforderbar ist. Wenn die Empfänger-Einrichtung
eine solche Anforderungsnachricht an eine zugehörige Sende-Einrichtung
schickt, kann entsprechende Information bereitgestellt werden.
-
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zur
statischen und/oder dynamischen Optimierung der Geschwindigkeitsgestaltung
im Straßenverkehr bereitgestellt.
-
Ein
solches Verfahren kann zur passiven, statischen und/oder dynamischen
und somit kostengünstig und schnell umsetzbaren Optimierung
der Geschwindigkeitsgestaltung von Fahrzeugen im öffentlichen
Straßenverkehr mit besonderer Rücksichtnahme auf
den klimarelevanten Gesamtschadstoffausstoß eingesetzt
werden, der durch die Summe der eine Teilstrecke befahrenden Kraftfahrzeuge
verursacht wird.
-
Ein
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens umfasst die Schritte:
- 1. Ermittlung
des Gesamtkraftstoffverbrauchs und der daraus resultierenden Emission
klimarelevanter Schadstoffe je zu optimierender Teilstrecke und
zu betrachtendem Zeitraum unter der Annahme, dass die Geschwindigkeitsgestaltung
der Fahrzeuglenker sich an der kürzesten Fahrzeit orientiert
und somit die Verzögerungs- und Beschleunigungsphasen anlässlich
gesetzlich vorgeschriebener Geschwindigkeitsbeschränkungen möglichst
kurz gehalten werden.
- 2. Ermittlung der maximal zulässigen Geschwindigkeiten
aller Einzelabschnitte der zu optimierenden Teilstrecke unter Berücksichtigung
von Aspekten wie Reaktionsvermögen der Verkehrsteilnehmer,
Anhalteweg und physikalischer Grenzgeschwindigkeiten sowie eventueller
erforderlicher Einschränkungen hinsichtlich der entstehenden Lärmbelastung
etc., wobei die Geschwindigkeitsbegrenzungen entsprechend der gültigen
Straßenverkehrsordnung (StVO) als Richtwert anzusehen sind,
um gegebenenfalls erforderliche Anpassungsvorschläge erarbeiten
zu können.
- 3. Ermittlung von Topographie und Verlauf der zu optimierenden
Teilstrecke zur Bereitstellung von Daten zur Simulation des teilstreckenspezifischen Kraftstoffverbrauchs
in Abhängigkeit des Geschwindigkeitsverlaufs entlang der
Teilstrecke.
- 4. Bestimmung des optimalen Geschwindigkeitsverlaufes entlang
der Teilstrecke unter Berücksichtigung der unter 2. ermittelten
maximal zulässigen Geschwindigkeiten durch geeignete Simulationsrechnungen
und/oder Testfahrten mit für die Teilstrecke repräsentativen
Fahrzeugen, wobei mittels geeigneter Maßnahmen aktuelle
Werte für Kraftstoffverbrauch und Geschwindigkeit entlang
der Teilstrecke protokolliert werden.
- 5. Ermittlung der entsprechend 4. zu erwartenden Reduktion des
Kraftstoffverbrauchs und der daraus resultierenden Einsparung der
Emission klimarelevanter Schadstoffe.
- 6. Analyse des unter 4. bestimmten optimalen Geschwindigkeitsprofils
und Erarbeitung einer idealen Abfolge von Geschwindigkeitsbegrenzungen, um
das optimierte Geschwindigkeitsprofil bestmöglich anzunähern.
-
Ein
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schafft
ein Verfahren zur im ersten Schritt passiven und somit kostengünstig
und schnell umsetzbaren Optimierung der Geschwindigkeitsgestaltung
von Kraftfahrzeugen im öffentlichen Straßenverkehr
mit besonderer Rücksichtnahme auf den klimarelevanten Gesamtschadstoffausstoß,
der durch die Summe der eine Teilstrecke befahrenden Kraftfahrzeuge
verursacht wird.
-
Auf
einer Teilstrecke von 10 km mit einem durchschnittlichen Verkehrsaufkommen
von 10.000 KFZ/Jahr werden pro Jahr etwa 20 t CO2 emittiert, wenn
man einen durchschnittlichem Verbrauch von etwa 8 l/km, das entspricht
etwa 200 gCO2/km zugrunde legt. Bereits
eine sehr gering geschätzte Ersparnis von 10% auf lediglich
einer Teilstrecke ergibt eine jährliche Ersparnis von etwa
2 t CO2. Kumuliert über mehrere
hundert zu optimierende Teilstrecken (Baustellen, Ortseinfahrten,
Kreuzungsbereiche, unübersichtliche Straßenstellen,
Ausfahrten, etc.) ergibt sich eine mögliche Reduktion im
Kilotonnenbereich.
-
Sicherlich
könnten auch aktive Verkehrsbeeinflussungsanlagen, wie
sie beispielsweise an neuralgischen Verkehrsknotenpunkten zur Anpassung der
aktuell gültigen Höchstgeschwindigkeit an das Verkehrsaufkommen
installiert werden, zu Geschwindigkeitsverlaufs-Optimierungen hinsichtlich ökologischer
Gesichtspunkte eingesetzt werden. Dazu kann im Sinne der vorliegenden
Erfindung eine zum Beispiel als „Überkopfanzeiger"
ausgeführten veränderbaren Verkehrsschilder hinsichtlich
Anzahl und Position der Topographie und des Verlaufs der Teilstrecke
angepasst werden.
-
Die
vorliegende Erfindung beruht insbesondere auf folgenden Erkenntnissen:
- – Die durch die Legislative vorgeschriebene
Verminderung der oben erwähnten Begrenzung der Flottenemission
klimarelevanter Schadstoffe bewirkt langfristig sicherlich einen
nachhaltigen positiven Effekt. Kurz- und mittelfristig werden sich
die technologischen Verbesserungen der Fahrzeuge hinsichtlich Schadstoffverbrauch
bedingt durch die über mehrere Jahre laufende Nutzungsdauer der
derzeit im Verkehr befindlichen Kraftfahrzeuge allerdings nur wenig
auswirken.
- – Die Bewusstseinsbildung für eine ökologisch und ökonomisch
optimal gewählte Geschwindigkeitsgestaltung in Form von
Kampagnen ist sicherlich ein sich langfristig günstig auswirkender Prozess.
Allerdings appellieren Kampagnen dieser Art an die Vernunft der
Verkehrsteilnehmer.
- – Fahrzeugspezifische Navigationssysteme mit verbrauchsoptimierter
Geschwindigkeitsberechnung optimieren lediglich den Kraftstoffverbrauch einzelner
Fahrzeuge. Vorschläge des Navigationssystems zur moderaten
Gestaltung von Verzögerungs- und Beschleunigungsphasen
sind jedoch dem Verkehrsfluss anzupassen und in weiterer Folge erst
weitestgehend umsetzbar, wenn die überwiegende, und somit
den Verkehrsfluss bestimmende Mehrheit der Kraftfahrzeuge über Systeme
dieser Art verfügt.
- – Stationäre aktive Verkehrsbeeinflussungsanlagen
haben einen hohen Investitionsbedarf, sind mit aufwändigen
baulichen Maßnahmen verbunden und erfordern mit unter längere
Zeiten bis zu deren Umsetzung und Anwendung.
-
Die
genannten Maßnahmen verfügen durchwegs über
ein großes Potenzial zur Verminderung des klimarelevanten
Schadstoffausstoßes und haben folgende Gemeinsamkeiten:
- – Die Wirksamkeit dieser Maßnahmen
schlägt sich erst nach mehreren Jahren zu Buche.
- – Die beschriebenen Systeme zielen vornehmlich auf
die Optimierung von Zeit- und Treibstoffbedarf einzelner Fahrzeuge
ab. Dementsprechend wird die Umsetzbarkeit und Wirksamkeit der einzelnen fahrzeugspezifischen
Optimierungsmaßnahmen durch die durch den aktuellen Verkehrsfluss
aufgezwungenen Randbedingungen negativ beeinflusst.
-
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zur Verfügung,
das für einzelne Teilstrecken einen in Bezug auf das durchschnittliche
Verkehrsaufkommen dieser Teilstrecke schadstoffemissionsminimalen
Geschwindigkeitsverlauf bestimmt, um durch die Empfehlung zur Installation
geeigneter geschwindigkeitsbestimmender Vorrichtungen in kurzer
Zeit eine signifikante Reduktion der Emission klimarelevanter Schadstoffe
entlang dieser Teilstrecke zu erreichen.
-
Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Verfahrens fokussieren dabei
nicht oder nicht nur auf die Optimierung von Fahrzeit, Sicherheit
und Verbrauch einzelner Fahrzeuge. Der Fokus solcher Ausführungsbeispiele
liegt vielmehr bei der Optimierung des gesamten, für die
Teilstrecke relevanten Verkehrsflusses. Ein weiterer Aspekt ist
die verringerte Wahrscheinlichkeit für Auffahrunfälle
durch eine Harmonisierung des Geschwindigkeitsverlaufes innerhalb
der optimierten Teilstrecke, so dass zur Erhöhung der Verkehrssicherheit
beigetragen wird. Wenn ein Fahrzeuglenker relativ scharf verzögert,
um so lange wie möglich die erlaubte Höchstgeschwindigkeit
halten zu können und somit vermeintlich Zeit zu gewinnen,
muss der nachfolgende Fahrzeuglenker in gleicher Absicht noch schärfer
verzögern, um nicht auf das vordere Fahrzeug aufzufahren.
Dadurch entsteht eine Welle, die sich von der „Störstelle
im Verkehrsfluss" (z. B. Geschwindigkeitsbegrenzung) nach hinten
fortpflanzt und eine größer werdende Verzögerung
der nachfolgenden Fahrzeuge verlangt. Dies stellt eine der Hauptursachen
für Unterschreitungen eines angemessenen Sicherheitsabstandes und
in weiterer Folge Auffahrunfälle dar. Zumindest aber sind
Staus eine logische Konsequenz. In Abhängigkeit vom Optimierungspotenzial
der Teilstrecke kann sich die Harmonisierung des Geschwindigkeitsverlaufs
positiv auf die erforderliche Fahrzeit und somit den Gesamtdurchsatz
auswirken.
-
Im
Folgenden werden exemplarische Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die folgenden Figuren detailliert
beschrieben.
-
1 bis 3 zeigen
Systeme zum Ermitteln eines Geschwindigkeitsverlaufs für
ein Fahrzeug auf einer Strecke gemäß exemplarischen
Ausführungsbeispielen der Erfindung.
-
4 zeigt
ein konventionelles Verkehrsleitsystem
-
5 zeigt
ein Verkehrsleitsystem gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
6 zeigt
eine Kommunikations-Anordnung mit einer Sende-Einrichtung und einer
Empfänger-Einrichtung gemäß einem exemplarischen
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Die
Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
-
Gleiche
oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren
sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
-
Im
Weiteren wird bezugnehmend auf 1 eine Vorrichtung 100 zum
Ermitteln eines Geschwindigkeitsverlaufs für ein Fahrzeug
auf einer Strecke gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben.
-
Die
Vorrichtung 100 enthält eine Datenbank 101 (zum
Beispiel ein EEPROM), in der Streckendaten gespeichert sind, welche
eine Fahrstrecke (zum Beispiel die Strecke „München – Graz")
kennzeichnen. Solche Streckendaten können geologische Daten,
Steigung, Gefälle, Fahrbahnbelag, Fahrbahnkrümmung,
Kurvenradius, durchschnittliches Verkehrsaufkommen, gesetzliche
Geschwindigkeitsbeschränkungen, gesetzliche Umweltschutzbestimmungen
und/oder Unfallstatistiken enthalten.
-
Eine
Ermittlungseinheit 102 kann auf die Datenbank 101 zugreifen
und somit die Streckendaten abfragen. Die Ermittlungseinheit 102 analysiert
eine bestimmte Strecke, die zum Beispiel mittels eines Benutzers über
eine Eingabe-/Ausgabeeinheit 103 eingegeben und definiert
werden kann und analysiert die Streckendaten auf dieser Strecke
derart, dass der Kraftstoffverbrauch eines Durchschnittsautomobils, das
diese Strecke absolviert, optimiert wird. Die Eingabe-/Ausgabeeinheit 103 kann
eine Eingabeeinheit (zum Beispiel Knöpfe, eine Tastatur
oder einen Joystick) enthalten, mit welcher ein Benutzer eine Strecke
oder Teilstrecke definieren kann. Ferner kann die Eingabe-/Ausgabeeinheit 103 eine
Anzeigevorrichtung wie zum Beispiel ein LCD-Display enthalten, auf dem
die entsprechenden Ergebnisse ausgegeben werden können.
Somit kann die Eingabe-/Ausgabeeinheit 103 eine grafische
Benutzeroberfläche (GUI) sein.
-
Die
Ermittlungseinheit 102 kann die Strecke derart analysieren,
dass mit den diese Strecke definierenden Streckendaten aus der Datenbank 101 ein Beschleunigungsverhalten
oder ein Bremsverhalten optimiert werden kann. Neben Treibstoffverbrauch können
optional Unfallsicherheit, Fahrbahnabnutzung, Stauvermeidung und/oder
Fahrzeit optimiert werden, und die verschiedenen Parameter können entsprechend
einer Eingabe eines Benutzers über die Eingabe-/Ausgabeeinheit 103 berücksichtigt
bzw. gewichtet werden. Zum Beispiel kann die Ermittlungseinheit 102 eine
Streckenführung so vorsehen, dass zumindest auf einem Teilstück
der Strecke keine Zufuhr eines Kraftstoffs nötig ist. Wenn
zum Beispiel ein Benutzer mit hoher Geschwindigkeit bergauf fährt,
so kann der Geschwindigkeitsverlauf am Berg so geregelt werden,
dass ohne Zufuhr von weiterer Energie in der ansteigenden Phase
der Fahrer am Gipfel des Berges automatisch die richtige (Höchst)Geschwindigkeit
hat, so dass beim Abrollen die Geschwindigkeit wieder erhöht
werden kann, womit eine optimale Ausnutzung der kinematischen Verhältnisse
erreicht ist.
-
Eine
Verkehrsleit-Einheit 104 erzeugt dann aus dem ermittelten
Geschwindigkeitsprofil der Ermittlungseinheit 102 eine
tatsächliche Anweisung, wie die Strecke mit Hinweisschildern,
Verkehrsschildern, Ampeln etc. versehen werden kann, um den Algorithmus,
der von der Ermittlungseinheit 102 ermittelt worden ist,
in die Realität umzusetzen.
-
Ein
Ergebnis der Verkehrsleit-Einheit 104 kann an der Anzeigeeinheit
der Eingabe-/Ausgabeeinheit 103 angezeigt werden. Entsprechend
kann diese Ausgabe als Basis dafür genommen werden, die
Strecke mit Verkehrsmitteln oder anderen Regelungselementen, wie
zum Beispiel Ampeln, zu versehen.
-
2 zeigt
eine Vorrichtung 200 zum Ermitteln eines Geschwindigkeitsverlaufs
für ein Fahrzeug auf einer Strecke gemäß einem
anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel in 2 weist die
Vorrichtung 200 eine Sendeschnittstelle 201 auf, die
mit einer Empfangsschnittstelle 202 eines Fahrzeugs 203 kommunizierfähig
gekoppelt ist. Das Fahrzeug 203 bewegt sich auf einer Strecke 204 in
einer Richtung, die mit einem Pfeil 205 gekennzeichnet
ist.
-
Die
Vorrichtung 200 weist ferner eine Detektionseinheit 206 auf,
die einen aktuellen Parameter auf der Strecke 204 detektiert.
Zum Beispiel kann mittels einer Kamera die aktuelle Verkehrsdichte
auf der Strecke 204, mittels eines Thermometers, eines Barometers
und eines Hydrometers Information hinsichtlich des aktuellen Wetters
oder mittels eines Helligkeitssensors oder einer Uhr eine Tageszeitinformation
detektiert werden. Die Detektionseinheit 206 übermittelt
entsprechende Informationen an die Ermittlungseinheit 102,
welche die Geschwindigkeit für das Fahrzeug 203 auf
der Strecke 204 dann derart vorschlägt, dass ein
Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs 203 für die
Strecke 204, basierend auf Streckendaten aus der Datenbank 101 und
basierend auf dem detektierten aktuellen Parameter, optimiert wird. Damit
ist eine dynamische Anpassung der Verkehrsführung ermöglicht,
die über eine Kommunikationsverbindung 207 zwischen
den Schnittstellen 201, 202 an das Fahrzeug 203 drahtlos übermittelt
wird. Somit übermittelt die Schnittstelle 201 an
die Schnittstelle 202 des Autos 203 den Geschwindigkeitsverlauf, welcher
im Fahrzeug 203 vorgeschlagen wird.
-
3 zeigt
eine Vorrichtung 300 zum Übermitteln eines Geschwindigkeitsverlaufs
für ein Fahrzeug 203 auf einer Strecke 204 gemäß einem
anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Gemäß 3 wird
von einer Verkehrsleit-Einheit 104, die eine drahtlose
Kommunikationsschnittstelle 301 aufweist, ein erstes Verkehrsschild 302 und
ein zweites Verkehrsschild 303 (jeweils ausgestattet mit
einer entsprechenden Schnittstelle 304 zum drahtlosen Kommunizieren
mit der Schnittstelle 301 über eine drahtlose
Kommunikationsverbindung 305) angesteuert. Die Verkehrsleit-Einheit 104 übermittelt
den Verkehrsschildern 302, 303 in Übereinstimmung
mit den aktuellen Streckendaten und den Messergebnissen der Detektionseinheit 206 einen Wert
für eine Höchstgeschwindigkeit, welche von den Verkehrsschildern 302, 303 an
einem Display (zum Beispiel ein LCD-Display) dargestellt wird. Dadurch ist
eine dynamische Anpassung von Höchstgeschwindigkeiten an
die aktuelle Situation zum Reduzieren oder Minimieren des Kraftstoffverbrauchs
des Fahrzeugs 203 ermöglicht.
-
4 zeigt
ein konventionelles System 400, und 5 zeigt
ein erfindungsgemäßes System 500, mit
denen Automobile entlang einer Straße 204 geleitet
werden.
-
Gemäß 4 wird
erst an einer Ortseinfahrt 401 die maximale Geschwindigkeit
von 100 km/h auf 50 km/h reduziert, was, wie in einem Diagramm 402 zu
sehen ist, zu einer abrupten Bremsbewegung und somit zu einer Energieverschwendung
führt.
-
Im
Unterschied dazu sind bei dem erfindungsgemäßen
System 500 zusätzlich zu der Geschwindigkeitsbegrenzung
an dem Ortsschild 401 eine erste Geschwindigkeitsreduktionstafel 501 und eine
zweite Geschwindigkeitsreduktionstafel 502 vorgesehen,
mit denen die Geschwindigkeit sukzessive zunächst von 100
km/h auf 90 km/h, von 90 km/h auf 60 km/h und schließlich
von 60 km/h auf 50 km/h reduziert wird. Dies ermöglicht
ein Ausrollen oder eine sukzessive Bremsbewegung, so dass auf dem
Weg zwischen den Schildern 501 und 401 Energie
eingespart werden kann. Gemäß 5 wird
die Vorgabe „maximal 50 km/h am Ortsschild" erreicht, wobei
ein geringerer Spritbedarf erforderlich ist als bei dem konventionellen
System aus 4
-
Im
Weiteren wird bezugnehmend auf 6 eine Kommunikations-Anordnung 600 gemäß einer exemplarischen
Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
-
Die
Kommunikations-Anordnung 600 weist eine Mehrzahl erdgebundener
Sende-Einrichtungen 601, 602 und 603 auf.
Ferner ist eine Empfangs-Einrichtung 604 vorgesehen. Alternativ
kann die Kommunikations-Anordnung 600 auch von einer einzigen Sende-Einrichtung 601 und
einer einzigen Empfangs-Einrichtung 604 gebildet werden.
-
Ein
Automobil 203 bewegt sich gemäß 6,
angedeutet durch einen Pfeil 205, auf einer Straße 204.
In dem Mittelstreifen 605 sind die Sende-Einrichtungen 601 bis 603 integriert.
Jede der Sende-Einrichtungen 601 bis 603 weist
eine Sendeeinheit 606, nämlich eine Antenne, zum
drahtlosen Übermitteln von Kommunikationsnachrichten an
die Empfangs-Einrichtung 601 auf. Die Empfänger-Einrichtung 601 ist
in dem Fahrzeug 203 integriert. Ferner enthält
jede der Sende-Einrichtungen 601 bis 603 eine
Kommunikationsnachrichten-Erzeugungseinheit 607 in Form
eines Mikroprozessors, einer CPU oder eines integrierten Schaltkreises,
welche Rechenoperationen durchführen kann. Die Kommunikationsnachrichten-Erzeugungseinheit 607 generiert Kommunikationsnachrichten
zum Übermitteln an die Empfänger-Einrichtung 601 in
dem Fahrzeug 203 derart, dass die Kommunikationsnachricht
eine Positionsinformation der Sende-Einrichtung bzw. des Fahrzeugs 203 enthält.
Die Sende-Einrichtungen 601 bis 603 sind jeweils
als Transponder ausgeführt.
-
Somit
sendet eine jeweilige gerade in einem Empfangsbereich der Empfänger-Einrichtung 604 befindliche
Sende-Einrichtung 601 bis 603 an das Fahrzeug 203 eine
Kommunikationsnachricht, die die gegenwärtige Position
des Autos 203 angibt. Es ist einerseits möglich,
dass die Sende-Einrichtungen 601 bis 603 Funkfeuer
sind, die von Zeit zu Zeit Positionsinformationen enthaltende Signale
aussenden. Alternativ ist es auch möglich, dass die Sende-Einrichtungen 601 bis 603 nur
dann Kommunikationsnachrichten aussenden, wenn zuvor eine Anforderungsnachricht
von dem Auto 203, genauer gesagt von der Empfänger-Einrichtung 604, übermittelt
worden ist.
-
Die
Sende-Einrichtungen 601 bis 603 weisen ferner
jeweils eine Solarzelle 608 als Energieversorgungseinheit
auf, die sich mit Energie auflädt, wenn sie unter dem Einfluss
von Tageslicht steht.
-
Die
Empfänger-Einrichtung 604 weist ferner eine Empfangseinheit 609 zum
drahtlosen Empfangen von Kommunikationsnachrichten von den erdgebundenen
Sende-Einrichtungen 601 bis 603 auf. Ferner enthält
die Empfänger-Einrichtung 604 eine Steuereinheit,
die auch als Kommunikationsnachrichten-Verarbeitungseinheit 610 zum
Ermitteln einer in der Kommunikationsnachricht enthaltenen Positionsinformation
der Sende-Einrichtungen 601 bis 603 oder des Fahrzeugs 204 eingerichtet
sein kann. Mittels der Kommunikation über den drahtlosen
Kommunikationspfad 611 kann eine Navigationseinheit 612 die
jeweils aktuelle Position des Fahrzeugs 203 erhalten und
kann somit dem Fahrer über ein Navigationssystem Informationen
zukommen lassen, wie der Fahrer fahren muss, um ein benutzerdefiniertes Fahrziel
zu erreichen.
-
Ferner
ist in 6 eine optionale zentrale Steuereinheit 620 gezeigt,
welche eine Steuereinheit 622 und eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle 621 aufweist.
Von der zentralen Steuereinheit 620 aus können
Kommunikationsnachrichten über drahtlose Kommunikationspfade 623 an
die Sende-Einrichtungen 601 bis 603 bzw. an die
Empfänger-Einrichtung 604 übermittelt
werden. Zum Beispiel kann Stauinformation auf diese Weise an das
Auto 203 oder an die Sende-Einrichtungen 601 bis 603 übermittelt
werden.
-
Weitere
Ausführungsbeispiele können eine oder mehrere
der folgenden Ausgestaltungen aufweisen:
- 1.
Errichtung von Hinweisen wie „Danke, sie haben geholfen
XX t CO2 zu sparen", um die Akzeptanz und den Schulungseffekt zu
erhöhen
- 2. Verwendung aktiv sendender Tafeln unter Einbindung von "traffic
sign recognition" (TSR)
- 3. Verwendung von mobilen Tafeln mit variierender Anzeige, die
per Funk von Verkehrsleitsystemen gesteuert werden
- 4. Aktive, an die Verkehrslage angepasste „Danke"-Tafeln
- 5. Kopplung der TSR-Daten an einen Tempomat
- 6. Etablierung eines Funkfeuer-Systems
-
Ein
solcher Funkfeuerchip kann eine automatisches Leitsystem-Funktion
bereitstellen (Seitenranderkennung, Spurerkennung, etc.). Vorteil
ist eine verbesserte Verlässlichkeit. Weiters ist es möglich, die
Daten zum Datalogging heranzuziehen, d. h. alle aktuell gültigen
gesetzlichen Vorschriften werden ebenso aufgezeichnet und den realen
Fahrzeug-Daten (Geschwindigkeit etc.) gegenübergestellt.
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Es
kann ein Verfahren zur passiven, statischen und/oder dynamischen
und somit kostengünstig und schnell umsetzbaren Optimierung
der Geschwindigkeitsgestaltung von Fahrzeugen im öffentlichen
Straßenverkehr mit besonderer Rücksichtnahme auf
den klimarelevanten Gesamtschadstoffausstoß, der durch
die Summe der eine Teilstrecke befahrenden Kraftfahrzeuge verursacht
wird; umfassend die Schritte:
- 1. Ermittlung
der maximal zulässigen Geschwindigkeiten aller Einzelabschnitte
der zu optimierenden Teilstrecke unter Berücksichtigung
von Aspekten wie Reaktionsvermögen der Verkehrsteilnehmer,
Anhalteweg und physikalischer Grenzgeschwindigkeiten sowie eventueller
erforderlicher Einschränkungen hinsichtlich der entstehenden Lärmbelastung
etc., wobei die Geschwindigkeitsbegrenzungen entsprechend der gültigen
Straßenverkehrsordnung (StVO) als Richtwert anzusehen sind,
um gegebenenfalls erforderliche Anpassungsvorschläge erarbeiten
zu können.
- 2. Ermittlung von Topographie und Verlauf der zu optimierenden
Teilstrecke zur Bereitstellung von Daten zur Simulation des teilstreckenspezifischen Kraftstoffverbrauchs
in Abhängigkeit des Geschwindigkeitsverlaufs entlang der
Teilstrecke.
- 3. Bestimmung des optimalen Geschwindigkeitsverlaufes entlang
der Teilstrecke unter Berücksichtigung der unter 2. ermittelten
maximal zulässigen Geschwindigkeiten durch geeignete Simulationsrechnungen
und/oder Testfahrten mit für die Teilstrecke repräsentativen
Fahrzeugen, wobei mittels geeigneter Maßnahmen aktuelle
Werte für Kraftstoffverbrauch und Geschwindigkeit entlang
der Teilstrecke protokolliert werden.
- 4. Abschätzung der entsprechend zu erwartenden Reduktion
des Kraftstoffverbrauchs und der daraus resultierenden Einsparung
der Emission klimarelevanter Schadstoffe.
- 5. Analyse des bestimmten optimalen Geschwindigkeitsprofils
und Erarbeitung einer idealen Abfolge von Geschwindigkeitsbegrenzungen
um das optimierte Geschwindigkeitsprofil bestmöglich anzunähern.
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Bei
dem Verfahren kann die Bestimmung des optimalen Geschwindigkeitsprofils
durch Testfahrten mit für die Teilstrecke repräsentativen
Kraftfahrzeugen durchgeführt werden.
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Bei
dem Verfahren kann die Bestimmung des optimalen Geschwindigkeitsprofils
durch Simulation des Kraftstoffverbrauches anhand empirischer, in Testfahrten
bestimmten und/oder mittels numerischer Modelle durchgeführt
werden.
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Bei
dem Verfahren kann die Bestimmung des optimalen Geschwindigkeitsprofils
durch Simulation des Kraftstoffverbrauches physikalischer Kennwerte und
Modelle durchgeführt werden.
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Bei
dem Verfahren kann die Abfolge von Geschwindigkeitsbegrenzungen
zur optimalen Geschwindigkeitsgestaltung den nach den obigen Verfahren
Geschwindigkeitsverläufen genüge tun.
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Bei
dem Verfahren kann die Geschwindigkeitsbegrenzungen durch mobile,
der jeweils gültigen Straßenverkehrsordnung entsprechenden
Verkehrsschilder realisiert werden.
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Bei
dem Verfahren können die Verkehrsschilder mit einem System
zur Übermittlung der aktuell höchstzulässigen
Geschwindigkeit ausgestattet sein.
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Bei
dem Verfahren können die Verkehrsschilder über
eine variable Anzeige verfügen, die durch geeignete Übertragungsmöglichkeiten
von einem zentralen Verkehrsleitsystem an die aktuell erforderliche
Geschwindigkeitsbegrenzung angepasst werden können.
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Bei
dem Verfahren können die Verkehrsschilder optional ein
Gebot für eine Mindestgeschwindigkeit darstellen können.
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Bei
dem Verfahren kann die Übermittlung der erforderlichen
exakten, gegebenenfalls zu GPS-Daten referenzierten Fahrzeugposition
und/oder Geschwindigkeitsbegrenzungen durch Funkfeuer realisiert
werden, die durch geeignete Übertragungsmöglichkeiten
von einem zentralen Verkehrsleitsystem an die aktuell erforderliche
Höchstgeschwindigkeit angepasst werden können.
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Ergänzend
ist darauf hinzuweisen, dass „aufweisend" keine anderen
Elemente oder Schritte ausschließt und „eine"
oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner
sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis
auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden
sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer
oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden
können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht
als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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