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Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät, ein Verfahren und ein Computerprogramm zur Automatisierung eines Einstiegs- und/oder Ausstiegsvorgangs in ein Fahrzeug. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein automatisiert betreibbares Personentransportfahrzeug mit einem derartigen Steuergerät.
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Niveauregulierung ist aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird ein Bus abgesenkt, um das Ein- und Aussteigen zu erleichtern. Dabei wird die Niveauregulierung von einem menschlichen Bus-Fahrer gesteuert. Aus dem Stand der Technik sind auch Trittstufen bekannt, um einen Einstieg oder einen Ausstieg in ein Fahrzeug zu erleichtern. Diese Trittstufen werden auch von einem menschlichen Fahrer betätigt.
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Hier setzt die Erfindung an. Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, die Niveauregulierung und/oder das Ausfahren von Trittstufen zu verbessern.
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Das erfindungsgemäße Steuergerät löst diese Aufgabe, indem es einen Einstiegs- und/oder Ausstiegsvorgangs in ein Personentransportfahrzeug automatisiert. Das Steuergerät umfasst eine erste Schnittstelle. Die erste Schnittstelle ist eine Schnittstelle zu einem an einer Außenhaut des Personentransportfahrzeuges angebrachten Umfelderfassungssensor. Über die erste Schnittstelle erhält das Steuergerät einen mittels des Umfelderfassungssensors erfassten Abstand des Umfelderfassungssensors zu einem Boden und eine erfasste Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene. Zusätzlich oder alternativ erhält das Steuergerät über die erste Schnittstelle Daten von mittels des Umfelderfassungssensors erfassten Verkehrsteilnehmern in einem Einstiegs- und/oder Ausstiegsbereich des Personentransportfahrzeuges. Das Steuergerät umfasst ferner eine Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit ist ausgeführt, in Abhängigkeit des erfassten Abstandes und der erfassten Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene ein Fahrzeugniveau zu berechnen, um mit der Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene auf einer Ebene zu sein, und in Abhängigkeit des Fahrzeugniveaus ein erstes Signal für eine Fahrzeugniveauregulierung zu bestimmen. Zusätzlich oder alternativ ist die Auswerteeinheit ausgeführt, in Abhängigkeit der erfassten Verkehrsteilnehmer ein zweites Signal für eine erste Aktuatorik einer ausfahrbaren Trittstufe des Personentransportfahrzeuges zu bestimmen. Das Steuergerät umfasst außerdem eine zweite Schnittstelle zu der Fahrzeugniveauregulierung und/oder der ersten Aktuatorik, um das erste Signal der Fahrzeugniveauregulierung bereitzustellen zum automatischen Anpassen des Fahrzeugniveaus an die Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene und/oder das zweite Signal der ersten Aktuatorik bereitzustellen zum automatischen Aus- und/oder Einfahren der Trittstufe ohne Gefährdung der Verkehrsteilnehmer.
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Mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät wird das Fahrzeugniveau automatisch gesteuert mit Hilfe eines Umfelderfassungssensors. Dies ist insbesondere für selbstfahrende Fahrzeuge von Vorteil, die keinen menschlichen Fahrer vorsehen, der die Fahrzeugniveauregulierung steuern könnte. Mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät wird das Aus- und Einfahren von Trittstufen automatisiert, ohne Verkehrsteilnehmer zu gefährden. Dies ist insbesondere für selbstfahrende Fahrzeuge von Vorteil, die keinen menschlichen Fahrer vorsehen, der Trittstufen aus- und einfahren könnte.
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Ein Steuergerät bereitet die Daten von Umfelderfassungssensoren als Eingangssignale auf, verarbeitet diese mittels einer Auswerteeinheit, beispielsweise einem FGPA oder ASIC Baustein oder einer Computerplattform, und stellt Logik- und/oder Leistungspegel als Regel- oder Steuersignale bereit. Das Steuergerät ist signaltechnisch mit dem Umfelderfassungssensor über die erste Schnittstelle verbunden. Der Datenaustausch erfolgt kabelgebunden oder kabellos, zum Beispiel über Funktechnologie, beispielsweise über einen WLAN Standard oder 5G Standard. Das Steuergerät ist nach einem weiteren Aspekt der Erfindung in ein Bordnetz des Fahrzeuges integriert, beispielsweise in einen CAN-Bus. Das Steuergerät ist insbesondere ein elektronisches Steuergerät für automatisierte Fahrfunktionen, im Englischen Domain ECU genannt, insbesondere eine ADAS/AD Domain ECU für assistiertes bis vollautomatisiertes, das heißt autonomes, Fahren. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Auswerteeinheit ausgeführt, die mit dem Umfelderfassungssensor erfassten Objekte zu klassifizieren und lokalisieren, beispielsweise mit Mitteln der künstlichen Intelligenz, beispielsweise mit einem auf Objekterkennung trainierten künstlichen neuronalen Netzwerk.
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Personentransportfahrzeuge sind Straßen- und/oder Schienen gebundene Fahrzeuge zum Transportieren von Personen von einem Startort zu einem Zielort. Personentransportfahrzeuge sind insbesondere Transportfahrzeuge des öffentlichen Nah- und/oder Fernverkehrs. Beispielsweise ist ein Bus oder eine Straßenbahn ein Personentransportfahrzeug.
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Umfelderfassungssensoren sind Sensoren zur Erfassung des Umfeldes im automotiven Bereich. Umfelderfassungssensoren sind vibrations-, temperatur- und/oder feuchtigkeitsresistent ausgeführt, um für Einsatzgebiete im automotiven Bereich verwendet werden zu können. Ferner sind die Umfelderfassungssensoren funktional sicher ausgeführt, beispielsweise ASIL Level B oder ASIL Level D. Die Umfelderfassungssensoren umfassen optische Sensoren, Radarsensoren, Schallsensoren und/oder akustische Sensoren. Die Umfelderfassungssensoren liefern Rohdaten für die Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit ist zur Objekterkennung und/oder Objektklassifizierung ausgeführt. Beispielsweise führt die Auswerteeinheit einen Klassifikator in Form einer Software, zum Beispiel ein künstliches neuronales Netzwerk, aus. Der Klassifikator erhält als Eingangsdaten die Rohdaten der Umfelderfassungssensoren und stellt als Ausgangsdaten Klassifizierungen von erkannten Objekten bereit, beispielsweise ob ein Mensch oder ein Fahrzeug klassifiziert wurde.
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Der Umfelderfassungssensor ist an einer Außenhaut des Personentransportfahrzeuges angeordnet. Beispielsweise ist der Umfelderfassungssensor an einer Frontstoßstange angeordnet. Alternativ ist der Umfelderfassungssensor in dem Personentransportfahrzeug angeordnet, beispielsweise geschützt durch eine Abdeckung. Alternativ ist der Umfelderfassungssensor im Innenraum des Personentransportfahrzeuges, beispielsweise an einer zu einer Tür gerichteten Decke angeordnet, oder durch eine Glasscheibe nach außen gerichtet. Beispielsweise misst der Umfelderfassungssensor über Laufzeitverfahren den vertikalen Abstand einer Bezugsposition des Umfelderfassungssensors zu dem Boden des Fahrzeuges. In Kenntnis der Einbauposition des Umfelderfassungssensors und der Bezugsposition berechnet die Auswerteeinheit aus dem erfassten Abstand eine Höhe des Personentransportfahrzeuges über dem Boden, das heißt ein Fahrzeugniveau oder Bodenfreiheit des Personentransportfahrzeuges.
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Eine Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene ist die Ebene, von der aus ein Verkehrsteilnehmer, beispielsweise ein Fahrgast, in das Personentransportfahrzeug einsteigt oder auf die der Fahrgast aus dem Personentransportfahrzeug aussteigt. Beispielsweise definiert die Höhe einer Bordsteinkante einer Bushaltestelle eine Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene. Die Auswerteeinheit vergleicht den erfassten Abstand des Umfelderfassungssensors vom Boden, das heißt das Fahrzeugniveau, mit der Höhe der erfassten Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene. Ist die Bodenfreiheit größer als die Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene, berechnet die Auswerteeinheit ein Fahrzeugniveau, bei dem die Bodenfreiheit gleich der Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene ist und erzeugt ein erstes Signal, um das Personentransportfahrzeug abzusenken. Ist die Bodenfreiheit kleiner als die Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene, berechnet die Auswerteeinheit ein Fahrzeugniveau, bei dem die Bodenfreiheit gleich der Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene ist und erzeugt das erste Signal, um das Personentransportfahrzeug anzuheben.
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Das Absenken und Anheben des Personentransportfahrzeuges erfolgt mit einer Fahrzeugniveauregulierung. Die Fahrzeugniveauregulierung ist ein System umfassend Aktuatoren, mit dem das Fahrzeug in seiner Höhe konstant gehalten, angehoben oder abgesenkt wird. Aktuatoren sind beispielsweise hydropneumatische Stoßdämpfer oder Luftfahrwerke. Nach einem Aspekt der Erfindung sind alle Fahrzeugachsen mit einer Höhenverstellung ausgestattet.
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Durch die Erfassung von Verkehrsteilnehmern mit dem Umfelderfassungssensor in einem Einstiegs- und/oder Ausstiegsbereich des Personentransportfahrzeuges und die Verarbeitung dieser Erfassung mit der Auswerteeinheit des Steuergeräts wird sichergestellt, dass keine Verkehrsteilnehmer durch das Ausfahren der Trittstufe in Gefahr gebracht werden. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Steuergerät ausgeführt, die Trittstufe automatisch wieder einzufahren. Erfasst beispielsweise der Umfelderfassungssensor, dass sich der Verkehrsteilnehmer von dem Einstiegs- und/oder Ausstiegsbereich entfernt, erzeugt die Auswerteeinheit ein zweites Signal zum Einfahren der Trittstufe. Die Trittstufe erleichtert das Ein- und/oder Aussteigen. Die erste Aktuatorik, die die Trittstufe steuert, ist beispielsweise ein Mehrgang-Armmechanismus.
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Nach einem Aspekt der Erfindung ist der Umfelderfassungssensor ein Radar, Lidar, Ultraschallsensor, eine 2D-Kamera oder eine 3D-Kamera. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Kombination der vorangehend genannten Umfelderfassungssensoren vorgesehen. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind zusätzlich Mikrofone als Umfelderfassungssensoren vorgesehen, um die Verkehrsteilnehmer akustisch zu erfassen. Optische Sensoren wie beispielsweise Lida oder Kamera sind besonders für kürzere Distanzen vorteilhaft hinsichtlich Auflösung und Signalverarbeitungszeiten. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Umfelderfassungssensor ein time-of-flight-Sensor.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung ausgeführt, in Abhängigkeit der erfassten Verkehrsteilnehmer ein drittes Signal für eine zweite Aktuatorik einer ausfahrbaren Einstiegs- und/oder Ausstiegsrampe des Personentransportfahrzeuges zu bestimmen. Die zweite Aktuatorik ist über die zweite Schnittstelle mit dem Steuergerät signaltechnisch verbunden, um das dritte Signal der zweiten Aktuatorik bereitzustellen zum automatischen Aus- und/oder Einfahren der Einstiegs- und/oder Ausstiegsrampe. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung werden zur Erfassung der Verkehrsteilnehmer Radar, Lidar, Ultraschallsensor, eine 2D-Kamera oder eine 3D-Kamera, Mikrofone oder eine Kombination dieser Sensortechnologien eingesetzt. Die Einstiegs- und/oder Ausstiegsrampe entspricht einer verstellbaren Rampe, bei der man eine Seite in der Höhe verstellen kann. Die Einstiegs- und/oder Ausstiegsrampe ist beispielsweise eine Rollstuhl-Auffahrrampe. Die zweite Aktuatorik ist beispielsweise ein Gasfedersystem. Damit wird auch vorteilhafterweise Rollstuhlfahrern, Fahrgästen mit Kinderwägen und älteren Menschen ein leichteres Ein- und/oder Aussteigen in das Personentransportfahrzeug ermöglicht. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Einstiegs- und/oder Ausstiegsrampe immer dann automatisch ausgefahren, wenn beispielsweise ein Rollstuhlfahrer, Fahrgäste mit Kinderwägen oder ältere Menschen mit dem Umfelderfassungssensor erfasst wurden und eine Gefährdung weiterer Verkehrsteilnehmer durch das Ausfahren der Einstiegs- und/oder Ausstiegsrampe ausgeschlossen ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Automatisierung eines Einstiegs- und/oder Ausstiegsvorgangs in ein Personentransportfahrzeug umfasst die folgenden Schritte:
- • Erhalten einer Bodenfreiheit des Personentransportfahrzeuges und einer Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene
und/oder
- • Erhalten von Daten von Verkehrsteilnehmer in einem Einstiegs- und/oder Ausstiegsbereich des Personentransportfahrzeuges,
- • in Abhängigkeit Bodenfreiheit und der Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene Berechnen eines Fahrzeugniveaus, um mit der Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene auf einer Ebene zu sein, und Bestimmen eines ersten Signals für eine Fahrzeugniveauregulierung in Abhängigkeit des Fahrzeugniveaus
und/oder
- • in Abhängigkeit der Daten Bestimmen eines zweiten Signals für eine erste Aktuatorik einer ausfahrbaren Trittstufe des Personentransportfahrzeuges,
- • Bereitstellen des ersten Signal der Fahrzeugniveauregulierung zum automatischen Anpassen des Fahrzeugniveaus an die Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene
und/oder
- • Bereitstellen des zweiten Signals der ersten Aktuatorik zum automatischen Aus- und/oder Einfahren der Trittstufe ohne Gefährdung der Verkehrsteilnehmer,
wobei zur Durchführung des Verfahrens ein Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche verwendet wird.
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Das erfindungsgemäße Computerprogramm automatisiert einen Einstiegs- und/oder Ausstiegsvorgang in ein Personentransportfahrzeug. Das Computerprogramm umfasst Befehle. Die Befehle bewirken, dass ein erfindungsgemäßes Steuergerät ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt, wenn das Computerprogramm auf dem Steuergerät läuft. Die Befehle sind beispielsweise als Softwarecodeabschnitte realisiert.
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Das erfindungsgemäße automatisiert betreibbare Personentransportfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Steuergerät. Das automatisiert betreibbare Personentransportfahrzeug umfasst eine technische Ausrüstung, die einen assistierten, teilautomatisierten, hochautomatisierten oder vollautomatisierten, das heißt autonomen oder selbstfahrenden Betrieb des Personentransportfahrzeuges nach SAE J3016. Die Ausrüstung umfasst beispielsweise Umfelderfassungssensoren, die Eingangsdaten für eine ADAS/AD Domain ECU bereitstellen, die wiederum Signale zur automatisierten Steuerung von Fahrzeugaktuatoren zur Längs- und/oder Quersteuerung bereitstellt.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Personentransportfahrzeug ein Niederflurfahrzeug. Niederflurfahrzeuge sind Fahrzeuge mit besonders tiefliegenden Böden oder Fluren im Innenraum. Dadurch wird Fahrgästen mit behinderungs- oder altersbedingten Einschränkungen der Mobilität und mit Fahrzeugen wie Rollstühlen und Kinderwagen die barrierefreie Nutzung erleichtert. Ein weiterer Vorteil sind die kürzeren Fahrgastwechselzeiten.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Personentransportfahrzeug ein Kleinbus. Der Kleinbus umfasst zehn Sitzplätze, fünf Stehplätzen und ein elektrisches Antriebssystem. Der Kleinbus ist beispielsweise 5m lang, 2m breit und 2,5m hoch. Mit einer derartigen Abmessung bietet der Kleinbus bequem Platz für 15 Personen. Gleichzeitig ist seine Grundfläche nicht größer als die einer großen Limousine. Dadurch ist er wendig und findet überall, insbesondere im urbanen Umfeld, seinen Weg. Durch das elektrische Antriebssystem, beispielsweise ein 150kW Achsantriebssystem mit einer Batteriekapazität von 60 kWh, ist der Kleinbus vollelektrisch und fährt emissionsfrei. Nach einem Aspekt der Erfindung ist der Kleinbus ausgeführt, per App von einem Nutzer als Shuttle flexibel angefordert zu werden. Der Nutzer ist damit nicht an starre Fahrpläne gebunden. Der Kleinbus bietet damit eine mobility-as-a-service. Ein derartiger Kleinbus heißt auch people mover. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Kleinbus vollautomatisiert oder autonom betreibbar.
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Die Erfindung wird in den Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuergeräts,
- 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Personentransportfahrzeuges und
- 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsähnliche Bezugsteile. Übersichtshalber sind in den Figuren nur die jeweils relevanten Bezugsteile hervorgehoben.
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1 zeigt ein Steuergerät 10. Das Steuergerät 10 ist eine ADAS/AD Domain ECU. Das Steuergerät 10 ist in ein Bordnetz eines Personentransportfahrzeuges 1 wie in 2 gezeigt integrierbar. Das Steuergerät 10 umfasst eine erste Schnittstelle 11. Über die erste Schnittstelle 11 ist das Steuergerät 10 mit wenigstens einem Umfelderfassungssensor 2 des Personentransportfahrzeuges 1 signaltechnisch verbunden. Der Umfelderfassungssensor 2 erfasst einen Abstand d zum Boden. Außerdem erfasst der Umfelderfassungssensor 2 eine Höhe h einer Einstiegs- und/oder Ausstiegsebenen e, siehe 2. Ferner erfasst der Umfelderfassungssensors 2 Verkehrsteilnehmer im Einstiegs- und/oder Ausstiegsbereich des Personentransportfahrzeuges 1. Beispielsweise ist der Umfelderfassungssensor 2 ein time-of-flight-Sensor.
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Die Rohdaten des Umfelderfassungssensors 2 werden einer Auswerteeinheit 12 des Steuergeräts in den Verfahrensschritten V1 und V2 bereitgestellt, siehe auch 3.
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Die Auswerteeinheit 12 berechnet in einem Verfahrensschritt V3 in Abhängigkeit Bodenfreiheit, welche die Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit des Abstandes d bestimmt, und der Höhe h Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene e ein Fahrzeugniveaus, um mit der Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene e auf einer Ebene zu sein. Außerdem bestimmt die Auswerteeinheit 12 ein erstes Signal für eine Fahrzeugniveauregulierung 5. In einem Verfahrensschritt V5 wird über eine zweite Schnittstelle 13 das erste Signal der Fahrzeugniveauregulierung 5 bereitgestellt zum automatischen Anpassen des Fahrzeugniveaus an die Einstiegs- und/oder Ausstiegsebene e.
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Die Auswerteeinheit 12 berechnet in einem Verfahrensschritt V4 in Abhängigkeit der Daten von den Verkehrsteilnehmern ein zweites Signal für eine erste Aktuatorik einer ausfahrbaren Trittstufe 3 des Personentransportfahrzeuges 1. In einem Verfahrensschritt V6 wird das zweite Signal der ersten Aktuatorik über die zweite Schnittstelle 13 bereitgestellt. Damit wird die Trittstufe 3 automatisch ein- und/oder ausgefahren ohne Gefährdung der Verkehrsteilnehmer.
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Außerdem bestimmt die Auswerteeinrichtung 12 in Abhängigkeit der erfassten Verkehrsteilnehmer ein drittes Signal für eine zweite Aktuatorik einer ausfahrbaren Einstiegs- und/oder Ausstiegsrampe 4 des Personentransportfahrzeuges 1. Die zweite Aktuatorik ist über die zweite Schnittstelle 13 mit dem Steuergerät 10 signaltechnisch verbunden. Über die zweite Schnittstelle 13 wird das dritte Signal der zweiten Aktuatorik bereitgestellt zum automatischen Aus- und/oder Einfahren der Einstiegs- und/oder Ausstiegsrampe 4.
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Das in 2 gezeigte Personentransportfahrzeug 1 ist ein people mover. In 2 sind die Trittstufe 3 und die Einstiegsrampe 4 ausgefahren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Personentransportfahrzeug
- 2
- Umfelderfassungssensor
- 3
- Trittstufe
- 4
- Rampe
- 5
- Fahrzeugniveauregulierung
- 10
- Steuergerät
- 11
- erste Schnittstelle
- 12
- Auswerteeinheit
- 13
- zweite Schnittstelle
- d
- Abstand
- e
- Ebene
- h
- Höhe
- V1-V6
- Verfahrensschritte
