DE102018221862A1

DE102018221862A1 - Verfahren zur Vorbereitung und/oder Durchführung eines Spurwechsels oder eines Überholmanövers und Fahrassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102018221862A1
Application number: DE102018221862.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Eigel; Felix KALLMEYER
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2038-12-18
Also published as: DE102018221862B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Vorbereitung und/oder Durchführung eines Spurwechsels im fließenden Verkehr auf einer mehrspurigen Straße oder eines Überholmanövers mit einem Egofahrzeug sowie ein Fahrassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens. Um ein Verfahren vorzuschlagen, das verkehrssituationsabhängig ein flüssiges Einfädeln auf einer Zielspur oder ein flüssiges Überholen eines langsameren Fahrzeugs ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Egofahrzeug ein Fahrassistenzsystem mit einer Sensoreinheit zur Überwachung und Auswertung der Verkehrssituation und der vorausliegenden Streckenführung besitzt, wobei das Fahrassistenzsystem des Egofahrzeugs auf einer ersten Spur einen im Wesentlichen konstanten Folgeabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einstellt, bis das Fahrassistenzsystem eine Spurwechsel- oder Überholabsicht registriert, wonach der Folgeabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug situationsadäquat vergrößert wird und anschließend eine Beschleunigung auf der ersten Spur so lange erfolgt, bis der Spurwechsel oder das Überholmanöver mit einer situationsadäquaten Relativgeschwindigkeit durchführbar ist. Das Fahrassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens besitzt eine Sensoreinheit, mit der der Folgeabstand und die Folgegeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug überwachbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Vorbereitung und/oder Durchführung eines Spurwechsels im fließenden Verkehr auf einer mehrspurigen Straße oder eines Überholmanövers mit einem Egofahrzeug.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens.
Bekannte Fahrassistenzsysteme unterstützen den Fahrer eines Fahrzeugs sowohl bei der Längs- als auch bei der Querführung. Signalisiert der Fahrer einen Spurwechsel oder einen Überholwunsch, beispielsweise durch das Betätigen des Blinkers, wird mit bekannten Fahrassistenzsystemen durch eine Beschleunigung der Folgeabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug reduziert, um ein flüssiges Einfädeln oder Überholen zu ermöglichen. Beispielsweise wird in DE 10 2010 041 620 A1 ein solches Verfahren beschrieben.
Insbesondere im fließenden oder dichten Stadtverkehr oder auf Autobahnen wird der Folgeabstand jedoch relativ gering gewählt, so dass der Folgeabstand bis zum Erreichen eines Sicherheitsabstandes nicht signifikant reduziert werden kann. Die zur Verfügung stehende Strecke reicht daher oft nicht aus, um das Egofahrzeug auf eine nennenswerte Differenzgeschwindigkeit zu beschleunigen, die ein flüssiges Einfädeln oder Überholen ermöglicht.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Fahrassistenzsystem vorzuschlagen, die verkehrssituationsabhängig ein flüssiges Einfädeln auf eine Zielspur oder ein flüssiges Überholen eines langsameren Fahrzeugs ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 und das Fahrassistenzsystem nach Anspruch 6 gelöst. Erfindungsgemäß besitzt das Egofahrzeug ein Fahrassistenzsystem mit einer Sensoreinheit zur Überwachung und Auswertung der Verkehrssituation und der vorausliegenden Streckenführung, das auf einer ersten Spur einen im Wesentlichen konstanten Folgeabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einstellt, bis das Fahrassistenzsystem eine Spurwechsel- oder Überholabsicht registriert, wonach der Folgeabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug situationsadäquat vergrößert wird und anschließend eine Beschleunigung auf der ersten Spur so lange erfolgt, bis der Spurwechsel oder das Überholmanöver mit einer situationsadäquaten Relativgeschwindigkeit durchführbar ist. Hierdurch kann der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug situationsabhängig so weit vergrößert werden, dass der eingestellte und vergrößerte Folgeabstand ausreicht, um mit dem vorhandenen Beschleunigungsvermögen des Egofahrzeugs eine Geschwindigkeit zu erreichen, die ein flüssiges Einfädeln in die zweite Spur oder ein Überholmanöver ermöglicht. Hierbei wird die allgemeine Verkehrssituation insbesondere auf der Zielspur oder - im Falle eines Überholmanövers - auf der Gegenspur berücksichtigt.
Das erfindungsgemäße Fahrassistenzsystem weist dabei eine Sensoreinheit auf, mit der der Folgeabstand und die Folgegeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug überwachbar und einstellbar sind.
Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend und in den Unteransprüchen beschrieben.
Die situationsadäquate Vergrößerung des Folgeabstands zum vorausfahrenden Fahrzeug bei einer Spurwechsel- oder Überholabsicht ergibt sich vorzugsweise aus unterschiedlichen Eingangsdaten, die entweder sensorgestützt ermittelt werden, bekannt sind oder durch Kommunikationskanäle, insbesondere Car2X-Kommunikation, wie beispielsweise Car2Car-Kommunikation, festgestellt werden.
Zunächst ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Vergrößerung des Folgeabstands zum vorausfahrenden Fahrzeug an das Beschleunigungsvermögen des Egofahrzeugs und/oder der eigenen Fahrzeuglänge angepasst wird. Dabei ergibt sich das Beschleunigungsvermögen des Egofahrzeugs im Wesentlichen aus den fahrzeugeigenen Daten und der aktuellen Fahrzeugmasse, die das Egofahrzeug von selbst feststellen kann.
Darüber hinaus wird vorzugsweise die Relativgeschwindigkeit zu Fahrzeugen auf der Zielspur, die Verkehrsdichte auf der Zielspur und/oder die vorausliegende Streckenführung bei der Vergrößerung des Folgeabstandes berücksichtigt. Diese Daten werden dabei vorzugsweise sensorgestützt festgestellt, wobei sich die Daten zur vorausliegenden Streckenführung ggf. auch aus GPS-Daten ergeben. Hierbei wird die vorausliegende Streckenführung prädiktiv berücksichtigt, insbesondere ob eine Steigung oder ein Gefälle vorausliegt.
Ergänzend ist vorzugweise vorgesehen, dass bei der Vergrößerung des Folgeabstands auch das Beschleunigungsvermögen des vorausliegenden Fahrzeugs und/oder die Länge des vorausfahrenden Fahrzeugs berücksichtigt wird, wobei sich derartige Daten aus einer Car2Car-Kommunikation ergeben, sofern eine solche Kommunikation mit den Fahrzeugen in der näheren Umgebung eingerichtet ist, insbesondere zu dem vorausfahrenden Fahrzeug.
Um auch bei etwaigen Bremsvorgängen des vorausfahrenden Fahrzeugs eine Kollision zu verhindern ist vorzugsweise vorgesehen, dass bei der Beschleunigung des Egofahrzeugs auf der ersten Spur ein geschwindigkeitsabhängiger Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug nicht unterschritten wird. Ferner ist sicherheitshalber vorgesehen, dass der Spurwechsel oder das Überholmanöver abgebrochen wird, wenn eine Änderung der Verkehrssituation einen gefahrlosen Spurwechsel oder ein gefahrloses Überholmanöver verhindert. Eine derartige Verkehrssituation kann beispielsweise eintreten, wenn die Relativgeschwindigkeit des fließenden Verkehrs auf der Zielspur zu groß ist oder wenn dort beispielsweise unfallbedingt ein stehendes Hindernis registriert wird.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fahrassistenzsystem auf benachbarten Spuren der ersten Spur Lücken zwischen zwei hintereinanderfahrenden Fahrzeugen und die relativen Positionen und Bewegungen der Lücken zum Egofahrzeug detektiert, die einen potenziellen Spurwechsel des Egofahrzeugs ermöglichen. Das Fahrassistenzsystem stellt dann den Folgeabstand und/oder die Folgegeschwindigkeit des Egofahrzeugs zum vorausfahrenden Fahrzeug derart ein, dass ein Spurwechsel und ein Einfädeln in eine Lücke auf einer benachbarten Spur durch eine Querführung des Egofahrzeugs möglich ist. Diese Ausgestaltung des Verfahrens zielt auf ein Verfahren ab, das insbesondere in besonders dichtem Verkehr einen Spurwechsel vereinfacht, indem der Folgeabstand und die Folgegeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug derart variabel eingestellt werden, dass das Egofahrzeug unmittelbar neben einer Lücke auf einer benachbarten Spur fährt, in die das Egofahrzeug automatisch oder manuell gesteuert durch eine Querführung einfädeln kann. Hierdurch muss der Fahrer bei einem gewünschten oder erforderlichen Spurwechsel den Folgeabstand und die Folgegeschwindigkeit nicht selbst auf den Verkehr auf der benachbarten Spur anpassen und sich gleichzeitig im rückwärtigen Verkehr nach geeigneten Lücken zum Einfädeln umsehen. Hierdurch wird nicht nur die Fahrsicherheit beim Spurwechsel, sondern auch der Fahrkomfort deutlich erhöht. Hierzu ist das Fahrassistenzsystem vorzugsweise derart eingerichtet, dass Lücken zwischen zwei nachfolgenden Fahrzeugen auf benachbarten Spuren der mehrspurigen Straße detektierbar sind.
Eine konkrete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand der Figuren erläutert, die zwei unterschiedliche Verkehrssituationen zeigen.
1 zeigt eine zweispurige Straße 1 mit einer rechten Spur 2 (erste Spur) und einer linken Spur 3 (zweite Spur). Auf der rechten Spur 2 befindet sich ein Egofahrzeug 4, das in einem konstanten Folgeabstand d_const einem vorausfahrenden Fahrzeug 5 folgt, wobei der Folgeabstand d_const größer als ein geschwindigkeitsabhängiger Sicherheitsabstand dmin ist. Beide Fahrzeuge 4, 5 fahren auf der rechten Spur 2 mit einer konstanten Geschwindigkeit v₁. Auf der linken Spur 3 befinden sich ebenfalls zwei Fahrzeuge 6, 7, die mit einer deutlich höheren Geschwindigkeit v₂ in gleicher Richtung fahren. Durch eine unmittelbare Beschleunigung des Egofahrzeugs 4 erreicht das Egofahrzeug 4 bis zum Erreichen des Sicherheitsabstandes d_min in der dargestellten Verkehrssituation nicht die Geschwindigkeit v₂ auf der linken Spur 3, was ein flüssiges Einfädeln in die linke Spur 3 verhindert. Vielmehr könnte das hintere Fahrzeug 7 auf der linken Spur 3 bei einem Spurwechsel durch das Egofahrzeug 4 zum Abbremsen gezwungen werden.
Um ein flüssiges Einfädeln des Egofahrzeugs 4 auf die linke Spur 3 zu ermöglichen, wird der (variable) Folgeabstand d_F zunächst so weit vergrößert, dass der Abstand des strichliniert dargestellten Egofahrzeugs 4 zum Sicherheitsabstand dmin ausreicht, um das Egofahrzeug 4 von der Geschwindigkeit v₁ auf die Geschwindigkeit v₂ zu beschleunigen, so dass ein flüssiges Einfädeln auf der linke Spur 3 möglich ist, ohne hierbei eines der Fahrzeuge 6, 7 auf der linken Spur 3 zum Abbremsen zu zwingen. Die für die Einschätzung der Verkehrssituation erforderlichen Daten entnimmt das Egofahrzeug 4 den fahrzeugeigenen Daten (Beschleunigungsvermögen, Masse etc.) oder stellt die Daten sensorgestützt oder über Car2X-Kommuniktion, insbesondere Car2Car-Kommunikation, fest.
2 zeigt eine einspurige Straße 1' mit einem Egofahrzeug 4, das einem vorausfahrenden Fahrzeug 5 mit der Geschwindigkeit v₁ folgt. Die links dargestellte Spur 3 ist für den Gegenverkehr eingerichtet, so dass bei etwaigen Überholvorgängen der Gegenverkehr berücksichtigt werden muss und wonach Überholvorgänge nur mit einer vergleichsweise hohen Differenzgeschwindigkeit durchgeführt werden können. Zeigt der Fahrer (nicht dargestellt) des Egofahrzeugs 4 beispielsweise durch das Betätigen des Blinkers einen Überholwunsch an, wird der Folgeabstand d_F zum vorausfahrenden Fahrzeug 5 so weit vergrößert, dass eine anschließende Beschleunigung zu einer ausreichenden Differenzgeschwindigkeit führt, so dass eine Kollision mit dem entgegenkommenden Fahrzeug 8 verhindert wird. Hierzu wird sensorgestützt oder ggf. durch eine eingerichtete Car2Car-Kommunikation die Geschwindigkeit des entgegenkommenden Verkehrs bestimmt, woraus sich ein Zeitfenster ergibt, innerhalb dem das Überholmanöver durchgeführt werden muss. Hierauf abgestimmt wird die Länge des Folgeabstands d_F zum vorausfahrenden Fahrzeug 5 eingestellt.
Insgesamt kann die Verkehrsdichte durch die vorliegend beschriebene Erfindung relativ groß gehalten werden, da lediglich geringe Folgeabstände eingestellt werden, sofern kein Spurwechsel und kein Überholmanöver angestrebt werden. Eine Vergrößerung des Folgeabstandes zur Schaffung einer ausreichend großen Beschleunigungsstrecke und die damit verbundene Verringerung der Verkehrsdichte wird nur dann eingestellt, wenn ein Spurwechsel oder ein Überholmanöver angezeigt wird. Hierdurch ergibt sich für die gesamte Verkehrssituation ein Sicherheitsgewinn und ein zügiges und ungestörtes Vorankommen für alle Verkehrsteilnehmer.
Bezugszeichenliste

1, 1': Straße
2: rechte (erste) Spur
3: linke (zweite) Spur
4: Egofahrzeug
5: Fahrzeug
6: Fahrzeug
7: Fahrzeug
8: Fahrzeug
d_F: (variabler) Folgeabstand
dmin: Sicherheitsabstand
d_const: (konstanter) Folgeabstand
v₁: Geschwindigkeit
V₂: Geschwindigkeit

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 102010041620 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur automatisierten Vorbereitung und/oder Durchführung eines Spurwechsels im fließenden Verkehr auf einer mehrspurigen Straße (1) oder eines Überholmanövers mit einem Egofahrzeug (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Egofahrzeug (4) ein Fahrassistenzsystem mit einer Sensoreinheit zur Überwachung und Auswertung der Verkehrssituation und der vorausliegenden Streckenführung aufweist, das auf einer ersten Spur (2) einen im Wesentlichen konstanten Folgeabstand d_const zum vorausfahrenden Fahrzeug (5) einstellt, bis das Fahrassistenzsystem eine Spurwechsel- oder Überholabsicht registriert, wonach der Folgeabstand d_F zum vorausfahrenden Fahrzeug (5) situationsadäquat vergrößert wird und anschließend eine Beschleunigung auf der ersten Spur (2) so lange erfolgt, bis der Spurwechsel oder das Überholmanöver mit einer situationsadäquaten Relativgeschwindigkeit durchführbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die situationsadäquate Vergrößerung des Folgeabstands d_F zum vorausfahrenden Fahrzeug (5) bei einer Spurwechsel- oder Überholabsicht aus - dem Beschleunigungsvermögen des Egofahrzeugs (4), - der eigenen Fahrzeuglänge, - der Relativgeschwindigkeit zu Fahrzeugen (6, 7, 8) auf der Zielspur (3), - der Verkehrsdichte auf der Zielspur, - der vorausliegenden Streckenführung, - dem Beschleunigungsvermögen des vorausfahrenden Fahrzeugs (5) und/oder - der Länge des vorausfahrenden Fahrzeugs (5) ergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Beschleunigung des Egofahrzeugs (4) auf der ersten Spur (2) ein geschwindigkeitsabhängiger Sicherheitsabstand dmin zum vorausfahrenden Fahrzeug (5) nicht unterschritten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spurwechsel oder das Überholmanöver abgebrochen wird, wenn eine Änderung der Verkehrssituation einen gefahrlosen Spurwechsel oder ein gefahrloses Überholmanöver verhindert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrassistenzsystem a) auf benachbarten Spuren der ersten Spur (2, 3) Lücken zwischen zwei hintereinanderfahrenden Fahrzeugen (6, 7) und die relativen Positionen und Bewegung der Lücken zum Egofahrzeug (4) detektiert, die einen potenziellen Spurwechsel des Egofahrzeugs (4) ermöglichen und b) den Folgeabstand d_F und/oder die Folgegeschwindigkeit des Egofahrzeugs (4) zum vorausfahrenden Fahrzeug (5) derart einstellt, dass ein Spurwechsel und ein Einfädeln in eine Lücke auf einer benachbarten Spur (3, 2) durch eine Querführung des Egofahrzeugs (4) möglich ist.
Fahrassistenzsystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Sensoreinheit, mit der der Folgeabstand d_F und die Folgegeschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug (5) überwachbar und einstellbar sind.
Fahrassistenzsystem nach der Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Lücken zwischen zwei nachfolgenden Fahrzeugen (6, 7) auf benachbarten Spuren der mehrspurigen Straße (1) detektierbar sind.