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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Mehrzahl automatisiert fahrender Fahrzeuge, welche entlang einer gemeinsamen Fahrtroute Güter zu einem Hub transportieren.
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Aus der
DE 10 2016 200 049 A1 ist ein Verfahren zum Auffahren und Abfahren von einer Autobahn durch einen Lastkraftwagen bekannt. Das Verfahren sieht vor, dass ein Führungsfahrzeug bereitgestellt wird, ein Fahrzeugverbund durch Ankoppeln des Führungsfahrzeuges an den Lastkraftwagen am Beginn eines Übergabebereiches ausgebildet wird und ein Auffahren auf die Autobahn geführt wird. Zudem wird ein Betriebsmodus des Lastkraftwagens von einem geführten Betriebsmodus in einen automatisierten Betriebsmodus geändert und der Fahrzeugverbund wird durch Abkoppeln des Führungsfahrzeuges von dem Lastkraftwagen am Ende des Übergabebereiches aufgelöst. Zum Abfahren von der Autobahn wird ein Führungsfahrzeug bereitgestellt, ein Fahrzeugverbund wird durch Ankoppeln des Führungsfahrzeuges an den Lastkraftwagen am Beginn eines weiteren Übergabebereiches gebildet und der Betriebsmodus des Lastkraftwagens wird von einem automatisierten Betriebsmodus in einen geführten Betriebsmodus geändert. Das Abfahren von der Autobahn erfolgt geführt und der Fahrzeugverbund wird durch Abkoppeln des Führungsfahrzeuges von dem Lastkraftwagen am Ende des weiteren Übergabebereiches aufgelöst.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Mehrzahl automatisiert fahrender Fahrzeuge anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Verfahren zur Steuerung einer Mehrzahl automatisiert fahrender Fahrzeuge, welche entlang einer gemeinsamen Fahrtroute Güter zu einem Hub transportieren, sieht erfindungsgemäß vor, dass während eines Fahrbetriebes der Fahrzeuge eine Priorisierung der Fahrzeuge in Abhängigkeit einer bestimmten Ankunftsreihenfolge am Hub vorgenommen wird, insbesondere in Abhängigkeit einer von einem Kontrollzentrum bestimmten Reihenfolge, und die Reihenfolge durch zwischen den Fahrzeugen aufeinander abgestimmte Überholvorgänge hergestellt wird.
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Durch Anwendung des Verfahrens ist es möglich eine Ankunftsreihenfolge der Fahrzeuge aufgrund von Prioritäten zu gestalten, beispielsweise um Kundenanforderungen zu berücksichtigen, eine Art, insbesondere eine Verderblichkeit der transportierten Güter zu berücksichtigen und/oder eine den Fahrzeugen zur Erreichung des Hubs jeweils zur Verfügung stehende oder fehlende Menge an Kraftstoff und/oder elektrischer Energie zu berücksichtigen.
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Mittels des Verfahrens werden Überholvorgänge der automatisiert und insbesondere fahrerlosen Fahrzeuge durch kooperatives Verhalten sicherer, wodurch die Sicherheit im Straßenverkehr, insbesondere auf Autobahnen, erhöht werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch ein Hub, ein Fahrzeugkontrollzentrum und zwei auf einer Fahrspur eines Fahrbahnabschnittes automatisiert fahrende Fahrzeuge,
- 2 schematisch einen Ausschnitt eines der beiden Fahrzeuge,
- 3 schematisch eine Recheneinheit eines der beiden Fahrzeuge und
- 4 schematisch ein Hub, zwei Fahrzeugkontrollzenten und zwei auf einer Fahrspur eines Fahrbahnabschnittes automatisiert fahrende Fahrzeuge verschiedener Betreiber.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Hub H, ein Fahrzeugkontrollzentrum K1 und zwei auf einer Fahrspur F1 eines Fahrbahnabschnittes F automatisiert fahrende Fahrzeuge 1, 2.
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Automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom fahrende Fahrzeuge 1, 2, insbesondere Fahrzeuggespanne, beispielsweise Gespanne mit Lastkraftwagen, umfassen autonom fahrende Zugfahrzeuge, an die beispielsweise beliebige Anhänger, umfassend auch Auflieger, angekoppelt werden. Eine Kopplung kann dabei zumindest teilautomatisiert in Verteilzentren oder so genannten Hubs H, beispielsweise in so genannten Autobahn-Hubs oder in Betriebshöfen, erfolgen. Solche Hubs H sind beispielsweise private, gesicherte Betriebshöfe mit exklusivem Zugriff für automatisiert fahrende Zugfahrzeuge und Fahrzeuggespanne sowie deren Kunden.
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Beispielsweise werden von einem solchen Hub H aus automatisierte Fahrten, z. B gemäß Level 4, operativ betreut. Insbesondere beginnen und enden alle Missionen eines automatisiert fahrenden Fahrzeuggespannes an einem solchen Hub H. Eine Koordination der Fahrzeuggespanne, eine Beladung, eine Ladung sowie eine Wartung und Inspektionen derselben erfolgen innerhalb der Hubs H. Weiterhin soll mittels der Hubs H eine Logistik eines Anhängertransfers zwischen dem Hubs H und Kundenverteilzentren abgewickelt werden.
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Im Falle eines technischen Defektes bei einem Fahrzeug 1, 2 koordinieren sich die Hubs H mit einem Fahrzeugkontrollzentrum K1, auch als Vehicle Control Center (kurz: VCC) bezeichnet, um eine Abholung und Wiederherstellung des Fahrzeuges 1, 2 durchzuführen.
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Jedes Hub H stellt beispielsweise eine Wartungs-, Inspektions-, Wäge-, Reinigungs-, Betankungs-, Routinereparatur- und Kalibrierungsinfrastruktur bereit, welche erforderlich ist, um einen Betrieb der Fahrzeuge 1, 2 aufrecht zu erhalten. Beispielsweise ist zur Unterstützung einer Flottenwartung eine informationstechnische Infrastruktur vorhanden. In einem huborientierten Logistikverbund kann eine Autobahn als rollendes Lager betrachtet werden, wobei die abgefahrenen Fahrzeuge 1, 2 zu gewissen Zeiten an einem Hub H, einem sogenannten Zielhub, eintreffen.
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Eine Ankunftsreihenfolge der am Hub H ankommenden Fahrzeuge 1, 2 ist implizit durch Abfahrtszeiten eines Starthubs und nicht beeinflussbaren Größen, wie Staus und Wettergeschehen, bestimmt.
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Um zu erreichen, dass die Fahrzeuge 1, 2 in Abhängigkeit einer vorgegebenen Ankunftsreihenfolge der Fahrzeuge 1, 2 am Hub H ankommen, beispielsweise wegen Kundenanforderungen, transportierter verderblicher Ware und/oder wegen nicht ausreichenden Kraftstoffes und/oder nicht ausreichender elektrischer Energie, ist ein im Folgenden beschriebenes Verfahren vorgesehen.
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Hierzu wird während eines Fahrbetriebes der Fahrzeuge eine Priorisierung der Fahrzeuge 1, 2 in Abhängigkeit einer bestimmten Ankunftsreihenfolge am Hub H vorgenommen, insbesondere in Abhängigkeit einer durch das Fahrzeugkontrollzentrum K1 bestimmten Ankunftsreihenfolge.
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Insbesondere wird die Anpassung der Ankunftsreihenfolge der Fahrzeuge 1, 2 am Hub H auf der Autobahn durchgeführt, wobei die Anpassung durch koordiniertes und kooperierendes Überholen der Fahrzeuge 1, 2 untereinander erfolgt.
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Bei einem koordinierten Überholen sind beide Fahrzeuge 1, 2 über die bevorstehende Anpassung der Ankunftsreihenfolge informiert, wobei ein zu überholendes Fahrzeug F1 sein Fahrprofil innerhalb eines verkehrsrechtlichen Rahmens derart anpasst, dass ein überholendes weiteres Fahrzeug 2 seinen Überholvorgang effizient innerhalb eines verkehrsrechtlichen Rahmens durchführen kann.
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Zur Durchführung des Verfahrens kommunizieren die beiden Fahrzeuge 1, 2 miteinander, wobei die Kommunikation direkt über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeugkommunikation und/oder indirekt über das Fahrzeugkontrollzentrum K1 durchgeführt wird.
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Ohne Einschränkung einer Allgemeinheit wird im Weiteren nur die indirekte Kommunikation über das Fahrzeugkontrollzentrum K1 betrachtet, wobei das Fahrzeugkontrollzentrum K1 ein sogenanntes Backend für die zwischen Hubs H fahrenden Fahrzeuge 1, 2 darstellt.
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Jedes der beiden Fahrzeuge 1, 2 weist eine in 2 dargestellte Umgebungserfassung auf, die eine rückschauende Sensorik S1, eine vorausschauende Strahlsensorik S2 und eine vorausschauende Bildsensorik S3 umfasst.
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Erfasste Signale der Sensorik S1, der Strahlsensorik S2 und der Bildsensorik S3 sind mit einer in 3 näher dargestellten Recheneinheit 3 zugeführt, in dieser ausgewertet und weiterverarbeitet.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Fahrbahnabschnitt F zwei Fahrspuren F1, F2 und das Fahrzeug 1 fährt in einem sicheren Abstand vor dem weiteren Fahrzeug 2, wobei eine Überholanforderung von dem weiteren Fahrzeug 2 ausgeht.
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Anhand der erfassten Signale der vorausschauenden Strahlsensorik S2 und der vorausschauenden Bildsensorik S3 wird ermittelt, dass eine Topologie eines den Fahrzeugen 1, 2 vorausliegenden Streckenabschnittes einen Überholvorgang zulässt, wobei anhand erfasster Signale der rückschauenden Sensorik S1 ermittelt wird, sich auf der Fahrspur F1 der beiden Fahrzeuge 1, 2 und auf einer benachbarten Fahrspur F2 kein anderes Fahrzeug befindet.
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Weist der vorausliegende Streckenabschnitt eine Steigung auf, so dass eine Kraft und/oder eine Beladung des Fahrzeuges 1 zu einer Verlangsamung der beiden Fahrzeuge 1, 2 führt, kann es sein, dass der Überholvorgang nicht durchgeführt werden kann.
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Weiterhin wird in Bezug auf den bevorstehenden Überholvorgang des weiteren Fahrzeuges 2 ermittelt, dass gemäß einer Infrastruktur ein Überholen erlaubt ist und ein Wettergeschehen sowie Sichtverhältnisse, insbesondere in Bezug auf die Umgebungserfassung, die Durchführung eines Überholvorganges erlauben.
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Das weitere Fahrzeug 2 startet eine Anfrage zur Durchführung des Überholvorganges an das Fahrzeugkontrollzentrum K1, welches das zu überholende Fahrzeug 1 kontaktiert.
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Das zu überholende Fahrzeug 1 stimmt dem Überholvorgang nur dann zu, wenn eine vor ihm liegende Einscherlücke groß genug für das überholende weitere Fahrzeug 2 ist. Ist die Einscherlücke groß genug, verringert das zu überholende Fahrzeug 1 seine Fahrgeschwindigkeit.
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Hat das weitere Fahrzeug 2 die Zustimmung des Fahrzeuges 1 zu dem Überholvorgang empfangen, wobei die Zustimmung dem weiteren Fahrzeug 2 mittels des Fahrzeugkontrollzentrum K1 übermittelt wird, startet das weitere Fahrzeug 2 seinen Überholvorgang, insbesondere wenn eine Relativgeschwindigkeit des weiteren Fahrzeuges 2 in Bezug auf das Fahrzeug 1 ausreichend hoch ist.
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Treten während des Überholvorganges Schwierigkeiten auf, wie beispielsweise eine plötzliche Sichtverschlechterung und/oder ein plötzliches Erscheinen eines anderen Verkehrsteilnehmers, eine Spurblockade und/oder ein Abbruch einer Kommunikationsverbindung zu dem Fahrzeugkontrollzentrum K1, dann wird in Abhängigkeit eines Fortschrittes des Überholvorganges des weiteren Fahrzeuges 2 eine der beiden im Folgenden beschriebenen Strategien angewendet.
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Gemäß einer ersten Strategie wird der Überholvorgang des weiteren Fahrzeuges 2 abgebrochen, wobei das weitere Fahrzeug 2 seine Fahrgeschwindigkeit verringert und das Fahrzeug 1 gleichzeitig beschleunigt.
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Gemäß einer zweiten Strategie beschleunigt das weitere Fahrzeug 2, um den Überholvorgang zu beenden und das zu überholende Fahrzeug 1 bremst und verringert seine Fahrgeschwindigkeit vergleichsweise stark, so dass das weitere Fahrzeug 2 schnellstmöglich vor dem überholten Fahrzeug 1 einscheren kann.
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Aus Sicherheitsgründen wird eine Präferenz auf der Anwendung der ersten Strategie liegen.
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Sollte der Überholvorgang über 3 oder mehrere Fahrspuren F1, F2 durchgeführt werden, dann ist es ausreichend, wenn das zu überholende Fahrzeug 1 von der Überholanforderung des weiteren Fahrzeuges 2 in Kenntnis gesetzt wird und während des Überholvorganges keinen Fahrspurwechsel durchführt.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Hub H ein Hubkontrollzentrum H1 mit nicht näher gezeigten Rechnern, die mit ebenfalls nicht näher gezeigten Rechnern des Fahrzeugkontrollzentrums K1 vernetzt sind, wobei das Fahrzeugkontrollzentrum K1 mit den beiden Fahrzeugen 1, 2 kommuniziert. Das Hubkontrollzentrum H1 bildet ein Backend für hubinterne Abläufe.
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Das Hubkontrollzentrum H1 sendet seinen Wunsch in Bezug auf die Ankunftsreihenfolge der beiden Fahrzeuge 1, 2 an dem Hub H an das Fahrzeugkontrollzentrum K1, welches eine Kommunikationsverbindung zu beiden Fahrzeugen 1, 2 aufweist.
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In 3 ist eine Rechnereinheit 3 mit ihren Bestandteilen beispielhaft dargestellt, wobei jedes der beiden Fahrzeuge 1, 2 eine solche Rechnereinheit 3 aufweist.
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Wie oben beschrieben, werden der Rechnereinheit 3 die erfassten Signale der Sensorik S1, der Strahlsensorik S2 und der Bildsensorik S3, also der Umgebungserfassung des jeweiligen Fahrzeuges 1, 2 zugeführt, wobei in der Rechnereinheit 3 eine Sensorverarbeitung V, eine Fusion U der erfassten Signale und eine Lokalisierung L durchgeführt werden.
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Zur Lokalisierung L werden zudem Daten einer internen Karte C verwendet, wobei eine Position des entsprechenden Fahrzeuges 1, 2 mittels einer satellitengestützten Positionsbestimmungseinheit 4 ermittelt wird.
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Die fusionierten Signale und die anhand der Lokalisierung L ermittelten Daten werden einem Behavior/Planungsmodul 5, insbesondere einer Situationsanalyse-und-Planungseinheit 6 zugeführt, wobei mittels dieser ermittelte Daten einem Trajektoriengenerator 7 zugeführt werden.
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Darüber hinaus werden die fusionierten Signale und die Daten der Lokalisierung L an ein Überholmodul 8 der Recheneinheit 3 gesendet, welches zudem Informationen des Fahrzeugkontrollzentrums K1 erhält.
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In dem Überholmodul 8 wird eine Kommunikationsanalyse A durchgeführt und ein Ablauf A1 für das Fahrzeug 1 und ein Ablauf A2 für das weitere Fahrzeug 2 in Bezug auf die Ankunftsreihenfolge an dem Hub H festgelegt.
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Insbesondere werden die beiden Abläufe A1, A2 des Überholmoduls 8 der Situationsanalyse-und-Planungseinheit 6 zugeführt, so dass für das entsprechende Fahrzeug 1, 2 eine Trajektorie erstellt wird. Die ermittelte Trajektorie wird dann einer Aktuatorik 9 zugeführt, mittels welcher eine Lenkung, ein Antriebsstrang und eine Bremsanlage des Fahrzeuges 1, 2 gesteuert werden.
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Je nachdem, wie die Ankunftsreihenfolge am Hub H als Zielort der Fahrzeuge 1, 2 vorgesehen ist, steuert das Überholmodul 8 die Trajektorienplanung.
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In 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem das Fahrzeug 1 einem Betreiber zugeordnet ist und seine Kommunikation über das Fahrzeugkontrollzentrum K1 ausführt, wohingegen das weitere Fahrzeug 2 einem weiteren Betreiber zugehörig ist und seine Kommunikation über ein weiteres Fahrzeugkontrollzentrum K2 ausführt.
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Das weitere Fahrzeug 2 fährt hinter dem Fahrzeug 1, wobei es in Abhängigkeit bestimmter Vorgaben erforderlich ist, dass das weitere Fahrzeug 2 vor dem Fahrzeug 1 an dem Hub H ankommt.
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Um die Ankunftsreihenfolge herzustellen, übermittelt das weitere Fahrzeug 2 seine Koordinaten und seinen Überholwunsch an das weitere Fahrzeugkontrollzentrum K2. Das Hubkontrollzentrum H1 stellt eine Anfrage an das weitere Fahrzeugkontrollzentrum K2, zu welchem Betreiber das Fahrzeug 1 gehört, und ob das Fahrzeug 1 überholt werden kann.
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Das weitere Fahrzeugkontrollzentrum K2 stellt eine Anfrage an eine betreiberübergeordnete Instanz I, beispielsweise eine zentrale Rechnereinheit, über welche die beiden Fahrzeugkontrollzentren K1, K2 miteinander kommunizieren oder welche die beiden Fahrzeugkontrollzentren K1, K2 miteinander kommunizieren lässt.
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Dadurch wird eine Überholanforderung oder eine Überholbitte kommunikativ möglich gemacht.
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Sind mehrere Fahrzeuge 1, 2 verschiedener Betreiber auf dem Weg zu demselben Hub H und es ist erforderlich, die Ankunftsreihenfolge zu ändern, so kann dem Betreiber, dessen Fahrzeug 1, 2 wenigstens einen Überholvorgang durchführen muss, einen bestimmten Geldbetrag, insbesondere als Überholgebühr, nach erfolgreich absolviertem Überholvorgang, beispielsweise an den Betreiber des überholten Fahrzeuges 1 zahlen.
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Fahren mehr als zwei automatisiert fahrende Fahrzeuge 1, 2 zu dem Hub H, so ist es zur Herstellung der gewünschten Ankunftsreihenfolge möglich, dass mehrere weitere Fahrzeuge 2 das Fahrzeug 1 überholen, um das Hub H in der entsprechenden Ankunftsreihenfolge zu erreichen.
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Bei drei oder mehreren Fahrspuren F1, F2 ist dann eine Blockade eines Fahrspurwechsels der Fahrzeuge 1 zeitlich zu verlängern, bis alle weiteren Fahrzeuge 2 das Fahrzeug 1 überholt haben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- weiteres Fahrzeug
- 3
- Rechnereinheit
- 4
- Positionsbestimmungseinheit
- 5
- Behavior/Planungsmodul
- 6
- Situationsanalyse-und-Planungseinheit
- 7
- Trajektoriengenerator
- 8
- Überholmodul
- 9
- Aktuatorik
- A
- Kommunikationsanalyse
- A1, A2
- Ablauf
- C
- interne Karte
- F
- Fahrbahnabschnitt
- F1
- Fahrspur
- F2
- benachbarte Fahrspur
- H
- Hub
- H1
- Hubkontrollzentrum
- L
- Lokalisierung
- K1
- Fahrzeugkontrollzentrum
- K2
- weiteres Fahrzeugkontrollzentrum
- S1
- Sensorik
- S2
- Strahlsensorik
- S3
- Bildsensorik
- U
- Fusion
- V
- Verarbeitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016200049 A1 [0002]
