WO2018011394A2 - Verkehrssystem, selbstfahrendes fahrzeug und steuerungsverfahren eines verkehrssystems - Google Patents

Verkehrssystem, selbstfahrendes fahrzeug und steuerungsverfahren eines verkehrssystems Download PDF

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WO2018011394A2
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    • G06Q10/047—Optimisation of routes or paths, e.g. travelling salesman problem
    • G06Q50/40—

Definitions

  • the present invention relates to a traffic system comprising a fleet of self-propelled vehicles for transporting people and / or parcels within a demarcated area, a self-propelled vehicle for use within such a traffic system and a control method of one
  • Transport system with a fleet of self-propelled vehicles.
  • Mobility has meanwhile become an irreplaceable necessity for quality of life, with a distinction in principle between individual mobility - such as cars, motorcycles, bicycles and the like - and collective mobility - such as bus, train, scheduled flight and the like. These categories are currently one
  • cars are used on average only 5% of the time at all and are therefore 95% of the time as dead capital in readiness and need expensive parking space. Due to the use of internal combustion engines with the known disadvantages in wear caused by mixed friction of the many sliding moving contacts in cold start, high thermal stresses due to the high temperature gradients and the chemistry of the exhaust aftertreatment the depreciation to 250,000 km are calculated. The product made with the high use of energy and raw materials is then scrapped.
  • an autonomous vehicle management possible with an active networking and car-to-car communication is universally very complex for all vehicle missions such as long haul, highway, congestion and city traffic and rural roads and especially in the transition phase, in the autonomous vehicles and drive people-driven vehicles at the same time, security requirements are difficult to fulfill.
  • the previous delivery is based on specified routes, so that the end customer can not be supplied at a pre-agreed time, but then when the driver reaches the delivery address on his route.
  • the delivery takes place during the day when many customers are not home for work.
  • customers often have to be approached several times, or after several unsuccessful attempts, the customer must pick up the goods themselves in the distribution center or at another issuing office.
  • vehicle is in the format of a
  • This object is achieved by the traffic system according to claim 1, the self-propelled vehicle according to claim 3 and the control method of a traffic system according to claim 32.
  • a vehicle control is provided with an on-board unit assigned to the individual vehicle and a central computer connected to all vehicles in the fleet, the vehicle dynamics of a single vehicle being regulated by the on-board unit and navigation and integration of a single vehicle into traffic controlled by both the on-board unit and the central computer.
  • Computing capacity for vehicle guidance on board is thus provided a central computer unit which constantly monitors and evaluates all or the majority of all trips of the vehicle fleet and so running
  • optimization objectives according to any criteria, such as shortest travel time, minimum energy consumption, local route relief, evading from
  • the present traffic system is to be differentiated from already known concepts of a fleet of self-propelled vehicles, in particular because in conventional automated driving control systems are provided which simulate an automatic driver and monitor the environment through elaborate cameras and / or environment sensors of any kind.
  • the movement of a single vehicle according to the present invention is basically controlled by a central computer, so that a robot-like simulation of a driver is largely dispensable.
  • Such systems also support the safety of the present vehicle fleet, far fewer control devices are required. Further are
  • traffic lights via radio or other wireless
  • Transport system therefore integrate without a major effort.
  • the vehicles of the fleet are connected to one another by a car-to-car communication, wherein preferably only such vehicles are connected to each other by a car-to-car communication, located within a perimeter from 100 m of the vehicle.
  • a car-to-car communication located within a perimeter from 100 m of the vehicle.
  • the traffic system according to the invention is implemented so that individual areas, sub-areas or routes of a city or town are served exclusively by this system.
  • the system is also compatible for mixed operation with conventional non-self-propelled vehicles of all kinds, ie person-driven vehicles, buses and trains, however, the maximum benefit or the maximum Transport performance is achieved when the system is used exclusively in a selected area or on a selected route.
  • the self-propelled vehicle according to the invention has a vehicle control with an on-board unit assigned to the self-propelled vehicle and a connection to a central computer which is connected to all self-propelled vehicles of the fleet, the vehicle dynamics being controlled by the onboard unit and the navigation and integration of the vehicle in the traffic is controlled by both the on-board unit and the central computer.
  • Inventive self-propelled vehicle provides the same advantages that have been previously described in terms of the traffic system according to the invention.
  • the width of the vehicle is less than 1, 2 m, preferably less than 1, 0 m, so that at least two vehicles can drive in parallel on a lane.
  • the small track width is an important part of the present invention and allows two vehicles to travel side by side on a lane of the road. Lanes in the city center are between 2.75 m and 3.75 m wide, so that with a vehicle width of the self-driving vehicle from 0.8 m to 1.2 m two vehicles safely side by side drive and in addition a standing on the edge self-driving vehicle, the For example, just picks up passengers or drops, can dodge.
  • the self-propelled vehicles according to the invention in contrast, double the use of the parallel drive side by side, additionally prevent the
  • the vehicles according to the invention can be run in block mode, i. that instead of specifying a time interval when starting at traffic lights, such as 1, 8 seconds according to the StVo, the
  • Actuator and have a control that allow an inclination of the vehicle parallel to the longitudinal axis.
  • Vehicles with narrow width or with a small distance of the wheels have a limited security against lateral tilting in curves and crosswind, especially if the passengers should sit upright and comfortable and thus the center of gravity of the loaded vehicle is relatively high.
  • the advantageous tilt kinematics which allows rotation about an axis parallel to the direction of travel so that in each Driving condition the remaining tilting moment is almost zero or disappears, ensures a high road safety. Ideally one
  • Vehicle with such tilting kinematics three or preferably four wheels.
  • a vehicle with four wheels is preferably a four-wheel steering
  • the vehicle can preferably drive both forward and backward at the same speed and the same autonomous vehicle guidance.
  • the occupants sit opposite such a vehicle, whereby by the
  • Travel illness is also minimized for the reversing.
  • the self-propelled vehicles are electrically driven, wherein it has proved to be advantageous that the electric drive motors are arranged in the wheel hubs of the vehicle.
  • the electric drive motors are arranged in the wheel hubs of the vehicle.
  • four electric wheel hub motors are provided and are electrically powered.
  • the required batteries are located in the chassis between the wheels and below the seats, so that there is a flat bottom between them, which is at the curb level, so that a virtually ground-level access from the sidewalk is made possible.
  • the vehicles have opposite seats, wherein the seats are preferably spaced such that between the opposite seats space for transporting luggage is arranged.
  • the vehicles have a chassis and a split body structure, wherein the
  • Body parts are longitudinally displaceable, so that when opposing moving the body parts creates an opening for entry and exit of people.
  • the self-propelled vehicles consist of a chassis with a flat floor between the wheels and the passenger seats are located at the respective ends of the chassis.
  • Body construction is elevated in the middle and consists of two halves, the
  • swing doors or sliding doors are provided on both sides of the chassis, which always open on the right side of the vehicle, so that even when it rains, the interior of the vehicle is not wet and the exit on the side facing the sidewalk is possible and the passenger is not in an adjacent lane can get in.
  • the self-propelled vehicle has a padded
  • Security Traverse which is attached to a structural part of the vehicle and is preferably automatically transferred to a position in which the crossbar holds an occupant in an accident.
  • the padded safety traverse is activated by accident early detection, so that the safety crossbar in normal and accident-free traffic does not constitute a hindrance to the passenger.
  • the padded safety traverse actuation is guided on stable vehicle structures along to each one occupant, the touch is detected by sensors and then the safety traverse is driven a few inches back to a comfortable distance.
  • This Traverse fulfills the task of a waist belt of a seat belt and is equipped in a further preferred embodiment with an air bag.
  • a shoulder belt is not required, since there is enough free space in front of each occupant, so that the impact of the head on high longitudinal accelerations due to accidents is ruled out.
  • the self-propelled vehicles according to a preferred embodiment of the invention, a battery replacement system.
  • the self-propelled vehicles according to the invention initially accept, on request, only travel routes which are also accessible with the battery capacity and automatically drive to a battery replacement station when the value falls below a defined minimum value.
  • all vehicles in the waiting positions are automatically connected by plug or inductively to the urban grid and act as a battery buffer to compensate for network load fluctuations (control energy) and as emergency generators. Due to the limitation and specialization of the transport system to one each
  • the passenger cabin of the vehicle is semi-mirrored, so that the view is free from the inside to the outside, while the view is blocked from outside to inside.
  • a feeling of space that is subjectively perceived to be positive is made possible, because the upper part of the vehicle is largely glazed, so that the occupants have an unobstructed view all around.
  • the glazing is opaque from the outside by a disposable mirroring.
  • additional parts of the glazing with LED, OLED or other displays are provided, which are transparent from the inside and bring in information or advertising.
  • a preferred embodiment of the invention provides that on a display on the outer surface of the passenger cabin outwardly directed information and / or advertising is reproduced without obstructing the view of the passenger from the inside out or affect.
  • an inward-looking advertising to the occupant is recorded visually or acoustically adapted to the route.
  • the passenger is made aware, for example, of sights, department stores, restaurants, etc. along which the route passes.
  • This infotainment system also interoperable, so that the passenger gets eg the menu of a restaurant on the route on demand recorded.
  • Vehicle which are essentially related to the delivery of parcels.
  • the self-propelled vehicle has a system of individual boxes of different or the same size, each one package
  • the boxes with a form-locking system of pins and
  • Recesses releasably connected together.
  • the dimensions of the boxes preferably result in an integer matrix system, so boxes of different sizes can be added to form blocks without gaps and a straight outer contour. In other words, for optimal use of the available
  • the packages are placed in individual, relatively precisely fitting boxes, which are preferably made of plastic inexpensive, and then the boxes are a large overall package (total transport batch)
  • the total package (total transport batch) can thus optimally assembled with an optimizer and the location of each package
  • the boxes have a lid which can be opened via an externally accessible key.
  • the lid is preferably lockable via a gear system in different depths of the box.
  • the lid has a lock that can be opened with a universal key. This opening operation is performed by a robot arm or xyplotter control mounted on the vehicle once a safety check has been positively completed, that is, after the target customer is uniquely identified and in front of the vehicle. Then the lid of the box and only this lid is opened and the goods can be removed from the customer and possibly acknowledged.
  • the boxes have on the outer sides of a lid, which is secured by a simple locking.
  • this lid can be locked in different depths of the box, for example by a toothing, which is attached to the inner walls of the box and in which a counter-toothing engages in the lid.
  • a toothing which is attached to the inner walls of the box and in which a counter-toothing engages in the lid.
  • the lid contains a hollow chamber, which is usable as a further chamber for goods that do not require the entire depth of the boxes, wherein it is preferably provided that a locking system in one direction of rotation together with the lid Hollow chamber unlocked and in the other direction of rotation opens the cover to access.
  • the lid is hollow and has an increased depth, so that the space of the box, which can not always be optimally adapted in depth because of accessibility problem, again in two individual rooms can be divided.
  • the locking mechanism is executed so that when turning the key to the left of the whole
  • the boxes for transport routes to the end customer and / or transport routes to the dealer and / or the distribution warehouse can be used as packaging, so that outer packaging can be avoided.
  • the known outer packaging made of cardboard and the associated liners to secure the goods with Styrofoam foam parts, flakes or other deposits completely disappear and instead the
  • the boxes contain one or more inflatable chambers, which are inflated after loading the box with the goods to be transported and after closing the lid and are vented when opening the lid, so that the goods against slipping and Rattling is secured.
  • the transport is not only safe, but it can be environmentally damaging outer packaging and
  • the composite blocks are held and secured from a plurality of boxes on a frame and / or a band.
  • the frame and / or the band are locked after wrapping at the ends and the entire package (total transport batch) of several boxes is secured secured to the vehicle.
  • the self-propelled vehicle has a blocking system, in particular for the delivery of parcels, so that the boxes are opened only after a successful proof of identity, in particular after the control of a mobile radio signal, a transponder, an NFC signal (near-field communication), an RFID signal, an input code, a fingerprint scan or a
  • Eye scan or face scan for which purpose an input device is arranged on the vehicle, via which the presence of the addressee for accepting the
  • Delivery is detectable. It is further provided that the customers are informed by means of electronic information such as in particular a text message, an e-mail or app on the planned delivery date, with additional information about an alternative delivery address and the current position of the vehicle are provided. This allows the self-propelled vehicle the
  • a further preferred embodiment of the present invention is directed to the fact that a simultaneous change of the boxes and the battery of the vehicle is provided.
  • the vehicle is equipped with removable batteries, so that when returning the vehicle in the distribution warehouse not only the empty boxes are exchanged for equipped boxes, but at the same time or
  • the batteries are exchanged for recharged.
  • the self-propelled vehicle a
  • Outdoor camera has that takes pictures of disturbances or misuse or theft attempt photos and / or videos of the environment and forwards the recorded data to a central office, where the recordings can be evaluated and appropriate countermeasures can be initiated.
  • the customer is informed by e-mail, SMS, App, etc., when his order can be delivered and the channel also selects by e-mail, SMS, App, etc., a time interval within which he will be available at the delivery address and accept the delivery.
  • Efficiency criteria will be optimal in a computer logistics program Inventory designed.
  • the corresponding boxes are joined together and the vehicle is loaded together with charged batteries.
  • the vehicle drives autonomously and, because of the narrow track width, can quickly roll through the traffic and stop at the edge of the road at any time, rolling along close to the edge without having to re-engage, when delivery addresses are close together.
  • the vehicle travels both forwards and backwards, so that it is always ensured that the customer can receive his goods on the side facing the sidewalk.
  • the customer Shortly before arriving at the respective destination, the customer is informed again by e-mail, text message, app or the like and called at the final arrival at the destination in front of the door of the customer to the vehicle. For this purpose, the vehicle waits for a set period of time, before it is the next in case of non-arrival of the customer
  • the robot arm After checking the access authorization electronically, by data radio, by QR, by key code or the like, the robot arm is set in motion and opens the corresponding lid of the box and the customer removes his goods.
  • the system assigns a matching box of the size that is free and required.
  • the data protocol of this shipment is also the same as the removal by mobile phone or keyboard in the terminal.
  • the vehicle according to the invention is designed in a preferred embodiment with a flat, low-lying floor between the wheels and has a middle bulkhead, which divides the vehicle in full height in two halves.
  • the assembled boxes are placed to the right and left of this frame.
  • the robot arm On top of the bulkhead is the robot arm, which can be swung to the left or right and on which a gripper with key for the Lid is in radially variable position, so that the position for opening the lid for each box can be approached.
  • a vertical or horizontal axis can be used with a linear guide as a guide of the mechanism for opening the lid.
  • Cartography the central control, the car-to-car communication and the power supply locally designed for a limited area and thus considerably reduced in effort.
  • the vehicles defined in this way travel completely autonomously and are not in individual possession and thus represent a new mobility class, which closes the gap between individual traffic and public or collective traffic.
  • the size of the vehicles according to the invention is optimized according to the occupancy statistics, which shows that 1, 1 to 1, 3 people are on average on board.
  • the inventive self-propelled vehicle is designed for two people, so that more than 96% of all transport tasks can be done with the self-propelled vehicles.
  • the self-propelled vehicle according to the invention is preferably a narrow single-track vehicle.
  • the vehicle thus provides space for two people sitting opposite each other, as well as space for two suitcases in the carry-on format of the airlines, which can be parked between the people on the ground. A cumbersome access to a separate
  • a person can request a self-propelled vehicle, preferably by mobile phone, so that an optimization and management program calculates the journey as an interface between the on-board unit and the central computer.
  • the current location of the requesting person is preferably recognized and taken into account in the determination of the route.
  • the ideal waiting position is approached until the
  • the booking vehicle be released by the requesting person by means of identification.
  • the inventive control method solves the problems underlying the invention by the call for the vehicle, the booking and the communication, which destination is to be controlled by mobile Phone is done.
  • the location of the passenger is automatically communicated when booking by GPS, the fastest available vehicle is determined with the central control, the estimated time of arrival is returned, the customer can continue to move on foot, since now
  • the billing for the completed journey is also made automatically at the destination via mobile phone, so that the turnaround time is comparatively short.
  • the entry and exit takes place in the middle of the vehicle, with the vehicle halves of the upper body parts move forward and rear actuator, so that the passengers can sit upright from the seat to the full standing height and get out easily.
  • the narrow design allows depending on the situation in traffic Ausg. Entry to the left or right, in both cases with only one step, so that the lateral slides to be observed in the usual taxis over the back seat to the side of the sidewalk is eliminated.
  • the luggage does not have to be lifted over loading sill, but is barrier-free on the vehicle floor in
  • the passenger opens special software on the mobile phone (app) and enters his destination or retrieves it from his database.
  • a call to the central office or the central computer is automatically activated, his phone number, his location and his credit are identified and the next free self-driving vehicle and its travel time to accommodate the requesting person and the travel time to the destination and the fare will be calculated and the requesting person transmitted. It also determines whether the electrical energy in the selected vehicle is sufficient to complete the entire journey.
  • the selected self-propelled vehicle then sets in motion and finds the requesting person who can change its location while doing so, so that the requesting person does not have to wait for example, unattractive positions.
  • a message is sent to the mobile phone and, in parallel, a signal outside the vehicle.
  • the vehicle stops near the person requesting and opens the body after identification.
  • the identity of the requesting person within the requested vehicle may be checked and any unauthorized occupants may be rejected
  • the self-propelled vehicle now drives forward or backward, depending on the location of the destination, and manages autonomously into traffic.
  • the route is optimized and regularly monitored both by the on-board unit and by the central computer.
  • the self-propelled vehicle Upon reaching the destination, the self-propelled vehicle according to the invention stops at the roadside without blocking a lane and opens the exit, so that the person can leave the vehicle on the side of the sidewalk.
  • Billing for the completed trip receives the person via his mobile phone bill home.
  • the GPS motion protocol can be used. After leaving the vehicle, a photo of the vehicle interior is automatically taken with a wide-angle lens and archived in order to hold in the event of vandalism or other contamination, the responsible person liable.
  • the self-propelled vehicle either to the next customer or battery change or to a stop position, which has a charging plug or is controlled in the urban area of the central software distributed so that statistically seen driving time to the expected demand depending on time, season, trade show or other local Boundary conditions are minimal.
  • Transport performance indicator (persons km / h) is increased up to a factor of 7,
  • One-way streets can be adapted and converted to bidirectional road surfaces
  • Fig. 1 a, b is a self-propelled vehicle for passenger transport without
  • Fig. 2a-c a self-propelled vehicle for passenger transport with
  • Fig. 3a-c a self-propelled vehicle for package transport
  • a central component of the present invention relates to the self-propelled vehicle, which drives autonomously in a fleet of self-propelled vehicles in the context of the present traffic system and is designed to transport people and / or parcels.
  • Fig. 1 a, b and 2a-c show such a self-propelled vehicle 1, which is designed for the transport of persons.
  • the vehicle 1 has a chassis 2 with a flat bottom 3, on the two opposite seats 4, 4 'are arranged, and a frame structure 5, which can be configured for safety reasons and precaution as a roll bar.
  • the illustrated self-propelled vehicles 1 have four wheels 6a-6d, which are arranged below and laterally offset from the seats 4, 4 '.
  • While the space 7 between the seats is designed as a luggage storage surface, electronic units (not shown) are arranged below the seats 4, 4 ', in particular the on-board unit, accumulators, control units and the like. Also not shown are the electric wheel hub motors, which are designed so that the self-propelled vehicle forward and backward, so in the direction of arrow 8, 8 'can drive.
  • FIG. 1 b shows the same vehicle 1 with a person 9 sitting on a seat.
  • 2a-c show the same vehicle 1 with a body 20, which consists of two mutually in the direction of arrow 21, 21 'displaceable Karosseriehquen 22, 22'.
  • the body halves 22, 22 ' are moved outwards and thus open the passenger compartment.
  • a conventional door can be provided, from which the passengers can emerge from the body and thus the self-propelled vehicle.
  • the flat bottom 3 of the vehicle 1 and the preferred total height of the vehicle of about 1, 8 m allows easy access.
  • an air conditioner is provided, but the glazing of the body 20 is configured mirrored to the outside.
  • the outside of the body 20 is at least partially designed as a display, for example, to reproduce advertising information.
  • the self-propelled vehicle 1 is designed with a track width of less than 1, 2 m and is therefore one of the so-called single-track vehicles.
  • a tilting technique is provided which controls the self-propelled vehicle 1 as a function of the instantaneous speed and the leading curve to the Turning inside corners to tilt.
  • Fig. 2c shows the self-propelled vehicle 1 therefore with an inclination of about 75 ° relative to a horizontal H.
  • the self-propelled vehicle 1 is designed not only for passenger transport, but also for autonomous parcel delivery and other deliveries of goods such as food or pizza taxi etc.
  • FIGS. 3a-c show a self-propelled vehicle 1 with the wheels capable of tilting and steering, two blocks 30, 30 'consisting of a rigidly connected structure of transport boxes 31, wherein the transport boxes 31 are shown in different sizes by way of example. Further, a robot arm 32 is shown, the means of a universal key the
  • Parcel receiver performs.
  • Figs. 4a-c show a concrete embodiment of a transport box 31, which are releasably connectable to the delivery of goods with other transport boxes 31 and a solid structure.
  • form-fitting elements 41 a- c and 42 a- c are provided on the top and bottom of the boxes 31, so that the boxes 31 can be easily plugged together.
  • the lid 43 is fixed in the box 31 within the box 31 at different depths and hollow, so that the lid 43 space for small too

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verkehrssystem mit einer Flotte von selbstfahrenden Fahrzeugen zum Transport von Personen und/oder Paketen innerhalb eines abgegrenzten Gebietes, ein selbstfahrendes Fahrzeug zum Einsatz innerhalb eines solchen Verkehrssystems sowie ein Steuerungsverfahren eines Verkehrssystems mit einer Flotte von selbstfahrenden Fahrzeugen. Um ein Verkehrssystem zu schaffen, das insbesondere im Stadtverkehr eine kostengünstige und individuelle Mobilität für Personen und/oder Pakete ermöglicht, wird erfindungsgemäß eine Fahrzeugsteuerung mit einer dem einzelnen Fahrzeug zugeordneten Onboard-Einheit und einem Zentralrechner vorgeschlagen, der mit allen Fahrzeugen der Flotte verbunden ist, wobei die Fahrzeugdynamik eines einzelnen Fahrzeugs durch die Onboard-Einheit geregelt wird und die Navigation sowie die Integration eines einzelnen Fahrzeugs in den Verkehrs sowohl von der Onboard-Einheit als auch von dem Zentralrechner gesteuert wird.

Description

Verkehrssvstem, selbstfahrendes Fahrzeug und Steuerunqsverfahren eines
Verkehrssystems
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verkehrssystem mit einer Flotte von selbstfahrenden Fahrzeugen zum Transport von Personen und/oder Paketen innerhalb eines abgegrenzten Gebietes, ein selbstfahrendes Fahrzeug zum Einsatz innerhalb eines solchen Verkehrssystems sowie ein Steuerungsverfahren eines
Verkehrssystems mit einer Flotte von selbstfahrenden Fahrzeugen.
Mobilität ist mittlerweile eine unersetzbare Notwendigkeit zur Lebensqualität geworden, wobei grundsätzlich zwischen individueller Mobilität - wie PKW, Motorrad, Fahrrad und dergleichen - und kollektiver Mobilität - wie Bus, Bahn, Linienflug und dergleichen - zu unterscheiden ist. Diese Kategorien sind zurzeit einem
dynamischen Wandel unterworfen, da die dramatische Entwicklung von elektrischen Antrieben und von Sensorik, Steuer- und Regelsystemen, autonomes Fahren, also eine selbstständige Fahrzeugführung auf allen Straßen ermöglicht und mittelfristig die Fahrzeugführung durch Personen vollständig ersetzen wird.
In der etablierten Fahrzeugindustrie ist deswegen ein Evolutionsprozess zu beobachten, in dem konventionelle PKW-Konzepte mit Verbrennungsmotoren sukzessiv in elektrisch angetriebene und selbstfahrende Autos überführt werden. Tatsächlich wird damit aber die Umstellung auf autonome Fahrzeugkonzepte unnötig verzögert, weil sich nicht nur elementare Basisvorgaben der Fahrzeugarchitektur, des Designs, der Ergonomie und der Anordnung aller Baugruppen im Fahrzeug (Packaging) ändern, sondern auch alle Entwurfs- und Zielparameter des Gerätes selbst, wie beispielsweise Abschreibungszeiten, Serviceintervalle, Nutzungskosten, Nutzungsgrad, Nutzungsverhalten, Integration in die Verkehrsführung,
Personifizierung und Identifikation zwischen Fahrzeug und Fahrer beziehungsweise Besitzer des Fahrzeugs.
Herkömmliche Personenkraftwagen werden mit dem Ziel einer möglichst
uneingeschränkten und umfangreichen Nutzungsmöglichkeit gekauft, weshalb mit demselben PKW einerseits Einkaufsfahrten (mit nur einem Passagier), tägliche Fahrten zur Arbeit (ebenfalls mit nur einem Passagier), und andererseits Urlaubsund Langstreckenfahrten absolviert werden, wo das Fahrzeug mehrere Personen und Koffer aufnimmt. Durch diese Universalnutzung ergibt sich eine sehr schlechte Anpassung an das jeweilige Missionsprofil. Beispielsweise transportiert das
Fahrzeug an 200 Arbeitstagen ein großes und schweres Auto, nur eine einzige Person ohne Gepäck mit vier leeren Sitzen und einem leeren Kofferraum, nur um für eine Urlaubsfahrt im Jahr genügend Ladekapazität aufzuweisen.
Hinzukommt, dass PKW heutzutage als Prestigeobjekt verstanden werden und deswegen mit größerem Luxus versehen sind, als in der Regel genutzt wird.
Tatsächlich werden PKW im Mittel nur zu 5 % der Zeit überhaupt benutzt und stehen demnach zu 95 % der Zeit als totes Kapital in Bereitschaft und benötigen teuren Parkraum. Wegen des Einsatzes von Verbrennungsmotoren mit den bekannten Nachteilen im Verschleiß verursacht durch Mischreibung der vielen gleitenden Bewegungskontakte im Kaltstart, durch hohe Wärmespannungen wegen der hohen Temperaturgradienten und durch die Chemie der Abgasnachbereitung sind die Abschreibungen auf 250.000 km berechnet. Das mit dem hohen Energie- und Rohstoffeinsatz gefertigte Produkt wird anschließend verschrottet.
Die Fahrzeugführung durch Personen erfordert aus rechtlichen Gründen viele Kompromisse in Bezug auf die aktiven Sichtverhältnisse für den Fahrer nach außen und die passiven Sichtverhältnisse ins Fahrzeug zur Identifikation des Fahrers mit dem Ergebnis starker Sonneneinstrahlung durch die Verglasung und damit mit einem hohen Energieeinsatz für die Klimatisierung, was besonders bei Batteriegespeisten Antrieben zu erheblichen Reichweiteeinbußen führt.
Hinzu kommt, dass eine autonome Fahrzeugführung möglichst mit einer aktiven Vernetzung und Car-to-Car-Kommunikation universell für alle Fahrzeugmissionen wie Langstrecke, Autobahn, Stau- und Stadtverkehr sowie Landstraßenstrecken sehr komplex ist und besonders in der Übergangsphase, in der autonome Fahrzeuge und personengesteuerte Fahrzeuge gleichzeitig fahren, Sicherheitsanforderungen nur schwer erfüllbar sind.
Neben den zuvor beschriebenen Problemen, die die Beförderung von Personen insbesondere in Ballungsgebieten betreffen, ist zu beobachten, dass die
Warenumsätze durch Versandhändler weltweit zunehmen und Prognosen zeigen eine noch weitere Steigerung für die nächsten Jahre. Der Transport vom Händler zum Kunden ist durch ausgefeilte Logistiksysteme bis zum letzten Verteilerlager sehr effizient. Jedoch ist die finale Strecke zum Kunden (last mile) mit den bekannten Systemen, wie Lieferung durch personengesteuerte Fahrzeuge, zunehmend problematisch.
Die bisherige Auslieferung erfolgt nach festgelegten Routen, so dass die Endkunden nicht zu einer vorher abgestimmten Zeit beliefert werden können, sondern dann, wenn der Fahrer auf seiner Route die Lieferadresse erreicht. Hinzu kommt, dass die Auslieferung tagsüber erfolgt, wenn viele Kunden arbeitsbedingt nicht zu Hause sind. Dadurch müssen Kunden oft mehrfach angefahren werden oder nach mehrmaligen vergeblichen Versuchen muss der Kunde die Ware selbst im Verteilerzentrum oder an einer anderen Ausgabestelle abholen.
Darüber hinaus ist festzustellen, dass sich das Fahrzeug im Format eines
Kleintransporters bei den vielen Parkvorgängen für die ca. 200 Pakete pro Tag nicht ordnungsgemäß abstellen lässt, so dass der Fahrer gezwungen ist, illegal mit Warnblickanlage auf einer Spur der Straße zu parken, was mit den bekannten negativen Folgen für den Verkehrsfluss in der Stadt verbunden ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verkehrssystem zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile behebt und insbesondere im Stadtverkehr eine kostengünstige und individuelle Mobilität für Personen und/oder Pakete zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch das Verkehrssystem nach Anspruch 1 , das selbstfahrende Fahrzeug nach Anspruch 3 sowie das Steuerungsverfahren eines Verkehrssystems nach Anspruch 32 gelöst.
1 . Verkehrssystem
Erfindungsgemäß ist eine Fahrzeugsteuerung mit einer dem einzelnen Fahrzeug zugeordneten Onboard-Einheit und einen Zentralrechner vorgesehen, der mit allen Fahrzeugen der Flotte verbunden ist, wobei die Fahrzeugdynamik eines einzelnen Fahrzeugs durch die Onboard-Einheit geregelt wird und Navigation sowie Integration eines einzelnen Fahrzeugs in den Verkehr sowohl von der Onboard-Einheit als auch von dem Zentralrechner gesteuert wird. Neben der Software und der
Rechenkapazität zur Fahrzeugführung an Board (Onboard-Einheit) ist somit eine zentrale Rechnereinheit vorgesehen, die laufend alle beziehungsweise die Mehrzahl aller Fahrten der Fahrzeugflotte überwacht und auswertet und so laufende
Optimierungen bei der Streckenführung vornehmen kann, wobei die
Optimierungsziele nach beliebigen Kriterien, wie beispielsweise kürzeste Fahrzeit, minimaler Energieverbrauch, lokale Streckenentlastung, ausweichen von
Hindernissen oder Umfahren lokaler Sonderveranstaltungen erfolgt.
Das vorliegende Verkehrssystem ist von bereits bekannten Konzepten einer Flotte mit selbstfahrenden Fahrzeugen insbesondere deswegen zu unterscheiden, weil beim herkömmlichen automatisierten Fahren Steuerungssysteme vorgesehen sind, die einen automatischen Fahrer nachbilden und die die Umgebung durch aufwendige Kameras und/oder Umfeldsensoren jeglicher Art überwachen. Demgegenüber wird die Bewegung eines einzelnen Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen durch einen Zentralrechner gesteuert, so dass eine roboterartige Nachbildung eines Fahrers in weiten Teilen entbehrlich ist. Zwar unterstützen derartige Systeme auch die Sicherheit der vorliegenden Fahrzeugflotte, allerdings sind weitaus weniger Steuerungsvorrichtungen erforderlich. Ferner sind
beispielsweise Ampelanlagen über Funk oder andere kabellose
Kommunikationsverbindungen mit den einzelnen Fahrzeugen der Flotte verbunden, so dass Halte- und Losfahrsignale fehler- und verzögerungsfrei übermittelt werden. In die bisher vorhandene Infrastruktur von Städten lässt sich das beschriebene
Verkehrssystem daher ohne einen größeren Aufwand integrieren.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fahrzeuge der Flotte durch eine Car-to-Car-Kommunikation miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise nur solche Fahrzeuge miteinander durch eine Car-to-Car- Kommunikation verbunden sind, die sich innerhalb eines Umkreises von 100 m des Fahrzeugs befinden. Insbesondere die Einschränkung der Car-to-Car- Kommunikation auf den Umkreis von 100 m spart Rechenkapazität, weil somit nicht alle Fahrzeuge der Flotte Informationen miteinander austauschen, die in dem lokalen Bereich, in dem sich ein einzelnes Fahrzeug gerade befindet, nicht unbedingt relevant sind.
Idealerweise wird das erfindungsgemäße Verkehrssystem so umgesetzt, dass einzelne Gebiete, Teilgebiete oder Fahrtstrecken einer Stadt oder Gemeinde ausschließlich von diesem System bedient werden. Damit wird ein Maximum an Transportkapazität, Transportgeschwindigkeit, Umweltentlastung und
Passagierkomfort erreicht. Da das System praktisch jede Transportaufgabe wahrnehmen kann, ist die vollständige Übernahme aller Mobilitätsanforderungen damit möglich. Für Fälle, in denen mehr als zwei Passagiere befördert werden, können einfach mehrere selbstfahrende Fahrzeuge angefordert werden.
Für Sonderaufgaben, wie beispielsweise Behindertentransport, Transport von sperrigen Gütern oder mehreren unmündigen Passagieren inklusive Betreuer sind Sonderfahrzeuge der Flotte vorgesehen, die andere Passagierraumgrößen aufweisen, ansonsten allerdings kompatibel zu den erfindungsgemäß eingesetzten selbstfahrenden Fahrzeugen sind.
Das System ist aber auch kompatibel für den Mischbetrieb mit konventionellen nichtselbstfahrenden Fahrzeugen aller Art, also personengeführten Fahrzeugen, Bussen und Bahnen, allerdings ist der maximale Nutzen bzw. die maximale Transportleistung dann erreicht, wenn in einem ausgewählten Gebiet bzw. auf einer ausgewählten Strecke das System ausschließlich eingesetzt wird.
2. selbstfahrendes Fahrzeug
Analog zu dem erfindungsgemäßen Verkehrssystem weist das erfindungsgemäße selbstfahrende Fahrzeug eine Fahrzeugsteuerung mit einer dem selbstfahrenden Fahrzeug zugeordneten Onboard-Einheit und einer Verbindung zu einem Zentralrechner auf, der mit allen selbstfahrenden Fahrzeugen der Flotte verbunden ist, wobei die Fahrdynamik des Fahrzeuge durch die Onboard-Einheit geregelt wird und die Navigation sowie die Integration des Fahrzeugs in den Verkehrs sowohl von der Onboard-Einheit als auch von dem Zentralrechner gesteuert wird. Das
Erfindungsgemäße selbstfahrende Fahrzeug liefert dieselben Vorteile, die bereits zuvor hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verkehrssystems beschrieben wurden.
Nachfolgend werden diverse bevorzugte Ausführungsformen des selbstfahrenden Fahrzeugs beschrieben.
Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Breite des Fahrzeugs geringer als 1 ,2 m, vorzugsweise geringer als 1 ,0 m ist, so dass mindestens zwei Fahrzeuge parallel auf einer Fahrspur fahren können. Die geringe Spurbreite ist ein wichtiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung und erlaubt, dass zwei Fahrzeuge nebeneinander auf einer Spur der Straße fahren können. Fahrspuren in der Innenstadt sind zwischen 2,75 m und 3,75 m breit, so dass bei einer Fahrzeugbreite des selbstfahrenden Fahrzeugs von 0,8 m bis 1 ,2 m zwei Fahrzeuge sicher nebeneinander fahren und zusätzlich einen am Rand stehenden selbstfahrenden Fahrzeug, das beispielsweise gerade Passagiere aufnimmt oder absetzt, ausweichen kann.
Versuche den Stadtverkehr zu entlasten, indem Fahrzeuge mit Passagieren nebeneinander sitzend sehr kurz ausgeführt werden, wie beispielsweise beim Smart, erwiesen sich als fast völlig nutzlos, da nur ein Fahrzeug pro Spur fahren kann und schon bei einer Geschwindigkeit von 50 km/h mit den vorgeschriebenen Sicherheitsabständen von 25 m nach vorne und hinten die Einsparung an Verkehrsfläche marginal ist. Die Sicherheitsabstände und die Fahrzeuglänge ergeben insgesamt 52,6 m, was im Vergleich zu einem 5 m langen Fahrzeug mit einer entsprechenden Länge von 55 m (inklusive Sicherheitsabstand) nahezu verschwindend ist.
Die erfindungsgemäßen selbstfahrenden Fahrzeuge verdoppeln demgegenüber die Nutzung durch die parallele Fahrt nebeneinander, verhindern zusätzlich den
Rückstau durch haltende Fahrzeuge am Rand und können langfristig optional wegen der erhöhten Präzision und Sicherheit der autonomen Fahrzeugführung auch im engen Abstand in Fahrtrichtung betrieben werden, so dass sich eine Erhöhung der Fahrzeugdichte beziehungsweise des Fahrzeugdurchsatzes um den Faktor 2 bis 2,5 ergibt. Langfristig ist zu erwarten, dass die Sicherheitsabstände um bis zu 70 % reduziert werden können, was die Fahrzeugdichte sogar um den Faktor 6 bis 7 erhöht. Die erfindungsgemäßen Fahrzeuge können im Blockbetrieb gefahren werden, d.h. dass statt der Vorgabe eines zeitlichen Abstandes beim Anfahren an Ampeln, wie beispielsweise 1 ,8 Sekunden gemäß der StVo, können die
nebeneinander- und hintereinanderstehenden Fahrzeuge gleichzeitig losfahren, was mit einem erheblichen Zeitgewinn verbunden ist. Anschließend kann bei steigender Geschwindigkeit der Fahrzeuge ein konstanter räumlicher Abstand von z.B. 2 m bei jeder Geschwindigkeit eingesteuert werden kann, da Reaktionszeiten zwischen den Fahrzeugen entfallen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fahrzeuge zum Ausgleich von Seitenkräften in Kurvenfahrten eine
Aktuatorik und eine Steuerung aufweisen, die eine Neigung des Fahrzeugs parallel zur Längsachse erlauben. Fahrzeuge mit geringer Breite beziehungsweise mit geringem Abstand der Räder weisen eine eingeschränkte Sicherheit gegen seitliches Kippen in Kurven und bei Seitenwind auf, insbesondere dann, wenn die Passagiere aufrecht und bequem sitzen sollen und damit der Schwerpunkt des beladenen Fahrzeugs vergleichsweise hoch liegt. Die vorteilhafte Neigekinematik, die eine Rotation um eine Achse parallel zur Fahrtrichtung so ermöglicht, dass in jedem Fahrzustand das restliche Kippmoment nahezu null wird beziehungsweise verschwindet, sorgt für eine hohe Verkehrssicherheit. Idealerweise weist ein
Fahrzeug mit einer solchen Neigekinematik drei oder vorzugsweise vier Räder auf.
Bei einem Fahrzeug mit vier Rädern ist vorzugsweise eine Vierradlenkung
vorgesehen, wobei das Fahrzeug vorzugsweise sowohl vorwärts als auch rückwärts mit gleicher Geschwindigkeit und gleicher autonomer Fahrzeugführung fahren kann. Die Insassen sitzen einem solchen Fahrzeug gegenüber, wobei durch die
Neigetechnik Querkräfte eliminiert werden, so dass die Gefahr einer
Reiseerkrankung auch für den Rückwärtsfahrenden minimiert wird. Dadurch, dass die Fahrzeugrichtung keiner Vorzugsrichtung genügt und dass das selbstfahrende Fahrzeug in beide Richtungen mit gleicher Geschwindigkeit vorwärts fahren kann, sind keine Wendemanöver erforderlich, um die Fahrtrichtung umzukehren, was eine schnelle Einbindung des selbstfahrenden Fahrzeugs in den Verkehr beim Einfädeln ermöglicht.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die selbstfahrenden Fahrzeuge elektrisch angetrieben sind, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen hat, dass die elektrischen Antriebsmotoren in den Radnaben des Fahrzeugs angeordnet sind. Bei einer Ausführungsform des selbstfahrenden Fahrzeugs mit vier Rädern sind vier elektrische Radnabenmotoren vorgesehen und werden elektrisch betrieben. Die hierfür erforderlichen Batterien befinden sich im Chassis zwischen den Rädern und unterhalb der Sitze, so dass sich dazwischen ein flacher Boden ergibt, der auf Höhe der Bordsteinkante liegt, so dass ein praktisch ebenerdiger Zustieg vom Bürgersteig aus ermöglicht wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des selbstfahrenden Fahrzeugs ist vorgesehen, dass die Fahrzeuge gegenüberliegende Sitze aufweisen, wobei die Sitze vorzugsweise derart beabstandet sind, dass zwischen den gegenüberliegenden Sitzen Raum für transportierendes Gepäck angeordnet ist. Vorzugsweise besitzen die Fahrzeuge ein Chassis und einen geteilten Karosserieaufbau, wobei die
Karosserieteile in Längsrichtung verschiebbar sind, so dass beim entgegengerichteten Verschieben der Karosserieteile eine Öffnung zum Ein- und Ausstieg von Personen entsteht. Mit anderen Worten bestehen die selbstfahrenden Fahrzeuge aus einem Chassis mit einem ebenen Boden zwischen den Rädern und die Passagiersitze befinden sich an den jeweiligen Enden des Chassis. Der
Karosserieaufbau ist in der Mitte erhöht und besteht aus zwei Hälften, die
aktuatorisch in Längsrichtung auseinandergefahren werden und so eine Öffnung in der Mitte freigeben, die den Zustieg und den Ausstieg der Insassen ermöglicht. Alternativ sind beidseitig des Chassis auch Schwenktüren oder Schiebetüren vorgesehen, die sich stets auf der richtigen Seite des Fahrzeugs öffnen, so dass auch bei Regen das Innere des Fahrzeugs nicht nass wird und der Ausstieg auf der dem Bürgersteig zugewandten Seite möglich ist und der Passagier nicht in eine benachbarte Fahrspur hinein aussteigen kann.
Vorzugsweise weist das selbstfahrende Fahrzeug eine gepolsterte
Sicherheitstraverse auf, die an einem Strukturteil des Fahrzeugs befestigt ist und vorzugsweise automatisch in eine Position überführbar ist, in der die Traverse bei einem Unfall einen Insassen hält.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die gepolsterte Sicherheitstraverse von einer Unfallfrüherkennung aktiviert wird, so dass die Sicherheitstraverse im normalen und unfallfreien Verkehr keine Behinderung für den Passagier darstellt. Somit wird die gepolsterte Sicherheitstraverse aktuatorisch an stabilen Fahrzeugstrukturen entlang zu je einem Insassen geführt, die Berührung wird sensorisch erkannt und die Sicherheitstraverse wird dann wenige Zentimeter zurück auf einen bequemen Abstand gefahren. Diese Traverse erfüllt die Aufgabe eines Bauchgurtes eines Sicherheitsgurtes und ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mit einem Airbag ausgerüstet. Ein Schultergurt ist demgegenüber nicht erforderlich, da sich vor jedem Insassen genügend Freiraum befindet, so dass ein Aufschlagen des Kopfes bei hohen Längsbeschleunigungen durch Unfälle ausgeschlossen ist. Darüber hinaus weisen die selbstfahrenden Fahrzeuge nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Batteriewechselsystem auf. Bei einem niedrigen Energiezustand nehmen die erfindungsgemäßen selbstfahrenden Fahrzeuge auf Anfrage zunächst nur noch Fahrstrecken an, die mit der Batteriekapazität auch erreichbar sind und fahren bei Unterschreiten eines definierten Minimalwertes automatisch an eine Batteriewechselstation. Zusätzlich oder alternativ sind alle Fahrzeuge in den Wartepositionen automatisch per Stecker oder induktiv mit dem städtischen Stromnetz verbunden und fungieren als Batteriepuffer zum Ausgleich von Netzbelastungsschwankungen (Regelenergie) und als Notstromaggregate. Aufgrund der Begrenzung und Spezialisierung des Verkehrssystems auf je einen
Innenstadtbereich ist eine dazu passende Infrastruktur mit überschaubaren Mitteln zu installieren.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Passagierkabine des Fahrzeugs halb verspiegelt ist, so dass der Blick von innen nach außen frei ist, während die Sicht von außen nach innen versperrt ist. Hierdurch wird im vergleichsweise engen Innenraum des selbstfahrenden Fahrzeugs ein subjektiv als positiv empfundenes Raumgefühl ermöglicht, weil der obere Teil des Fahrzeugs weitgehend verglast ist, so dass die Insassen einen freien Blick rundum haben. Um dennoch die bekannte Aufheizung durch Sonneneinstrahlung zu vermeiden, ist die Verglasung von außen durch eine Einwegverspiegelung undurchsichtig. In einer weiteren Ausführungsform sind zusätzliche Teile der Verglasung mit LED, OLED oder anderen Displays versehen, die von innen durchsichtig sind und von außen Informationen oder Werbung einspielen. Mithin ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass auf einem Display an der Außenfläche der Passagierkabine nach außen gerichtete Informationen und/oder Werbung wiedergegeben wird, ohne den Blick des Passagiers von innen nach außen zu versperren oder zu beeinträchtigen. Außerdem ist vorgesehen, dass eine nach innen gerichtete Werbung zum Insassen hin optisch oder akustisch angepasst zur Fahrstrecke eingespielt wird. Der Passagier wird z.B. auf Sehenswürdigkeiten, Kaufhäuser, Restaurants etc., an denen die Fahrtstrecke entlangführt, aufmerksam gemacht. In einer besonderen Ausführung ist dieses Infotainment System auch dialogfähig, so dass der Passagier z.B. die Speisekarte eines Restaurants auf der Strecke auf Abruf eingespielt bekommt.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen eines selbstfahrenden
Fahrzeugs beschrieben, die im Wesentlichen auf die Auslieferung von Paketen bezogen sind.
Nach einer ersten diesbezüglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das selbstfahrende Fahrzeug ein System aus einzelnen Boxen unterschiedlicher oder gleicher Größe aufweist, die jeweils nur ein Paket
beziehungsweise nur die Sendung für je einen Kunden enthalten und mit lösbaren Verbindungsmitteln zu einer Gesamttransportcharge zusammengefügt werden.
Vorzugsweise sind die Boxen mit einem Formschlusssystem aus Zapfen und
Vertiefungen lösbar miteinander verbunden. Dabei ergeben die Maße der Boxen vorzugsweise ein ganzzahliges Matrixsystem, so dass Boxen unterschiedlicher Größe zu Blöcken ohne Lücken und geradliniger Außenkontur fügbar sind. Mit anderen Worten wird zur optimalen Nutzung des zur Verfügung stehenden
Ladevolumens und zur Automatisierung der Belieferung von Kunden statt eines Laderaums mit festen Wänden beziehungsweise starr festgelegten einzelnen
Fächern ein System verschieden großer Boxen vorgeschlagen, deren Abmessungen ganzzahlig auseinander hervorgehen und die sich somit zu einer Matrix
zusammensetzen lassen. Im Verteilerzentrum werden, nachdem die Routen festgelegt wurden, die Pakete in einzelne, vergleichsweise genau passenden Boxen, die vorzugsweise aus Plastik preiswert gefertigt sind, platziert und danach werden die Boxen zu einem großen Gesamtpaket (Gesamttransportcharge)
zusammengefügt, mit dem das Ladevolumen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs optimal genutzt werden kann. Dazu weisen die Boxen auf den Außenseiten
Vertiefungen auf, die beim Fügen der Boxen ineinander einrasten. Bei Großkunden, wie beispielsweise Versandhändlern, kann direkt eine Verpackung in den
entsprechenden Boxen stattfinden, so dass eine erneute Umverteilung oder
Umverpackung nicht mehr nötig ist und eingespart werden kann. Das Gesamtpaket (Gesamttransportcharge) kann so mit einem Optimierungsprogramm optimal zusammengesetzt und die Lage der einzelnen Pakete
beziehungsweise Boxen protokolliert werden, so dass am Zielort das passende Paket sicher zugeordnet werden kann.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Boxen einen Deckel aufweisen, der über einen von außen zugänglichen Schlüssel geöffnet werden kann. Ferner ist der Deckel vorzugsweise über ein Verzahnungssystem in verschiedenen Tiefen der Box verriegelbar. Somit weist der Deckel ein Schloss auf, das mit einem Universalschlüssel geöffnet werden kann. Dieser Öffnungsvorgang wird von einem Roboterarm oder einer xy- Plottersteuerung aufgeführt, der beziehungsweise die am Fahrzeug angebracht ist, sobald eine Sicherheitsprüfung positiv abgeschlossen wurde, das heißt, nachdem der Zielkunde eindeutig identifiziert ist und vor dem Fahrzeug steht. Dann wird der Deckel der Box und nur dieser Deckel geöffnet und die Ware kann von dem Kunden entnommen und eventuell quittiert werden.
Die Boxen weisen an den Außenseiten einen Deckel auf, der durch eine einfache Verriegelung gesichert wird. In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann dieser Deckel in verschiedenen Tiefen der Box verriegelt werden, zum Beispiel durch eine Verzahnung, die an den Innenwänden der Box angebracht ist und in die eine Gegenverzahnung im Deckel eingreift. Durch eine tiefere Position des Deckels in der Box kann das Transportgut gegen Klappern gesichert werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Deckel eine Hohlkammer enthält, die als weitere Kammer für Waren nutzbar ist, die nicht die gesamte Tiefe der Boxen benötigen, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass ein Schließsystem in einer Drehrichtung den Deckel samt Hohlkammer entriegelt und in der anderen Drehrichtung den Deckel zum Zugang öffnet. In dieser besonderen Ausgestaltung ist der Deckel hohl und weist eine erhöhte Tiefe auf, so dass der Bauraum der Box, der in der Tiefe wegen Zugänglichkeitsproblem nicht immer optimal angepasst werden kann, nochmals in zwei Einzelräume unterteilt werden kann. In diesem Fall wird die Verriegelungsmechanik so ausgeführt, dass bei Linksdrehung des Schlüssels der ganze
Hohlkörper herausgezogen wird und den Raum darunter freigibt und bei
Rechtsdrehung nur der Deckel des Hohlkörpers geöffnet wird.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Boxen für Transportwege zum Endkunden und/oder für Transportwege zum Händler und/oder zum Auslieferungslager als Verpackung benutzbar sind, so dass Umverpackungen vermeidbar sind. Konkret ist nach einer optimalen Ausbaustufe des Systems vorgesehen, dass die bekannten Umverpackungen aus Karton und die zugehörigen Auskleidungen zur Sicherung der Ware mit Styroporschaumteilen, Flocken oder sonstigen Einlagen völlig verschwinden und stattdessen die
beschriebenen Boxen alleine statt eines Kartons im Mehrwegverfahren eingesetzt werden. Das heißt der Hersteller packt bereits für den Versand zum Händler die Ware in die passende Standartbox und versendet damit in einem Container-Mehr- Wegsystem, das auch schon auf dem Zwischentransport in einer raumökonomischen Matrixanordnung gestapelt werden kann.
Darüber hinaus ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Boxen eine oder mehrere aufblasbare Kammern enthalten, die nach dem Bestücken der Box mit der zu transportierenden Ware und nach dem Schließen des Deckels aufgeblasen werden und beim Öffnen des Deckels entlüftet werden, so dass die Ware gegen Rutschen und Klappern gesichert ist. Hierdurch können Waren unterschiedlicher Größe und Geometrie in den Boxen klapper- und beschädigungssicher fixiert werden, weil die Ware durch die Luftblase von allen Seiten geschützt ist. Damit wird der Transport nicht nur sicher, sondern es können umweltbelastende Umverpackungen und
Schutzverpackungen, die der Endkunde zudem nicht sortenrein entsorgt und die dem Kunden lästig sind, komplett entfallen. Beim Öffnen der Box durch den
Automaten im Fahrzeug entweicht darüber hinaus die Luft in der Schutzblase, so dass an diesem Geräusch auch für den Kunden erkennbar wird, dass der Transport sicher geschützt gegen Stöße, Schmutz und Feuchtigkeit erfolgt ist. Zu Gunsten eines sicheren Zusammensetzens der Blöcke ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die zusammengesetzten Blöcke aus mehreren Boxen über einen Rahmen und/oder ein Band gehalten und gesichert sind. Der Rahmen und/oder das Band werden nach dem Umwickeln an den Enden verriegelt und das Gesamtpaket (Gesamttransportcharge) aus mehreren Boxen wird gesichert auf dem Fahrzeug befestigt.
Vorzugsweise weist das selbstfahrende Fahrzeug insbesondere für die Auslieferung von Paketen ein Sperrsystem auf, so dass die Boxen nur nach einem erfolgten Identitätsnachweis geöffnet werden, insbesondere nach der Kontrolle über ein Mobilfunksignal, einen Transponder, ein NFC-Signal (Near-Field-Communication), einen RFID-Signal, einen Eingabecode, einen Fingerabdruckscan oder einen
Augenscan oder Gesichtsscan, wobei hierzu am Fahrzeug ein Eingabegeräte angeordnet ist, über das die Anwesenheit des Adressaten zur Annahme der
Lieferung feststellbar ist. Ferner ist vorgesehen, dass die Kunden mittels einer elektronischen Information wie insbesondere einer SMS, einer E-Mail oder per App über den geplanten Liefertermin informiert werden, wobei ergänzende Informationen über eine alternative Zustelladresse und über die aktuelle Position des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Hierdurch ermöglicht das selbstfahrende Fahrzeug die
Lieferung und Entgegennahme von Paketen und/oder Waren an beliebigen Zielorten. Mit anderen Worten wird das Fahrzeug nach einer Terminabstimmung (per E-Mail, SMS, Telefon, per App oder anderer Kommunikationskanäle) mit den einzelnen Kunden eine optimale Route durch ein entsprechendes Computerprogramm feststellen und dazu den Ladevorgang abstimmen. Der Kunde wird dann vor dem Eintreffen des Fahrzeugs vor der Türe des Adressaten informiert, was ebenfalls wiederum per E-Mail, SMS, Telefon, per App oder anderer Kommunikationskanäle erfolgen kann und der Kunde geht zum Fahrzeug, um sein Paket
entgegenzunehmen. Dazu muss sichergestellt sein, dass der Kunde Zugang nur und ausschließlich zu seinem Paket hat. Das kann sichergestellt werden, wenn durch eine Kommunikation mit seinem Mobiltelefon und dem Lieferfahrzeug durch Eingabe eines Passwortes oder eines Codes in einem im Fahrzeug angebrachten Terminal oder durch einen QR-Code, NFC (Near-Field-Communication) zwischen Mobilephone und Fahrzeug oder durch RFID-Scanner, Fingerabdruckscan, Transponder oder anderer Identifikationsprüfungsverfahren. Bei positiver Prüfung der Identität muss der Zugang zu dem entsprechenden Paket und nur zu diesem gewährleistet werden. Das wird durch einzelne Boxen mit einem eigenen Zugang erreicht, in die das Gesamtladevolumen unterteilt ist. Diese Lösung ist jedoch zunächst wenig Raumökonomisch, da die Paketgrößen stark variieren und somit große Boxen oft nur kleine Pakete enthalten.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist darauf gerichtet, dass ein gleichzeitiger Wechsel der Boxen und der Batterie des Fahrzeugs vorgesehen ist. Hierzu wird das Fahrzeug mit wechselbaren Batterien ausgestattet, so dass bei Rückkehr des Fahrzeugs in das Verteilerlager nicht nur die leeren Boxen gegen bestückte Boxen ausgetauscht werden, sondern gleichzeitig oder
vorzugsweise im gleichen mechanischen Vorgang die Batterien gegen neugeladene ausgetauscht werden.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass das selbstfahrende Fahrzeug eine
Außenkamera aufweist, die bei Störungen oder Missbrauch oder Diebstahlversuch Fotos und/oder Videos der Umgebung aufnimmt und die aufgenommenen Daten einer Zentrale weiterleitet, wo die Aufnahmen ausgewertet und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.
Die unmittelbar nachfolgende Beschreibung stellt dar, wie der Gesamtliefervorgang mit den erfindungsgemäßen selbstfahrenden Fahrzeugen abläuft:
Zunächst wird der Kunde per E-Mail, SMS, App etc. informiert, ab wann seine Bestellung geliefert werden kann und der Kanal wählt ebenfalls per E-Mail, SMS, App etc. ein Zeitintervall, innerhalb dessen er an der Lieferadresse verfügbar sein wird und die Lieferung entgegennehmen kann.
Nach diesen Zeitvorgaben und der automatischen Routenauswahl nach
Effizienzkriterien wird in einem Computerlogistikprogramm eine optimale Warenbestückung gestaltet. Die entsprechenden Boxen werden dazu zusammengefügt und das Fahrzeug wird zusammen mit geladenen Batterien beladen.
Das Fahrzeug fährt autonom los und kann wegen der geringen Spurbreite schnell durch den Verkehr rollen und am Fahrbahnrand jederzeit stehen bleiben, dicht am Rand langsam weiterrollen ohne neu einscheren zu müssen, wenn Lieferadressen eng beieinanderliegen. Das Fahrzeug fährt in einer besonderen Ausführung sowohl vorwärts als auch rückwärts, so dass immer sichergestellt ist, dass der Kunde seine Ware auf der Seite entgegennehmen kann, die dem Bürgersteig zugewandt ist.
Kurz vor dem Eintreffen am jeweiligen Ziel wird der Kunde per E-Mail, SMS, App oder dergleichen erneut informiert und beim endgültigen Eintreffen am Ziel vor der Türe des Kunden zum Fahrzeug gerufen. Hierfür wartet das Fahrzeug einen festgelegten Zeitraum, bevor es bei Nichteintreffen des Kunden die nächste
Auslieferung vornimmt und den Auslieferungsvorgang als„nicht angetroffen" vermerkt.
Nach der Überprüfung der Zugangsberechtigung elektronisch, per Datenfunk, per QR, per Tastencode oder dergleichen wird der Roboterarm in Bewegung gesetzt und öffnet den entsprechenden Deckel der Box und der Kunde entnimmt seine Ware.
In besonderen Fällen kann er auch eine Warensendung mit separater Anforderung platzieren. Hierzu weist das System eine passende Box von der Größe zu, die frei und erforderlich ist. Das Datenprotokoll dieser Sendung erfolgt ebenfalls wie die Entnahme per Mobilfunk oder per Tastatur im Terminal.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist in einer bevorzugten Ausführung mit einem flachen, tiefliegenden Boden zwischen den Rädern ausgeführt und weist einen Mittelspant auf, der das Fahrzeug in voller Höhe in zwei Hälften unterteilt. Die zusammengefügten Boxenblöcke werden seitlich rechts und links von diesem Spant platziert. Oben auf dem Spant befindet sich der Roboterarm, der nach links oder rechts geschwenkt werden kann und auf dem sich ein Greifer mit Schlüssel für die Deckel in radial variabler Position befindet, so dass die Position zum Öffnen des Deckels für jede Box angefahren werden kann. Alternativ zu einem Roboterarm kann auch eine vertikale oder horizontale Achse mit einer Linearführung als Führung des Mechanismus zum Öffnen der Deckel eingesetzt werden.
Insgesamt ist festzustellen, dass die erfindungsgemäßen selbstfahrenden Fahrzeuge auf den Einsatz im Innenstadtverkehr spezialisiert sind, wobei die
Höchstgeschwindigkeit auf 70-80 km/h beschränkt ist und womit sowohl die
Kartographierung, die Zentralsteuerung, die Car-to-Car-Kommunikation sowie die Energieversorgung lokal für ein begrenztes Gebiet ausgeführt und damit im Aufwand erheblich reduziert ist.
Die so definierten Fahrzeuge fahren völlig autonom und sind nicht im individuellen Besitz und stellen somit eine neue Mobilitätsklasse dar, mit der die Lücke zwischen Individualverkehr und öffentlichem bzw. kollektivem Verkehr geschlossen wird.
Die Größe der erfindungsgemäßen Fahrzeuge wird nach der Belegungsstatistik optimiert, die zeigt, dass 1 ,1 bis 1 ,3 Personen im Mittel an Bord sind. Damit wird das erfindungsgemäße selbstfahrende Fahrzeug für zwei Personen ausgelegt, so dass mehr als 96% aller Transportaufgaben mit den selbstfahrenden Fahrzeugen erledigt werden können.
Der Nutzungsgrad dieser Fahrzeuge, die in ununterbrochener Rufbereitschaft bleiben, liegt dann bei weit über 70% im Gegensatz zum PKW mit 5%. Bedarf an Parkraum und Parkplatzsuchverkehr sind damit Vergangenheit.
Im Kurzstreckenverkehr sind die Anteile und damit die Bedeutung des Einstiegs- und Ausstiegs ungleich höher, so dass diesem Nutzungsanteil besondere Bedeutung zukommt.
Aus den herkömmlichen Taxis im innerstädtischen Betrieb ist bekannt, dass durch deren Betrieb der Verkehr dadurch negativ beeinträchtigt wird, dass beim Ein- und Ausstieg der Passagiere eine Fahrspur blockiert wird und damit der nachfolgende Verkehr aufgestaut wird. Da die Abrechnung mit Quittung und Übergabe von Gepäck aus dem Kofferraum relativ viel Zeit erfordert, sind diese Vorgänge anteilig eine hohe Belastung des Verkehrsflusses.
Damit beim Einstieg keine Fahrspur blockiert wird, ist das erfindungsgemäße selbstfahrende Fahrzeug vorzugsweise ein schmales Einspurfahrzeug. Das Fahrzeug bietet damit Platz für zwei Personen, die sich gegenüber sitzen, sowie Platz für zwei Koffer im Bordgepäckformat der Airlines, die zwischen den Personen auf dem Boden abgestellt werden können. Ein umständlicher Zugang zu einem separaten
Kofferraum entfällt damit, was mit den zuvor genannten Vorteilen verbunden ist.
3. Steuerunqsverfahren
Nach dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren ist vorgesehen, dass eine Person ein selbstfahrendes Fahrzeug vorzugsweise per Mobile Phone anfordern kann, so dass ein Optimierung- und Verwaltungsprogramm als Schnittstelle zwischen der Onboard-Einheit und dem Zentralrechner die Fahrt berechnet. Dabei wird vorzugsweise der aktuelle Standort der anfordernden Person erkannt und bei der Ermittlung der Fahrtstrecke berücksichtigt. In Abhängigkeit der Fahrtstrecke wird ermittelt, ob zuvor die Batterie des Fahrzeugs geladen und/oder gewechselt werden muss. Nach der Fahrt ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Fahrzeug in
Abhängigkeit von Tages- und Uhrzeit, Wochentag, etwa vorhandener Baustelle und/oder Sonderveranstaltung die ideale Warteposition anfährt, bis das
selbstfahrende Fahrzeug erneut angefordert wird. Um zu verhindern, dass andere Personen als die anfordernde Person das angeforderte Fahrzeug benutzen ist vorzugsweise vorgesehen, dass das gebuchte Fahrzeug von der anfordernden Person per Identifikation freigegeben wird.
Mit anderen Worten löst das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren die der Erfindung zugrundeliegenden Probleme, indem der Ruf nach dem Fahrzeug, die Buchung und die Kommunikation, welches Ziel angesteuert werden soll, per Mobile Phone erfolgt. Idealerweise wird dabei der Standort des Passagiers schon beim Buchen durch GPS automatisch kommuniziert, das am schnellsten verfügbare Fahrzeug wird mit der Zentralsteuerung ermittelt, die geschätzte Ankunftszeit wird zurückgegeben, der Kunde kann sich weiter zu Fuß bewegen, da nun das
angeforderte Fahrzeug seinen Standort laufend beobachtet. Damit das gebuchte Fahrzeug nicht von Dritten weggenommen werden kann, öffnen sich die Türen nur dann, wenn die anfordernde Person per Mobile Phone identifiziert wurde.
Die Abrechnung für die absolvierte Fahrt erfolgt am Zielort ebenfalls per Mobile Phone automatisch, so dass die Turn-around-Zeit vergleichsweise kurz ist. Der Ein- und Ausstieg erfolgt in der Mitte des Fahrzeuges, wobei sich die Fahrzeughälften der oberen Karosserieteile nach vorne und hinten aktuatorisch verschieben, so dass sich die Passagiere aus dem Sitz zur vollen Stehhöhe aufrichten und bequem aussteigen können. Die schmale Ausführung erlaubt je nach Situation im Verkehr einen Ausbzw. Einstieg nach links oder rechts, in beiden Fällen mit nur einem Schritt, so dass das in üblichen Taxis zu beobachtende seitliche Rutschen über den Rücksitz zur Seite des Bürgersteigs hin entfällt. Das Gepäck muss nicht über Ladekanten gehoben werden, sondern steht barrierefrei auf dem Fahrzeugboden in
Bürgersteighöhe.
Die Benutzung des Mobilitätssystems durch die anfordernde Person erfolgt nach folgendem Schema:
Der Passagier öffnet eine spezielle Software auf dem Mobile Phone (App) und gibt sein Ziel ein bzw. ruft es aus seiner Datenbank auf. Damit wird automatisch ein Ruf an die Zentrale bzw. dem Zentralrechner aktiviert, seine Rufnummer, sein Standort und seine Bonität werden identifiziert und das nächste freie selbstfahrende Fahrzeug sowie dessen Fahrtzeit zur Aufnahme der anfordernden Person und die Fahrtzeit zum Ziel sowie der Fahrpreis werden berechnet und der anfordernden Person übermittelt. Außerdem wird ermittelt, ob die elektrische Energie in dem ausgewählten Fahrzeug ausreichet, um die gesamte Fahrt abzuschließen. Das ausgewählte selbstfahrende Fahrzeug setzt sich anschließend in Bewegung und findet die anfordernde Person, die seinen Standort dabei beliebig verändern kann, womit die anfordernde Person nicht an beispielsweise unattraktiven Positionen warten muss. Sobald das angeforderte Fahrzeug den Standort des Passagiers erreicht hat, erfolgt eine Nachricht auf den Mobile Phone und parallel ein Signal außen am Fahrzeug. Das Fahrzeug hält in der Nähe der anfordernden Person an und öffnet nach erfolgter Identifikation die Karosserie. Alternativ kann die Identität der anfordernden Person innerhalb des angeforderten Fahrzeugs geprüft werden und eventuell nicht autorisierte Insassen werden zurückgewiesen bzw. das
selbstfahrende Fahrzeug verweigert die Fahrt. Hiermit ist der zum Beispiel in New York übliche„Taxiraub" vermieden.
Das selbstfahrende Fahrzeug fährt nun je nach Lage des Ziels vorwärts oder rückwärts los und fädelt sich autonom in den Verkehr ein. Die Fahrtstrecke wird sowohl von der Onboard-Einheit als auch von dem Zentralrechner optimiert und regelmäßig überwacht.
Bei Erreichend des Ziels hält das erfindungsgemäße selbstfahrende Fahrzeug am Straßenrand ohne eine Spur zu blockieren an und öffnet den Ausstieg, so dass die Person das Fahrzeug auf der Seite des Bürgersteigs verlassen kann. Die
Abrechnung für die absolvierte Fahrt erhält die Person über seine Mobilfunkrechnung nach Hause. Als Leistungsbeleg kann beispielsweise das GPS-Bewegungsprotokoll verwendet werden. Nach dem Verlassen des Fahrzeugs wird automatisch ein Foto des Fahrzeuginneren mit einem Weitwinkelobjektiv angefertigt und archiviert, um im Falle von Vandalismus oder anderen Verschmutzungen die dafür verantwortliche Person haftbar machen zu können.
Abschließend fährt das selbstfahrende Fahrzeug entweder zum nächsten Kunden oder zum Batteriewechsel oder zu einer Halteposition, die einen Ladestecker aufweist oder wird im Stadtgebiet von der Zentralsoftware gesteuert so verteilt, dass statistisch gesehen Fahrtzeiten zu der erwartenden Nachfrage je nach Uhrzeit, Saison, Messe oder anderer lokaler Randbedingungen minimal werden. 4. Fazit
Im Ergebnis entstehen durch das erfindungsgemäße Verkehrssystem, das
erfindungsgemäße selbstfahrende Fahrzeug sowie das erfindungsgemäße
Steuerungsverfahren eines Verkehrssystems erhebliche Vorteile im
Kosten/Nutzungsverhältnis, weil
- die Nutzung der vorhandenen Verkehrsflächen bzw. deren
Transportleistungskennzahl (Personen km/h) bis zu einem Faktor 7 erhöht wird,
- nach einer Anpassung der Verkehrswege auf dieses System, was mit sehr geringen Investitionskosten verbunden ist, auch Parkräume und
Einbahnstraßenführungen angepasst und zu bidirektionalen Fahrbahnflächen umgewandelt werden können,
- Ampelschaltungen besser optimiert werden können,
- sich der Nutzungsgrad der Fahrzeuge um ein Mehrfaches erhöht und sich damit die spezifischen Kapitalbindungskosten analog reduzieren,
- die Lebensdauer der Fahrzeuge erhöht und damit die Abschreibungskosten um einen Faktor 3 bis 4 reduziert werden,
- die direkten Fahrzeugkosten wegen der Spezialisierung und der damit
erreichten Reduktion des Aufwandes und der ungenutzten oder selten genutzten Eigenschaft deutlich reduziert werden,
- die Servicekosten deutlich sinken,
- die Energiekosten, der Energieeinsatz und die Umweltbelastung deutlich
sinken,
- die Mehrfachbenutzung der Batterie als Antrieb der Fahrzeuge und als
Netzbalance die Kosteneffizienz erheblich verbessert und
- die Kosten für die Energie zur Klimatisierung erheblich reduziert werden, weil der Innenraum der erfindungsgemäßen Fahrzeuge nach außen hin verspiegelt ist. Zusätzlich zur Kostensenkung entstehen deutliche Vorteile in der Umweltbelastung und im Komfort, weil
- die lokalen Emissionswerte am Fahrzeug völlig entfallen,
- die Emissionen in den Elektrizitätswerken nicht relevant sind sondern wegen der zeitlichen Entkopplung von Energiebedarf und Zeitpunkt der Ladung die Ladevorgänge praktisch vollständig und mit erneuerbarer Energie gespeist werden,
- die Beiträge der Fahrzeugbatterien zur Netzbalance die Öko- und Eko-Bilanz verbessern,
- lokale Wärme- und Geräuschemissionen entfallen,
- die Verkehrssicherheit erhöht wird und
- der Zeiteinsatz und der Verkehrsflächenbedarf für den Parkplatzsuchverkehr entfallen und der Transportkomfort erheblich verbessert wird, weil die Vorteile der kollektiven Mobilität mit den Vorteilen der individuellen Mobilität verbunden werden.
Konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 a, b ein selbstfahrendes Fahrzeug zum Personentransport ohne
Karosserie,
Fig. 2a-c ein selbstfahrendes Fahrzeug zum Personentransport mit
Karosserie,
Fig. 3a-c ein selbstfahrendes Fahrzeug zum Pakettransport und
Fig. 4a-c Boxen zur Paketaufnahme.
Ein zentraler Bestandteil der vorliegenden Erfindung betrifft das selbstfahrende Fahrzeug, das im Rahmen des vorliegenden Verkehrssystems autonom in einer Flotte von selbstfahrenden Fahrzeugen fährt und ausgelegt ist, um Personen und/oder Pakete zu transportieren. Die Fig. 1 a, b sowie 2a-c zeigen ein solches selbstfahrendes Fahrzeug 1 , das zum Transport von Personen ausgelegt ist. Hierzu besitzt das Fahrzeug 1 ein Chassis 2 mit einem ebenen Boden 3, auf dem zwei gegenüberliegende Sitze 4, 4' angeordnet sind, und einer Rahmenstruktur 5, die aus Sicherheitsgründen und vorsorglich als Überrollbügel ausgestaltet sein kann. Die dargestellten selbstfahrenden Fahrzeuge 1 besitzen vier Räder 6a-6d, die unterhalb und seitlich versetzt zu den Sitzen 4, 4' angeordnet sind. Während der Raum 7 zwischen den Sitzen als Gepäckablagefläche ausgestaltet ist, sind unterhalb der Sitze 4, 4' (nicht dargestellte) elektronische Einheiten angeordnet, insbesondere die Onboard-Einheit, Akkumulatoren, Steuereinheiten und dergleichen. Ebenfalls nicht dargestellt sind die elektrischen Radnabenmotoren, die derart ausgelegt sind, dass das selbstfahrende Fahrzeug vorwärts und rückwärts, also in Pfeilrichtung 8, 8' fahren kann.
Fig. 1 b zeigt dasselbe Fahrzeug 1 mit einer auf einem Sitz sitzenden Person 9.
Die Fig. 2a-c zeigen dasselbe Fahrzeug 1 mit einer Karosserie 20, die aus zwei zueinander in Pfeilrichtung 21 , 21 ' verschiebbare Karosseriehälften 22, 22' besteht. Zum Ein- und Ausstieg von Personen werden die Karosseriehälften 22, 22' nach außen verschoben und öffnen mithin die Fahrgastzelle. Alternativ kann auch eine herkömmliche Tür vorgesehen sein, aus der die Fahrgäste aus der Karosserie und mithin dem selbstfahrenden Fahrzeug heraustreten können. Der flache Boden 3 des Fahrzeugs 1 und die bevorzugte Gesamthöhe des Fahrzeugs von ca. 1 ,8 m erlaubt einen bequemen Einstieg. Um innerhalb der Fahrgastzelle für ein angenehmes Raumklima zu sorgen, ist nicht nur eine Klimaanlage vorgesehen, sondern die Verglasung der Karosserie 20 ist nach außen hin verspiegelt ausgestaltet. Darüber hinaus ist die Außenseite der Karosserie 20 zumindest teilweise als Display ausgestaltet, um beispielsweise Werbeinformationen wiederzugeben.
Das selbstfahrende Fahrzeug 1 ist mit einer Spurbreite von weniger als 1 ,2 m ausgestaltet und zählt mithin zu den sogenannten Einspurfahrzeugen. Um trotz der bevorzugten Höhe von ca. 1 ,8 m auch bei vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten im innerstädtischen Bereich (maximal 70 - 80 km/h) eine sichere Kurvenfahrt zu ermöglichen, ist eine Neigetechnik vorgesehen, die das selbstfahrende Fahrzeug 1 in Abhängigkeit der Momentangeschwindigkeit und der vorausliegenden Kurve zum Kurveninneren hin zu neigen. Fig. 2c zeigt das selbstfahrende Fahrzeug 1 daher mit einer Neigung von ca. 75° gegenüber einer Horizontalen H.
Das selbstfahrende Fahrzeug 1 ist nicht nur für den Personentransport, sondern auch für die autonome Paketzustellung und sonstige Warenlieferungen wie Lebensmittel oder als Pizza Taxi etc., ausgelegt. Die Fig. 3a-c zeigen ein selbstfahrendes Fahrzeug 1 mit den neige- und lenkfähigen Rädern, zwei Blöcken 30, 30' bestehend aus den zu einem fest verbundenen Gebilde aus Transportboxen 31 , wobei die Transportboxen 31 beispielhaft in unterschiedlichen Größen gezeigt sind. Ferner ist ein Roboterarm 32 dargestellt, der mittels eines Universalschlüssels den
Öffnungsvorgang einzelner Boxen nach einer erfolgten Identifikation des
Paketempfängers durchführt.
Die Fig. 4a-c zeigen ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Transportbox 31 , die zur Auslieferung von Waren mit anderen Transportboxen 31 lösbar und zu einem festen Gesamtgebilde verbindbar sind. Hierzu sind Formschlusselemente 41 a-c und 42a-c auf der Ober- und Unterseite der Boxen 31 vorgesehen, so dass die Boxen 31 leicht zusammengesteckt werden können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Deckel 43 in der Box 31 innerhalb der Box 31 in unterschiedlichen Tiefen fixierbar und hohl ausgestaltet, so dass der Deckel 43 Raum für kleine zu
transportierende Waren bietet. Zur besseren Übersichtlichkeit sind in den Fig. 4a-c keine Verzahnungselemente zur axialen Sicherung des Deckels und keine aufblasbaren Luftkammern zur Sicherung der Waren gegen Klappern und
Verrutschen dargestellt.

Claims

Ansprüche
1 . Verkehrssystem mit einer Flotte von selbstfahrenden Fahrzeugen (1 ) zum
Transport von Personen (9) und/oder Paketen innerhalb eines abgegrenzten Gebietes,
gekennzeichnet durch
eine Fahrzeugsteuerung mit einer dem einzelnen Fahrzeug (1 ) zugeordneten Onboard-Einheit und einem Zentralrechner, der mit allen Fahrzeugen (1 ) der Flotte verbunden ist, wobei die Fahrzeugdynamik eines einzelnen Fahrzeugs (1 ) durch die Onboard-Einheit geregelt wird und die Navigation sowie die Integration eines einzelnen Fahrzeugs (1 ) in den Verkehr sowohl von der Onboard-Einheit als auch von dem Zentralrechner gesteuert wird.
2. Verkehrssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Fahrzeuge (1 ) der Flotte durch eine Car-to-Car-Kommunikation miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise nur solche
Fahrzeuge (1 ) miteinander durch eine Car-to-Car-Kommunikation verbunden sind, die sich innerhalb eines Umkreises von 100 m des Fahrzeugs befinden.
3. Selbstfahrendes Fahrzeug einer Flotte von selbstfahrenden
Fahrzeugen (1 ) eines Verkehrssystems zum Transport von Personen und/oder Paketen innerhalb eines abgegrenzten Gebietes,
gekennzeichnet durch
eine Fahrzeugsteuerung mit einer dem selbstfahrenden Fahrzeug (1 ) zugeordneten Onboard-Einheit und einer Verbindung zu einem Zentralrechner, der mit allen selbstfahrenden Fahrzeugen (1 ) der Flotte verbunden ist, wobei die Fahrdynamik des Fahrzeugs (1 ) durch die Onboard-Einheit geregelt wird und die Navigation sowie die Integration des Fahrzeugs (1 ) in den Verkehr sowohl von der Onboard-Einheit als auch von dem Zentralrechner gesteuert wird. Selbstfahrendes Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Fahrzeugs (1 ) geringer als 1 ,2 m, vorzugsweise geringer als 1 ,0 m ist, so dass mindestens zwei Fahrzeuge (1 ) parallel auf einer Fahrspur fahren können.
Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge (1 ) zum Ausgleich von Seitenkräften in Kurvenfahrten eine Aktuatorik und eine Steuerung aufweisen, die eine Neigung des Fahrzeugs (1 ) parallel zur Längsachse erlauben.
Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1 ) vier Räder (6a-d) und eine vier- Rad-Lenkung aufweist, wobei das Fahrzeug (1 ) vorzugsweise sowohl vorwärts als auch rückwärts mit gleicher Geschwindigkeit und gleicher autonomer Fahrzeugführung fahren kann.
Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge (1 ) elektrisch angetrieben sind.
Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Antriebsmotoren in den Radnaben des Fahrzeugs (1 ) angeordnet sind.
Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge (1 ) gegenüberliegende Sitze (4, 4') aufweisen, wobei die Sitze (4, 4') vorzugsweise derart beabstandet sind, dass zwischen den gegenüberliegenden Sitzen (4, 4') Raum für zu transportierendes Gepäck angeordnet ist.
10. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge (1 ) ein Chassis (20) und einen geteilten Karosserieaufbau besitzen, wobei die Karosserieteile (22, 22') in Längsrichtung verschiebbar sind, so dass beim entgegengerichteten Verschieben der Karosserieteile (22, 22') eine Öffnung zum Ein- und Ausstieg von Personen (9) entsteht.
1 1 . Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 10,
gekennzeichnet durch eine gepolsterte Sicherheitstraverse, die an einem Strukturteil des Fahrzeugs (1 ) befestigt ist und vorzugsweise automatisch in eine Position überführbar ist, in der die Traverse bei einem Unfall einen Insassen hält.
12. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die gepolsterte Sicherheitstraverse von einer Unfallfrüherkennung aktiviert wird.
13. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge ein Batteriewechselsystem aufweisen.
14. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselbatterien in den Ladestationen und/oder die Batterien in den Fahrzeugen in Zeiten, in denen sie nicht im Fahrbetrieb sind, zur Netzentlastung und/oder Netzbalance und/oder als Notstromaggregate bei Stromausfällen verfügbar sind.
15. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Passagierkabine des Fahrzeugs (1 ) halb verspiegelt ist, so dass der Blick von innen nach außen frei ist, während die Sicht von außen nach innen versperrt ist.
16. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Display an der Außenfläche der Passagierkabine nach außen gerichtete Informationen und/oder Werbung wiedergegeben wird, ohne den Blick des Passagiers von innen nach außen zu versperren.
Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch ein System aus einzelnen Boxen (31 )
unterschiedlicher oder gleicher Größe, die jeweils nur ein Paket bzw. nu die Sendung für je einen Kunden enthalten und mit lösbaren
Verbindungsmitteln zu einer Gesamttransportcharge zusammengefügt werden.
18. Selbstfahrendes Fahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Boxen (31 ) mit einem Formschlusssystem aus Zapfen und Vertiefungen lösbar miteinander verbunden sind.
19. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, dass die Maße der Boxen (31 ) ein ganzzahliges Matrixsystem ergeben, so dass Boxen (31 ) unterschiedlicher Größe zu Blöcken ohne Lücken und mit gradliniger Außenkontur fügbar sind.
20. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Boxen (31 ) einen Deckel (43) aufweisen, der über einen von außen zugänglichen Schlüssel geöffnet werden kann.
21 . Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (43) über ein Verzahnungssystem in verschiedenen Tiefen der Box (31 ) verriegelbar ist.
22. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (43) eine Hohlkammer enthält, die als weitere Kammer für Waren nutzbar ist, die nicht die gesamte Tiefe der Boxen (31 ) benötigen, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass ein Schließsystem in einer Drehrichtung den Deckel (43) samt Hohlkammer entriegelt und in der anderen Drehrichtung den Deckel (43) zum Zugang der Hohlkammer öffnet.
23. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 22, gekennzeichnet durch eine Aktuatorik, insbesondere eine automatische Mechatronik als Robotorarm (32) oder als Linearsystem, die den Deckel (43) öffnet.
24. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Boxen (31 ) für Transportwege zum Endkunden und/oder für Transportwege zum Händler und/oder zum
Auslieferungslager als Verpackung benutzbar sind, so dass
Umverpackungen vermeidbar sind.
25. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Boxen (31 ) eine oder mehrere aufblasbare Kammern enthalten, die nach dem Bestücken der Box (31 ) mit der zu transportierenden Ware und nach dem Schließen des Deckels (43) aufgeblasen werden und beim Öffnen des Deckels (43) entlüftet werden, so dass die Ware gegen Rutschen und Klappern gesichert ist.
26. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammengesetzten Blöcke aus mehreren Boxen (31 ) über einen Rahmen und/oder ein Band gehalten und gesichert sind.
27. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 26,
gekennzeichnet durch ein Sperrsystem, so dass die Boxen (31 ) nur nach einem erfolgten Identitätsnachweis geöffnet werden, insbesondere nach der Kontrolle über ein Mobilfunksignal, einem Transponder, ein NFC- Signal (Near-Field-Communication), einem RFID-Signal, einem Eingabecode, einem Fingerabdruckscan oder einem Augenscan, wobei hierzu am Fahrzeug ein Eingabegerät angeordnet ist, über das die Anwesenheit des Adressaten zur Annahme der Lieferung feststellbar ist.
28. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunden mittels einer elektronischen Information wie insbesondere einer SMS, einer E-Mail oder per App über den geplanten Liefertermin informiert werden, wobei ergänzend Informationen über eine alternative Zustelladresse und über die aktuelle Position des Fahrzeugs (1 ) bereitgestellt werden.
29. Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1 ) die Lieferung und
Entgegennahme von Paketen und/oder Waren an beliebigen Zielorten ermöglicht.
Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein gleichzeitiger Wechsel der Boxen (31 ) und der Batterie des Fahrzeugs vorgesehen ist.
Selbstfahrendes Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 30, gekennzeichnet durch eine Außenkamera, die bei Störungen oder Missbrauch oder Diebstahlversuch Fotos und/oder Videos der Umgebung aufnimmt und die aufgenommenen Daten einer Zentrale weiterleitet.
Steuerungsverfahren eines Verkehrssystems mit einer Flotte von selbstfahrenden Fahrzeugen (1 ) zum Transport von Personen und/oder Paketen innerhalb eines abgegrenzten Gebietes,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Person 9 ein selbstfahrendes Fahrzeug (1 ) vorzugsweise per Mobile Phone anfordern kann, so dass ein Optimierungs- und Verwaltungsprogramm als Schnittstelle zwischen der Onboard-Einheit u dem Zentralrechner die Fahrt berechnet.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Standort der anfordernden Person (9) erkannt und bei der Ermittlung der Fahrtstrecke berücksichtigt wird.
Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Fahrtstrecke die Batterie des Fahrzeugs (1 ) geladen und/oder gewechselt wird.
Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1 ) nach der Fahrt in Abhängigkeit von Tages- und Uhrzeit, Wochentag, etwa vorhandener Baustelle und/oder Sonderveranstaltung die ideale Warteposition anfährt.
Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das gebuchte Fahrzeug (1 ) von der anfordernden Person (9) per Identifikation freigegeben wird.
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