DE102018200937A1

DE102018200937A1 - Verfahren zum Steuern von mehreren Kraftfahrzeugen, in einer Kolonne zu fahren

Info

Publication number: DE102018200937A1
Application number: DE102018200937.6A
Authority: DE
Inventors: Joseph Urhahne; Patrick Piastowski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2019-07-25
Also published as: CN110070754A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von mehreren Kraftfahrzeugen (3), auf einer Autobahn oder autobahnähnlichen Straße (1) gemeinsam in einer Kolonne zu fahren, unter Verwendung von V2X-Kommunikation. Während der Durchführung des Verfahrens wird gemäß der Erfindung ermittelt, ob und ggf. wann die Kolonne eine Auffahrt (2) oder eine Ausfahrt (6) passiert, an der sie temporär das Auffahren oder Ausfahren anderer Kraftfahrzeuge (4) blockieren würde, welche weder an der Kolonne teilnehmen noch daran teilzunehmen wünschen. Rechtzeitig vor dem Auftreten einer Blockade werden mittels der V2X-Kommunikation Informationen gesendet, mit denen die temporäre Blockade der Auffahrt (2) oder Ausfahrt durch die Kolonne anderen Kraftfahrzeugen (4) angezeigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von mehreren Kraftfahrzeugen, auf einer Autobahn oder einer autobahnähnlichen Straße wie z. B. einer Kraftfahrstraße in wesentlich geringeren Abständen als regulär vorgeschrieben gemeinsam in einer Kolonne zu fahren, unter Verwendung von V2X-Kommunikation, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein derartiges koordiniertes Kolonnenfahren von Lastkraftwagen, Platooning genannt, ermöglicht Verbrauchseinsparungen durch aerodynamische Effekte beim Windschattenfahren.
Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus der DE 10 2010 013 647 B4 bekannt. Die Fahrzeuge sind mittels Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation gekoppelt. Das erste Fahrzeug in der Kolonne hat eine Leitungsfunktion und koordiniert die Nachfolgefahrzeuge. Es wird vorgeschlagen, an Ampeln lange Kolonnen aufzulösen.
Ein derartiges Verfahren ist auch aus der US 2017 011 633 A1 bekannt. Es wird vorgeschlagen, vor einem Spurwechsel der Kolonne sensorisch zu ermitteln, ob der Spurwechsel sicher ist und ob gerade keine anderen Fahrzeuge auf dem Spursegment fahren, auf das die Kolonne wechseln möchte. Es ist auch die sog. V2X-Kommunikation erwähnt, welche begrifflich sowohl Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation (V2V für Vehicle-to-Vehicle) als auch Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation (V2I für Vehicle-to-Infrastructure) umfasst.
Ein derartiges Verfahren ist auch aus der US 7 444 240 A1 bekannt. Es wird vorgeschlagen, anderen Fahrzeugen, die in die Kolonne einscheren oder diese passieren wollen, entsprechenden Platz in der Kolonne zu öffnen.
Die DE 10 2011 009 106 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems in einem Kraftfahrzeug, das Empfehlungen ausgeben kann, die gegen einen Überholvorgang sprechen, wobei sensorisch eine Länge eines vorausfahrenden Kraftfahrzeugs und/oder einer vorausfahrenden Kraftfahrzeugkolonne ermittelt und bei der Ermittlung der Empfehlung berücksichtigt wird. Die Empfehlung kann z. B. ein rotes Licht oder eine anders geartete Warnung sein.
Ein Problem bei Platooning ist, dass eine Platooning-Kolonne an Auffahrten oder Ausfahrten der Autobahn oder autobahnähnlichen Straße es anderen Fahrzeugen sehr erschwert, auf die übliche Weise fließend auf die Autobahn aufzufahren oder davon abzufahren. Und wenn ein anderer Verkehrsteilnehmer mit Auffahr- oder Ausfahrwunsch die Platooning-Kolonne erst spät erkennt, können gefährliche Situationen auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mögliche Konflikte zwischen Platooning-Kolonnen und anderen Verkehrsteilnehmern mit Auffahr- oder Ausfahrwunsch zu entschärfen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch ein zur Durchführung des Verfahrens eingerichtetes Kraftfahrzeug gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung wird während der Durchführung des Verfahrens laufend ermittelt, z. B. von einem Rechner, der sich im Leitfahrzeug der Kolonne befindet oder damit kommuniziert, ob und ggf. wann die Kolonne eine Auffahrt oder Ausfahrt der Autobahn oder autobahnähnlichen Straße passiert, an der sie temporär das Auffahren oder Ausfahren anderer Kraftfahrzeuge blockieren würde, welche weder an der Kolonne teilnehmen noch daran teilzunehmen wünschen. Wenn eine derartige Blockadesituation erkannt wird, werden rechtzeitig mittels der V2X-Kommunikation Informationen gesendet, mit denen die temporäre Blockade der Auffahrt oder Ausfahrt durch die Kolonne anderen Kraftfahrzeugen angezeigt wird.
Während die Kolonne eine Auffahrt passiert, wird in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mittels Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation ein Signal an eine an oder vor der Auffahrt installierte Verkehrssignalanlage gesendet, das die Verkehrssignalanlage schaltet, um auffahrenden Verkehr zu regulieren. Die Verkehrssignalanlage kann insbesondere eine Verkehrsampel sein, die auf Rot geschaltet wird, während die Kolonne die Auffahrt passiert.
Während die Kolonne eine Ausfahrt passiert, wird in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mittels Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation ein Signal gesendet, das Fahrzeuge, die der Kolonne folgen, über die temporäre Blockade informiert. Alternativ oder zusätzlich können in Fahrtrichtung vor der Ausfahrt an der Autobahn oder autobahnähnlichen Straße liegende Geschwindigkeits-Signalanlagen mittels Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation aktiviert werden, um die erlaubte Geschwindigkeit lokal und temporär geeignet zu beschränken.
Während die Kolonne eine Auffahrt oder eine Ausfahrt passiert, werden in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Verwendung von Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation je zwei hintereinander fahrende Fahrzeuge der Kolonne durch virtuelle Schleppstangen miteinander gekoppelt, die durch Strahlen von sichtbarem Licht visualisiert werden und die Kolonne als eine nicht querbare Einheit erscheinen lassen. Die Lichtstrahlen können mittels Lasern erzeugt werden und insbesondere durch Lichtreflektoren intensiviert und ggf. durch in den Strahlweg gebrachte Partikel sichtbarer gemacht werden.
Während die Kolonne eine Auffahrt oder eine Ausfahrt passiert, wird in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Verwendung von Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation ein hinten am letzten Fahrzeug der Kolonne angebrachtes Lichtsignalgerät aktiviert, das vorzugsweise eine elektronische Textanzeigetafel aufweist.
Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine Platooning-Kolonne auf einer Autobahn im Bereich einer Auffahrt;
2 eine Draufsicht auf eine Platooning-Kolonne auf einer Autobahn im Bereich einer Ausfahrt; und
3 eine Seitenansicht einer Platooning-Kolonne auf einer Autobahn.

1 zeigt eine Draufsicht auf eine Autobahn 1 mit drei Spuren und einer Auffahrt 2. Auf der rechten Spur der Autobahn 1 fährt gerade eine Platooning-Kolonne aus drei in Abständen von z. B. ca. 10-12 Meter hintereinander fahrenden LKW 3 mit einer Geschwindigkeit von z. B. 80 km/h in den Bereich der Auffahrt 2 hinein, weshalb ein PKW 4 auf der Auffahrt 2 nicht wie üblich beschleunigen und gleichmäßig in den fließenden Verkehr einfädeln kann.
Alle LKW 3 der Platooning-Kolonne sind mittels Drahtloskommunikation miteinander verbunden, die als Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation (V2V-Kommunikation) bekannt ist und z. B. als eine DSRC (Dedicated Short Range Communication), die im WLAN-Standard nach IEEE-802.11p mit ungefähr 300 Meter Reichweite realisiert ist.
Für dieses Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation zu einer V2X-Kommunikation zu erweitern, welche auch Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation (V21-Kommunikation) umfasst. Die einzubeziehende Infrastruktur ist hier eine entsprechende Kommunikationseinheit in einer Verkehrsampel 5, die entweder an bzw. in der Auffahrt 2 oder schon mehr oder weniger weit davor zu installieren ist oder möglicherweise schon vorhanden ist.
V2V- und/oder V2I-Kommunikationsgeräte in Fahrzeugen und in Infrastruktur sind in den Figuren mit Funkwellensymbolen versehen. Zusätzlich ist bei den Kommunikationsgeräten der Infrastruktur auch eine Anbindung an das Internet dargestellt, symbolisiert durch eine Wolkengrafik (Cloud), wodurch die Information für weitere Dienste genutzt werden kann.
Solange die Platooning-Kolonne die Auffahrt 2 blockiert, sendet sie bzw. ihr Leitfahrzeug ein Signal an die Verkehrsampel 5, das diese auf Rot schaltet. Zusätzlich könnte die Kommunikationseinheit in der Verkehrsampel 5 einem die Auffahrt 2 benutzenden PKW 4 oder anderen Fahrzeug mittels Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation eine Geschwindigkeit übermitteln, mit der das Fahrzeug voraussichtlich auf die Autobahn 1 auffahren kann, ohne an der Verkehrsampel 5 halten zu müssen. Zusätzlich oder alternativ könnten sich vor der Verkehrsampel 5 entsprechende Geschwindigkeits-Signalanlagen befinden.
Auch PKW verfügen zunehmend über Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationsmittel. Dies wird für den Fall genutzt, dass ein PKW 4, der z. B. auf der mittleren Spur der Autobahn 1 schneller als die auf der rechten Spur fahrende Platooning-Kolonne fährt, eine Ausfahrt 6 nehmen möchte, die gerade von der Platooning-Kolonne blockiert ist, wie in 2 veranschaulicht.
In diesem Fall wird der PKW 4 bzw. dessen Fahrer mittels Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation rechtzeitig vorher über die Blockade informiert. Falls der PKW 4 über einen Fahrassistenten verfügt, kann dieser angewiesen werden, auf die rechte Spur zu wechseln und bis zur Ausfahrt 6 hinter der Platooning-Kolonne zu bleiben.
Zusätzlich oder alternativ können vor der Ausfahrt 6 liegende Geschwindigkeits-Signalanlagen 7 an der Autobahn 1, die eine in die Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation mit der Platooning-Kolonne einbezogene Kommunikationseinheit enthalten, die erlaubte Geschwindigkeit lokal und temporär geeignet beschränken.
Die beschriebene Einbindung von Signalanlagen ermöglicht es, Platooning im Bereich von Auffahrten und Ausfahrten auch mit Fahrzeugen verträglich zu machen, die nicht über Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation verfügen.
Um mögliche Konflikte zwischen Platooning-Kolonnen und auf- oder ausfahrenden anderen Verkehrsteilnehmern mit Auffahr- oder Ausfahrwunsch, die nicht über Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation verfügen, noch mehr zu entschärfen, werden zwei weitere signalbasierte Lösungen vorgeschlagen, die nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden und sowohl in Kombination mit den zuvor beschriebenen Lösungen als auch unabhängig davon von Nutzen sein können.
Wie in 3 veranschaulicht, werden je zwei hintereinander fahrende LKW 3 einer Platooning-Kolonne durch eine virtuelle Schleppstange 8 miteinander gekoppelt, wie in 3 durch punktierte Linien angedeutet. Jede virtuelle Schleppstange 8 wird durch einen oder mehrere Strahlen von sichtbarem Licht visualisiert, die zwischen je zwei LKW 3 erzeugt werden.
Mindestens solange die Platooning-Kolonne eine Auffahrt 2 oder Ausfahrt 6 blockiert, sendet ihr Leitfahrzeug per Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation ein Signal an die anderen LKW 3 der Platooning-Kolonne, die virtuellen Schleppstangen 8 sichtbar zu machen.
Die Lichtstrahlen, welche die virtuellen Schleppstangen 8 sichtbar machen, können z. B. mittels Lasern oder anderer gerichteter Leuchten vorne oder hinten an jedem LKW 3 der Platooning-Kolonne erzeugt werden und können z. B. durch einen Lichtreflektor an dem jeweils anderen LKW 3 intensiviert werden.
Da Verkehrsteilnehmer nur Streulicht dieser Lichtstrahlen wahrnehmen können, sollte die Intensität der Lichtstrahlen an die aktuellen Wetter- und Lichtbedingungen in der Umgebung angepasst werden. Damit die Lichtstrahlen auch bei Tag und sauberer trockener Umgebungsluft gut wahrgenommen werden können, wird vorgeschlagen, dass zumindest unter solchen Bedingungen das jeweils vorausfahrende Fahrzeug Streupartikel in den Weg des Lichtstrahls schickt. Die Streupartikel könnten z. B. durch Abgase des vorausfahrenden LKW 3 gebildet werden, oder es könnten z. B. geringe Mengen Wasserdampf erzeugt oder von einem geeigneten vorhandenen Aggregat des LKW 3 abgezweigt werden.
Die solchermaßen erzeugten virtuellen Schleppstangen 8 sind für Verkehrsteilnehmer, welche die Platooning-Kolonne überholen oder sich ihr von einer Auffahrt 2 her nähern, gut wahrnehmbar und lassen die Platooning-Kolonne als eine Einheit erscheinen, die man nicht queren kann.
Zusätzlich oder alternativ kann hinten am letzten LKW 3 der Platooning-Kolonne ein Lichtsignalgerät 9 angebracht sein, das ein Blinklicht oder ein Blitzlicht erzeugt, das von hinten kommende Verkehrsteilnehmer rechtzeitig warnt, solange die Platooning-Kolonne eine Ausfahrt 6 blockiert. Das Blinklicht oder ein Blitzlicht wird ebenfalls über die Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation aktiviert. Statt eines Blinklichtes oder Blitzlichtes oder zusätzlich kann das Lichtsignalgerät 9 auch eine elektronische Anzeigetafel aufweisen, die erläuternden Text anzeigen kann, z.B. „Für Verlassen an der nächsten Ausfahrt rechts einordnen“
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Verkehrsampel 5, die funkbasierte Warnung an nachfolgende Fahrzeuge, die virtuellen Schleppstangen 8 und das Lichtsignalgerät 9 von dem die Platooning-Kolonne leitenden LKW 3 selbst aktiviert, doch könnten sie auch von einer Infrastruktur am Straßenrand aktiviert werden, die eine sich nähernde Platooning-Kolonne anhand von deren Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation oder durch Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation erkennt.
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 102010013647 B4 [0003]
US 2017011633 A1 [0004]
US 7444240 A1 [0005]
DE 102011009106 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Steuern von mehreren Kraftfahrzeugen (3), auf einer Autobahn oder autobahnähnlichen Straße (1) gemeinsam in einer Kolonne zu fahren, unter Verwendung von V2X-Kommunikation, dadurch gekennzeichnet, dass während der Durchführung des Verfahrens ermittelt wird, ob und ggf. wann die Kolonne eine Auffahrt (2) oder eine Ausfahrt (6) passiert, an der sie temporär das Auffahren oder Ausfahren anderer Kraftfahrzeuge (4) blockieren würde, welche weder an der Kolonne teilnehmen noch daran teilzunehmen wünschen, und dass mittels der V2X-Kommunikation rechtzeitig vor dem Auftreten einer Blockade Informationen gesendet werden, mit denen die temporäre Blockade der Auffahrt (2) oder Ausfahrt (6) durch die Kolonne anderen Kraftfahrzeugen (4) angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, während die Kolonne eine Auffahrt (2) passiert, mittels Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation ein Signal an eine an oder vor der Auffahrt (2) installierte Verkehrssignalanlage gesendet wird, das die Verkehrssignalanlage schaltet, auffahrenden Verkehr zu regulieren.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrssignalanlage eine Verkehrsampel (5) ist, die auf Rot geschaltet wird, während die Kolonne die Auffahrt (2) passiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, während die Kolonne eine Ausfahrt (6) passiert, mittels Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation ein Signal gesendet wird, das Fahrzeuge (4), die der Kolonne folgen, über die temporäre Blockade informiert.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Fahrtrichtung vor der Ausfahrt (6) an der Autobahn oder autobahnähnlichen Straße (1) liegende Geschwindigkeits-Signalanlagen mittels Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation aktiviert werden, die erlaubte Geschwindigkeit lokal und temporär geeignet zu beschränken.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, während die Kolonne eine Auffahrt (2) oder eine Ausfahrt (6) passiert, unter Verwendung von Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation je zwei hintereinander fahrende Fahrzeuge (3) der Kolonne durch virtuelle Schleppstangen (8) miteinander gekoppelt werden, die durch Strahlen von sichtbarem Licht visualisiert werden und die Kolonne als eine nicht querbare Einheit erscheinen lassen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen mittels Laser erzeugt werden und insbesondere durch Lichtreflektoren intensiviert und ggf. durch in den Strahlweg gebrachte Partikel sichtbarer gemacht werden..
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, während die Kolonne eine Auffahrt (2) oder eine Ausfahrt (6) passiert, unter Verwendung von Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation ein hinten am letzten Fahrzeug der Kolonne angebrachtes Lichtsignalgerät (9) aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtsignalgerät (9) eine elektronische Textanzeigetafel aufweist..
Kraftfahrzeug, insbesondere Lastkraftwagen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug dafür eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.