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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Fahreigenschaften von Kraftfahrzeugen gemäß Patentanspruch 1.
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Fahrzeuge heutiger Bauart sind mit einer Reihe von Sensoren und Aktoren versehen. Zum einen können kraftfahrzeugbezogene Betriebsdaten mit Sensoren erfasst und angezeigt werden, zum anderen spielen aber auch Sensoren eine Rolle, die Umgebungsdaten erfassen. Hierzu gehören Umgebungstemperatur, aber auch Bild- und Navigationsdaten. Satellitenunterstützte sogenannte GPS-Navigationssysteme haben im Augenblick ein hohes Maß an Verbreitung in Kraftfahrzeugen erreicht. Dabei werden fest vorgegebene elektronisch abgespeicherte Straßennetze in Verbindung mit der Ortung des eigenen Fahrzeuges dazu verwendet, dass Fahrzeuge entlang einer optimierten Strecke zu einem eingebbaren Ziel mit Fahranweisungen geleitet werden.
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Aus
US 5 805 079 A ist ein System und ein Verfahren zum Überwachen der Leistung eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei die momentane Beschleunigung des Fahrzeugs in wenigstens zwei Richtungen gemessen und gespeichert wird.
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In
EP 1 012 809 B1 wird ein Verfahren, ein System und Vorrichtungen zur Sammlung von Verkehrsdaten beschrieben.
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Ferner ist aus
US 6 005 494 A ein System zum Bestimmen einer hinsichtlich des Energieverbrauchs optimalen Route unter Verwendung von GPS bekannt.
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Entlang einer navigierten Strecke sind nicht nur fest vorgegebene Streckendaten zu berücksichtigen, sondern auch dynamische Anpassungen an Verkehrsaufkommen mit zu berücksichtigen, um eine optimale Verkehrsführung zu erreichen.
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Der Straßenverkehr stellt sich dabei grundsätzlich aus zwei widersprüchlichen Blickwinkeln dar. Einmal aus der des individuellen Verkehrsteilnehmers und seinem Mobilitätsbedürfnis, und zum anderen aus dem hoheitlichen Interesse der Organisation des Gesamtverkehrs. Dieser Widerspruch zeigt sich am deutlichsten in Ballungsräumen, wo ein hohes Verkehrsaufkommen mit motorisiertem Individualverkehr im schlimmsten Fall zu hohen Lärm- und Umweltbelastungen, sowie Fahrverboten aufgrund von Ozonalarm, führen kann. Dies führt zu drastischen Mobilitätseinschnitten. Neben ordnungspolitischen Maßnahmen gibt es jedoch auch für den einzelnen Autofahrer mit seinem berechtigten Mobilitätsanspruch die Möglichkeit, das Verkehrsgeschehen positiv zu beeinflussen und sowohl die Umwelt zu entlasten als auch den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das Verkehrsgeschehen durch geeignete Mittel und Maßnahmen durch möglichst jeden motonsierten Verkehrsteilnehmer aktiv konstruktiv mitzugestalten.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Kern der verfahrensgemäßen Erfindung ist dabei, dass das Fahrverhalten eines über GPS navigierten Fahrzeuges ermittelt und die im Fahrbetrieb ermittelten Beschleunigungs- und/oder Geschwindigkeitsdaten des Fahrzeuges an eine Leitstelle übermittelt werden. Hierdurch wird nun möglich, dass das jeweils individuelle Fahrverhalten jedes einzelnen oder zumindest in diesem Modell jedes beteiligten Fahrzeuges einen dynamischen Beitrag über das Verkehrsgeschehen entlang einer Strecke geben kann.
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Auf diese Weise werden Fahrverhaltensdaten und somit Fahreigenschaften in gruppendynamischem Sinne ausgewertet, was zu einer Losung von Verkehrsproblemen, besonders in Ballungsraumen, führen kann. Hierbei werden sogenannte GPS Fahrprofile ausgewertet, die durch jedes Fahrzeug generiert werden. Diese GPS Fahrprofile meinen, dass entlang einer Fahrstrecke die Fahrdaten, beispielsweise aus der Ortsänderung pro Zeiteinheit oder der Ermittlung der Geschwindigkeit in entsprechenden Zeitfenstern die Grunddaten liefern, wobei aus der Ortsveränderung pro Zeiteinheit die Geschwindigkeit ableitbar und aus der ersten zeitlichen Ableitung der Geschwindigkeit nach der Zeit die jeweilige Beschleunigung ermittelt werden kann. Diese Beschleunigungswerte werden sodann in Relation mit einem Fahrprofil gebracht, wie es das jeweils daraufhin untersuchte Fahrzeug aufweist, auch bereitstellen kann, um daraus Fahrverhaltensdaten und letztendlich in der Auswertung mehrerer Fahrzeuge auch Verkehrsgeschehensdaten ermittelt werden können. Die entsprechenden Fahrzeugdaten werden einer Leitstelle übermittelt, in welcher dann direkte verkehrstechnische Probleme erkannt werden können. Auf diese Weise ist die Dynamik der navigierten Streckenführung positiv beeinflussbar.
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Außerdem soll erfindungsgemäß ausgestaltet sein, dass die Fahrdaten entlang der GPS-Fahrstrecke auch im Kraftfahrzeug angezeigt werden, um auch dem jeweiligen Fahrzeugführer einen Überblick über eine optimale oder ggfs. auch unoptimierte Fahrweise zu geben. Mit optimal oder nicht optimaler Fahrweise sind dabei Verhaltensweisen gemeint, die das Verkehrsgeschehen an einem beispielsweise beschriebenen Ballungspunkt positiv oder negativ beeinflussen können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Fahrverhaltensdaten im Kraftfahrzeug selbst errechnet und angezeigt werden.
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Eine weitere Möglichkeit ergibt sich daraus, die Fahrdaten an eine Leitzentrale zu übermitteln und erst dort die Fahrverhaltensdaten für jedes Kraftfahrzeug zu bestimmen oder zu errechnen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die fahrzeugspezifischen Geschwindigkeitswerte nach einem konstanten Zeitintervall jeweils analysiert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass mehrere Zeitintervalle aneinandergereiht eine Zählroutine ergeben, die automatisch durchfahren bzw. generiert wird. Ebenso wird aus dem jeweils ermittelten Geschwindigkeitswert oder aus der Geschwindigkeitsänderung pro Zeiteinheit die jeweilige Beschleunigung oder Verzögerung bestimmt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird daraus die Optimierung im Kraftstoffverbrauch bestimmt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass das in bezug auf das aktuelle Verkehrsgeschehen und die eigene Verhaltensweise sich ergebende Fahrverhalten optimal ist oder nicht, ermittelt werden kann. Entsprechende Abweichungen werden hierbei dezidiert dargestellt, innerhalb des Kraftfahrzeuges, so dass sich der Kraftfahrzeugführer diese Information zu Nutze machen kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass eine solche Vorgehensweise abschnittsweise, d. h., auf Teilstrecken ggfs. navigierten Gesamtstrecke vollzogen wird.
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Entsprechende Informationen und Anzeigen an den Fahrzeugführer könnten dann pro Streckenabschnitt in sogenannten Ampelfarben dargestellt werden.
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Die Erfindung ist anhand einer Kurvendarstellung näher erläutert.
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Die Kurve zeigt das Geschwindigkeitsverhalten in bezug auf die Zeit, entlang einer gefahrenen Strecke. Wie hier zu erkennen ist, ist die Geschwindigkeit stark wechselnd. Aus den entsprechenden Berücksichtigungen pro Zeitintervall, die hier mit Null bis t1, t1 bis t2 und t2 bis t3 usw. bis t11, gekennzeichnet sind, werden effektive Beschleunigungen berechnet. Dies bedeutet, dass im ersten Zeitintervall zwischen Null und t1, beginnend bei Null, der aktuelle Geschwindigkeitszustand bei t1 ermittelt wird. Dadurch ergibt sich eine relativ steile Flanke. In bezug auf die sich somit ergebende optimale Fahrstrecke oder das auf der Fahrstrecke optimale Verhalten ergibt sich eine Abweichung. Dabei wird im ersten Intervall die Geschwindigkeit stark überhöht, worauf eine relativ abrupte Abbremsung bis auf den Geschwindigkeitswert der bei t1 eingestellt ist, vorliegt. Auch im zweiten Zeitintervall zwischen t1 und t2 wird eine übermäßige Geschwindigkeitsänderung mit einer nachfolgenden Geschwindigkeitsreduktion, also Abbremsung, vorgenommen. Dazwischen liegen jeweils wieder der optimale Geschwindigkeitsabschnitt, auf dem sich die jeweils durch die erste Ableitung gebildete Beschleunigung ergibt.
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Dies gilt für jeden weiteren folgenden Zeitbereich.
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Es sollen also die im Fahrzeug vorliegenden GPS-Profile, wie in 1 ausgewertet werden, und zum einen an die Zentrale eines Dienstanbieters, zum anderen zur übersichtlichen Darstellung im Endgerät für den Autofahrer bereitgestellt werden. Die Verkehrslage ergibt sich dann aus einem strategischen Netz, weiches in Ampelfarben kenntlich gemacht und dargestellt wird, während die Brems- und Beschleunigungswerte für eine Dienstzentrale ein Maß für Verkehrsflüssigkeit und Umweltbelastung, sowie für den einzelnen Autofahrer zusätzlich ein Maß für den Kraftstoffverbrauch ergeben.
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Zur Darstellung der Kurve ergibt sich, dass nach einem konstanten Zeitintervall ΔT, beispielsweise 10 Sekunden die Geschwindigkeit analysiert wird. Liegt eine positive Beschleunigung vor, startet eine Zählroutine mit ΔA+ = ΔV+/ΔT und ΔX = ΔV·ΔT mit i+ = 1
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Bei Bremsvorgängen ergibt sich das
ΔA < 0 ist, und per Definition gleich A– ist.
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Daraus ergibt sich der Zusammenhang ΔA– = ΔV–/ΔT und ΔX– = ΔV–·ΔT bei i– = 1
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Nachdem ein Streckenabschnitt durchfahren wurde, wird beim Erreichen des Endknotens folgender Zusammenhang berechnet: E+·W+/m = <a+>X+ mit <a+> = ΣΔa+/N+ und N+ = Σi+ und X+ = ΣΔX+
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Als Beschleunigungsenergie ergibt sich damit die mittlere Beschleunigung multipliziert mit der Beschleunigungsstrecke auf dem entsprechenden Abschnitt.
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Für die negative Beschleunigung, also die Bremsenergie auf diesem Streckenabschnitt gilt E– = W–/m = <a–>·X–
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Hierbei ist <a–> = ΣΔa–/N–, also die Anzahl der Abschnitte.
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Damit ergibt sich auch die Bremsbeschleunigungsenergie als Mittelwert, multipliziert mit der Bremsstrecke auf diesem Abschnitt.
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Damit ergeben die dargestellten Energiewerte E+ und E– wertvolle Informationen über das Fahrverhalten auf einem städtischen oder außenstädtischen Straßennetz, sowie über den individuellen Fahrstil und seine Auswirkungen auf Umwelt und Kraftverbauch. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass das Verhältnis von Beschleunigungsenergie zu Bremsenergie im Idealfall Null sein sollte, weil dann ein gleichmäßiges Fahrverhalten auf der Fahrstrecke vorliegt. Dem entspricht in der Stadt freier Verkehr bei grüner Welle und auf Autobahnen freier Verkehr bei konstanter Geschwindigkeit.
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In einem solchen Fall kann auch der Kraftstoffverbrauch bei idealer, konstanter Geschwindigkeit minimal werden, abhängig vom Fahrzeugtyp und von der Beladung.
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Im ungünstigen Fall gibt es auf dem Streckenabschnitt ein hohes Verkehrsaufkommen bei roter Welle, wobei die Zahlen für E+ und E– ein Maximum erreichen und der Kraftstoffverbrauch und die Umweltbelastung stark erhöht werden.
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Für den individuellen Fahrstil gilt zusätzlich, dass chaotische Brems- und Beschleunigungsvorgänge die aufgewandte Energie pro Streckenabschnitt erhöhen und außerdem auch jede temporäre Störung auf dem Streckenabschnitt erhöhen. Die Zahlenwerte für E+ und E– geben dem individuellen Autofahrer und der entsprechenden Zentrale noch kein übersichtliches Maß seiner gesamten Fahrt. Deshalb sollte abschnittsweise eine Darstellung in Ampelfarben innerhalb des Kraftfahrzeuges erfolgen. Die dabei gewählte Klassifizierung sollte dann einer aus dem realen Straßenverkehr zu messenden Werteskala entsprechen, die sich aus dem geeigneten Projekt dann bestimmen lässt.
