DE102017007468A1

DE102017007468A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017007468A1
Application number: DE102017007468.2A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kaufmann; Micha Koller; Hubert Rehborn
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2018-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (2), wobei Messdaten (D) einer Straßenverkehrssituation ermittelt werden und in einer Verkehrssimulation anhand der Messdaten (D) eine zukünftige Straßenverkehrssituation ermittelt wird. Erfindungsgemäß werden die Messdaten (D) mittels fahrzeugeigener Ermittlungseinheiten für das Fahrzeug (2) und/oder zumindest ein in die Straßenverkehrssituation involviertes weiteres Fahrzeug (4.1 bis 4.n) ermittelt und an eine zentrale Recheneinheit (3) übersendet. Mittels der zentralen Recheneinheit (3) wird die Verkehrssimulation für einen vorgegebenen Zeithorizont durchgeführt und in Abhängigkeit von Ergebnissen der Verkehrssimulation werden mittels der zentralen Recheneinheit (3) Fahrzeugparameter (P) derart ermittelt und an das Fahrzeug (2) und/oder das zumindest eine weitere Fahrzeug (4.1 bis 4.n) übersendet, dass bei einer Einstellung der Fahrzeugparameter (P) eine Fahrweise des Fahrzeugs (2) und/oder des zumindest einen weiteren Fahrzeugs (4.1 bis 4.n) zur Förderung eines Verkehrsflusses angepasst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Verkehrsteilnehmer führen Spurwechsel mit ihren Fahrzeugen durch, je nachdem, wie es das Fahrzeug und mögliche Freiräume oder Lücken auf Verkehrswegen erlauben. Dies ist unabhängig von einem Einfluss auf eine Gesamtsituation einer jeweiligen Gruppe betroffener Verkehrsteilnehmer.
Die DE 10 2014 013 693 A1 beschreibt ein Verfahren zum verkehrsphasenabhängigen automatischen Fahren, wobei beschrieben wird, unter welchen Bedingungen autonom betriebene Fahrzeuge einen Spurwechsel verkehrsphasenabhängig durchführen sollten.
Aus „B. S. Kerner, P. Hemmerle, M. Koller, G. Hermanns, S. L. Klenov, H. Rehborn und M. Schreckenberg: Empirical Synchronized Flow in Oversaturated City Traffic; In: Physical Review E: Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, Vol. 90, Issue 3, 2014“ und „S. Kaufmann, B. S. Kerner, H. Rehborn, M. Koller, S. L. Klenov: Aerial Observation of Inner City Traffic and Analysis of Microscopic Data at Traffic Signals; In: Proceedings of the 96th Annual Meeting of the Transportation Research Board, 2017“ sind Datenanalysen von städtischen Rohdaten bekannt, welche Kolonnenfahrten und synchronisierten Verkehr an einer Lichtsignalanlage darstellen.
Weiterhin beschreibt die DE 10 2016 007 568 A1 ein Verfahren zur mikroskopischen Stauauflösung durch ein Fahrerassistenzsystem anhand geeigneter Spurwechsel oder einer fahrzeugindividuellen Höchstgeschwindigkeit.
Aus der DE 10 2012 202 110 A1 ist ein Abstands- und Geschwindigkeitsregelsystem für Kraftfahrzeuge bekannt. Das Abstands- und Geschwindigkeitsregelsystem umfasst ein Sensorsystem zur Ortung vorausfahrender Fahrzeuge und einen Regler, der auf Grundlage vorgegebener Regelparameter eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug regelt. Es sind eine Stauerkennungseinrichtung und eine Vorgabeeinrichtung zur Anpassung eines Dynamikparameters an eine erkannte Stausituation vorgesehen, wobei der Dynamikparameter ein durch den Regler bestimmtes Beschleunigungs- und/oder Verzögerungsverhalten des Fahrzeugs kennzeichnet. Die Stauerkennungseinrichtung ermittelt in Abhängigkeit von an die Stauerkennungseinrichtung übermittelten Daten, welche eine Information über ein Vorliegen eines behindernden Verkehrsflusses und über Ursachen eines den Verkehrsfluss behinderndes Ereignis umfassen, eine ursachenbedingte Stausituation und die Vorgabeeinrichtung passt entsprechend der ermittelten ursachenbedingten Stausituation den Dynamikparameter an. Die Daten, welche die Information über die Ursache eines den Verkehrsfluss behindernden Ereignisses umfassen, werden von einem Navigationssystem, einem globalen Fahrzeugvernetzungssystem oder einem ortsgebundenen Verkehrssystem übermittelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In dem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs werden Messdaten einer Straßenverkehrssituation ermittelt und in einer Verkehrssimulation wird anhand der Messdaten eine zukünftige Straßenverkehrssituation ermittelt.
Erfindungsgemäß werden die Messdaten mittels fahrzeugeigener Ermittlungseinheiten für das Fahrzeug und/oder zumindest ein in die Straßenverkehrssituation involviertes weiteres Fahrzeug ermittelt und an eine zentrale Recheneinheit übersendet. Mittels der zentralen Recheneinheit wird die Verkehrssimulation für einen vorgegebenen Zeithorizont durchgeführt und in Abhängigkeit von Ergebnissen der Verkehrssimulation werden mittels der zentralen Recheneinheit Fahrzeugparameter derart ermittelt und an das Fahrzeug und/oder das zumindest eine weitere Fahrzeug übersendet, dass bei einer Einstellung der Fahrzeugparameter eine Fahrweise des Fahrzeugs und/oder des zumindest einen weiteren Fahrzeugs zur Förderung eines Verkehrsflusses angepasst wird.
Mittels des Verfahrens ist es möglich, Spurwechsel, Geschwindigkeiten und Abstandsverhalten von Fahrzeugen in einer Straßenverkehrssituation derart mittels der zentralen Recheneinheit vorzugeben, dass ein positiver Einfluss auf eine aktuelle Straßenverkehrssituation ausgeübt werden kann. Hierbei kann insbesondere in innerstädtischen Straßenverkehrssituationen eine Fortpflanzung von Warteschlangen frühzeitig unterbrochen werden, wodurch eine Gefahr und Häufigkeit von Verkehrsstaus signifikant reduziert wird sowie ein Energieverbrauch und Schadstoffausstoß der in die Straßenverkehrssituation involvierten Fahrzeuge verringert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Betrieb zumindest eines Fahrzeugs.

In der einzigen 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zum Betrieb zumindest eines Fahrzeugs 2, 4.1 bis 4.n dargestellt.
Spurwechsel, Geschwindigkeit und Abstandsverhalten kurz vor und/oder in einem Stau können je nach ihrer Parametrierung sowohl einen positiven als auch einen negativen Einfluss auf eine Straßenverkehrssituation haben. Mit einer geeigneten Steuerung von in der Straßenverkehrssituation involvierten und sich auf diese zubewegende Fahrzeuge 2, 4.1 bis 4.n, d. h. durch eine Wahl und Einstellung geeigneter Fahrzeugparameter P, kann eine Fortpflanzung von Warteschlangen insbesondere im innerstädtischen Verkehr frühzeitig unterbrochen werden.
Für eine Einstellung entsprechender Fahrzeugparameter P wird zunächst mittels einer so genannten mikroskopischen Beobachtung eine Messung einer aktuellen Straßenverkehrssituation durchgeführt. In dieser Messung werden mittels fahrzeugeigener Ermittlungseinheiten Messdaten D der Straßenverkehrssituation des eigenen Fahrzeugs 2 und weiterer in die Straßenverkehrssituation involvierter Fahrzeuge 4.1 bis 4.n erfasst und an eine zentrale Recheneinheit 3, beispielsweise einen so genannten Backend-Server, übersendet. Die Messdaten umfassen beispielsweise Fahrzeuggeschwindigkeiten, Fahrzeugbeschleunigungen, Abstände zwischen Fahrzeugen 2, 4.1 bis 4.n, Spurwechselverhalten Fahrzeugen 2, 4.1 bis 4.n. Mittels der zentralen Recheneinheit 3 wird eine Verkehrssimulation für einen vorgegebenen Zeithorizont, insbesondere eine Kurzzeitprognose, durchgeführt, wobei in der Verkehrssimulation anhand der Messdaten D eine zukünftige Straßenverkehrssituation ermittelt wird.
In Abhängigkeit von Ergebnissen der Verkehrssimulation werden mittels der zentralen Recheneinheit 3 die Fahrzeugparameter P derart ermittelt und an das Fahrzeug 2 und/oder das zumindest eine weitere Fahrzeug 4.1 bis 4.n übersendet, dass bei einer Einstellung der Fahrzeugparameter P eine Fahrweise des Fahrzeugs 2 und/oder des zumindest einen weiteren Fahrzeugs 4.1 bis 4.n zur Förderung eines Verkehrsflusses angepasst wird. Die Fahrzeugparameter P umfassen beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit, Abstände zwischen den Fahrzeugen 2, 4.1 bis 4.n, Lenkwinkel und/oder Lenkwinkeländerungen. Zum Erhalt dieser Fahrzeugparameter P ist es gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung 1 möglich, dass die Fahrzeuge 2, 4.1 bis 4.n beispielsweise eine entsprechende Anfrage A an die zentrale Recheneinheit 3 stellen. Dies kann beispielsweise dann erfolgen, wenn sich ein Fahrzeug 2, 4.1 bis 4.n bereits in einem Stau befindet und dessen Fahrzeugnutzer eine Anfrage A an die zentrale Recheneinheit 3 stellt, Fahrzeugparameter P zu erhalten, die optimal zu einer Stauauflösung beitragen.
Dabei werden die übersendeten Fahrzeugparameter P in den Fahrzeugen 2, 4.1 bis 4.n beispielsweise automatisch zu einem autonomen Fahrbetrieb eingestellt und/oder als Fahrerhinweise optisch, akustisch und/oder haptisch an einen jeweiligen Fahrzeugnutzer ausgegeben.
Mit anderen Worten: Die Fahrzeugparameter werden in einzelnen oder mehreren Fahrzeugen 2, 4.1 bis 4.n mittels der zentralen Recheneinheit 3 derart beeinflusst, dass ein Verkehrsablauf positiv beeinflusst wird.
Im Folgenden wird ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betrieb zumindest eines Fahrzeugs 2, 4.1 bis 4.n in einer innerstädtischen Straßenverkehrssituation beschrieben:
Für diesen Betrieb werden vollständige, mikroskopische Messdaten D von Straßenverkehrssituationen von innerstädtischen Stausituationen, ein mikroskopischer Verkehrssimulationsalgorithmus und eine online-Verbindung der Fahrzeuge 2, 4.1 bis 4.n mit der zentralen Recheneinheit 3 verwendet.
Aus den mikroskopischen Messdaten D wird als Ausgangszustand ein Ist-Zustand eines aktuellen Zeitpunkts für die Verkehrssimulation erzeugt, wobei Verkehrssimulationen darauf aufbauend für eine nahe Zukunft berechnet werden. Der Ist-Zustand beinhaltet dabei alle Fahrspur-, Positions- und Zeitwerte sowie daraus resultierende Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte der Fahrzeuge 2, 4.1 bis 4.n. Für alle Fahrzeuge 2, 4.1 bis 4.n der Ist-Zustandsmessung werden individuelle Simulationsparameter eines Algorithmus, wie z. B. Abstands-, Beschleunigungs- und Spurwechselverhalten, mittels mathematischer Optimierung ermittelt, wobei mögliche Simulationsparameter der einzelnen Fahrzeuge 2, 4.1 bis 4.n dahingehend angepasst werden, dass eine Abweichung des Simulationsergebnisses vom jeweiligen Ist-Zustand möglichst gering ist.
In der Verkehrssimulation werden Annahmen über Fahrzeuge 2, 4.1 bis 4.n getroffen, die selbst keine Messdaten D an die zentrale Recheneinheit 3 übermitteln aber durch andere Quellen, wie beispielsweise Abstandsensordaten, statische Detektoren, bewegte Erfassung mittels einer satellitengestützten Positionserkennung, erschlossen werden können. Mittels einer statistischen Ähnlichkeitsanalyse zwischen dem Ist-Zustand und dem Simulationsergebnis wird sowohl eine Korrektheit der individuellen Simulationsparameter als auch eine Eignung des Simulationsmodells verifiziert.
Aus den Ergebnissen der Verkehrssimulationen werden Empfehlungen für Fahrweisen einzelner Fahrzeuge 2, 4.1 bis 4.n abgeleitet und diese an die Fahrzeuge 2, 4.1 bis 4.n, auch auf Anfrage A, übermittelt.
Die übermittelten Empfehlungen für Fahrweisen werden in automatisch fahrenden Fahrzeugen 2, 4.1 bis 4.n selbsttätig oder nach Bestätigung des Fahrers befolgt.
In einer möglichen Ausgestaltung werden für ein oder mehrere Fahrzeuge 2, 4.1 bis 4.n neue individuelle Simulationsparameter definiert. Der Ist-Zustand wird ab einem bestimmten Zeitpunkt mittels der Verkehrssimulation fortgesetzt, wobei anhand der Ergebnisse der Verkehrssimulation eine Auswirkung der verschiedenen Fahrzeugparameter P überprüft werden kann. Ergebnisse von Verkehrssimulationen mit kürzeren Warteschlangen können dabei besser geeignete Fahrzeugparameter P und Ergebnisse von Verkehrssimulationen mit längeren Warteschlangen oder neuen Warteschlangen auf anderen Fahrspuren als Ursache haben. Eine Anwendung solcher weniger geeigneten Fahrzeugparameter P kann aufgrund der vorherigen Durchführung der Verkehrssimulation vermieden werden.
Auch ist es möglich, verschiedene Varianten einer Stauauflösung abhängig von einer Wahl eines entsprechenden Fahrzeugparametertyps, wie beispielsweise einer Spurwechselhäufigkeit, eines Abstandsverhaltens oder eines Beschleunigungsverhaltens, aufzuzeigen. Aus Abweichungen der Fahrzeugparameter P des Ist-Zustandes von Fahrzeugparametern P verschiedener simulierter Optimal-Zustände kann für das zumindest eine Fahrzeug 2, 4.1 bis 4.n eine besonders einfache und zu einem bisherigen Fahrverhalten ähnlichste Änderung gefunden werden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Fahrzeug
3: Recheneinheit
4.1 bis 4.n: Fahrzeug
A: Anfrage
D: Messdaten
P: Fahrzeugparameter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014013693 A1 [0003]
DE 102016007568 A1 [0005]
DE 102012202110 A1 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

B. S. Kerner, P. Hemmerle, M. Koller, G. Hermanns, S. L. Klenov, H. Rehborn und M. Schreckenberg: Empirical Synchronized Flow in Oversaturated City Traffic; In: Physical Review E: Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, Vol. 90, Issue 3, 2014 [0004]
S. Kaufmann, B. S. Kerner, H. Rehborn, M. Koller, S. L. Klenov: Aerial Observation of Inner City Traffic and Analysis of Microscopic Data at Traffic Signals; In: Proceedings of the 96^th Annual Meeting of the Transportation Research Board, 2017 [0004]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (2), wobei - Messdaten (D) einer Straßenverkehrssituation ermittelt werden und - in einer Verkehrssimulation anhand der Messdaten (D) eine zukünftige Straßenverkehrssituation ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass - die Messdaten (D) mittels fahrzeugeigener Ermittlungseinheiten für das Fahrzeug (2) und/oder zumindest ein in die Straßenverkehrssituation involviertes weiteres Fahrzeug (4.1 bis 4.n) ermittelt und an eine zentrale Recheneinheit (3) übersendet werden, - mittels der zentralen Recheneinheit (3) die Verkehrssimulation für einen vorgegebenen Zeithorizont durchgeführt wird und - in Abhängigkeit von Ergebnissen der Verkehrssimulation mittels der zentralen Recheneinheit (3) Fahrzeugparameter (P) derart ermittelt und an das Fahrzeug (2) und/oder das zumindest eine weitere Fahrzeug (4.1 bis 4.n) übersendet werden, dass bei einer Einstellung der Fahrzeugparameter (P) eine Fahrweise des Fahrzeugs (2) und/oder des zumindest einen weiteren Fahrzeugs (4.1 bis 4.n) zur Förderung eines Verkehrsflusses angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrzeugparameter (P) - eine Fahrzeuggeschwindigkeit, - ein Abstand eines Fahrzeugs (2, 4.1 bis 4.n) zu zumindest einem anderen Fahrzeug (2, 4.1 bis 4.n), - ein Lenkwinkel und/oder - Lenkwinkeländerungen ermittelt und übersendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Messdaten (D) - eine Fahrzeuggeschwindigkeit, - eine Fahrzeugbeschleunigung, - ein Abstand eines Fahrzeugs (2, 4.1 bis 4.n) zu zumindest einem anderen Fahrzeug (2, 4.1 bis 4.n) und/oder - ein Spurwechselverhalten ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die übersendeten Fahrzeugparameter (P) automatisch zu einem autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs (2) und/oder des zumindest einen weiteren Fahrzeugs (4.1 bis 4.n) eingestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die übersendeten Fahrzeugparameter (P) als Fahrerhinweise in dem Fahrzeug (2) und/oder dem zumindest einen weiteren Fahrzeug (4.1 bis 4.n) ausgegeben werden.